Ảnh minh họa: Internet

Tuyến trùng bướu rễ (Meloidogyne spp.; root-knot nematodes; RKN) là tuyến trùng ký sinh thực vật thường được quan sát thấy và gây hại nhiều nhất trong sản xuất rau (Jones & ctv., 2013). Cây bị nhiễm tuyến trùng bướu rễ có lá vàng, còi cọc, các triệu chứng thiếu chất dinh dưỡng và nhiễm trùng thứ cấp bởi các mầm bệnh khác (Hunt & Handoo, 2009).  Năng suất cây trồng bị mất do nhiễm tuyến trùng phụ thuộc vào loài tuyến trùng hiện có, quần thể tuyến trùng ban đầu và các giống cây trồng được trồng (Ornat & Sorribas, 2008).  Theo Sasser & Carter (1985), năng suất mất 22 - 30% đối với cây cà chua bị nhiễm M. incognita. Tương tự như vậy, Sikora & Fernandez (2005) đã báo cáo rằng, năng suất giảm hơn 30% ở ba loại cây rau dễ bị nhiễm tuyến trùng (cà tím, cà chua và dưa leo) ở nhiều vùng nông nghiệp nhiệt đới và cận nhiệt đới. Có 4 loại tuyến trùng chính M. incognita, M. javanica, M. arenaria và M. hapla, cũng như một số loài mới nổi như M. enterolobii và M. chitwoodi, gây ra phần lớn thiệt hại cho mùa màng (Moens & ctv., 2009). Chúng tác động vào rễ cây gây hư rễ, cây không hút được nước, dinh dưỡng, làm cho các tác nhân gây bệnh khác tấn công vào rễ (Sasser, 1980; Mai, 1985). Những phương pháp phòng trừ tuyến trùng gây bướu rễ như phơi đất, ngâm đất, dùng giống cây có kiểu gen kháng, và kiểm soát bằng hóa chất được sử dụng. Hiện nay, phương pháp phổ biến nhất để ngăn ngừa tuyến trùng gây hại là dùng thuốc hoá học; tuy nhiên, sử dụng thuốc hoá học về lâu dài sẽ gây kháng thuốc, hơn nữa nhiều thuốc hoá học trừ tuyến trùng đã bị hạn chế sử dụng bởi dư lượng độc tố không đảm bảo sức khỏe con người và môi trường tự nhiên. Do đó, việc nghiên cứu những biện pháp thay thế trong phòng trừ tuyến trùng gây bướu rễ là rất cần thiết.

Vi khuẩn vùng rễ thúc đẩy sinh trưởng thực vật (plant growth-promotingrhizobacteria, PGPR) là một nhóm vi khuẩn có lợi chỉ chiếm 2 - 5% vi khuẩn vùng rễ, giúp tăng hấp thụ chất dinh dưỡng, tăng trưởng, tăng năng suất cây trồng, và thường thể hiện hoạt động kiểm soát sinh học chống lại các tác nhân gây bệnh thực vật (Liu, 2013). PGPR được tìm thấy gồm vi khuẩn gram âm và gram dương. Tuy nhiên, phần lớn là vi khuẩn gram âm, chỉ có một số ít vi khuẩn gram dương được báo cáo (Kloepper & ctv., 2004). Trong tất cả các chi vi khuẩn được xác định là PGPR, Bacillus spp. và Pseudomonas spp.  là hai chi chiếm ưu thế đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi cho cây trồng (Podile & Kishore, 2006). Cơ chế hoạt động của vi khuẩn đối kháng trong quá trình kiểm soát sinh học tuyến trùng bao gồm ký sinh bắt buộc, giảm khả năng xâm lấn, ức chế tăng trưởng do cạnh tranh chất dinh dưỡng và kháng kháng sinh liên quan đến các chất chuyển hóa có hoạt tính sinh học hoặc chất chuyển hóa thứ cấp (Mendoza & ctv., 2008).

Trên thế giới, các sản phẩm đã được thương mại hóa để kiểm soát tuyến trùng như BioNem-WP do AgrGreen phát triển với B. firmus là thành phần chính, có hiệu quả chống lại M. incognita, M. hapla, Heterodera spp., Tylenchulus semipenetrans, Xiphinema index và Ditylenchus dipsaci (Keren-Zur & ctv., 2000). BioYield với thành phần chính là B. amyloliquefaciens IN937a và B. subtilis GB03, được Gustafson phát triển để kiểm soát các tác nhân gây bệnh trong đất và ngăn chặn quần thể M. incognita ở cà chua (Kloepper & ctv., 2004; Burkett-Cadena & ctv., 2008). Bacillus firmus GB-126, được Bayer CropScience tiếp thị dưới tên thương mại VOTiVO, được sử dụng để kiểm soát M.  incognita, Ditylenchus dipsacivà Rotylenchulus reniformis trong ngô, bông, lúa miến, đậu nành và củ cải đường (Castillo & ctv., 2013). Pathway consortia, hỗn hợp PGPR của B.  subtilis, B. licheniformis, B. megaterium, B. coagulans, P. fluorescens, Streptomyces spp.  và Trichoderma spp., là sản phẩm kiểm soát sinh học được bào chế dưới dạng lỏng, dạng hạt và dạng thixotropic để kiểm soát Meloidogyne spp. và R. reniformis (Askary, 2015). Ở Việt Nam bước đầu có một số nghiên cứu sử dụng các chế phẩm sinh học từ vi khuẩn, giúp giảm việc sử dụng phân hóa học, an toàn với môi trường và giảm chi phí sản xuất. Tuy nhiên, việc sử dụng các chế phẩm sinh học để phòng trừ tuyến trùng gây bệnh trên các cây trồng nói chung và cây rau nói riêng với hiệu quả cao, ổn định chưa có nhiều vì chưa tìm được nhiều chủng vi khuẩn bản địa có đồng thời cả khả năng kích thích sinh trưởng (KTST) và kiểm soát tuyến trùng. Do vậy, nghiên cứu này được thực hiện nhằm sàng lọc, tuyển chọn các chủng vi khuẩn Bacillus bản địa có cả khả năng KTST và kiểm soát tuyến trùng gây bệnh bướu rễ trên cây rau.

Đã phân lập và định danh bằng hình thái, sinh hóa và giải trình tự vùng gen 16S RNA được 3 chủng Bacillus phân lập từ vùng rau ăn lá bao gồm B. velezensis BHMT 4.1, B. amyloliquefaciens CCCX 2.2 và B. subtilis CCCX 2.1. Cả 3 chủng vi khuẩn đều có khả năng sinh IAA, hòa tan phosphate và sản sinh siderophore. Hơn nữa, 3 chủng đều có khả năng gây chết đối với ấu trùng J2 và kiểm soát sự nở trứng của tuyến trùng. Trong đó, chủng B. velezensis BHMT 4.1 có khả năng gây chết ấu trùng J2 Meloidogyne spp. với tỉ lệ cao nhất 66,67% sau 48 giờ và kiểm soát tỉ lệ ức chế nở trứng tuyến trùng đạt 44% sau 7 ngày. Kết quả cho thấy, 3 chủng vi khuẩn Bacillus bản địa đã phân lập rất có tiềm năng ứng dụng trong kiểm soát tuyến trùng Meloidogyne spp. gây hại trên cây rau.