Phần dẫn nhập

Vì việc sử dụng rộng rãi thuốc, tính kháng thuốc diệt nấm nay là một phương pháp quan trọng trong việc quản lý bệnh cây trồng và đe dọa tiềm tàng sản phẩm thương phẩm. Tuy nhiên, mặc dù việc sử dụng thuốc diệt nấm rộng rãi 90 năm trước, tính kháng xuất hiện như một vấn đề thực tiễn như mới từ năm 1970. Một cách có ý nghĩa, tỷ lệ kháng thuốc đã bị giới hạn nhiều vào loại thuốc diệt nấm lưu dẫn hoạt động chống lại những tiêu chí sinh hóa học đơn (ức chế điểm đơn). Những loại thuốc này nhập nội vào giữa những năm 1960 về sau và gồm có vài nhóm chính của thuốc diệt nấm: thuốc ức chế Sterol Demethylation, Benzimidazoles, Pyrimidines, Phenylamide, Dicarboximides, Carboxanilides và, mới đây, tính nhiễm giảm với Morpholines đã được báo cáo (Bảng 5.1).

Thuật ngữ “tính cảm ứng thấp” được dùng trong tình huống thực tiễn nơi có tính cảm ứng với một loại thuốc diệt nấm giảm không có một hiệu ứng trên năng suất ngoài đồng ruộng. Thuật ngữ “tính kháng ngoài đồng ruộng” được dùng nơi mức độ kháng và tần số của dòng kháng thì cao và gối lên nhau, đưa đến một mức giảm đáng chú ý về năng suất ngoài đồng ruộng.

Bảng 5.1  Tính kháng thuốc diệt nấm ở Bắc Âu.

Sự xuất hiện của tính kháng ảnh hưởng:

- Nông dân

- Người tiêu dùng

- Công nghệ nông hóa học

- Cố vấn

- Thẩm quyền điều hành

Thiệt hại cây trồng phát sinh từ sự hủy hoạị phòng trừ bệnh có thể là ngoạn mục như đã xảy ra ở miền Bắc Hi Lạp theo sau sự bùng nổ tính kháng Benzimidazole của Cercospora briticola trên cây củ cải đường và ở Tây Âu theo sau thiệt hại phòng trừ Metalaxyl của Phytophthora infestans. Việc chăm sóc cây trồng kế tiếp và điều kiện tài chính bắt buộc có ý nghĩa, liên quan đến những thay đổi trong thực tiễn quản lý và thiệt hại năng suất tiềm tàng (Pasquereau, 1994). Ngược lại, sự xuất hiện của tính kháng bệnh chậm có hiệu lực ngoài thị trường và thấy rõ chỉ khi chất lượng và/hoặc số lượng thực phẩm bị ảnh hưởng, dẫn đến một gia tăng về giá. Ở những nước phát triển, việc cung cấp đầy đủ thực phẩm chất lượng tốt có thể được duy trì bởi nhập khẩu từ nhiều địa điểm khác nhau, có xu thế đệm hóa hiệu ứng của tính kháng thuốc diệt nấm trong thời gian ngắn ở những miền đang phát triển, tuy nhiên, nơi đa số dân chúng tin vào thực phẩm sản xuất tại địa phương, hiệu ứng của tính kháng lại tác nhân phòng trừ bệnh có thể là nghiêm trọng.

Nhà sản xuất tìm kiếm để duy trì mức độ cao số lượng bán về tất cả các loại sản phẩm nông hóa học. Tính kháng đại diện một mức thất thoát kinh tế rất lớn tiềm tàng phải được kiểm tra bởi sự quản lý cẩn thận từng loại sản phẩm liên quan đến tất cả các loại sản phẩm khác với cùng phương pháp hành động. Cùng với dịch vụ cố vấn, công nghệ cung cấp thông tin chiến lược cho nông dân để giữ ở mức thấp nhất rủi ro kinh tế do phát triển tính kháng và duy trì việc sử dụng trong thời gian dài các loại thuốc diệt nấm có hiệu quả cao.

