Phòng trừ sinh học


Việc phòng trừ sinh học bệnh cây trồng là một phương pháp kích thích tạo ra mối quan tâm rất lớn, nhiệt tình, và các tài liệu xuất bản trong 25 năm hay lâu hơn. Từ năm 1964, Annual Review of Physiopathology đã có ít nhất 22 tài liệu về việc phòng trừ sinh học như là tựa hay đề tài và nay gồm có loại này như là một đầu đề chính. Tài liệu này cũng phân biệt phòng trừ sinh học với phòng trừ trồng trọt. Có nhiều tài liệu, hội thảo, hội nghị, biên tập, và sách, đặc biệt với nhiều tác giả, về đề tài này.

Phòng trừ sinh học đã thu hút mối quan tâm lớn vì luật lệ tăng lên, và giới hạn sử dụng thuốc trừ sâu hoặc các nỗ lực phòng trừ không thành công bởi các phương tiện khác. Điều này đặc biệt cuốn hút với bệnh trong đất vì các mầm bệnh này khó đạt với thuốc đặc hiệu. Việc sử dụng quá mức phổ tác động rộng hoặc hóa chất bền có thể dẫn đến lây lan trong đất, tính kháng của vi sinh, hoặc các hiệu ứng gây hại khác. Tuy nhiên, mặc dù chủ quan ban đầu nhiều, vẫn có ít ứng dụng thực tiễn thiết lập về việc phòng trừ sinh học. Trong số 15 công tác phòng trừ sinh học mô tả đặc tính bởi Cook và Baker (1983) chỉ có bốn liên quan đến áp dụng trực tiếp một tác nhân phòng trừ sinh học. Mười một công tác khác liên quan đến các cố gắng gián tiếp, và mặc dù cúng liên quan đến một vài dạng kiểu phương pháp sinh học, chúng thường được giải trình như là “phương pháp ứng dụng” của phòng trừ sinh học. Bảng 16.1 trình bày danh sách các tác nhân phòng trừ sinh học đã đạt phát triển thương phẩm và sử dụng. Một vài tác nhân không còn được sử dụng nữa nhưng có thể là các vật liệu khác đang xử lý trong công nghiệp.

Parris (xem chương 1 để tham khảo) nói Aristotle như khuyến cáo “phương pháp sinh học” phòng trừ bệnh cây trồng sớm từ 384-322 trước công nguyên nhưng không trình bày chi tiết đặc hiệu. Các phương pháp này có thể là luân canh, làm đất, và nhổ bỏ cây bệnh, từ khi các phương pháp trồng trọt này được phân tích bởi một vài nhà bệnh học cây trồng sẽ là các biện pháp phòng trừ sinh học chính chúng. Cook và Baker cống hiến một khoảng không gian rộng cho phần lịch sử mà họ xem như phòng trừ sinh học của bệnh cây trồng.

Phòng trừ sinh học đã được xác định và quan điểm hóa theo nhiều phương pháp bởi nhiều nhà nghiên cứu. Thường nhất, cũng tốt như khoa học và nông nghiệp, các cuốn tự điển định nghĩa như “giảm bớt hay loại trừ dịch hại cây trồng hoặc côn trùng bằng các biện pháp sinh vật ký sinh hoặc của động vật ăn mồi trên chúng”. Định nghĩa này theo sau gần định nghĩa “cổ điển” sử dụng bởi các nhà côn trùng học, như là DeBach (1964), người xem phòng trừ sinh học như là một hiện tượng tự nhiên gồm có “tác động của ký sinh, vật ăn thịt, và mầm bệnh trong việc giữ lại một mật số sinh vật khác ở một trung bình thấp hơn có thể xảy ra khi vắng chúng.” Một vài  nhà côn trùng khác sử dụng một quan điểm phòng trừ sinh học rộng hơn như là việc sử dụng “bất kỳ sinh vật sống có thể được sử dụng bởi con người để phòng trừ dịch hại” (Beirne, 1967). (xem Bảng 16-1)

Mặc dù từ phòng trừ sinh học đã được sử dụng bởi các nhà bệnh học cây trồng trong đầu thập niên 1900 không cố gắng nào để xác định chính thức từ cho đến năm 1963 khi Garrett (1965) mở một cuộc hội thảo bằng cách mô tả một tác nhân phòng trừ sinh học như là “một sinh vật sống hoặc sinh vật lớn khác hơn là cây trồng bệnh hay bị hư hại tác động như là một ký chủ và mầm bệnh hoặc dịch hại gây ra thiệt hại hoặc bệnh.” Định nghĩa hẹp này của một tác nhân phòng trừ có thể loại trừ nhiều thí dụ phòng trừ sinh học hiện nay trong nội dung rộng của Cook và Baker, như là bảo vệ tréo, độc tính dưới mức, và tính kháng của ký chủ. Tuy nhiên, Garrett tiếp tục xác định phòng trừ sinh học như “bất kỳ điều kiện trong đó, hoặc thực hành sau đó, sống sót hoặc hoạt động của một mầm bệnh bị giảm thông qua cơ quan của bất kỳ sinh vật sống khác (trừ chính con người), với kết quả là có một mức giảm về tỷ lệ bệnh mang lại bởi mầm bệnh. Phòng trừ sinh học có thể mang lại hoặc là do du nhập hoặc tăng lên về số lượng của một loài sinh vật phòng trừ hoặc nhiều hơn, hoặc bằng một thay đổi về điều kiện môi trường tạo ra để tiện cho việc nhân giống và hoạt động của sinh vật trên, hoặc bởi một phối hợp của cả hai phương pháp.” Mặc dù có vẻ mâu thuẫn với lời phát biểu đầu tiên của ông với định nghĩa đề xuất, rõ là từ thảo luận theo sau là Garrett không xem “luân canh, sử dụng phân bón, và các chỉnh sửa trong nuôi trồng” sẽ là các phương pháp phòng trừ sinh học. Những hội thảo viên khác nhau trình bày các định nghĩa hoặc giải trình phòng trừ sinh học trải qua từ việc sử dụng cổ điển hẹp ký sinh và vật ăn thịt đến các vật khác, kể cả hóa chất.

Baker và Cook viết một cuốn sách dễ hiểu đầu tiên liên quan đặc hữu đến phòng trừ sinh học năm 1974. Sách này, và một tài liệu có hiệu đính (với tác giả đảo ngược) năm 1983, cho lời giải trình có thể rộng nhất về phòng trừ sinh học. Với họ “phòng trừ sinh học là làm giảm bớt mật số chủng hoặc hoạt động gây bệnh của một mầm bệnh hoặc ký sinh trong tình trạng hoạt động hoặc ngủ nghỉ của nó, bởi một hoặc nhiều sinh vật, hoàn thành tự nhiên hoặc thông qua sử dụng môi trường, ký chủ, hoặc đối kháng, hoặc bằng du nhập theo khối của một hay nhiều vật đối kháng.”  Định nghĩa này không để lại gì nhiều. Một phiên bản giản lược sử dụng bởi các nhà bệnh học cây trồng khác là “việc giảm lượng chủng hoặc hoạt động gây bệnh của một mầm bệnh hoàn thành bởi hoặc qua một hay nhiều sinh vật không phải là con người.” (Baker 1985). Nếu cụm từ “không phải là người” loại trừ các phương pháp trồng trọt và sử dụng giống trồng kháng bao gồm bởi Cook và Baker, nhiều thí dụ về việc phòng trừ sinh học thành công bị loại. Một quan điểm mới của Deacon (1983) cho là bằng nhau phòng trừ sinh học và phòng trừ vi sinh và xem định nghĩa của Cook và Baker là không làm gì nhiều so với loại trừ một vài trường hợp phòng trừ hóa học.”

