Đề tài Lớp nấm trứng (oomycetes)

1 LỚP NẤM TRỨNG (Oomycetes) 1. Nấm trứng hay nấm noãn (Oomycetes) 1.1. Giới thiệu Lớp nấm trứng, còn được gọi là khuôn mẫu nước, là một nhóm lớn các sinh vật trên cạn và dưới nước có nhân điển hình. Lớp nấm trứng trên mặt đất chủ yếu là ký sinh trùng của thực vật có mạch, và bao gồm một số tác nhân gây bệnh rất quan trọng. Hình 1: Cây phát sinh loài minh họa mối quan hệ gần đúng giữa lớp nấm trứng và nấm Hình 2: Aphanomyces Gây thối rễ của một loạt các máy chủ, bao gồm đậu, đậu snap, và củ cải đường. 2 1.2. Phân loại - Triệu chứng gây bệnh Dưới đây là một số đại diển diện điển hình của Oomycetes 1.2.1. Họ Peronosporales Họ Peronosporaceae là ký sinh trùng bắt buộc gây bệnh trên lá nghiêm trọng còn được gọi là bệnh sương mai. Chúng gây bệnh trên nhiều cây chủ như nho, bông cải xanh, hành tây, bầu bí, lúa miến, và rau diếp. Hình 3: Bông cải xanh lá có dấu hiệu của bệnh sương mai, do Peronospora parasitica. (Ảnh: GA Payne) 1.2.2. Họ Pythiaceae Họ Pythiaceae chứa ký sinh trùng bắt buộc và không bắt buộc, bao gồm các tác nhân gây bệnh quan trọng như chi Pythium và Phytophthora. Loài Pythium gây ra nhiều bệnh như thối rễ của nhiều loài thực vật, gây mốc sương và thối thân cây, trong đó bao gồm thối hạt giống trước và sau khi nảy mầm. Loài Phytophthora gây mốc sương khoai tây và cà chua, cháy lá trên ớt và cây họ bầu bí, rễ hoặc thân thối của nhiều loài thực vật. Phytophthora ramorum là một tác nhân gây bệnh trên lá mới được xác định là nguyên nhân gây bệnh đột tử ở sồi (còn được gọi là bệnh bạc lá do ramorum) trên nhiều loại cây và cây bụi, và là một mối đe dọa nghiêm trọng đến rừng và vườn ươm. 1.2.3. Họ Albuginaceae Các họ Albuginaceae có Albugo, một ký sinh trùng bắt buộc, nó gây bệnh nhẹ, thường được gọi là màu trắng gỉ (không gỉ thật) trên thân cây, lá và quả của cây họ cải như củ cải, cải ngựa, và một số loài cỏ dại. 3 Hình 4: Trắng gỉ sắt trên lá của cây họ cải, do Albugo candida. (Ảnh: PA Williams) 1.3. Đặc điểm Mặc dù lớp nấm trứng có trước đây được gọi là “nấm bậc thấp” nhưng chúng khác với nấm một số tính năng: Thành tế bào thuộc lớp nấm trứng có chứa cellulose, β glucans và hydroxyproline axit amin, nhưng không chứa chitin. Trạng thái thực vật của lớp nấm trứng là lưỡng bội, trong khi nấm thực là đơn bội. Lớp nấm trứng sản sinh sợi nấm có không có vách ngăn (coenocytic), tức là thiếu lớp màng chéo. 1.4. Sinh sản 1.4.1. Sinh sản vô tính Sinh sản vô tính xảy ra ở hầu hết các lớp nấm trứng bởi sự hình thành một cấu trúc gọi là bọc bào tử (Các nang bào tử) phát sinh trên một sợi nấm, chuyên ngành gọi là một sporangiophore. Hình 5: Bọc bào tử và sporangiophore của Peronospora parasitica, tác nhân gây bệnh của bệnh sương mai của bắp cải. (Ảnh: GA Payne) Hình dạng bào tử trong Pythium có dạng sợi hoặc dạng tròn ở các loài khác. Bọc bào tử của các loài Phytophthora thường hình quả chanh. 