Ảnh hưởng tiềm tàng của phát triển tính kháng trên những nhà sản xuất cộng đồng nông nghiệp và người tiêu dùng, và yêu cầu để đánh giá và quản lý rủi ro có liên quan đến việc sử dụng sản phẩm bảo vệ cây trồng, đưa đến những hướng dẫn mới trong Cộng đồng Châu Âu giao cho nhà sản xuất đệ trình những tính toán về rủi ro tính kháng và, nếu thích hợp, phương pháp quản lý tính kháng như một thành phần đăng ký sản phẩm.

5.2  Rủi ro về tính kháng

Giống hiện có trong giới nấm là chứng nhân cho sự thích ứng của nấm với môi trường. Sẽ được mong đợi là quá trình tiến hóa và động thái chọn lọc cuối cùng phải tạo ra nấm là kháng lại thuốc diệt nấm, chính cùng cung cách như những cố gắng của nhà chọn tạo giống cây trồng để phát triển giống cây trồng kháng bệnh thường xuyên bị cản trở. Trong tiến hóa, không có điều gì có thể xem như là không thể thực hiện đã biết tình huống môi trường đúng. Tuy nhiên, tính kháng thuốc diệt nấm có thể thay đổi, với nấm phát triển tính kháng lại một vài loại thuốc diệt nấm nhanh hơn những những loại thuốc khác. Trong vài tình huống, về sau không có trường hợp được báo cáo sử dụng tính kháng trong một  thời gian dài.

Trước khi tính kháng có thể phát triển, nấm trước hết phải có biến đổi di truyền đủ để thích ứng sự xê dịch tính cảm ứng với thuốc diệt nấm đã dùng. Những quần thể nấm khác nhau nhiều nên cơ chế tính kháng có thể hiện diện trong quần thể trước khi loại thuốc diệt nấm được sử dụng hoặc chúng có thể thấy rõ chỉ theo sau thay đổi đột biến. Tỷ lệ phát triển kháng trong một quần thể sau đó lệ thuộc vào cơ chế kết quả của tính kháng, tính trạng kháng được di truyền tốt đến mức nào, dịch tễ học nấm, môi trường và tính bền của áp lực chọn lọc, tính toán như tần số sử dụng thuốc diệt nấm hoặc đặc tính tồn lưu của nửa tích cực hoặc cả hai.

Giai đoạn phát triển vô tính hoặc lây lan của phần lớn mầm bệnh thực vật là thể đơn bội. Vì thế, những thay đổi đột biến được hiển thị ngay, và miễn là đột biến mạnh phát triển của nó trong quần thể nấm thì nhanh. Một trường hợp biệt lệ đáng chú ý là nấm noãn bào tử (oomycete), trên đó giai đoạn vô tính là thể nhị bội và pha đơn bội được phát sinh trong suốt giai đoạn hữu tính của phát triển. Tương tự, trên đảm bào tử (basidiomycetes), mỗi tế bào là thể lưỡng hạch (dikaryon) (binucleate) và phát triển như một thể nhị bội.

Nấm trên đó giai đoạn hữu tính là phổ biến, dễ phát sinh hình thức di truyền mới qua cơ chế tái tổ hợp, trộn chung tính trạng kháng với tính trạng thích hợp khác và gia tăng xác suất tạo ra những dòng có thể chống chịu thuốc diệt nấm đã dùng.

Mức độ phản ứng của quần thể nấm chống lại thuốc diệt nấm đã dùng để phòng trừ chúng chia sản phẩm thành những cấp hạng dưới đây:

- thuốc diệt nấm có rủi ro kháng thấp,

- thuốc diệt nấm có rủi ro kháng cao,

- thuốc diệt nấm có rủi ro kháng trung bình.

Thuốc diệt nấm có rủi ro kháng thấp

Thuốc diệt nấm tác động chống lại vài tiêu chí sinh hóa học (ức chế nhiều điểm) điển hình là không di động, chất bảo vệ tác động bề mặt và được xem là số không đến hợp chất rủi ro thấp. Với vài trường hợp biệt lệ, hiệu quả của chúng vẫn là không thay đổi trong nhiều năm sử dụng nhiều chống lại rất nhiều mầm bệnh.