Điều này không phải là mục đích của chương này để quyết định về định nghĩa nào của các định nghĩa hoặc quan điểm khác nhau là đúng, nhưng về tính đơn giản chỉ các phương pháp liên quan đến các ứng dụng trực tiếp của một sinh vật được bao gồm. Nhiều trong các biện pháp trồng trọt trình bày trong Chương 15 gián tiếp liên quan đến vi sinh vật và được xem sẽ là phòng trừ sinh học bởi một vài tác giả. Mặc dù nhiều định nghĩa phù hợp với phòng trừ sinh học, điều này là một phương pháp để làm giảm tỷ lệ bệnh hoặc mức nghiêm trọng bởi việc sử dụng gián tiếp hoặc trực tiếp của vi sinh vật. Nguyên tắc có thể là việc loại trừ hoặc bảo vệ, tùy thuộc vào chiến thuật đặc hiệu liên quan đến thúc đẩy phòng trừ sinh học. Các vật đối kháng tạo ra chất kháng sinh tiêu diệt mầm bệnh và loại bỏ chúng khỏi nền. Một vài sinh vật chiếm tổ và loại trừ mầm bệnh khỏi được thiết lập, nhờ đó bảo vệ cây trồng khỏi lây lan.

Như với nhiều đề tài phổ biến các từ mới được đặt ra; từ “biocontrol” (phòng trừ sinh học) là một. Từ thuận nhĩ và thích hợp có vẻ như là một từ viết tắt của “biological control”. “Biocontrol” xuất hiện trong số ít tự điển nhưng được xác định trong tự điển quốc tế như là kiểm tra các tiến trình lý tính và tinh thần của động vật hay con người bằng phương tiện tín hiệu điện chuyển tải trong hệ thần kinh trung tâm.” Với định nghĩa này từ không thể sử dụng cho mầm bệnh cây trồng. Tuy nhiên, điều này được sử dụng thường hơn trong khi viết về bệnh cây trồng và như đối với nhiều từ nghĩa mới này có thể chấp nhận sử dụng.

Các phương pháp theo đó phòng trừ sinh học được hoàn thành đã được trình bày và thảo luận theo nhiều phương pháp nhưng thường rơi vào hai loại. Một xuất hiện trên cây ký chủ và bao gồm các hoạt động đặc hiệu trên như bảo vệ chéo, cạnh tranh về địa điểm, sản sinh các chất ức chế như phytoalexins hoặc kháng sinh, và độc tính dưới mức. Loại thứ hai chừng mực đối kháng định hướng về mầm bệnh từ bên ngoài cây trồng. Điều này bao gồm kháng sinh, cạnh tranh dinh dưỡng, và sử dụng động vật ăn thịt kể cả động vật ký sinh.

C. V. Tubeuf trong một tài liệu xuất bản năm 1914 có tựa đề “Biologische Bekampfung von Pilzkrankheiten der Pflanzen” rõ là trở thành tài liệu ghi chép đầu sử dụng từ “phòng trừ sinh học” đối với bệnh cây trồng. Từ 1901 cho đến thập niên 1930, ông sử dụng từ ký sinh quá mức trong các cố gắng phòng trừ bệnh gỉ trắng trên cây thông có mốc tím, Tuberculina maxima, một ký sinh của Cronartium ribicola, năm 1908, ngăn cản bệnh thối mềm vi sinh của củ cải trắng và nấm mốc xanh (dương và lá cây) trên cây có múi có chất trích nuôi cấy của sinh vật gây bệnh, như là, Erwinia carotovora, Penicillium italicum, và P. digitatum, tương ứng. Điều này không phải là kháng sinh theo nghĩa hiện nay nhưng có liên quan đến độc tố tạo ra bởi vi sinh vật.

 

Hình thức đối kháng cổ truyền

Ký sinh trực tiếp

Ký sinh là việc sử dụng trực tiếp một sinh vật làm thức ăn bởi một sinh vật khác. Tác động thường là tinh vi và ký sinh hoạt động trong ký chủ.

Ký sinh quá mức là các sinh vật ký sinh trên vật ký sinh khác. Nhiều nấm ký sinh trên nấm khác được tham khảo như là ký sinh nấm. Nhiều ký sinh quá mức, một nấm xem như là để phòng trừ sinh học, xuất hiện trên một biên độ rộng củanấm. Darluca filum (nay là Sphaerellopsis filum) được mô tả đặc tính bởi Saccardo như là một ký sinh của nấm gây bệnh gỉ, đặc biệt là PucciniaUromyces, và Cicinobolus (nay là Ampelomyces) được mô tả đặc tính như ký sinh trên bệnh mốc sương. ít quan tâm được triển khai trên các vật ký sinh quá mức này trừ trường hợp từ quan điểm nấm học. Tuberculina maxima cũng được mô tả bởi Saccardo như là một ký sinh trong các giai đoạn túi bào tử phấn (pycnial) và và bào tử gỉ (aecial) của một vài bệnh gỉ thân trên cây thông. Khi thông trắng châu Âu được trồng ở châu âu trong các thập niên 1970 và 1980 bị thiệt hại nghiêm trọng bởi bệnh giộp vỏ (blister) thông trắng, quan tâm được phát triển bằng sử dụng T. maxima như là một đối chứng. Trước 1930 von Tubeuf đã báo cáo là giai đoạn bào tử gỉ của Cronartium ribicola đã bị loại trừ trong một vài vùng ở nước Đức. Tuy nhiên, cố gắng để tiêm chủng thối gỉ giộp thông trắng (white pine blister rust cankers) ở Hoa Kỳ thành công bên lề và lây lan tự nhiên không đầy đủ của ký sinh quá mức không thành công trong việc tạo ra bất kỳ chừng mực phòng trừ có ý nghĩa. Các cố gắng để sử dụng một nấm hữu quan, Tuberculina persicina, để phòng trừ gỉ trên cây bông (cotton rust) cũng không thành công vì lây lan vật ký sinh quá mức là quá chậm để can thiệp vào chu kỳ sống (vòng đời) của nấm gây bệnh gỉ.

Weindling năm 1932 đã khảo sát Trichoderma lignorum (nay là T. viride) sợi nấm ký sinh của Rhizoctonia solani và gợi ý đất chủng với bào tử Trichoderma để phòng trừ bệnh héo cây con (damping off) của cây con cây có múi. Loài này hay loài Trichoderma khác được khảo sát để ký sinh Rhizotocnia bataticolaArmillarria mellea. Mới đây Trichoderma harzianumT. hamatum được bán ngoài thị trường như thuốc chữa vết thương (wound dressings) cho cây kiểng và cây rừng và chất ức chế thối cho cây chống (utility poles). Có nhiều báo cáo về T. hazianum phòng trừ bệnh trong đất của cây cẩm chướng, cà chua, đậu phộng, thuốc lá, và các hoa màu khác, nhưng đến nay ứng dụng thương phẩm bị giới hạn.

Các nấm khác được báo cáo như là vật xâm nhập và vật sinh khuẩn lạc, và ký sinh quá mức giả định, của vi sinh gây bệnh như Coniothyrium minitans, Sporodesmium sclerotivorum, Gliocladium roseum, một loài Corticium, và một nấm đảm không nhận dạng. Một vài loài là vật xâm lăng gây hấn của nấm xơ cứng (sclorotial fungi) quan trọng, như là Sclerotium rolfsii, S. cepivorum, Sclerotinia sclerotiorum, S. minor, Botrytis, Claviceps purpurea, và Rhizotocnia solani. Lại có ít hay không sử dụng thương phẩm trên các vật ký sinh quá mức này.

