Nấm Dothideomycetes gây bệnh cây trồng

Lớp nấm Dothideomycetes là nhóm nấm lớn nhất và đa dạng nhất về mặt sinh thái trong ngành Ascomycota, cùng với Sordariomycetes và Leotiomycetes. Các loài thuộc lớp này chiếm giữ gần như mọi ngóc ngách sinh thái.

Đặc điểm cấu tạo

Thể hữu tính (Teleomorph)

Đặc điểm xác định của Dothideomycetes là có túi (asci) dạng bitunicate (túi hai lớp vỏ) và có ascoma dạng ascostromatic (hình thành từ mô đệm).

Túi (asci) bitunicate là đặc điểm chẩn đoán vi mô quan trọng nhất của lớp nấm này. Túi nấm có cấu trúc thành hai lớp: lớp thành ngoài (ectotunica) dày và cứng, trong khi lớp thành trong (endotunica) mỏng và đàn hồi. Khi giải phóng bào tử, lớp thành ngoài vỡ ra ở đỉnh, và lớp thành trong phồng lên, kéo dài ra khỏi pseudothecium để chủ động bắn các bào tử túi (ascospores) vào không khí.

Không giống như nhiều loại nấm khác (thuộc lớp Sordariomycetes) tạo ra một quả vòi thật (true perithecium) với vách riêng biệt được xây dựng xung quanh cơ quan sinh sản, Dothideomycetes làm ngược lại. Đầu tiên, nấm phát triển một khối mô đệm (stroma) là một khối dày đặc các sợi nấm. Sau đó, các khoang rỗng (locules) được hình thành bên trong khối mô đệm này (thường bằng cách các sợi nấm tự tiêu hủy). Các túi (asci) và các sợi đệm giả (pseudoparaphyses) sẽ phát triển bên trong các khoang rỗng đã có sẵn này. Thể quả của Dothideomycetes thực chất là một khối mô đệm (stroma) bị khoét rỗng, chứ không phải là một cấu trúc có vách được xây dựng chuyên biệt.

Từ cách phát triển ascostromatic thể quả hữu tính của Dothideomycetes có thể có nhiều hình dạng:

• Pseudothecium là dạng phổ biến nhất và dễ gây nhầm lẫn nhất. Nó trông rất giống một quả vòi (perithecium), tức là có hình bình hoặc hình cầu, với một lỗ mở (ostiole) ở trên đỉnh để bào tử thoát ra.
• Hysterothecium với thể quả có dạng dẹt, dài, trông giống như một chiếc thuyền hoặc một vết nứt trên bề mặt gỗ. Khi trưởng thành, nó sẽ nứt ra theo một đường rãnh dọc để giải phóng bào tử.

Bên trong các khoang rỗng (locules) của Dothideomycetes, xen kẽ giữa các túi (asci), thường có các sợi nấm vô sinh gọi là pseudoparaphyses. Đặc điểm của chúng là phát triển từ trên đỉnh của khoang rỗng và mọc hướng xuống đáy.

Trong khi túi (asci) và thể quả (ascoma) là đặc điểm chung của cả lớp, thì bào tử túi (ascospores) lại vô cùng đa dạng về hình thái, tùy thuộc vào từng bộ, họ, và loài. Chúng có thể trong suốt (hyaline) hoặc có màu (nâu, vàng), không có vách ngăn, có vách ngăn ngang, hoặc có vách ngăn cả ngang lẫn dọc. Các đặc điểm này của bào tử là rất quan trọng để định danh loài cụ thể.

Thể vô tính (Anamorph)

Thể vô tính (giai đoạn sinh sản vô tính) là giai đoạn thường gặp nhất trên đồng ruộng và là giai đoạn chính gây ra sự lây lan và tái nhiễm của bệnh. Trái ngược với thể hữu tính có hình thái tương đối bảo thủ, thể vô tính của Dothideomycetes thể hiện một sự bùng nổ về đa dạng hình thái. Sự đa dạng này là kết quả trực tiếp của áp lực chọn lọc cực lớn từ môi trường (ví dụ, khô hạn, UV) và từ vật chủ (cấu trúc bề mặt lá, cơ chế phòng thủ).

Tuy nhiên, có thể chia các cấu trúc này thành hai nhóm chính dựa trên cách thức chúng hình thành và bảo vệ bào tử: hyphomycetes (thể sợi) và coelomycetes (thể đĩa/thể vò).

