Lịch sử nghiên cứu, ứng dụng vi nấm Trichoderma

Trong thời gian gần đây, người ta thường bàn nhiều đến và các công dụng của nó trong lĩnh vực phân bón vi sinh. Tuy nhiênTrichoderma 

Trichoderma không phải mới được phát hiện và ứng dụng gần đây mà khoảng 200 năm về trước, Trichoderma được phát hiện ra và hiện nay loài đó được biết là Trichoderma viride.

   Hơn 150 năm sau, Trichoderma chỉ là đối tượng của vài nhà phân loại nấm học nhưng không hấp dẫn được mối quan tâm của các ngành khoa học khác. Tình hình thay đổi trong Thế Chiến lần thứ II, khi quân đội Mỹ cảnh báo về hiện tượng các trang bị quân sự bị mục ở xứ nhiệt đới, đặc biệt là ở Nam Thái Bình Dương. Chương trình điều tra của quan đội Mỹ chỉ ra rằng Trichoderma "viride" mã số QM 6a là loài nấm phân hủy cellulose ở khu vực này.

Sự nhầm lẫn này kéo dài suốt 20 năm cho đến khi chủng này được nhận diện và đặt tên lại là Trichoderma reesei Trichoderma QM 6a

      Để tỏ lòng tôn kính người đã khám phá ra loài này là Elwyn T. Reese, tác giả làm việc tại viện nghiên cứu Natick với sự cộng tác của Mary Mandels đã nghiên cứu nhiều đề tài về sinh tổng hợp, cơ chế phân hủy cellulose và các hợp chất polysaccharides khác của chủng Trichoderma reesei và các thể đột biến trên chủng này. Nhờ những công trình đó mà nhiều phòng thí nghiệm khác ở Mỹ, Châu Âu và Châu Á tiếp tục nghiên cứu và khám phá ra hệ thống phân giải cellulose của Trichoderma vào cuối thập niên 60.

 Cùng thời điểm đó, Rifai và Webster ở Anh lần đầu tiên phân loại và mô tả được 9 loài Trichoderma. Việc nuôi cấy dễ dàng và không tốn kém các chủngTrichoderma đã lôi kéo các nhà nghiên cứu đi vào các hướng nghiên cứu khác về Trichoderma hơn là ứng dụng về phân giải cellulose của chúng.

* Trichoderma đối kháng nấm bệnh

     Một phát hiện quan trọng trong nghiên cứu về Trichoderma là khả năng kích thích tăng trưởng cho cây trồng và khả năng đối kháng với các loài nấm bệnh. Từ đó trichoderma được dùng như là tác nhân kiểm soát sinh học trong nông nghiệp. Ngày nay, nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu theo lĩnh vực này.

     Trong tự nhiên, đất chứa nhiều vi sinh vật sống chung với nhau. Chúng cạnh tranh nhau về không gian sinh sống và chất dinh dưỡng. Một số vi sinh vật gây bệnh cho cây trồng, số khác là những sinh vật phân hủy các chất hữu cơ nhưng không gây hại cho cây trồng, số còn lại giúp ích cho cây trồng bằng cách đối kháng với vi sinh vật gây bệnh hoặc tăng cường khả năng kháng bệnh của cây. Trichoderma thuộc vào nhóm này, chúng sống trên các xác bã thực vật và các chất hữu cơ trong đất nhưng không gây hại cho thực vật, một số loài Trichoderma có khả năng ký sinh trên các loài nấm gây bệnh cho cây trồng. Các nấm bệnh có thể bị Trichoderma ức chế: Pythium, Phytophthora, Fusarium, Rhizoctonia, Sclerotinia và Verticillium. Trichoderma được xếp vào nhóm nấm nhỏ, phân bố ở hầu hết các loại đất trên thế giới.