Động vật ký sinh của tuyến trùng gài bãy chúng nhưng vì bao gồm virut, vi khuẩn, trùng rận (rickettsias) nấm nội ký sinh, ký sinh trên nấm của trứng và nang, và động vật nguyên sinh (động vật đơn bào). Nấm bẫy tuyến trùng làm tê liệt tuyến trùng sau khi các phương pháp bãy, độc nhất cho nấm này, chúng được bao gồm việc ăn thịt trong phần sau.

Số ít virut và trùng rận không hứa hẹn như là là tác nhân phòng trừ sinh học. Có nhiều báo cáo về vi khuẩn trên tuyến trùng nhưng hầu hết có thể là động vật cộng sinh (symbionts) và không phải là ký sinh. Pasteuria (Bacillus) penetrans tạo ra một vài phòng trừ trong điều kiện nhà kính và ngoài ruộng. Khả năng của nó tấn công dịch hại tuyến trùng quan trọng của một vài loại hoa màu, tồn tại trong đất trong một thời gian dài, chịu hạn và nhiệt độ cực kỳ, và sẽ là tương thích với một vài loại thuốc trừ dịch hại làm cho nó thành một ứng viên tốt như là tác nhân phòng trừ sinh học. Tuy nhiên, tính chất bắt buộc của nó, thiếu di động, và phụ thuộc vào việc phát tán bởi nước, động vật, con người, và trồng trọt là các bất lợi chính.

Một biên độ vi sinh rộng, gồm có chytrids (túi bào tử), oomycetes (noãn bào tử), zygomycetes (bào tử tiếp hợp), deuteromycetes (bào tử thứ sinh) và basidiomycetes (bào tử đảm), sinh khuẩn lạc tuyến trùng dạng giun (vermiform), tuyến trùng nang cái tại chỗ (sedentary), và trứng. Nhiều trong số xuất hiện sẽ là vật ăn mồi khá cơ hội và không triển vọng tốt như tác nhân phòng trừ thực tiễn.

Nematophthora gynophila là một loài nấm vừa được mô tả tấn công và phá hủy nang tuyến trùng trong giai đoạn đầu phát triển. Đây là thí dụ đầu tiên sưu tầm tốt đầu về việc phòng trừ sinh học dài hơi của tuyến trùng ký sinh trên thực vật trong điều kiện tự nhiên. Nấm này là một ký sinh quan trọng nhất của tuyến trùng nang trên vây hạt nhỏ của quần thể tuyến trùng trong thời gian sớm hơn 7 ngày dẫn đến mức giảm ổn định của quần thể tuyến trùng. N. gynophila lây lan và sinh khuẩn lạc nang qui đổi tuyến trùng cái thành các khối bào tử ngủ nghỉ, lây lan qua đất bởi sinh vật khác. Tính chất bắt buộc của nấm này chắc là giới hạn tiềm tàng của nó cho ứng dụng thương phẩm.

Paecilomyces lilacinus là một nấm triển vọng nhất làm tê liệt trứng của tuyến trùng. Hiệu quả nhất chống lại khối trứng như là các khối của tuyến trùng nốt rễ và nang vì trứng trực tiếp với sự tấn công và lây lan tiến hành từ trứng này sang trứng khác. Điều này đã cho phòng trừ tốt nhất tuyến trùng cây có múi ở Peru, làm giảm quần thể ấu trùng xuống đến số không 4 tháng sau khi chủng. Điều này hiệu quả như thuốc khử tuyến trùng trong đất, đã cho kết quả triển vọng bất kỳ nơi nào trên thế giới, và đang được tạo ra thương phẩm dưới tên gọi là BIOCON TM ở Philippin.

Thêm vào ký sinh trực tiếp, N. gynophila tạo ra một phản ứng có độc tố không có trứng xâm nhập. Penicillium analobicum làm giảm quần thể tuyến trùng vàng không làm tê liẹt tuyến trùng cái. Điều này tạo ra các hợp chất làm thay đổi độ thấm của vỏ trứng và làm giảm nở tuyến trùng.

Ký trên trên thực vật có hoa thường không được xem là tác nhân phòng trừ bệnh, nhưng rõ hơn là tác nhân phòng trừ cỏ dại. Wallrothiella (nay là Caliciopsis) arceuthobii, một ký sinh trên nấm của cây tầm gửi lùn, đã nhận sự chú ý như một tác nhân phòng trừ có thể nhưng điều này chắc có giá trị thực tiễn nhỏ để phòng trừ cây tầm gửi lùn (dwarfmistletoe control). Glomerella cingulata gây thiệt hại nghiêm trọng cây tầm gửi lùn trong các vùng ở đó có giảm sút sản lượng hạt và có thể là một triển vọng tốt hơn so với Wallrothiella.

Cây đậu chổi (broomrape) là một ký sinh trên cây hòa thảo như là cây tầm xuân (sweetclover), cây dâu tây (strawberry), cà chua, và thuốc lá. Fusarium oxysporum được sử dụng ở Nga như là tác nhân phòng trừ sinh học và tiệu hủy đến 70% hạt đậu chổi, mặc dù hiệu quả của nó tình cờ ở trong điều kiện môi trường thích hợp. Alternaria cuscuticidae cũng được sử dụng ở Nga để phòng trừ cây dây tơ hồng (dodder), nhưng hiệu quả của nó có thể liên quan đến vật xâm nhập thứ cấp (secondary invaders) Lợi ích không dự báo của các tác nhân này hẳn có nghĩa là chúng không hiệu quả nhiều.

 

Sự ăn thịt (predation)

Sự ăn thịt cũng là việc sử dụng một sinh vật để làm thức ăn của một sinh vật khác, nhưng tác động thường là hiển nhiên và con mồi bị tấn công và tiêu dùng từ ngoài vào.

Vi sinh đánh bẫy tuyến trùng (ăn thịt hay ăn tuyến trùng) gồm có nhiều giống có phương pháp đánh bắt thích thú. Một số có vòng co lại giống như ngón tay tạo ra bởi ba tế bào sợi nấm trương lên khi một tuyến trùng đi qua vòng (giống như thổi phồng ba quả bóng dài cột chung trong một vòng tròn). Các vòng co lại giữ lại tuyến trùng trong khi sợi nấm xâm nhập vào vỏ và xâm nhập cơ thể của tuyến trùng. Các vòng khác có quả đấm dính hoặc tạo ra các mạng sợi nấm gài bãy (ensnare) tuyến trùng khi chúng di chuyển qua đất.

Các cố gắng để nâng cao hoạt động của nấm bẫy tuyến trùng để phòng trừ tuyến trùng ký sinh hầu hết làm thất vọng. Các nấm này như là một nhóm là các vật đấu tranh hoại sinh tồi, không chịu khô hạn, và thường phân giải dễ dàng. Một vài loại đất rất tĩnh tại nấm (fungistatic) đối với nấm ăn thịt (predaceous).

Tuyến trùng ăn thịt có hoặc là một khổng lớn (miệng) có răng sử dụng để nắm giữ (hold) và xé (rip) con mồi mở hoặc nuốt chúng toàn thể, hoặc một răng khoan lỗ (piercing tooth) sử dụng để đâm (impale) con mồi, làm bất động (làm tê liệt) nó, và tiêm chích dịch để tiêu hóa hàm lượng của cơ thể. Một vì nhóm tuyến trùng ăn thịt nhiều, nhưng MononchusSeinura là các giống thường được trình bày nhiều nhất. Sau nhiều năm nhận biết sự ăn thịt bởi những động vật này vẫn còn có ít bằng chứng kết luận là chúng quan trọng trong việc làm giảm quần thể tuyến trùng thực vật. Một trong những giới hạn chính của chúng là thiếu tổng hợp về tính đặc hiệu; cũng rõ là chúng ăn mồi cùng loại với chúng khi chúng là tuyến trùng ký sinh trên cây trồng.