Dạng hyphomycetes là dạng phổ biến và dễ nhận diện nhất của nhiều loài Dothideomycetes gây bệnh quan trọng. Các sợi nấm (hyphae) sẽ biệt hóa thành các cành chuyên biệt để sinh bào tử. Cuống bào tử (conidiophore) là sợi nấm đã biến đổi, mọc thẳng lên từ bề mặt (như lá cây, môi trường nuôi cấy). Chúng có thể đơn giản, phân nhánh, hoặc tụ lại thành bó (synnema). Tế bào sinh bào tử (conidiogenous cell) là tế bào ở đỉnh hoặc bên cạnh cành đính bào tử, nơi bào tử (conidia) được nảy ra. Bào tử đính (conidia) là các bào tử vô tính, được dùng để phân tán và lây nhiễm.

Dạng coelomycetes tạo ra một cấu trúc đa bào (gọi là conidioma) để bao bọc và bảo vệ các bào tử đang phát triển. Các bào tử này thường được giải phóng khi có độ ẩm, thường là trong một khối chất nhầy. Các loại cấu trúc chính trong nhóm này:

• Pycnidium (thể vò) có cấu trúc khép kín, gần như hình cầu hoặc hình cái bình (vò, chai), với một lỗ mở ở đỉnh gọi là ostiole (lỗ vò). Vách (peridium) là lớp vỏ bảo vệ bên ngoài của "vò". Khoang (locule) là khoảng trống bên trong. Cành sinh bào tử lót bên trong thành khoang, liên tục sinh ra bào tử. Khi chín, các bào tử đính (pycnidiospores) tích tụ bên trong. Khi gặp điều kiện ẩm ướt (như mưa), chúng sẽ hấp thụ nước và được đẩy ra ngoài qua lỗ ostiole dưới dạng một đám mây bào tử nhầy (spore ooze).
• Acervulus (thể đĩa) có cấu trúc mở, giống hình cái đĩa hoặc cái bát cạn. Chúng không khép kín như thể vò. Chúng luôn luôn hình thành bên dưới lớp biểu bì hoặc lớp cutin của cây ký chủ. ). Cành sinh bào tử mọc thẳng lên từ lớp stroma. Khi phát triển, áp lực từ thể đĩa sẽ làm nứt vỡ lớp biểu bì/cutin của cây chủ, để lộ ra khối bào tử bên trong. Bào tử (thường nhầy) sau đó được nước mưa hoặc gió ẩm phát.
• Synnema là một cấu trúc sinh bào tử vô tính dạng cột, được hình thành khi nhiều conidiophore (cuống bào tử) mọc sát nhau và dính lại thành một khối chung.
• Sporodochium là một cấu trúc sinh bào tử vô tính dạng đệm. Nó giống như một đĩa mô nấm nhỏ, dẹt hoặc hơi lồi, trên bề mặt phủ đầy cuống bào tử (conidiophores) mọc dày đặc và sinh ra vô số bào tử vô tính. Thường gặp ở một số nhóm Dothideomycetes, đặc biệt trong môi trường ẩm.

Bào tử vô tính có thể đơn bào hoặc đa bào, có vách ngăn thật (euseptate) hoặc vách ngăn giả (pseudoseptate). Chúng có nhiều hình dạng khác nhau, từ hình sợi (filiform), hình chùy (obclavate), đến hình trứng (ellipsoidal).

Chiến lược xâm nhiễm

Đa số Dothideomycetes là nấm ngoại ký sinh, phát triển trên bề mặt mô thực vật, sau đó thâm nhập qua khí khổng, vết thương, hoặc một số ít có khả năng hình thành appressorium để xuyên qua cutin, phát triển dạng intercellular (giữa các tế bào), tiết enzyme phá vỡ mô, cuối cùng hình thành cấu trúc sinh sản như pycnidium, acervulus, synnema, sporodochium.

Conidia hoặc ascospores đến bề mặt lá/thân nhờ gió, mưa, sương, côn trùng. Bào tử nảy mầm khi có ẩm. Sợi mầm (germ tube) bám vào bề mặt cutin nhờ chất nhầy. Khi xâm nhập vào mô ký chủ, Dothideomycetes dùng 3 con đường chính: khí khổng, vết thương cơ giới và xuyên qua lớp cutin. Sau khi vào mô, nấm phát triển theo 2 kiểu: lan giữa các tế bào (intercellular) và gây hoại sinh (necrotrophic).

