Nấm gây bệnh đạo ôn Kosakonia oryziphila NP19 có thể được sử dụng như một chất kích thích sinh trưởng thực vật và thuốc trừ sâu sinh học để ngăn chặn bệnh đạo ôn trên giống lúa KDML105.

Nghiên cứu này chứng minh rằng nấm cộng sinh vùng rễ *Kosakonia oryziphila* NP19 được phân lập từ rễ lúa là một loại thuốc trừ sâu sinh học đầy triển vọng, có tác dụng thúc đẩy tăng trưởng thực vật và kiểm soát bệnh đạo ôn lúa do *Pyricularia oryzae* gây ra. Các thí nghiệm trong ống nghiệm được tiến hành trên lá non của cây lúa thơm giống Khao Dawk Mali 105 (KDML105). Kết quả cho thấy NP19 ức chế hiệu quả sự nảy mầm của bào tử *Pyricularia oryzae*. Sự nhiễm bệnh *Pyricularia oryzae* bị ức chế trong ba điều kiện xử lý khác nhau: thứ nhất, lúa được nuôi cấy với NP19 và được cấy bào tử *Pyricularia oryzae*; thứ hai, hỗn hợp NP19 và bào tử *Pyricularia oryzae* được bôi lên lá;
Vi khuẩn vùng rễ *Kosakonia oryziphila* NP19¹⁴Vi khuẩn này được phân lập từ rễ lúa (*Oryza sativa* L. cv. RD6). *Kosakonia oryziphila* NP19 có đặc tính thúc đẩy tăng trưởng thực vật, bao gồm cố định nitơ, sản xuất axit indoleacetic (IAA) và hòa tan phosphat. Điều thú vị là, *Kosakonia oryziphila* NP19 sản sinh ra chitinase.^14.Ứng dụng *Kosakonia oryziphila* NP19 trên hạt giống lúa KDML105 đã cải thiện tỷ lệ sống sót của lúa sau khi bị nhiễm bệnh đạo ôn. Mục tiêu của nghiên cứu này là (i) làm rõ cơ chế ức chế của *Kosakonia oryziphila* NP19 đối với bệnh đạo ôn và (ii) điều tra tác dụng của *Kosakonia oryziphila* NP19 trong việc kiểm soát bệnh đạo ôn.

Các chất dinh dưỡng đóng vai trò quan trọng trong sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, là những yếu tố kiểm soát các bệnh do vi sinh vật gây ra. Dinh dưỡng khoáng chất của cây quyết định khả năng kháng bệnh, đặc điểm hình thái hoặc mô, và độc lực, hay khả năng sống sót trước các tác nhân gây bệnh. Phốt pho có thể làm chậm sự phát triển và giảm mức độ nghiêm trọng của bệnh đạo ôn bằng cách tăng cường tổng hợp các hợp chất phenolic. Kali nói chung làm giảm tỷ lệ mắc nhiều bệnh lúa, chẳng hạn như đạo ôn, đốm lá do vi khuẩn, đốm bẹ lá, thối thân và đốm lá. Một nghiên cứu của Perrenoud cho thấy phân bón giàu kali cũng có thể làm giảm tỷ lệ mắc bệnh nấm ở lúa và tăng năng suất. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng phân bón lưu huỳnh có thể cải thiện khả năng kháng bệnh của cây trồng đối với các tác nhân gây bệnh nấm.²⁷Lượng magie dư thừa (một thành phần của chất diệp lục) có thể dẫn đến bệnh đạo ôn ở lúa.²¹Kẽm có thể trực tiếp tiêu diệt mầm bệnh, từ đó làm giảm mức độ nghiêm trọng của bệnh.²²Các thử nghiệm thực địa cho thấy, mặc dù nồng độ phốt pho, kali, lưu huỳnh và kẽm trong đất ngoài đồng cao hơn so với thí nghiệm trong chậu, bệnh đạo ôn vẫn lây lan qua lá lúa. Có thể các chất dinh dưỡng trong đất không hiệu quả lắm trong việc kiểm soát bệnh đạo ôn, vì độ ẩm và nhiệt độ không thuận lợi cho sự phát triển mạnh của mầm bệnh.