Những sinh vật ăn thịt linh tinh khác gồm có động vật nguyên sinh, vật đuôi bật. (springtails) và ve (mites) ăn mồi trên tuyến trùng và những sinh vật khác. Hầu hết là ăn tạp (omnivorous) và có cùng giới hạn như tác nhân phòng trừ tiềm tàng như tuyến trùng ăn thịt làm. Hơn nữa, nhiều sinh vật này chỉ hiện diện ở các lớp trên của đất và ảnh hưởng của chúng trên tuyến trùng ký sinh thực vật có thể là không đáng kể.

Có ít quan quan tâm đến amip ăn thịt C (vampyrellid), nhưng chúng phải được khảo sát chủ yếu là sự tò mò. Các sinh vật này hòa tan các hốc trên bào tử và sợi nấm của nấm trong đất nhưng hẳn là có ít ảnh hưởng trên số cuối của mầm bệnh.

 

Sự đấu tranh

Là một hiệu ứng gián tiếp nhờ đó mầm bệnh bị loại bằng điền thế cơ sở thức ăn hoặc bằng chiếm lý tính địa điểm. Những phương pháp khác như là kháng sinh (antibiosis) và ký sinh (parasitism) có thể cũng có liên quan vì một tác động giản đơn đơn trong bất kỳ phương pháp sinh học không rõ. Những thí dụ dươi đây minh hoa sự đấu tranh như là phương pháp phòng trừ sinh học.

Heterobasidion(Fomes) annosum sinh khuẩn lạc trên các gốc thông mới cắt và những cây có quả hình nón (conifers) và phát tán thông qua tháp rễ sang cây bên cạnh ở đó chúng tạo ra một tình trạng thối rễ tai hại. Việc phun thuốc những gốc cây mới cắt với chất huyền phù bào tử của Peniophora (nay là Phlebia) gigantea trước khi lây lan bởi H. annosum thuê trước (pre-emps) địa điểm và nấm sau không thể kiếm một chỗ giữ chân. Mặc dù có thể có một ít đối kháng giữa hai nấm phương pháp đầu hình như dơn giản chỉ là chiếm lĩnh lý học địa điểm. Bệnh này và nấm đấu tranh thích hợp tốt hơn với việc ứng dụng thực tiễn phòng trừ sinh học so với hầu hết phương pháp. Peniophora tạo ra những khối bào tử vách mỏng (oidia) trong môi trường nuôi cấy, được đóng gói để chế phẩm chất huyền phù bào tử. Việc phun các gốc cây mới với bào tử là thực hành chuẩn ở nước Anh và một số nước khác. Việc sử dụng điều này ở Mỹ bị giới hạn vì việc xử lý gốc cây với borax cũng hiệu quả, rẻ tiền hơn, và bền hơn so với bào tử Peniophora. Các cố gắng để sinh chất huyền phù bào tử trên dầu chuỗi của mạt cưa điện (power saws) để làm dễ dàng việc tiêm chủng có triển vọng nhưng kém hiệu quả so với việc phun bào tử trên gốc cây.

Một ứng dụng thành công khác phỏng trừ sinh học là việc sử dụng phân rác (compost), một phương pháp chỉ giới hạn với cây trồng trong nhà kính. Phân rác gồm có một biên độ vật liệu hữu cơ và vô cơ hoặc là chứa vi sinh vật đối kháng hoặc khuyến khích sinh khuẩn lạc nhanh bằng đấu tranh, và tỉnh thoảng, sinh vật như là loài Trichoderma. Việc thiết lập sinh vật đấu tranh trong phân rác lý học và sinh học loại trừ sinh khuẩn lạc bởi mầm bệnh. Phân rác thường có hiệu quả chống lại bệnh không đặc hiệu như là chết cây con (damping-off) và bệnh cháy lá mạ khác.

 

Sự kháng sinh

Sự kháng sinh là việc ức chế một sinh vật bằng một sản phẩm chuyển hóa (một kháng sinh) từ sinh vật khác. Nhiều sinh vật, đặc biệt là nấm trong đất và khuẩn tia (actinomycetes), tạo ra chất kháng sinh nhưng việc sử dụng chúng để phòng trừ bệnh là một nghi vấn. Không nghi ngờ là hoạt động kháng sinh ở tổ định vị trong đất đến nay là ứng dụng thực tiễn hoặc sử dụng hiện tượng này bị giới hạn. Ba thí dụ phòng trừ bệnh bằng sự kháng sinh gồm có bệnh thối rễ Amillaria bởi Trichoderma viride, chết cây con, bệnh thân và rễ bởi Pseudomonas fluorescens, bệnh ghẻ lá bởi grobacterium radiobacter.

Rễ cây nhiễm Armillaria mellea phục vụ như cơ sở thức ăn sau khi cây chết hoặc bị lấy đi. Việc xông khói vườn cây có múi nhiễm Armillaria không tiêu diệt vi sinh trực tiếp. Điều này làm suy yếu nấm và tạo ra một môi trường cho phép Trichoderma sinh khuẩn lạc trên rễ cây và, bằng ký sinh trực tiếp và /hoặc kháng sinh, tiêu diệt Armillaria. Điều này thường được trình bày như ứng dụng thành công phòng trừ sinh học nhưng là một phương pháp gián tiếp liên quan đến phòng trừ hóa học.

Một vài loài Pseudomonas, đặc biệt là Pseudomonas phát sáng, đã được gắn với sự ức chế của một vài bệnh trong đất. Các thí dụ bao gồm nhiễm bệnh toàn thể (take-all) cây lúa mì và chết cây con do RhizoctoniaPythium trên cây bông vải và các cây khác. Phương pháp tích cực là kháng sinh. Pseudomonads là một trong các tác nhân phòng trừ (vi sinh) sinh học đã đạt đến kênh thương phẩm ở Hoa Kỳ. Điều này gồm có các khối tế bào vi sinh sử dụng để áo hạt bông vải và được tạo ra dưới tên thương phẩm Dagger GTM nhưng không liên tục. Một nòi khác của P. fluorescens đã được khảo nghiệm để xử lý hột giống lúa mì để phòng trừ nhiễm bệnh toàn thể, nhưng chưa được ứng dụng thương phẩm.

Bệnh ghẻ lá (crown gall), một bệnh vi sinh của nhiều cây gỗ, là một vấn đề nghiêm trọng trên cây an quả và dây nho. Tác nhân gây bệnh lây lan qua vết thương, tháp và giâm chồi làcác điểm truy nhập phổ biến. Việc áo các tháp cây mới với Agrobacterium radiobacter var. radiobacter, một nòi không độc tính, chiếm trước san lây lan và nòi có độc tính không thể được thiết lập. Phương pháp nhiều hơn đúng làchiếm lĩnh lý học địa điểm. Một số vi sinh tạo ra chất kháng sinh gọi là bacteriocins, một từ chung. Bacteriocins đặc hiệu được tạo ra bởi một số vi sinh và tác động chỉ chống lại các nòi hữu quan. Trong trường hợp A. radiobacter bacteriocin gọi là agrocin. Có nhiều hơn một bacteriocin đặc hiệu. Một được sử dụng đầuđể phòng trừ bệnh ghẻ lá là agrocin K84 và nòi vi sinh đã đăng ký ở Mỹ là GalltrolTM. Sản phẩm gồm có một môi trường nuôi cấy vi sinh sinh huyền phù trong một khối lượng nước trong đó rễ và phần thân thấp của cây ăn quả tháp được nhúng vào. Nòi K84 không hoạt động với bệnh ghẻ nho vì bệnh này được tạo ra một biovar của vi sinh ghẻ lá. Trong một số vùng mầm bệnh đã phát triển tính kháng với bacteriocin này và một nòi sửa đổi đặc tính di truyền. K1026, đã được đăng ký như NoGallTM ở úc. Tầm quan trọng chung của chế phẩm bacteriocin bởi một nòi không độc tính để bảo vệ một nòi có độc tính bị thất bại bởi các báo cáo mâu thuẫn. Rõ là Erwinia herbicola có thể bảo vệ chống lại vi sinh cháy lửa mà không tạo ra một bacteriocin.