Các chi nấm bệnh trọng yếu

Chi Alternaria

Dưới kính hiển vi, Alternaria có hình dáng độc nhất vô nhị, rất dễ nhận biết, không lẫn vào đâu được. Bào tử trông giống như một quả lựu đạn. Nó có hình quả lê thon nhỏ dần về một đầu, có cả vách ngăn ngang và vách ngăn dọc chia bào tử thành nhiều ô nhỏ. Chúng thường mọc nối đuôi nhau thành một chuỗi dài trên đầu cành bào tử.

Mỗi loài Alternaria chuyên biệt sẽ tiết ra một loại độc tố riêng chỉ mở được "ổ khóa" của một số loại cây nhất định. Ví dụ: Alternaria solani, Alternaria porri, Alternaria alternata, Alternaria brassicae... Nhờ lớp vỏ chứa melanin (sắc tố đen), bào tử Alternaria chịu được tia UV gay gắt của mặt trời. Alternaria thường là kẻ đến sau, tấn công vào những cây đã bị suy yếu. Đó là lý do bệnh thường xuất hiện trên lá già trước tiên.

Chi Bipolaris

Bào tử của Bipolaris khi nảy mầm thường chỉ mọc ra 2 ống mầm từ 2 đầu mút (cực) của bào tử. Bào tử rất lớn (so với nấm khác), hình thoi dài hoặc hình trụ, hơi cong nhẹ (như quả chuối). Bipolaris có khả năng hoại sinh cực tốt. Hai loài nổi bật gây thiệt hại kinh tếlớn là Bipolaris oryzae và Bipolaris maydis.

Chi Curvularia

Bào tử Curvularia dưới kính hiển vi bị cong một cách rõ rệt, trông giống cái bánh sừng bò (croissant). Bào tử thường có 3-5 tế bào. Tế bào ở chính giữa phát triển to hơn, phình ra và sẫm màu hơn các tế bào hai đầu. Loài phổ biến nhất là Curvularia lunata, là nấm cơ hội, tấn công hạt mạnh.

Chi Stemphylium

Bào tử của Stemphylium hình trứng, hình chữ nhật hoặc gần tròn. Nó không có cái mỏ thon dài nhọn hoắt như Alternaria mà tù và tròn. Bên trong bào tử cũng chia thành nhiều ô nhỏ giống Alternaria, nhưng thường có một vách ngăn ở chính giữa thắt lại (giống eo con ong). Thường mọc đơn lẻ trên đầu cành bào tử. Các loài quan trọng: Stemphylium solani, Stemphylium lycopersici, Stemphylium vesicarium...

Chi Ascochyta

Ascochyta đại diện cho nhóm nấm có kiểu hình thái vô tính đặc trưng và chuyên gây hại trên các cây họ Đậu. Ascochyta là nấm có bào tử không màu (trong suốt) hình trụ hoặc bầu dục, luôn có 1 vách ngăn ở giữa, chia nó làm 2 tế bào. Ascochyta là khắc tinh số 1 của các loại cây họ Đậu ôn đới và cận nhiệt đới: Ascochyta pisi, Ascochyta fabae, Ascochyta lentis... thiên về tấn công lá và quả

Chi Didymella

Didymella bao gồm nhiều loài nấm gây bệnh cực kỳ nguy hiểm, đặc biệt là trên họ Bầu bí dưa và Cà. Bào tử túi gồm 2 tế bào bị thắt lại giống như con số 8. Các loài quan trọng: Didymella bryoniae, Didymella pinodes, Didymella lycopersici... thiên về tấn công thân.

Chi Phoma

Đây là một trong những chi nấm lớn nhất và phức tạp nhất, từng được ví là thùng rác của phân loại học vì cứ nấm nào có bào tử nhỏ, đơn bào nằm trong bình thì người ta ném hết vào Phoma. Theo quy tắc 1 Fungus = 1 Name hiện nay, chi Phoma khổng lồ cũ đã bị xẻ nhỏ ra thành nhiều chi mới (Plenodomus, Boeremia, Epicoccum...). Tuy nhiên, cái tên Phoma vẫn được giữ lại cho loài chuẩn và vẫn là thuật ngữ cửa miệng của dân bảo vệ thực vật để chỉ nhóm nấm có hình thái này. Phoma đại diện cho sự đơn giản tuyệt đối dưới kính hiển vi. Bào tử chỉ có 1 tế bào duy nhất, không có vách ngăn, giống hạt gạo.