     Tính đối kháng của Trichoderma cũng được biết đến từ rất lâu, ấn phẩm đầu tiên được xuất bản vào năm 1887. Tuy nhiên, những nghiên cứu chuyên sâu về tính đối kháng và khả năng ứng dụng như là phương thức chống lại các tác nhân gây bệnh trên cây trồng chỉ được bắt đầu vào khoảng giữa 2 cuộc thế chiến. Năm 1952, Wood thông báo về tính đối kháng của Trichoderma viride đối với nấm bệnh trên rau diếp là Botrytis cinerea. Ngày nay, người ta còn biết sử dụng Trichoderma để bảo vệ cây trồng khỏi các bệnh nấm ở rễ (như Pythium, Fusarium, Rhizoctonia; Phytophthora,...) và cả các bệnh ở các phần trên mặt đất (như Botrytis cinerea). Trichoderma có khả năng đối kháng được với nấm bệnh nhờ vào nhiều "hoạt động" khác nhau, chúng có thể sử dụng:

      Trichoderma có thể dùng một hoặc nhiều cách kết hợp để khống chế các loài nấm gây hại, các phương thức có thể thay đổi tùy thuộc vào đối tượng gây hại và điều kiến lý hóa của môi trường tại thời điểm đó (nhiệt độ, độ ẩm,...). Hoạt động đối kháng của Trichoderma mang tính phòng ngừa nhiều hơn, vì vậy Trichoderma chỉ hoạt động hiệu quả khi nó "định cư" trước khi các loài nấm bệnh xâm nhập, nó cho phép tạo thành lớp măngsông bảo vệ vùng rễ cây tránh khỏi sự xâm nhập của nấm bệnh. Một khi đã "định cư" Trichoderma sẽ giúp cây trồng phát triển mà không bị nấm bệnh tấn công

     * Trichoderma phân giải cellulose

     Trichoderma vừa có khả năng đối kháng lại các loài nấm gây bệnh ở thực vật vừa có khả năng phân hủy cellulose nên việc dùng Trichoderma trong phân bón là lựa chọn tốt vừa bảo vệ được cây trồng, tăng thêm thu nhập, giảm chi phí đầu tư và bảo vệ môi trường.

     Cellulose là chất hữu cơ được tổng hợp nhiều nhất trên thế giới hiện nay, có khoảng từ 60 đến 90 tỷ tấn hàng năm được các loài thực vật tạo ra. Đây cũng là loại polymer được sử dụng nhiều nhất (gỗ xây dựng, bột giấy, sợi dệt vải,....). Ở cấp độ sinh quyển, hàng tỷ tấn cellulose được tạo ra mỗi năm cần phải được phân hủy, nếu không chúng sẽ tích tụ lại và gây nguy hiểm cho hệ sinh thái. Điều không may là cellulose lại "kháng" lại mạnh mẽ với các enzyme phân hủy chúng nhưng may mắn là Trichoderma lại có khả năng phân hủy cellulose mạnh mẽ.

     Trong các hệ sinh thái tự nhiên như trong rừng, các loài nấm thường kết hợp với các vi khuẩn phân hủy cellulose thành các đơn phân (monomer) là thành phần rất dễ được hấp thu đối với các sinh vật khác. Tuy nhiên trong các hệ sinh thái nhân tạo như các vườn, trang trại, đồn điền, ruộng lúa, ... các sinh vật phân hủy cellulose trên không tồn tại hoặc rất ít, do đó quá trình phân hủy cellulose (cũng như các chất cao phân tử khác) không dể dàng và nhanh chóng như trong các hệ sinh thái rừng tự nhiên. Vì vậy, chúng ta cần phải bổ sung thêm các loài có khả năng phân hủy cellulose mạnh nhưTrichoderma, xạ khuẩn vào nguyên liệu chứa cellulose để việc phân hủy được nhanh chóng và triệt để hơn.

Vì việc phân hủy cellulose diễn ra chậm sẽ dẫn đến cây trồng bị ngộ độc nếu không "xử lý" các chất hữu cơ này. Tập quán canh tác hiện nay thường đốt bỏ các chất cellulose và dùng phân hóa học để "bổ sung" cho những thứ lấy từ đất vừa bị đốt đi, cả 2 việc trên đều ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của chúng ta.