 

Độc tính dưới mức (hypovirulence)

Từ này được sử dụng lần đầu tiên cho các vật phân lập của nấm cháy lá hạt dẻ nhận từ chữa ghẻ ở châu âu. Điều này đã được xác định bởi một số nhà nghiên cứu như khả năng suy giảm của mầm bệnh để gây bệnh trên cây ký chủ thiếu tính kháng đặc hiệu. Cây hạt dẻ khỏe chủng với nòi có độc tính dưới mức được bảo vệ khỏi nòi có độc tính. Những nòi có độc tính dưới mức mang một số tác nhân có thể chuyển giao, có thể là một microvirus, đi qua mối liên kết sợi nấm (anastomoses) đến nòi có độc tố và cần thiết là trung tính hóa tính phát sinh bệnh của chúng.

Nòi có độc tính dưới mức đã được chủng trên các cây rải rác trên khắp vùng có rừng ở Pháp và ở ý. Lây lan tự nhiên giải trình về việc tiêm chủng và bảo vệ kế tiếp các cây khác. Các bào tử vi sinh rỉ ra trong một ma trận dính và lây lan bởi côn trùng, chim muông, và mưa. Việc sử dụng độc tính dưới mức không hoạt động ở Hoa Kỳ ở đó bệnh cháy lá trên cây hạt dẻ rõ là loại trừ hạt dẻ Mỹ như một loài thương phẩm trong số ít thập niên. Rõ là các dòng chủng châu âu có độc tính thấp không tương hợp với dòng chủng của Mỹ, thay đổi cực kỳ. Việc xử lý các cây cá thể là điều khả thi với bệnh này nhưng, ngay với ưu thế này, việc ứng dụng thành công tính độc thấp như là một phương pháp phòng trừ sinh học bị giới hạn.

Vi rút nấm (mycoviruses) được tìm thấy trong hầu hết các nhóm nấm chính và tính độc thấp đã được báo cáo về các dòng phân lập của Rhizobium solani, Bipolaris victoriae, Gaeumannomyces graminis, và Ceratocystis ulmi, tất cả là mầm bệnh cây trồng quan trọng. Một vài khảo sát gợi ý là các nòi có độc tính thấp của R. solani phòng trừ không ý nghĩa bệnh trên khoai tây. Nấm gây bệnh trên cây đu Đức (Dutch elm) rõ là ứng viên với kiểu phòng trừ này vì xử lý cây cá thể là khả thi và có thể chấp nhận. Mặc dù giá trị cao đặt trên cây du kiểng và chi phí của các biện pháp phòng trừ khác như là phòng trừ vectơ, hóa trị liệu, xén tỉa, và cắt các tháp trên rễ, không có chỉ dấu là vi rút nấm đang được khảo sát về sử dụng này.

 

Công tác bảo vệ tréo

Công tác bảo vệ tréo được tham khảo đầu tiên về việc bảo vệ cây trồng khỏi vi rút trước khi chủng với nòi trung bình của cùng vi rút. Việc bảo vệ tréo từ đó được mở rộng để bao gồm lây lan trước với một nòi trung bình của mầm bệnh bất kỳ, hoặc ngay cả một sinh vật không liên quan hoặc không sinh bệnh, để bảo vệ chống lại lây lan bởi một nòi nghiêm trọng hơn. Trong khi có một số thành phần ứng cử tiềm tàng về kiểu phòng trừ sinh học này chỉ số ít nay đang sử dụng thương phẩm.

Việc ứng dụng biết rõ và sớm nhất của bảo vệ tréo là việc sử dụng nòi trung bình của virut gây bệnh khảm trên cây cà chua (đôi khi được xem như virut bệnh khảm trên cây thuốc lá (TMV) trong các báo cáo trước) để bảo vệ chống lại lây lan bởi các nòi nghiêm trọng hơn. Vì TMV dễ truyền lan do cơ học, các nhà nghiên cứu trong nhà lưới hoặc ngoài đồng dễ lan tuyền vi rút từ tay và quần áo đến cà chua. Việc chủng cây con cà chua với một nòi trung bình của TMV thường xuyên bảo vệ cây trồng chống lại các nòi khác. Vì các giống cà chua kháng có thể sử dụng phương pháp này nay được sử dụng đầu tiên trên câ cà chua rõ là không kháng TMV. Khi các nhà trồng trọt bị thiệt hại thỏa mãn cơ hội xảy ra nếu các giống nhiễm không được bảo vệ bằng tiêm chủng với một nòi trung bình.

Tristeza cây có múi được phòng trừ ở Nam Mỹ bằng tháp chồi của cây có nòi vi rút trung bình trên cây khỏe, đặc biệt cây trên rễ cây cam ngọt nhiễm. Phương pháp phát sinh từ nhiều khảo sát. Bệnh đặc hữu, không thể loại trừ, và lây lan nhanh. Thiệt hại rất lớn làm giảm năng suất của nòi trung bình có thể chấp nhận. Có bằng chứng là  nòi trung bình của virut bảo vệ hiệu quả không gây hại quá mức. Thỉnh thoảng có một phản ứng mạnh khi nòi trung bình của một ký chủ được đưa vào một ký chủ cây có múi khác. Thường, điều này hoạt động tốt nhất khi nguồn của nòi trung bình đến từ cùng một kiểu cây có múi, nghĩa là, nòi cam ngọt từ nòi cam ngọt, nho từ nho, chanh từ chanh, và v.. v… Việc bảo vệ tréo không luôn hoạt động khi nó được trắc nghiệm ở rừng nhỏ cây có múi Florida. Lý do thất bại vẫn chưa biết.

Việc bảo vệ tréo virut đốm vòng (ringspot) đu đủ sử dụng thành công ở Hawai và Đài Loan. Đu đủ được nhân giống qua hạt và điềunày tương đối giản đơn để phun -chủng số lớn cây con. Việc bảo vệ tréo virut đốm vòng đu đủ ở Đài Loan thỉnh thoảng không thành công khi nòi trung bình đến từ các vùng khác, thí dụ Hawaii. Các nòi có thể không phân biệt huyết thanh nhưng khác nhau sinh học. áp lực của bệnh lớn từ vườn trồng đu đủ kế cận cũng góp phần vào việc bảo vệ không trọn vẹn.

Số cây đầy đủ phải được chủng với nòi trung bình để bảo vệ tréo để cho có hiệu quả. Virut lan truyền cơ lý như là khảm cà chua và đốm vòng đu đủ làm cho nhiệm vụ giản đơn nên việc phun chải gió (airbrush spray) một dung dịch có virut tất cả là cần. Virut chỉ lan truyền qua côn trùng hoặc tháp khó hơn, tốn nhiều thời gian, và đắt. Việc bảo vệ chéo với các virut này có thể thực hiện chỉ ở những nơi cây trồng cá thể có giá trị cao tương đối, như là cây ăn quả.

Việc bảo vệ tréo sử dụng nòi không độc tính của Fusarium oxysporum để phòng trừ nòi héo rủ có độc tính của Fusarium trên khoai lang đã được báo cáo ở Nhật Bản. Điều này cũng được báo cáo sử dụng nòi không độc tính của nấm gây bệnh than trên đậu, và Phialophora graminicola để bảo vệ lúa mì chống lại lay lan kế tiếp bởi nấm gây héo toàn cây (take-all). Tuy nhiên, cơ chế trong các trường hợp này có thể cũng là sự đấu tranh về địa điểm kháng sinh thay vì bảo vệ tréo, thường bị giới hạn trong phản ứng tương hỗ vi sinh.