Chi Cercospora

Bào tử đính Cercospora trong suốt, rất dài và mảnh, thon nhọn dần về phía đỉnh, trông như một roi da dài ngoằng. Có rất nhiều vách ngăn ngang (multiseptate), chia bào tử thành nhiều đoạn (nhìn giống đốt tre). Ở phần gốc của bào tử (chỗ gắn vào cành) có một cái rốn sẹo bị nhuộm đen và dày lên, là đặc điểm quan trọng nhất để phân biệt Cercospora. Nấm tiết ra độc tố giết chết tế bào ở giữa, còn cây phản ứng lại bằng cách tạo ra hàng rào sắc tố anthocyanin (màu đỏ tím) xung quanh để ngăn chặn, tạo nên hình ảnh con mắt.

Chi Pseudocercospora

Pseudocercospora có bào tử có màu nâu nhạt hoặc màu ô-liu. So với Cercospora, Pseudocercospora ngắn hơn, mập hơn, hình dạng cái chùy hoặc ngược. Rốn sẹo phẳng, không dày lên, không sẫm màu, rất khó nhìn thấy chỗ gắn vào cành. Pseudocercospora điển hình là Pseudocercospora fijiensis, Pseudocercospora angolensis, Pseudocercospora abelmoschi...

Chi Septoria

Bào tử đính Septoria trong suốt rất dài, mảnh, hình sợi, có nhiều vách ngăn ngang như các sợi bún. Pycnidium tạo ra các quả thể hình cầu màu đen, có lỗ mở ở đỉnh, nằm chìm trong mô lá. Các loài quan trọng: Septoria lycopersici, Septoria passiflorae, Septoria apiicola...

Chi Mycosphaerella

Mycosphaerella được xem là chi nấm lớn nhất trong lớp Dothideomycetes với hơn 10.000 cái tên liên quan. Dưới quy tắc 1F1N, các nhà khoa học nhận thấy rằng chi Mycosphaerella quá tạp nham (đa dòng). Do đó, họ quyết định chia nhỏ, tách Mycosphaerella thành nhiều chi nhỏ hơn dựa trên mã gen và ưu tiên tên vô tính. Mặc dù tên gọi thay đổi, nhưng cấu trúc hữu tính kiểu Mycosphaerella vẫn tồn tại ngoài tự nhiên.

Pseudothecium rất nhỏ, màu đen tuyền, mọc chìm dưới lớp biểu bì lá hoặc hơi nhô lên một chút. Bào tử túi trong suốt, hình thoi hoặc hình trứng thuôn dài, có 1 vách ngăn chia bào tử thành 2 tế bào gần bằng nhau.

Chi Lasiodiplodia

Lasiodiplodia là loại nấm khó chịu nhất cho người soi kính hiển vi, vì nó thay đổi hình dạng theo độ tuổi. Bào tử trong suốt, hình trứng, vách rất dày. Khi trưởng thành, màu sắc chuyển sang màu nâu đen đậm và hình thành 1 vách ngăn ở giữa (2 tế bào). Trên bề mặt vỏ bào tử xuất hiện các đường kẻ sọc chạy dọc từ đầu này sang đầu kia như quả bí ngô có khía sọc. Lasiodiplodia là loài cực kỳ ưa nhiệt, phát triển mạnh nhất ở 28-32^oC.

Chi Diplodia

Bào tử Diplodia trưởng thành có màu nâu đậm hoặc đen tuyền, hình bầu dục với vách rất dày. Bề mặt bào tử trơn nhẵn, không có sọc dọc, thường có 1 vách ngăn ở giữa, chia bào tử thành 2 tế bào hệt như những hạt cà phê đã rang chín đen. Diplodia seriata là loài nổi tiếng nhất trong chi này.

Chi Macrophomina

Đặc điểm nhận dạng quan trọng nhất của Macrophomina vi hạch nấm (microsclerotia). Macrophomina là một nấm cực kỳ ưa nóng, phát triển mạnh nhất ở 30-35^oC.

Chi Phyllosticta

Bào tử đính Phyllosticta đơn bào, trong suốt, hình tròn hoặc hình quả trứng. Ở đỉnh của bào tử có gắn một cái đuôi nhầy (mucoid appendage) trong suốt như con nòng nọc cụt đuôi. Các loài quan trọng: Phyllosticta citricarpa, Phyllosticta ampelicida, Phyllosticta cavendishii...