4 Hình 6: Bọc bào tử hình quả chanh của Phytophthora megasperma. (Ảnh: FA Gray) Trong Albugo, một sporangiophore (cấu trúc dạng cây mang các bọc bào tử) không phân nhánh sinh ra một chuỗi các bọc bào tử. Cụm bọc bào tử bên dưới lớp biểu bì vỡ ra phóng thích bào tử. Hình 7: Bọc bào tử của Albugo candida được sản xuất trên sporangiophores ngắn bên dưới lớp biểu bì của lá mù tạt. (Ảnh: MF Brown và HG Brotzman) Trong nhiều tác nhân gây bệnh trên lá (ví dụ Peronospora), bọc bào tử nảy mầm trực tiếp trên bề mặt của một cây mẫn cảm bởi sự hình thành của một ống mầm. Một bọc bào tử nảy mầm mà theo cách này thường được nhắc đến như một bào tử (conidium). Gió phân tán bọc bào tử của tác nhân gây bệnh trên lá là phổ biến. Trong hầu hết các chi sống trong đất và nước sinh, bọc bào tử nảy mầm gián tiếp bằng cách sản sinh trong môi trường nước, trong đó có các bào tử vô tính di chuyển bằng roi. 5 Hình 8: Nảy mầm trực tiếp của một bọc bào tử của vi khuẩn trong ống Phytophthora infestans. (Ảnh: HD Thurston) Ỏ Aphanomyces và loài Phytophthora, sự khác biệt của động bào tử xảy ra trong các bọc bào tử. Ngược lại, ở nhiều loài Pythium, các bọc bào tử tạo ra một ống ngắn được kết nối với một cấu trúc thứ cấp được gọi là một túi. Động bào tử được phân biệt một phần trong các bọc bào tử, và chuyển qua ống vào túi cho sự phát triển cuối cùng và phóng thích. Hình 9: Động bào tử được cắt trong bọc bào tử sinh ở hai đầu thiết bị đầu cuối của sợi nấm của Aphanomyces euteiches. (Ảnh: MF Heimann) 6 Hình 10: Pythium undulatum, với vòng bọc bào tử và bọc mỏng xung quanh trong môi trường nước ngay trước khi phát tán. (Ảnh: PB Hamm) Hình 11: Động bào tử được phát hành từ một bọc bào tử củaPhytophthora. (Được sử dụng bởi sự cho phép của FW Schwenk, Kansas State University) Nang bào tử của một số loài có khả năng nảy mầm bằng cách hình thành ống mầm trực tiếp hay gián tiếp hình thành bào tử động. Các loại hạt nảy mầm chịu ảnh hưởng mạnh mẽ nhất của nhiệt độ, ví dụ, trong Phytophthora infestans (nguyên nhân gây ra bệnh rụng lá), nhiệt độ lạnh có lợi cho sự hình thành của môi trường nước. Đối với một số loài sống trên đất (như Phytophthora cryptogea), các loại hạt nảy mầm các nang bào tử cũng bị ảnh hưởng bởi độ ẩm của đất, nói chung, điều kiện đất đai rất ẩm ướt hoặc bão hòa gây ra sự hình thành bào tử động, trong khi điều kiện hơi khô có lợi cho nảy mầm trực tiếp. Phân tán trong môi trường nước xảy ra khi chúng bơi trong nước thông qua các lỗ chân lông đất hoặc trên mặt đất. Chúng thường bị thu hút bởi đường và amino axit tiết ra bởi rễ cây. Bào tử động cũng có thể được phân tán thụ động trong dòng nước chảy trên một khoảng 7 cách dài hơn, suối gây ô nhiễm, kênh rạch, ao sử dụng nước tưới. Trên bề mặt cây mẫn cảm, bào tử động phân nhánh và sau đó nảy mầm bằng cách sản xuất một ống mầm. 1.4.2. Sinh sản hữu tính Hình 12: Sắp xếp Paragynous của túi noãn và antheridia ở Pythium. (Ảnh: PB Hamm) (mũi tên chỉ antheridia) Sinh sản hữu tính trong lớp nấm trứng xảy ra giữa hai loài giống