Việc bảo vệ tréo không giới hạn và rủi ro. Một trong các nguy cơ là một virut nghiêm trọng hơn nhưng không công nhận có thể được đưa vào tất cả các cá thể của một hoa màu đã biết. Nòi trung bình cũng có thể lan truyền sang cây ký chủ khác và có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng. Điều này đặc biệt có thể với virut giống như TMV có biên độ ký chủ rộng. Các nòi trung bình đột biến hoặc dạng suy giảm và có thể qui đổi hoặc đột biến thành dạng quan trọng. Điều này có thể tạo ra thiệt hại lớn vì virut nay có trong tất cả cây trồng hơn là chỉ một phần của nó như xuất hiện khi lây lan tự nhiên. Một rủi ro phụ là khả năng của phản ứng hiệp lực trên ký chủ có một số virut trung bình hoặc tiềm tàng không liên quan. Khả năng hiệp lực thường dẫn đến thiệt hại lớn hơn so với hiệu ứng tích tụ của hai virut tách riêng.

 

Đất loại trừ bệnh

Trước khi phòng trừ sinh học trở thành một đề tài phổ biến, nhiều nhà nghiên cứu đã khảo sát là một vài bệnh trong đất, đặc biệt héo rủ Fusarium và số ít bệnh khác, ít nghiêm trọng hay không có trong một vài loại đất. Chẳng bao lâu điều này trở thành phổ biến để tham khảo đất như loại trừ hoặc tạo thuận lợi cho bệnh. Khả năng loại trừ đã được nhận biết về thối rễ Fusarium của đậu và cây hạt nhỏ, héo rủ toàn cây (take-all), héo Verticillium, cháy cây con Rhizoctonia, chết cây con Pythium, thối rễ đen thuốc lá, ghẻ phổ biến trên khoai tây, héo rủ cà chua vi sinh, và thối chùy cải bắp.

Trong khi có thể có một vài sai khác về quan điểm điều gì tạo thành loại trừ bệnh có nhiều phương pháp tổng hợp là đất loại trừ khác với đất tạo thuận lợi.

Các quần thể mầm bệnh suy giảm nhanh hơn trong điều kiện tự nhiên trên đất loại trừ.

Đất loại trừ cần liều lượng cao chủng thêm vào để sinh bệnh.

Nẩy mầm thấp của chồi mầm nấm (hậu bào tử (chlamydospores), động bào tử (zoospores), đính bào tử (conidia), hạnh nấm (sclerotia), vv . và phát triển của sợi nấm chậm trên đất loại trừ.

 Khả năng loại trừ sinh học trong thiên nhiên, và nhiệt lượng trung bình hoặc xử lý hóa của đất loại bỏ yếu tố loại. Hơn nữa, việc thêm lượng nhỏ đất loại trừ gây ra tính loại trừ trong đất thuận lợi.  Bệnh làm giảm bớt hiện tượng của một vài bệnh trong đất, biết rõ là nhiễm bệnh toàn cây của cây hạt nhỏ, phát triển với độc canh thường xuyên. Bằng chứng chỉ dấu là mức giảm bớt phát sinh từ gia tăng quần thể vi sinh đối kháng với mầm bệnh. Bao gồm trong tình trạng đối kháng là phân giải và kháng nấm của chồi mầm vi sinh, hai hoạt động có thể liên quan lẫn nhau. Vì các hoạt động này điều khiển bởi phần lớn điều kiện đất điều này có thể nâng cao khả năng loại trừ bằng sử dụng phương pháp canh tác. Đây là cơ sở của nhiều báo cáo về việc phòng trừ sinh học thành công.

 

Sự kháng nấm (Fungistasis)

Sự kháng nấm là một hiện tượng trình bày bởi tỷ lệ nảy mầm và phát triển của nấm trong đất giảm. Hai phương pháp tổng hợp, như là, thiếu dinh dưỡng và hóa chất có độc tính của vi sinh vật hoặc rễ cây, đã được đề xuất để giải trình kháng nấm (Fungistasis). Mức kháng nấm cao đã được báo cáo trên đất loại trừ và gợi ý như là phương pháp cơ bản với tính loại trừ. Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu nghĩ điều ngược lại, kà kháng nấm là một phương pháp sống sot cho phép chồi mầm của mầm bệnh như là hạnh nấm, hậu bào tử (chlamydospores), và noãn bào tử (oospores) sống sót khi vắng ký chủ. Dù cho quan hệ nào, sự kháng nấm hình như có xuất xứ sinh học và được nâng cao bằng trộn thêm phân bón hữu cơ vào đất.

 

             Sự phân giải

Sự phân giải là một từ chung về phá hủy, phân ly, hòa tan, hoặc phân hủy vật liệu sinh học. Điều này đã được khảo sát trên cả hai sợi nấm và bào tử của nấm trong đất, kể cả mầm bệnh thực vật, nhưng phương pháp không hiểu rõ và ý nghĩa của nó trong phòng trừ bệnh không chắc chắn. Điều này có thể là một thành phần của đất loại trừ (suppressive soils) và mức giảm bệnh. Sự phân giải thường gắn với thiếu dưỡng chất trong đất, kích thích nảy mầm, hoặc sinh khuẩn lạc bởi vi sinh hoại sinh.

Tự phân giải cũng xảy ra trong đó cơ chế của tác động phân giải đến từ tế bào nấm chính nó. Enzim chitanase liên quan đên một vài tự phân giải. Một vài cố gắng đã được thực hiện để khai thác tác động của chitanase như là một nguyên tắc phân giải trong phòng trừ bệnh bởi thêm phân bón có chitin, như là vỏ cua, đến lượt phân giải vách tế bào của vi sinh gây bệnh. Các cố gắng này phần lớn không thành công.

 

Mức suy giảm bệnh

Mức suy giảm bệnh được trình bày bởi bệnh tăng dần đến một đỉnh cao như là một kết quả canh tác nhắc lại, một hệ thống độc canh, và sau đó giảm xuống đến mức ổn định (Hình 16.1). Mức giảm năng suất hình như gắn với một gia tăng sinh vật đối kháng tạo ra một hình thức phòng trừ sinh học. Mức giảm nhiễm bệnh toàn cây (take-all) được biết nhiều và hiểu rõ, nhưng mức giảm tương tự được báo cáo với bệnh đốm vòng hoại sinh trên bãi cỏ dầy (turfgrasses). Bệnh thối rễ do Rhizoctonia của củ cải đường, và ghẻ trên khoai tây.

Một yêu cầu giảm bệnh là canh tác liên tục với cùng một ký chủ. Một số hoa màu phi -ký chủ làm gián đoạn và phản ứng độc canh xây dựng sinh vật đối kháng. Hoa màu luân canh như là cỏ linh lăng (alfalfa) trong luân canh lúa mì  tạo ra giảm đối nghịch hoàn toàn.

Việc loại trừ có hai kiểu, tổng hợp và đặc hiệu. Việc loại trừ tổng hợp đến từ các hoạt động vi sinh vật trong đất đấu tranh về dinh dưỡng và có thể tạo ra kháng sinh. Điều này không thể chuyển giao. Mặc dù có nhiều quan điểm đa dạng như điều gì tạo thành loại trừ đặc hiệu được xem là có thể lan truyền. Khả năng lan truyền của các yếu tố loại hay giảm gợi ý là nếu điều kiện môi trường điều khiển các hiện tượng này được hiểu rõ có thể giữ lại độc canh cây trồng có thiệt hại thấp nhất.