Theo nghiên cứu của Thái Lan, trong rơm rạ từ lúa có thành phần NPK như sau (g/kg trọng lượng khô):

• 5,5 N
• 0,9 P
• 23,9 K

Ước tính mỗi ha ruộng lúa có trung bình khoảng 250.000 gốc rạ. Mỗi gốc rạ có trọng lượng khô khoảng 250g, như vậy ta sẽ thu được trên 1 ha chất thải từ rơm rạ trong đó có chứa:

• 344   kg  N
• 56     kg  P
• 1494 kg  K

Giả sử 1 bao phân NPK (15:15:15) 50Kg có giá 16 USD, như vậy mỗi bao có chứa 22,5 Kg chất dinh dưỡng (N,P,K). Như vậy, giá cho mỗi kg chất dinh dưỡng là: 16USD : 22,5 kg = 0,71 USD/kg

Nếu ta nhân với tỉ lệ 344+56+1.494 kg ta có giá cho mỗi ha từ rơm rạ là : 244,24 + 39,76 + 1060,74 = 1344,74 USD

Quy thành VNĐ: (theo tỉ giá ngày 20/08/2012 1 USD = 20860 VND của Ngân hàng ngoại thương Việt Nam)

1344,74*20860 VND = 28.051.276 VND

Như vậy, nếu đốt bỏ rơm rạ trên mỗi ha ruộng lúa đồng nghĩa với việc đốt bỏ hơn 28 triệu đồng cho mỗi ha cho mỗi vụ. Nếu tận dụng phế liệu rơm rạ làm phân bón, chúng ta không những có thể tiết kiệm 26 triệu đồng cho mỗi ha/vụ mà còn giúp bảo vệ môi trường sống xung quanh ta và cho thế hệ mai sau

Tóm lại, sử dụng Trichoderma sẽ có những lợi ích sau:

• Tận dụng được phế liệu thực vật làm nguyên liệu sản xuất (phân bón) Bảo vệ rễ cây khỏi các tác nhân gây bệnh
• Giảm thiểu việc dùng thuốc trừ sâu hóa học để tiêu diệt các nấm gây bệnh Giảm thiểu dùng phân bón hóa học
• Giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Thông thường, các sản phẩm kiểm soát sinh học hoạt động như tác nhân ngăn ngừa bệnh chứ không có hiệu quả hạ "đo ván" như các thuốc trừ sâu hóa học. Tuy nhiên chúng có hiệu quả lâu dài và không gây ô nhiễm cho môi trường mà các thuốc trừ sâu hóa học không thể sánh kịp.

Nhiều thương phẩm về kiểm soát sinh học đã được phép lưu hành, trong đó các chế phẩm có sử dụng Trichodermađược sử dụng ở nhiều quốc gia (New Zealand, Mỹ, Pháp, Đức, Israel, Thái Lan, Ấn Độ, Việt Nam, ...). Trichodermađược dùng rộng rãi trong canh tác các loại cây: lúa, rau màu, cây ăn quả, cây công nghiệp, hoa kiểng và các cây trồng làm cảnh quan.

Ngoài các ưu điểm như trên, khi dùng Trichoderma spp. còn có những ưu điểm khác như:

• Không gây hại cho người và vật nuôi
• Có phổ đối kháng rộng trên các loài nấm gây bệnh trên cây trồng
• Sử dụng nhiều cơ chế để kháng lại các vi sinh vật gây bệnh
• Tồn tại lâu dài trong đất nhờ khả năng tự sản sinh ra bào tử
• Phát triển nhanh trong đất
• Đẩy nhanh quá trình hấp thu chất dinh dưỡng và kích thích tăng trưởng cây trồng

Ths Nguyễn Mỹ Phi Long

Lược dịch theo Christian P. Kubicek và Gary E. Harman

Christian P.Kubicek and Gary E.Harman (2002) Trichoderma and Gliocladium ( Vol 1) Basic biology, taxonomy and genetics. Taylor & Francis e-Library