Chi Neofusicoccum

Bào tử đính Neofusicoccum đơn bào trong suốt, không có vách ngăn, hình thoi hoặc hình bầu dục thuôn dài như những hạt gạo. Trên đĩa petri, Neofusicoccum thường mọc cực nhanh, sợi nấm màu trắng sau chuyển sang xám đen rất mau lẹ. Neofusicoccum tiết ra nhiều loại độc tố mạnh, làm tắc mạch gỗ và giết chết mô cây rất nhanh. Các loài quan trọng: Neofusicoccum parvum, Neofusicoccum eucalyptorum...

Chi Botryosphaeria

Trước đây, tên này dùng để gọi thể hữu tính của rất nhiều loài. Hiện nay, nó là một chi riêng biệt, với loài chuẩn mực nổi tiếng nhất là Botryosphaeria dothidea. Bào tử đính Botryosphaeria đơn bào trong suốt, vách mỏng, trơn láng, hình thoi hẹp, nhọn 2 đầu. Botryosphaeria mọc chậm hơn trên môi trường nuôi cấy, thường cần cây bị stress rất nặng mới gây bệnh.

Chi Venturia

Bào tử túi Venturia có 2 tế bào không bằng nhau, ngăn cách bởi 1 vách ngăn, màu vàng lục hoặc nâu nhạt. Bào tử đính hình ngọn lửa màu nâu ô-liu hoặc nâu sẫm. Venturia sống kẹp giữa lớp sáp và lớp biểu bì, kích thích tế bào biểu bì sừng hóa (corky) tạo thành vết ghẻ sần sùi.

Chi Elsinoë

Bào tử đính Elsinoë rất nhỏ, đơn bào, hình bầu dục hoặc hình trứng, mọc chi chít trên bề mặt đĩa cành, trông như một khối bột nhão hoặc kem dính bết lại với nhau. Các loài phổ biến: Elsinoë fawcettii, Elsinoë ampelina, Elsinoë mangiferae...

Quản lý hóa học và chiến lược kiểm soát bền vững

Việc quản lý các bệnh do Dothideomycetes gây ra phụ thuộc rất nhiều vào các biện pháp kiểm soát hóa học. Việc hiểu rõ các nhóm thuốc và cơ chế tác động (MoA) của chúng là điều kiện tiên quyết để quản lý hiệu quả và bền vững. Các nhóm chính được sử dụng để kiểm soát Dothideomycetes bao gồm: Triazoles (FRAC 3), Strobilurins (FRAC 11) và các hoạt chất chuyên biệt.

Xu hướng quản lý hóa học hiện đại đang dịch chuyển khỏi việc sử dụng các hoạt chất đơn lẻ và tiến tới việc sử dụng các hỗn hợp được nghiên cứu kỹ lưỡng. Các sản phẩm thuốc trừ nấm hiện đại thường được bào chế sẵn dưới dạng hỗn hợp của hai hoặc nhiều hoạt chất có cơ chế tác động khác nhau, thể hiện tác dụng hiệp đồng (synergistic effects).

Tính kháng thuốc trừ nấm là mối đe dọa lớn nhất đối với tính bền vững của nền nông nghiệp hiện đại. Các mầm bệnh Dothideomycetes, với khả năng tái tổ hợp di truyền nhanh và biến đổi cao , đặc biệt dễ phát triển tính kháng. Để ngăn chặn quá trình này, các nguyên tắc quản lý tính kháng bắt buộc phải được áp dụng:

• Không bao giờ sử dụng cùng một nhóm thuốc (cùng nhóm FRAC/MoA) lặp lại trong nhiều lần phun. Phải luân phiên với các nhóm thuốc có MoA hoàn toàn khác.
• Ưu tiên sử dụng các sản phẩm đã được trộn sẵn 2 hoặc nhiều MoA. Lý do là xác suất để một bào tử nấm có đột biến kháng cả hai MoA cùng một lúc là cực kỳ thấp.
• Cần giới hạn số lần phun tối đa mỗi mùa vụ.
• Tích hợp các loại thuốc tiếp xúc, đa điểm (Nhóm M) vào chương trình phun. Các thuốc này tác động lên nhiều điểm trong tế bào nấm, khiến khả năng phát triển tính kháng gần như bằng không.

Sử dụng các giống kháng bệnh (nếu có), quản lý nước tưới và bón phân cân đối, thực hành vệ sinh đồng ruộng nghiêm ngặt, thu gom và tiêu hủy tàn dư cây bệnh để giảm thiểu nguồn bệnh sơ cấp.