 

Rễ/nấm (Mycorhizae)

Mycorhizae là tập hợp cộng sinh giữa nấm và rễ cây. Rễ -nấm theo từ chương có nghĩa là nấm rễ và được biết từ lâu là quan trọng đến sức khỏe của cây rừng. Rễ -nấm trên rễ cây thường là ngoại dinh dưỡng và gồm có một chiếu nấm hoặc áo trên bề mặt rễ và một mạng nội bào của sợi nấm trên vỏ rễ có tên là mạng Hartig. Các thành phần vi sinh của rễ -nấm ngoại dinh dưỡng thường là nấm đảm (basidiomycetes).

Rễ-nấm nội dinh dưỡng phần lớn là nội bào và được tìm thấy trên nhiều cây hòa thảo. Thỉnh thoảng chúng được gọi là nấm rễ túi -bụi (rễ mút phân nhánh) (vescicular-arbuscular mycorhizae= VAM) vì các nang và rễ mút phân nhánh phát triển trên tế bào ký chủ. Các nang tròn hoặc dạng trứng và có thể có cơ cấu nhân giống. Rễ mút phân nhánh là cơ cấu phân nhánh nhiều xuất hiện để hoạt động như là cơ quan hấp thụ dinh dưỡng giống như  rễ mút (haustoria). Phần lớn rễ nấm VA là phycomycetes (nấm tảo) thuộc giống Glomus.

Rễ-nấm được xem là các thành phần thường của rễ khỏe và cây thiếu chúng có thể là trường hợp biệt lệ. Lợi tức tổng hợp của rễ nấm ngoại dinh dưỡng bao gồm bề mặt gia tăng của rễ có sợi nấm mở rộng sang đất bên cạnh; sử dụng dinh dưỡng gia tăng như là N, P, K, và Ca; sản sinh carbon dioxide gia tăng, đến lượt làm tăng độ hòa tan của các yếu tố như là Ca, Mg, Fe, và K; và sản sinh chất kích tăng trưởng như là thiamin và nicotinic acid. Lợi tức phòng trừ bệnh đến từ cây khỏe, khỏe mạnh hơn.

Nấm-rễ cũng bảo vệ trực tiếp chống lây lan bởi mầm bệnh trên rễ. Ba phương pháp đã được đề xuất đối với hành động này trên rễ nấm ngoại dinh dưỡng: (1) áo rễ nấm tạo ra rào cản cơ lý chống xâm nhập, (2) vật cộng sinh trên nấm tạo ra kháng thể, và (3) dịch tiết ra của nấm và rễ như là carbohydrates hỗ trợ vi thực vật (microflora) bảo vệ trong vùng rễ.

Rễ nấm ngoại dinh dưỡng sinh phi kháng sinh như là Pisolithus tinctorius, một trong các vật cộng sinh vi sinh phổ biến, tạo ra rào cản chống lây lan trên rễ thông bởi Phytophthora cinnamoni. áo có hiệu quả như một rào cản chỉ khi toàn vẹn trên bề mặt rễ. Mạng Hartig tạo ra một rào cản bên trong ngăn cản lây lan mầm bệnh qua khỏi các vùng phát triển của rễ nấm trên mô rễ.

Các chất kháng nấm và kháng khuẩn được tạo ra bởi nhiều rễ nấm. Nấm trên được bao gồm trong các giống sau: Amanita, Boletinus, Boletus, Cantharellus, Cenococcum, Clitocybe, Clitopilus, Collybia, Cortinarius, Hebeloma, Inocybe, Lactarius, Lepiota, Leucopaxillus, Paxillus, Rhizopogon, Rhodophyllis, Russula, Scleroderma, Thelephora, và Tricholoma. Kháng sinh hình như chuyển vị hoặc phân tán khỏi rễ của rễ nấm đến rễ phi rễ nấm bên cạnh, cũng thoát khỏi lây lan bởi Phytophthora cinnamoni.

Quần thể của vi sinh vật trong vùng rễ gấp 10 lần hay nhiều hơn quan trọng gần rễ nấm so với phi rễ nấm, hẳn là đáp ứng lại dinh dưỡng tiết ra bởi rễ nấm. Nhiều vi sinh vật trong vùng rễ là nấm, phần lớn là nấm không gây bệnh trên rễ nấm, trong khi mầm bệnh như là Pythium, Fusarium, và Cylindrocarpon chiếm lĩnh trong vùng phi nấm rễ.

Nấm rễ VA hạ thấp tỷ lệ hoặc mức nghiêm trọng héo rủ cà chua do Fusarium, rễ thối đen trên cây thuốc lá, rễ màu hồng trên hành tây, và nốt rễ trên một vài loại hoa màu. Tuy nhiên, chúng có một tỷ lệ héo rủ Verticillium cao  trên cây bông vải và thối rễ Phytophthora trên đậu nành. Vì rễ nấm VA không tạo ra áo cũng không tạo ra kháng sinh kiểu hành động của chúng trong việc làm giảm bệnh không biết. Chúng có thể tạo ra đường, amino acids, và các hợp chất khác kích thích sinh vật có lợi và ức chế mầm bệnh thực vật.

Rễ nấm của cả hai kiểu là thực tiễn để ứng dụng phòng trừ bệnh học cây trồng. Chúng làm phát triển thực vật và có thể được thiết lập bằng tiêm chủng. Phần lớn rễ nấm ngoại dinh dưỡng có thể được nuôi trồng trong môi trường nuôi cấy và chủng khá đơn giản. Rễ nấm VA chưa được nuôi trồng trong môi trường nuôi cấy và cần phương pháp tiêm chủng đặc hiệu sử dụng  đất hoặc rễ bệnh ngâm.

 

Sử dụng phòng trừ sinh học thương phẩm

Mặc dù tất cả nhiệt tình và chủ quan về phòng trừ sinh học bệnh học cây trồng, việc sử dụng vi sinh vật du nhập đã dẫn đến ứng dụng thương phẩm tương đối ít. Điều này không gợi ý là các nguyên tắc tổng hợp hoặc phương pháp phòng trừ sinh học là sai. Rõ là các phương pháp không hoàn toàn hoặc không hoàn hảo, công nghiệp đó  miễn cưỡng phát triển phương pháp này, hoặc nhà trồng trọt e ngại ứng dụng các phương pháp mới này.

Các tác nhân phòng trừ sinh học phải thỏa mãn một vài yêu cầu trước khi chúng rõ là được phát triển và đưa ra ngoài thị trường. Chúng có thể được xem là trong bốn cấp hạng tổng hợp: kinh tế, môi trường, công nghệ và thông lệ. Một là chúng phải là một nhu cầứu tạo ra thị trường đầy đủ, như là chúng phải là một yêu cầu với sản phẩm thành công bất kỳ. Sản phẩm phải là có thể thực hiện công nghệ. Một phê bình chính của nhiều phương pháp phòng trừ sinh học là chúng hoạt động từ một quan điểm khoa học nhưng đấu tranh kém với các biện pháp phòng trừ khác. Các tác nhân phòng trừ phải là vật thực hiện thật phù hợp. Số ít nhà trồng trọt đang muốn làm rủi ro một hoa màu theo một phương pháp không chắc chắn nếu điều gì tốt hơn có thể sử dụng. Sản phẩm phải cho một vài ưu thế về năng suất và chi phí. Nhưng trở ngại kinh tế lớn nhất của phần lớn các tác nhân phòng trừ sinh học là chuyên tính của chúng. Rất thường chúng có mục tiêu chỉ một hay số ít mầm bệnh hữu quan. Điều này có nghĩa là biên độ ứng dụng hẹp cực kỳ, không triển vọng đủ để tạo ra làn sóng người đầu tư.