nhau gametangia: một túi noãn tròn lớn có chứa trứng, và một đực nhỏ hơn thụ tinh cho túi noãn. Nếu đực nằm ở phía bên của túi noãn, việc bố trí được gọi là paragynous. Trong loài đồng tản, thụ tinh có thể xảy ra trong một dòng duy nhất. Trong loài dị tản, hai chủng loại giao phối đối diện cần thiết để thụ tinh. Trong cả hai loài đồng tản và dị tản, kết quả thụ tinh trong một hợp tử vách dày gọi là bào tử trứng. Bào tử trứng có chức năng như các bào tử nghỉ. Chúng được sản xuất trong mô thực vật bị nhiễm bệnh và được giải phóng vào đất như mô thực vật phân hủy. Nó nảy mầm một cách trực tiếp bởi một ống mầm có hoặc không có một nang bào tử, hoặc gián tiếp bởi sự hình thành của một túi với môi trường nước. Như với nang bào tử, các loại hạt nảy mầm là loài và phụ thuộc vào môi trường. Hình 13: Bào tử trứng trưởng thành của Aphanomyces trong một gốc bị nhiễm bệnh. (Ảnh: Jennifer Parke) 8 2. Giống Pythium 2.1. Phân loại Pythium gây bệnh thối rễ cây, ba loài thường gặp nhất là Pythium irregulare, Pythium aphanidermatum, Pythium ultimum. Chúng thường được tìm thấy trong đất, cát, ao và nước suối và trầm tích và rễ chết. - P. irregulare đã được phân lập từ hầu hết các loại cây trồng nhà kính. - P. aphanidermatum dường như có liên quan chủ yếu với cây trạng nguyên và rất ít loại cây trồng khác. - P. ultimum là nguyên nhân gây bệnh héo rũ ở cây trồng, làm thối hạt giống hoặc làm suy yếu cây rau giống, các loại cây trồng trong vườn và bầu bí. Hình 14. Phân loại các vi sinh vật giống nấm 2.2. Đặc điểm Pythium không phải là nấm thực mà là vi sinh vật giống nấm. Những chi này sản sinh ra các sợi nấm không vách ngăn, một đặc điểm chính phân biệt chúng với các chi nấm thực. Pythium là giống lớn nhất của họ Pythiaceae có khoảng 92 loài (Waterllouse, 1968). Pythium là những loài hiếm có vật chủ đặc hiệu (Rangaswamy,1962). Hê sợi khuẩn ty phát triển tốt và gồm khuẩn ty mịn, phân nhánh tốt, và không tạo giác mút (haustorium). Vách khuẩn ty gồm cellulose (Alexopoulos & Mims, 1979), vật chất bên trong tế bào chất là dạng hột và chứa những giọt dầu nhỏ và glycogen, những phần cũ hơn của hệ sợi chứa tế bào chất có hốc nhỏ, những khuẩn ty còn non là cộng bào nhưng những vách chéo phát triển trong khuẩn ty trưởng thành (Hawker, 1966; Webster, 1980). 9 2.3. Địa điểm sống Phần lớn loài sống trong đất, một vài loài liên quan nấm rễ. Hiện diện trong môi trường nước như những thực vật hoại sinh. Một số có thể sống ký sinh yếu trên thực vật hay động vật sống trong nước. Theo Webster (1980), Pythium hiện diện thông thường trong đất canh tác hơn là ở đất tự nhiên nhất là cây con trong vườn ươm mát hay vườn rau. 2.4. Sinh sản 2.4.1. Sinh sản vô tính Bọc bào tử động là nơi hình thành và giải phóng bào tử động. Những bào tử động này di chuyển được và có vai trò quan trọng trong chu kỳ bệnh, đặc biệt là chức năng lan truyền trong đất ướt hoặc trên bề mặt cây trồng. Sự hình thành du động bào tử cũng là một đặc điểm phân