Thuốc diệt nấm thủy ngân lần đầu tiên được trình bày vào cuối thế kỷ thứ 19 và đã được sử dụng rộng rãi như xử lý hạt mễ cốc để phòng trừ bệnh phổ tác động rộng. Hiệu quả của chúng chống lại Pyrenophora graminea, sinh vật gây bệnh sọc lá lúa đại mạch bắt đầu suy giảm chỉ trong những năm 1980, có thuộc tính phát triển tính kháng điều hành qua hiệu quả gia tăng của dòng tràn thủy ngân từ nấm. Ngược lại, không có tính kháng lại thuốc diệt nấm gốc đồng (Cu) đã được báo cáo qua tính kháng độc tố đồng đã được khảo sát trên vi khuẩn, men và cây cấp cao. Điều này đề xuất mạnh mẽ là gen chi phối tính kháng tương tự với tính có độc tố đồng trên nấm vắng mặt. Tính kháng của nấm chống lại những chất ức chế nhiều điểm khác, như là dithiocarbamates, phthalimides và sulfur không biết. Mặc dù những chất ức chế nhiều điểm bị giới hạn nghiêm trọng trong việc sử dụng thương phẩm của chúng, cách tác động không đặc hiệu của chúng có những ưu điểm rõ trên những loại thuốc diệt nấm nhiều điểm đặc hiệu về mặt phát triển tính kháng.

5.2.2  Thuốc diệt nấm rủi ro kháng cao

Với vài loại thuốc diệt nấm, tính kháng được điều khiển bởi một gen đơn và những hợp chất trên được phân loại như rủi ro cao. Sự đột biến của gen dẫn đến mức độ kháng cao nhất và tạo ra đột biến khỏe; sự thay đổi tạo cảm ứng một phân hủy tai họa trên năng suất ngoài đồng ruộng của loại thuốc diệt nấm đã dùng. Kiểu kháng này đã biết như tính kháng chất lượng. Đột biến có thể đã xảy ra trong quần thể nấm kiểu hoang. Tuy nhiên, ngoai đồng ruộng điều này không thể thực hiện để dự báo xem là tần số của những cá thể kháng cao là một phần triệu hoặc một phần trăm, và sự xê dịch trên tính nhạy cảm quần thể có thể là nhanh hoặc có thể vài mùa sử dụng rất nhiều thuốc diệt nấm. Những quần thể kháng phát sinh qua thay đổi đột biến ở một gen đơn không thể bị điều khiển bởi gia tăng tỷ lệ liều lượng thuốc diệt nấm hoặc là trên một gen đơn hoặc nhiều yếu tố dùng trong thời gian ngắn,

Sự phát triển tính kháng chất lượng được trình bày theo sơ đồ. (Hình 5.2). Một quần thể nấm không đồng nhất, tình cờ gồm có một thành phần trội nhiễm thuốc diệt nấm và một thành phần rất nhỏ kháng thuốc diệt nấm kém khỏe sẽ phản ứng lại một/nhiều xử lý đầu theo phương pháp có thể chấp nhận về mặt thương phẩm. Thành phần nhiễm sẽ bị giảm mạnh và mặc dù sau xử lý lần đầu kích thước của thành phần kháng vẫn không thay đổi và có thể về mặt số học lớn hơn thành phần nhiễm, hiệu ứng tổng thể phòng trừ bệnh đầu đủ. Thu hồi sau khi xử lý có hoặc không giữa mùa hoặc trong chương trình phun xử lý nhiều lần, có thể cho phép dòng nhiễm thuốc diệt nấm xác lập lại chính nó như là một kiểu trội trong quần thể, nhưng với một phần đóng góp số học hơi lớn từ kiểu kháng. Kiểu kế tiếp đến một điểm nơi phòng trừ không thành công xảy ra ngoài đồng ruộng, khi xử lý thuốc diệt nấm không thực hiện nữa. Ngay cả khi thiếu áp lực chọn lọc thuốc diệt cỏ, dòng kháng có thể tiếp tục bao trùm quần thể nấm. Ngược lại, phần góp của nó vào quần thể có thể rơi rớt, cho phép thuốc diêt nấm được sử dụng lại một cách hiệu quả cho đến khi kiểu kháng nhiều lại một lần nữa đủ để ảnh hưởng phòng trừ bệnh.

