Nghiên cứu và sản xuất thành công nấm nội cộng sinh phục vụ lĩnh vực sản xuất rau "xanh - sạch" trên địa bàn TP.HCM

Nấm nội cộng sinh là kết quả của nhiệm vụ khoa học - công nghệ vừa được Sở KH&CN TP.HCM nghiệm thu mở ra hướng tiếp cận mới và bền vững cho ngành sản xuất rau hữu cơ, giảm thiểu việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, tăng năng suất canh tác.

Rau là một trong những thực phẩm quan trọng, được sử dụng hằng ngày trong bữa ăn, là nguồn cung cấp nhiều chất dinh dưỡng quan trọng cho sự phát triển của cơ thể con người như protein, lipit, vitamin, khoáng chất, vi lượng, chất xơ và nhiều chất quan trọng khác không thể thay thế cho cơ thể con người.

Cây trồng và dinh dưỡng của đất có mối liên hệ nội tại với nhau vì đất chứa và cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, do đó sự suy giảm chất dinh dưỡng của đất có thể dẫn đến chất lượng và số lượng cây trồng thấp. Bên cạnh đó nhiều loại vi sinh vật: nấm, vi khuẩn, vi rút, tuyến trùng và động vật nguyên sinh, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và dẫn đến thiệt hại lớn về năng suất. Được biết, khoảng 20-40% thiệt hại về năng suất cây trồng là do nhiễm mầm bệnh gây ra. Tuyến trùng nốt sần ở rễ đã gây ra tổn thất năng suất nghiêm trọng đối với các loại cây trồng phong phú do chúng có khả năng xâm lấn một số loài cây trồng, đồng thời gây ra hiện tượng thối rễ, vàng lá, rụng lá, còi cọc và héo úa ở những cây bị nhiễm bệnh.

Trương Phước Thiên Hoàng, chủ nhiệm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ "Nghiên cứu sản xuất nấm nội cộng sinh (Arbuscular Mycorrhiza - AM) nhằm kiểm soát tuyến trùng và một số nấm bệnh gây hại trên rau tại khu vực TP.HCM " do Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường - Đại học Nông Lâm TP.HCM chủ trì thực hiện, cho biết: quản lý tuyến trùng sưng rễ và nấm sinh ra từ đất là một thách thức lớn trên thế giới đối với những người trồng trọt trong nhà kính. Nhiều biện pháp thực hành nông nghiệp đã được thử nghiệm chống lại tuyến trùng nốt sần ở rễ.

Bên cạnh đó, các chiến lược khác nhau đã được sử dụng để giảm sự xuất hiện của bệnh hại thực vật bao gồm thuốc trừ sâu, giống cây trồng ít mẫn cảm hơn, luân canh cây trồng và các biện pháp kiểm soát khác, nhưng hiệu quả của chúng thường không đủ do khả năng sống sót và khả năng kháng bệnh của mầm bệnh trong đất. Hơn nữa, việc sử dụng quá nhiều thuốc trừ sâu tổng hợp có tác động xấu đến môi trường và các sinh vật sống, đồng thời làm rối loạn hoạt động của hệ sinh thái và làm giảm tính bền vững của nông nghiệp.

Chế phẩm sinh học được sản xuất từ kết quả nghiên cứu

Cũng theo TS. Trương Phước Thiên Hoàng, thì các quốc gia nông nghiệp hiện hướng đến một nền nông nghiệp bền vững. Các giải pháp sinh học theo hướng “tiếp cận xanh” được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Các nghiên cứu phát triển và ứng dụng các chế phẩm sinh học dần thay thế các loại sản phẩm hóa học, giúp tăng năng suất cây trồng và bảo vệ môi trường.

Trong đó, nấm rễ nội cộng sinh (Arbuscular Mycorrhiza - AM) được biết đến là vi sinh vật có khả năng cộng sinh với hầu hết với các loại cây trồng trên cạn và phần lớn xuất hiện trong mọi loại đất. Các sợi nấm liên kết chặt chẽ lại với nhau tạo thành một mạng lưới phát triển dày đặc giúp tăng khả năng hút nước và chất dinh dưỡng cung cấp cho sự phát triển của cây trồng, đặc biệt là chất dinh dưỡng ở dạng ít tan như photpho (P). Trong sự cộng sinh này, cây trồng sẽ cung cấp cacbon cho nấm rễ, ngược lại nấm sẽ giúp cây trồng hấp thu dinh dưỡng có trong đất chủ yếu là photpho (P), Nito (N), Kali (K) và một số vi lượng có ở trong đất.

Nấm AM có vai trò quan trọng trong việc cải thiện sự hấp thu chất dinh dưỡng trong đất và tăng khả năng chống chịu hạn hán và mầm bệnh trên cây trồng. Một số loài nấm rễ có khả năng kiểm soát tốt mầm bệnh trong đất do nấm Fusarium, Phytophthora, Pythium, Rhizoctonia và Sclerotinium… gây ra, nhờ đó hạn chế thất thu năng suất cho cây trồng.