biệt Phytophthora và Pythium với các chi nấm thực. Du động bào tử giúp cho việc lan truyền bệnh nhanh chóng từ cây bệnh sang cây khỏe. Các bọc bào tử động của Pythium được hình thành ở đỉnh hoặc đoạn giữa các sợi nấm, hình tròn (hình cầu) hoặc hình sợi (giống như sợi nấm phình ra). Một ống tháo được hình thành từ bọc bào tử của Pythium, với một bọc giả có thành rất mỏng hình thành ở cuối ống tháo .Tế bào chất di chuyển từ bọc bào tử qua ống tháo vào bọc giả. Các du động bào tử sau đó phát triển trong bọc giả và được tung ra khi màng bọc giả vỡ. Hình 15: Du động bào tử Pythium được giải phóng qua bọc giả (trái) và du động bào tử Phytophthora được giải phóng trực tiếp từ bọc bào tử ( phải) 10 2.4.2. Sinh sản hữu tính Sinh sản hữu tính liên quan đến sự hình thành các túi noãn và túi đực. Sau khi thụ tinh, noãn cầu trong túi noãn phát triển thành bào tử trứng có vách dày. Bào tử trứng của Pythium có thể có vách mịn hoặc dạng trang trí như sừng. Một số loài Pythium có đặc tính dị tản như P. heterothallicum và P. sylvaticum. Tuy nhiên, nhiều tác nhân gây bệnh thông thường là đồng tản. Sinh sản hữu tính ở loài đồng tản chỉ cần một cá thể. Sinh sản hữu tính ở loài dị tản đòi hỏi sự kết hợp của hai cá thể có dạng giới tính khác nhau. Hình 16: Quá trình sinh sản hữu tính ở Pythium cũng trải qua một tiến trình tương tự như ở Phytophthora. 2.4.2.1. Thụ tinh Sự tiếp xúc của giao tử và hùng cơ được gắn vào vách của noãn phòng và trở nên bằng phẳng. Từ mỗi hùng cơ phát triển một ống thụ tinh mịn, ống này thâm nhập vào vách túi noãn và chu chất và tiếp xúc với trứng (hình 17). Sự giảm phân xảy ra trong hùng cơ cũng như trong noãn phòng. Thông qua ống thụ tinh, nhân đực chức năng đi vào trong noãn cầu, tiếp xúc với nhân cái chức năng và tiếp hợp với nhau và tạo thành nhân hợp tử nhị bội. Noãn cầu đơn bội thay đổi thành bào tử noãn nhị bội có cấu trúc vách dày, trơn và đơn nhân. Trong quá trình này, toàn bô vật liệu của hùng cơ đi vào noãn phòng và do đó hùng cơ trở nên trống rỗng sau quá trình thụ tinh. 11 Hình 17. Sinh sản hữu tính ở nấm Pythium debarvanum (Sharma, 1998) 2.4.2.2. Sự mọc mầm của bào tử noãn Các bào tử noãn cần thời gian tiềm sinh nhiều tuần trước khi mọc mầm; Nhiệt độ khoảng 28 0 C; Bào tử noãn nảy chồi bằng cách tạo ra một ống phôi phát triển thành một hệ sợi sinh dưỡng (hình 18). Hình 18: Bào tử noãn của Pythium mọc mầm 12 Nếu nhiệt độ thấp hơn (10 - 170C) thì một ống phôi ngắn (5 - 20 µm) được đưa ra ngòai ở chóp của bào tử noãn và phát triển thành một cái túi. 2.5. Các bệnh do giống Pythium gây ra Thối trái ở bầu, bí: nấm Pythium gây ra bệnh trên của bầu, dưa chuột, dưa hấu… làm cho rễ bị mềm đi do nước ngấm vô quá nhiều. Thối trái hay thối cuống đu đủ: Nấm Pythium sẽ làm cuống trái đu đủ thối rửa; Triệu chứng chính của nó là xuất hiện những phần xốp, ngấm nước trên cuống trực tiếp tại lớp đất. Phần đáy cúa cuống bị bóc ra do thối rửa và xâm nhiễm và có thể dẫn đến cây ngã toàn bộ; Thối cuống có thể được kiểm soát bằng cách cho cấy sinh trưởng trong đất đã rút hết nước, những cây bị nhiễm phải được loại bỏ và đốt. Thối thân rễ ở củ gừng: Thối thân rễ ở củ gừng là do P. myriotylum, P. aphanidermatum. Phần đáy của cây trở nên bị sũng nước và mềm và lá có màu vàng lợt, cuối cùng thân rễ bắt đầu thối và thay đổi khối thịt bên trong. Hình 20: Các tác nhân gây bệnh của các loài Pythium. 