Yêu cầu môi trường trong số các lý do chính là phòng từ sinh học nhận nhiều hỗ trợ hiện nay. Tuy nhiên, nếu một tác nhân sinh học tiềm tàng có vẻ gây nguy hiểm cho môi trường hoặc an toàn sẽ không được chấp nhận. Các tác nhân phải là vi sinh bản địa sao cho nguy cơ du nhập sinh vật gây hại tiềm tàng bằng số không.  Sinh vật phải có khả năng hoại sinh so cho chúng có thể giữ quần thể trong thời gian mầm bệnh mục tiêu vắng hoặc chúng phải có giai đoạn ngủ nghỉ đảm bảo tồn sinh.

Vật hoại sinh cũng có ưu thế đang tạo ra không có ký chủ. Chúng cũng rõ là ổn định hơn sinh vật ký sinh nghiêm khắc. Một vấn đề với bảo vệ tréo là vi rút không ổn định và thường đột biến thành hình thức có độc tính. Một số vi sinh có thể không sống sót lâu đủ trong chế phẩm thương phẩm để cho phép tồn trữ  lâu hơn so với thời gian ngắn (thời gian tồn trữ ngắn (short shelf life). Đây là một điểm bất lợi có ý nghĩa so với thuốc trừ nấm thường có thể tồn trữ trong nhiều năm trong điều kiện thích hợp.

Sản phẩm phải có thể thích ứng với công nghệ thường và có thể sử dụng. Yêu cầu về trang thiết bị đắt tiền để áp dụng tác nhân phòng trừ sinh học là một chướng ngại vật cho việc sử dụng chúng. Những điều cần thao tác phụ hoặc đặc hiệu như là ngắt chồi (budding) trong bảo vệ tréo của tristeza cây có múi, hoặc tiêm chủng cây cá thể với mầm bệnh có độc tính thấp, sẽ bị giới hạn với hoa màu có giá trị cao.

Tác nhân phòng trừ sinh học là đối tượng của cùng yêu cầu đăng ký của EPA như thuốc trừ dịch hại. ở Hoa Kỳ  phóng thích sinh vật sống như “thuốc trừ nấm sinh học” cần giấy phép của APHIS, hoặc là dưới dạng một giấy phép hoặc một giấy xác nhận (statement) là một giấy phép không cần. Khi sinh vật đã bị sửa đổi theo một phương pháp bởi sử dụng DNA chúng là đối tượng của các giới hạn phụ. Thí dụ, việc du nhập của một marker di truyền trên Pseudomonas fluorescens xem xét về việc phòng trừ nhiễm bệnh toàn cây cần dự phòng thêm và giấy xác nhận là một giấy phép không cần để khảo nghiệm ngoài ruộng. Trong một trường hợp khác, P. fluorescens sửa đổi, du nhập thực nghiệm vào cây đu để phòng trừ bệnh cây đu Đức gây ra sự giận dữ nhỏ. Các trường hợp trên tạo ra tính phổ biến lớn, có ý đồ hay không. Không rõ là sinh vật tấn công hoặc ảnh hưởng ngược lại mầm bệnh trên cây trồng sẽ có một hiệu ứng tồi trên con người hoặc động vật. Trường hợp biệt lệ có thể bao gồm các cây sống trong cây khác (endophytes) tạo ra phản ứng có hại trên động vật, hoặc nấm tạo ra mycotoxins. Tuy nhiên, công chúng nhận thấy sinh vật có sửa đổi như đặt ra mối đe dọa đặc biệt. Đạo luật Phòng trừ Chất Gây ngộ độc (TSCA=Toxic Substances Control Act) cho phép EPA điều hòa sản xuất và ứng dụng hóa chất gây rủi ro không lý do của gây hại cho sức khỏe hoặc môi trường. Vi sinh vật thay đổi thận trọng để có vật liệu di truyền của sinh vật không đồng dạng được xác định như hóa chất theo luật TSCA.

Phương pháp khoa học liên quan trong việc phát triển tác nhân phòng trừ sinh học khá thẳng tiến và liên quan ít nhất sáu bước.

1.      Chọn các tác nhân sinh học tiềm tàng bằng tách riêng theo khối sinh vật khỏi hoặc là các mầm bệnh mục tiêu hoặc môi trường của chúng, hay nuôi cấy một sinh vật đã biết đơn.

2.      Thanh lọc tác nhân để xác định thêm là chúng có các đặc tính tiên quyết đối với tác nhân phòng trừ sinh học có thể chấp nhận, như là tạo ra các chồi mầm, tuổi thọ, và khả năng tương hợp với thuốc trừ dịch hại hoặc các hóa chất khác.

3.      Mô tả đặc tính tác nhân để nhận diện các đặc tính ấy làm cho sinh vật riêng biệt ứng viên của sự phát triển. Cook và Baker đã trình bày điều này trong Chương 9 “Antagonistae Vitae” (Sinh vật đối kháng) phần thêm có giá trị vào cuốn sách đầu tiên của họ.

4.      Duy trì một mức cần về kiểm tra chất lượng. Nhiều báo cáo trong nhiều tài liệu tham khảo phản ánh biến thiên lớn và mâu thuẫn của các phương pháp sinh học. Điều này có thể là tồi hơn nếu một vài chuẩn mức không được giữ lại.

5.      Một hệ thống cấp phát để ứng dụng cho tác nhân phải được triển khai. Điều này hẳn là quan trọng cũng như việc tìm ra các tác nhân phòng trừ hiệu quả trừ phi một nhà trồng trọt có thể sử dụng tác nhân có còn hơn không.

6.      Cuối cùng, các sản phẩm phải được khảo nghiệm trong điều kiện ngoài ruộng. Một trong các phê phán chính về báo cáo khoa học biện pháp phòng trừ bệnh, của tất cả các kiểu và không phải là phòng trừ sinh học, là chúng có thể hoạt động trong phòng thí nghiệm và nhà kính, nhưng khi sử dụng ngoài ruộng chúng không đáp ứng hi vọng và mong muốn. Các khảo nghiệm ngoài ruộng thỉnh thoảng được sử dụng với các phương pháp phụ và đặc biệt phóng đại các hiệu ứng bổ ích.

Vì phòng trừ sinh học là tương đối mới và bao gồm liên quan trực tiếp của sinh vật sống, khác hơn là ký chủ và mầm bệnh, điều này bị bao quanh bởi nhiều vấn đề hơn là các biện pháp phòng trừ chuẩn. Việc trồng trọt có thể tốn nhiều công sức. Nhiều điều khó có thể thực hiện thương phẩm với việc ứng dụng hiệu quả hoặc lợi tức bền. Chúng có thể cần sử dụng đặc biệt vì một vài tác nhân đột biến và mất đi hiệu quả của chúng. Hoặc chúng có thể không tương hợp với thuốc trừ dịch hại, phân bón, chất điều hòa phát triển, hoặc tá dược sử dụng trong nông nghiệp.

Có thể trở ngại lớn nhất với việc phát triển thương phẩm của một tác nhân phòng trừ sinh học là giới hạn trên vi sinh vật được cấp bằng sáng chế (patenting microorganims).  Sinh vật tự nó không thể được cấp bàng sáng chế, nhưng các nòi có các đặc tính độc nhất như là tạo ra kháng sinh đặc hiệu, qui trình sản xuất hoặc sử dụng, hoặc sử dụng riêng biệt có thể được cấp bằng sáng chế. Rõ là phần lớn các sinh vật phòng trừ sinh học tương lai sẽ có thể được sửa đổi bằng phương pháp chuyển gien theo một số phương pháp so với phóng thích như kiểu hoang. Điều này nâng cao cơ hội của chúng về một bằng sáng chế. Không có một bằng sáng chế và giấy phép để bảo vệ các tổ chức thương phẩm đầu tư của nó không rõ sẽ quan tâm trong việc thực hiện phát triển và chi phí thị trường của các tác nhân phòng trừ sinh học.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s