Báo cáo trước hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ do Sở KH&CN TP.HCM tổ chức trong năm 2023, TS. Trương Phước Thiên Hoàng cho biết, nhóm nghiên cứu đã hoàn thành các mục tiêu cụ thể như: Phân lập, tuyển chọn bộ giống nấm nội cộng sinh Arbuscular Mycorrhiza; Khảo sát khả năng quản lý tuyến trùng ký sinh và hạn chế nấm gây bệnh trên cây trồng của nấm nội cộng sinh (Arbuscular Mycorrhiza - AM); Xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm sinh học có chứa nấm nội cộng sinh có khả năng kiểm soát tuyến trùng, nấm bệnh gây hại cây trồng; Sản xuất được sản phẩm sinh học có chứa nấm nội cộng sinh kiểm soát tuyến trùng và nấm bệnh gây hại trên rau tại TP.HCM; cũng như Xây dựng mô hình thử nghiệm sản phẩm sinh học có chứa nấm nội cộng sinh ngoài đồng ruộng; và Xây dựng quy trình kỹ thuật hướng dẫn sử dụng sản phẩm AM trên cây rau.

(Ảnh minh họa)

Theo đó, các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường đã hoàn thiện một loại chế phẩm nấm nội cộng sinh AM dạng bột chứa các nhóm nấm hữu ích có khả năng kiểm soát nấm bệnh và tuyến trùng, ứng dụng vào trong quy trình trồng cây cà chua và cây ớt ở mô hình diện hẹp và diện rộng tại huyện Hóc Môn và huyện Củ Chi, hướng dẫn kỹ thuật cho nông dân trong chương trình sản xuất nông nghiệp hữu cơ. Ngoài ra, kết quả đề tài cũng tạo được nguồn nấm AM nội địa có khả năng kiểm soát mầm bệnh cây trồng, đóng góp vào chương trình sản xuất nông nghiệp hữu cơ của TP.HCM nói riêng và cả nước nói chung.

Đại diện nhóm triển khai nhiệm vụ cho biết, trong tổng 243 mẫu (138 mẫu đất và 105 mẫu rể của 25 loại rau) thu thập tại TP.HCM đều ghi nhận có sự hiện diện của bào tử nấm AM và đa dạng về đặc điểm hình thái.

Từ 5 chi nấm AM hiện diện trong vùng trồng rau ở TP.HCM là Glomus, Sclerocystis, Acaulospora, Gigaspora, Scutellospora được thu thập, nhóm triển khai nhiệm vụ đã chọn cây ký chủ trồng để cộng sinh với 4 chi nấm AM (Glomus, Acaulospora, Gigaspora, Scutellospora) là cây bắp với thời gian thu sinh khối rễ cây từ 35-45 ngày sau trồng. Sau đó, thực hiện định danh bào tử nấm AM bằng kỹ thuật sinh học phân tử (PCR và giải trình tự) với cặp primer AML1/AML2 đã xác định được 11 trình tự nấm AM tương đồng các loài Acaulospora cavernata, Acaulospora spinosa, Claroideoglomus etunicatum, Gigaspora albida, Racocetra alborosea, Rhizophagus intraradices. Cuối cùng, nhóm đã chọn được chi nấm Acaulospora có khả năng quản lý tuyến trùng ký sinh và hạn chế nấm bệnh trên cây cà chua, ớt và xà lách là tốt nhất.

Đại diện nhóm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ trình bày quy trình s nhân sinh khối rễ nấm cộng sinh

Là một phần của nhiệm vụ, TS. Trương Phước Thiên Hoàng và các cộng sự đã xây dựng được quy trình nhân sinh khối của chi nấm Acaulospora trong thời gian 100-150 ngày, qua 4 giai đoạn với mỗi giai đoạn cần thời gian từ 20-50 ngày. Thời gian tồn trữ sản phẩm sinh khối nấm AM tối ưu nhất là 60 ngày và hạn sử dụng sản phẩm AM tốt nhất là trong 180 ngày. Kết quả đánh giá mật độ nấm cộng sinh là sản phẩm của nhiệm vụ ở mức 102 IP/g, hoàn toàn phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng phân bón (QCVN 01-189:2019/BNNPTNT). Ngoài ra sản phẩm cũng đạt chất lượng bào tử hoạt tính là 106 bào tử/kg sản phẩm. Được biết, sản phẩm nấm nội cộng sinh RIBE-MYCO sản xuất thử nghiệm được phối trộn với công thức 70% sinh khối nấm AM và 30% sinh khối vi sinh Trichoderma - Paecilomyces.

Ngoài ra, khi thí nghiệm diện hẹp để đánh giá hiệu quả quản lý nấm bệnh, thì tuyến trùng trên cây cà chua và cây ớt có hiệu lực phòng trừ đạt mức 56,4-63,3 %; còn trong thí nghiệm diện rộng (cũng trên 2 giống cây ớt và cà chua) thì hiệu lực phòng trừ đạt 56,8-66,6 %. Hay nói cách khác, sản phẩm sinh học AM có hiệu lực phòng trừ tương đương với sản phẩm hóa học trên thị trường.

Với thành công của việc hoàn thiện quy trình nhân sinh khối nấm cộng sinh AM và chế phẩm sinh học tương ứng, các nhà khoa học TP.HCM đã mở ra hướng tiếp cận mới cho lĩnh vực sản xuất rau sạch, giúp giữ an toàn cho đất và người sử dụng, bảo vệ môi trường, cổ vũ tích cực xu hướng canh tác theo hướng sản phẩm hữu cơ và bền vững, tránh biến đổi khí hậu. Có thể khẳng định rằng, việc sử dụng sản phẩm chế phẩm sinh học nói chung và nấm nội cộng sinh nói riêng đã trở thành xu hướng, mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với việc dùng các sản phẩm hóa học như giúp cải tạo đất, tăng độ màu mỡ, phì nhiêu cho đất, nâng cao sức đề kháng cho cây trồng, giúp cân bằng dinh dưỡng cũng như hệ sinh thái trong môi trường đất, nước của sản xuất nông nghiệp