2.6. Chu kỳ bệnh của Pythium Triệu chứng: - Cây bị còi cọc. - Chân cây đang phát triển có màu nâu và chết. - Thực vật héo vào giữa ngày và có thể phục hồi vào ban đêm. - Cây vàng và chết. - Mô màu nâu ở phần ngoài của gốc dễ dàng kéo ra để lại một sợi mô mạch tiếp xúc. - Các tế bào của rễ có hình tròn, kính hiển vi, các bào tử vách dày. Pythium sản sinh ra các bào tử di chuyển được có vai trò rất quan trọng. Đây cũng là đặc điểm để phân biệt những nấm này với nấm thực trong giới Nấm (Mycota). Du động bào tử vô 13 tính tạo điều kiện cho những nấm này lan truyền trong đất ướt và nước tưới. Hình 20 cho thấy bệnh ở cây lạc do Pythium gây ra. Pythium có thể gây chết cây con, nhưng hiếm khi gây chết cây trưởng thành. Tuy nhiên, chúng có thể gây thối rễ con trầm trọng và cản trở quá trình hấp thu chất dinh dưỡng, khiến cây còi cọc, hơi vàng và giảm năng suất. Hình 21: Chu kì bệnh đã được đơn giản hoá của tác nhân gây bệnh thuộc lớp nấm trứng 14 Hình 22 : (a) Thể trứng của Pythium spinosumvới thùy thể đực bám vào; (b) bào tử trứng trưởng thành của P. mamillatum. Hình 23: (c) bọc bào tử P. mamillatum với ống tháo và bọc giả chứa các du động bào tử đang phát triển; (d) bọc bào tử của P. irregulare với các du động bào tử trưởng thành trong bọc giả có vách mỏng trước khi được giải phóng ra ngoài. Hình 24 : (e) Các bọc bào tử hình ngón ở P. myriotilum; (f ) ành mang bọc bào tử và bọc bào tử đặc trưng của Phytophthora sp. 15 Hình 25: Các bệnh do Pythium trên lạc (a) thối rễ con và thối thân cây con do Pythium trong điều kiện rất ẩm ướt; (b) so sánh hai cây trưởng thành, cây khỏe (trái), cây còi cọc do thối rễ nặng (phải); (c) thối rễ cái và quả lạc trầm trọng do Pythium. 2.6. Biện pháp phòng trừ 2.6.1. Biện pháp canh tác Vệ sinh đồng ruộng: Sau thu hoạch hoặc trước khi canh tác cần thu dọn, tiêu hủy tàn dư thực vật và làm sạch cỏ dại vì đây là nguồn lưu tồn và lây lan quan trọng nhất. Thu nhổ và tiêu hủy các cây rau đã biểu hiện triệu chứng nhiễm bệnh. 16 Làm đất: Đất trồng rau phải tiêu thoát nước tốt, đất tơi và xốp. Khi đất quá ẩm hãy đào rãnh quanh luống rau để nước thoát xuống mương. Biện pháp này sẽ giúp làm chậm quá trình lây bệnh sang các cây khác trong vườn rau. Trong mùa mưa nếu lứa rau trước đó đã nhiễm bệnh trước khi gieo trồng từ 15 - 20 ngày nên đặt những tấm nhựa lên đất sau đó bón vôi vào đất và cuốc lật phơi đất thêm vài ngày để ánh sáng sẽ làm nóng đất và nhiệt độ cao sẽ giết chết nhiều vi sinh vật trong đó có cả những tác nhân gây bệnh ở tầng đất bề mặt. Về giống: Luân canh cây