Trong các thử nghiệm thực địa, Stenotrophomonas maltophilia, P. dispersa, Xanthomonas sacchari, Burkholderia multivorans, Burkholderia diffusa, Burkholderia vietnamiensis và C. gleum được phát hiện trong tất cả các nghiệm thức. Stenotrophomonas maltophilia đã được phân lập từ vùng rễ của lúa mì, yến mạch, dưa chuột, ngô và khoai tây và đã cho thấy khả năng kiểm soát sinh học.^{hoạt động} chống lại Colletotrichum nymphaeae.28 Hơn nữa, P. dispersa được báo cáo là có hiệu quả chống lại nấm đen^{thối rữa của}khoai lang.29 Hơn nữa, chủng R1 của Xanthomonas sacchari đã cho thấy hoạt động đối kháng với bệnh đạo ôn lúa và thối bông do Burkholderia gây ra.^glumae.30Nấm Burkholderia oryzae NP19 có thể thiết lập mối quan hệ cộng sinh với mô lúa trong quá trình nảy mầm và trở thành nấm cộng sinh đặc hữu đối với một số giống lúa. Trong khi các vi khuẩn đất khác có thể xâm chiếm lúa sau khi cấy, nấm gây bệnh đạo ôn NP19, một khi đã xâm chiếm, sẽ ảnh hưởng đến nhiều yếu tố trong cơ chế phòng vệ của lúa chống lại bệnh này. NP19 không chỉ ức chế sự phát triển của P. oryzae hơn 50% (xem Bảng bổ sung S1 trong phụ lục trực tuyến), mà còn làm giảm số lượng vết bệnh đạo ôn trên lá và tăng năng suất lúa được cấy hoặc cộng sinh với NP19 (RBf, RFf-B và RBFf-B) trong các thử nghiệm thực địa (Hình S3).
Nấm Pyricularia oryzae, tác nhân gây bệnh đạo ôn ở thực vật, là một loại nấm bán dưỡng cần chất dinh dưỡng từ cây chủ trong quá trình nhiễm bệnh. Thực vật sản sinh ra các loại oxy hoạt tính (ROS) để ức chế sự lây nhiễm của nấm; tuy nhiên, Pyricularia oryzae sử dụng nhiều chiến lược khác nhau để chống lại ROS do cây chủ sản sinh.³¹Các peroxidase dường như đóng vai trò trong khả năng kháng bệnh, bao gồm liên kết chéo các protein thành tế bào, làm dày thành mạch gỗ, sản sinh ROS và trung hòa hydro peroxide.³²Các enzyme chống oxy hóa có thể đóng vai trò như một hệ thống loại bỏ ROS đặc hiệu. Nhờ đặc tính chống oxy hóa của chúng, superoxide dismutase (SOD) và peroxidase (POD) giúp khởi phát các phản ứng bảo vệ, trong đó SOD đóng vai trò là tuyến phòng thủ đầu tiên.³³Ở cây lúa, hoạt tính peroxidase thực vật được kích hoạt sau khi nhiễm các tác nhân gây bệnh thực vật như *Pyricularia oryzae* và *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*.³²Trong nghiên cứu này, hoạt tính peroxidase tăng lên ở cây lúa bị nhiễm và/hoặc được cấy *Magnaporthe oryzae* NP19; tuy nhiên, *Magnaporthe oryzae* không ảnh hưởng đến hoạt tính peroxidase. Superoxide dismutase (SOD), với vai trò là H₂O₂ synthase, xúc tác quá trình khử O₂⁻ thành H₂O₂. SOD đóng vai trò quan trọng trong khả năng chống chịu của cây trồng đối với các loại stress khác nhau bằng cách cân bằng nồng độ H₂O₂ bên trong cây, từ đó tăng cường khả năng chịu đựng của cây đối với các loại stress khác nhau³⁴. Trong nghiên cứu này, trong thí nghiệm trồng chậu, 30 ngày sau khi cấy *Magnaporthe oryzae* (30 DAT), hoạt tính SOD ở nhóm RF và RBF cao hơn lần lượt 121,9% và 104,5% so với nhóm R, cho thấy phản ứng của SOD đối với sự nhiễm *Magnaporthe oryzae*. Trong cả thí nghiệm trong chậu và ngoài đồng, hoạt tính SOD ở lúa được cấy *Magnaporthe oryzae* NP19 cao hơn lần lượt 67,7% và 28,8% so với lúa không được cấy sau 30 ngày cấy. Phản ứng sinh hóa của thực vật bị ảnh hưởng bởi môi trường, nguồn gây stress và loại cây trồng³⁵. Hoạt tính enzyme chống oxy hóa của thực vật bị ảnh hưởng trực tiếp bởi các yếu tố môi trường, từ đó ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme chống oxy hóa của thực vật bằng cách làm thay đổi cộng đồng vi sinh vật trong cây.
Nấm gây bệnh đạo ôn lúa (Kosakonia oryziphila NP19, mã số truy cập NCBI PP861312) được sử dụng trong nghiên cứu này là chủng¹³Chủng vi khuẩn này được phân lập từ rễ của giống lúa RD6 ở tỉnh Nakhon Phanom, Thái Lan (16° 59′ 42.9″ N 104° 22′ 17.9″ E). Chủng được nuôi cấy trong môi trường canh dinh dưỡng (NB) ở 30°C và 150 vòng/phút trong 18 giờ. Để tính toán nồng độ vi khuẩn, độ hấp thụ của huyền dịch vi khuẩn ở bước sóng 600 nm được đo. Nồng độ của huyền dịch vi khuẩn được điều chỉnh đến...^10⁶CFU/mL với nước khử ion vô trùng (_dH₂ONấm gây bệnh đạo ôn lúa (Pyricularia oryzae) được cấy điểm lên môi trường thạch khoai tây dextrose (PDA) và ủ ở 25°C trong 7 ngày. Sợi nấm được chuyển sang môi trường thạch cám gạo (2% (w/v) cám gạo, 0,5% (w/v) sucrose và 2% (w/v) agar hòa tan trong nước khử ion, pH 7) và ủ ở 25°C trong 7 ngày. Một lá lúa đã được khử trùng của giống lúa mẫn cảm (KDML105) được đặt lên sợi nấm để kích thích sự hình thành bào tử và ủ ở 25°C trong 5 ngày dưới ánh sáng kết hợp tia cực tím và ánh sáng trắng. Bào tử được thu thập bằng cách lau nhẹ sợi nấm và bề mặt lá bị nhiễm bệnh bằng 10 ml dung dịch Tween 20 0,025% (v/v) đã được khử trùng. Dung dịch nấm được lọc qua tám lớp vải gạc để loại bỏ sợi nấm, thạch và lá lúa. Nồng độ bào tử trong dung dịch huyền phù được điều chỉnh đến 5 × 10⁵ bào tử/ml để phân tích tiếp.
Nuôi cấy tươi tế bào Kosakonia oryziphila NP19 được thực hiện bằng cách nuôi cấy trong môi trường NB ở 37 °C trong 24 giờ. Sau khi ly tâm (3047 × g, 10 phút), thu thập cặn tế bào, rửa hai lần với dung dịch đệm phosphat 10 mM (PBS, pH 7,2) và huyền phù lại trong cùng dung dịch đệm. Mật độ quang học của huyền phù tế bào được đo ở bước sóng 600 nm, thu được giá trị xấp xỉ 1,0 (tương đương với 1,0 × 10⁷ CFU/μl được xác định bằng cách cấy trên đĩa thạch dinh dưỡng). Bào tử của P. oryzae được thu nhận bằng cách huyền phù chúng trong dung dịch PBS và đếm bằng buồng đếm hồng cầu. Huyền phù của *K. oryziphila* NP19 và *P. Đối với các thí nghiệm bôi lên lá, bào tử K. oryziphila* được chuẩn bị trên lá lúa tươi ở nồng độ lần lượt là 1,0 × 10⁷ CFU/μL và 5,0 × 10² bào tử/μL. Phương pháp chuẩn bị mẫu lúa như sau: Cắt 5 cm lá từ cây mạ và đặt vào đĩa Petri có lót giấy thấm ẩm. Năm nhóm xử lý được thiết lập: (i) R: lá lúa không được cấy vi khuẩn làm đối chứng, bổ sung dung dịch Tween 20 0,025% (v/v); (ii) RB + F: lúa được cấy K. oryziphila NP19, bổ sung 2 μL huyền phù bào tử nấm gây bệnh đạo ôn lúa; (iii) R + BF: Lúa trong nhóm R được bổ sung 4 μl hỗn hợp huyền phù bào tử nấm gây bệnh đạo ôn và K. oryziphila NP19 (tỷ lệ thể tích 1:1); (iv) R + F: Gạo trong nhóm R được bổ sung 2 μl dung dịch bào tử nấm gây bệnh đạo ôn; (v) RF + B: Gạo trong nhóm R được bổ sung 2 μl dung dịch bào tử nấm gây bệnh đạo ôn được ủ trong 30 giờ, sau đó thêm 2 μl K. oryziphila NP19 vào cùng vị trí. Tất cả các đĩa Petri được ủ ở 25°C trong bóng tối trong 30 giờ và sau đó được đặt dưới ánh sáng liên tục. Mỗi nhóm được thực hiện lặp lại ba lần. Sau 72 giờ nuôi cấy, mô thực vật được quan sát và phân tích bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM). Tóm lại, mô thực vật được cố định trong dung dịch đệm phosphat chứa 2,5% (v/v) glutaraldehyde và khử nước qua một loạt dung dịch ethanol. Sau khi sấy khô điểm tới hạn bằng carbon dioxide, các mẫu được phủ vàng bằng phương pháp phún xạ và cuối cùng được kiểm tra bằng kính hiển vi điện tử quét.¹⁵