trồng khác họ. Sử dụng giống kháng. Không dùng hạt giống có mầm bệnh (lấy ở ruộng có cây bị bệnh). Xử lý hạt giống bằng nước nóng 500C trong 25 phút. Mật độ trồng: Vừa phải không quá dày để tránh bớt ẩm độ khi lá giao tán. Phân bón: Nên bón lót phân hữu cơ vi sinh hoặc phân chuồng đã ủ hoai cho rau. Sử dụng cân đối N-P-K, không bón nhiều phân đạm cho rau. Ngưng bón phân đạm khi bệnh đang phát triển. Bón vôi trước khi trồng và xử lý đất trước khi xuống giống bằng các loại thuốc gốc đồng. Dùng phân hữu cơ hoai mục, có nhiều vi sinh vật đối kháng làm hạn chế nguồn bệnh. Bón phân cân đối hợp lý, tránh bón đạm quá nhiều. 2.6.2. Biện pháp cơ giới vật lý Nhổ bỏ cây bị bệnh kịp thời, phải hạn chế tưới nước, tránh bệnh lây lan trên ruộng. Tránh gây tổn thương rễ trong quá trình trồng trọt, chăm sóc. 2.6.3. Biện pháp sinh học Sử dụng các chế phẩm từ nấm Trichoderma bón vào đất trước khi trồng. 2.6.4. Biện pháp hóa học Biện pháp hóa học thường có hiệu quả thấp do tác nhân gây bệnh tồn tại chủ yếu trong đất, xâm nhiễm gây hại ở bộ phận rễ, cổ rễ thân sát mặt đất. Tuy nhiên, trong những trường hợp bệnh hại nặng có thể dùng một số loại thuốc phun để tăng cường sức đề kháng cho cây và hạn chế bệnh lây lan. 17 18 2.7. Xác định và phân biệt giữa Phytophthora và Pythium Các tản nấm của nhiều loài Phytophthora và Pythiumcó hình thái tương đối giống nhau trên môi trường nhân tạo.Việc giám định chính xác các loài này có thể dựa vào hình thái của các bọc bào tử và sự sắp xếp của các túi noãn và túi đực. Các loài Pythium thường tạo ra rất nhiều sợi nấm bông xốp màu trắng trên môi trường thạch đường khoai tây (PDA), choán ngập đĩa cấy (Hình 26). Một số loài Pythium mọc rất nhanh, và có thể che kín một đĩa PDA lớn (đường kính 90 mm) trong vòng dưới 2 ngày. Ngược lại, các loài Phytophthora thường mọc chậm hơn, tạo ra ít sợi nấm trắng hơn. Tuy nhiên, đây không phải là một tiêu chí tin cậy để phân biệt hai chi này. Hình 26: Pythium sp. (trái) và Phytophthora sp. (phải), cho thấy đặc tính mọc nhanh và tạo thành các sợi nấm khí sinh trên đĩa Pythium. Các loài Pythium thường sản sinh bọc bào tử và du động bào tử trên môi trường thạch nước cất (WA) hoặc PCA sau khi đổ nước ngập môi trường. Trạng thái sốc với nhiệt độ thấp (5 - 10 0 C trong khoảng 2 giờ) có thể giúp cho việc sản sinh bọc bào tử ở Pythium. Một số loài Pythium đồng tản cũng có thể sản sinh bào tử trứng trên WA. Tuy nhiên, một số mẫu cấy của các loài Pythium đồng tản mọc trên môi trường nước vô trùng có chứa lá lúa đã được khử trùng sản sinh rất nhiều túi noãn và túi đực ở điều kiện nhiệt độ thường. Các loài Pythium đã phân lập được ở Việt Nam cũng sản sinh bọc bào tử và du động bào tử trên môi trường nước lá lúa. Du động bào tử của Pythium thường được hình thành trong bọc giả ở cuối ống tháo. Ngược lại, các du động bào tử của Phytophthora thường được hình thành trực tiếp trong bọc bào tử. Đây là một đặc điểm tin cậy để phân biệt giữa hai chi này. 19