Tính kháng chất lượng trên mầm bệnh đã được nhận diện với vài loại thuốc diệt nấm lưu dẫn hoặc không lưu dẫn, gồm có carboximides, kasugamycin và dicarboximides. Sự phân bố tính cảm ứng cho acylalanines và polyoxin gợi ý là tính kháng lại những nhóm này cũng bị điều khiển bởi đột biến ở một gen lớn đơn. Tuy nhiên, trường hợp cổ điển của tính kháng chất lượng là trường hợp của tính kháng benzimidazole (xem Nghiên cứu tình huống 1).

Nghiên cứu tình huống 1: Tính kháng Benzimidazole trên Cercospora beticola  tren cây củ cải đường ở miền Bắc Hi Lạp.

Cercospora beticola là mầm bệnh đốm lá và thường gặp trong tất cả các miền nơi trồng củ cảI đường, nhưng tạo ra chừng mực có ý nghĩa về mặt thương phẩm chỉ trong những miền có mùa hè nóng. Tốc độ xác lập bệnh tăng lên vớI nhiệt độ trung bình ngày tăng. Ngoài ra, mầm bệnh cần độ ẩm cao để lây nhiễm và thuận lợI trong cây trồng nơi tướI trên ngọn cây được sử dụng.

 Những điều kiện lý tưởng để cho bệnh xuất hiện ở miền Bắc Hi Lạp nơi cây củ cảI đường không thể trồng néu không sử dụng thuốc diệt nấm. Những phương pháp cổ truyền phòng trừ đã sử dụng thuốc diẹt cỏ bảo vệ không di động, đáng chú ý fentin acetate, nhưng trong điều kiện áp lực bệnh cao những sản phẩm trên cho mức độ phòng trừ không đầy đủ, nhất là trong tình huống tướI phun nơi thuốc diệt nấm trôi khỏI bộ lá có xử lý xảy ra.

Benzimidazoles trong số các loạI thuốc diệt nấm lưu dẫn đầu có thể sử dụng cho nông dân. Năm 1967, khảo nghiệm ngoài đồng ruộng thuốc benomyl chống lạI C. beticola cho thấy tính ưu việt phòng trừ gấp lên 2 lần so vớI thuốc organotins. Hỗ trợ phát triển để thay thuốc diệt nấm bảo vệ vớI những loạI thuốc lưu dẫn mớI, và trước năm 1972 nhiều hơn 3000 ha xử lý đặc quyền vớI benomyl.

Những mùa trước 1970 và 1971, đang được khuyến khích với phòng trừ bệnh tốt nhất với Benomyl. Tuy nhiên, trước tháng 7, 1972 một mức giảm tai họa trong việc phòng trừ đã được khảo sát. Trong 20 ngày số lượng lá bị nhiễm mỗi cây gia tăng từ 5-10% đến 80-100%. Việc gia tăng tỷ lệ sử dụng và tần số sử dụng không có hiệu quả trong chừng mực phòng trừ bệnh. Trong so sánh, việc sử dụng truyền thống sản phẩm organotin, duy trì trong những ô cạnh nhau ngoài đồng ruộng với Benomyl, cho năng suất như mong đợi (Bảng 5.2; Dovas 1975).

Trước hết thiệt hại của phòng trừ bệnh là thuộc tính của điều kiện thời tiết, chẳng bao lâu nguyên nhân thật của hiện tượng được phát hiện là tính kháng. Mô hình sử dụng trước của benomyl năm 1970 và 1971 quan hệ tương hỗ với sự xuất hiện của tính kháng năm 1972.

Năm 1973, áp lực chọn cao của benzimidazoles được chứng minh trong ô khảo nghiệm. Một tỷ lệ bệnh đầu thấp  nhỏ hơn 5%, gây ra bởi dòng kháng của C. beticola, tăng lên trên 90% sớm hơn 6 tuần lễ, theo sau chỉ hai lần sử dụng Benomyl. Dòng kháng có tính thích ứng tương đương với dòng nhiễm, cùng với những loại thuốc Benzimidazole khác.

Theo sau báo cáo đầu từ Hi Lạp, vấn đề tính kháng tương tự đã gặp ở Ý, Hoa Kỳ và Nhật Bản.

Những biện pháp phòng trừ mới với C. beticola tin vào việc sử dụng có quản lý chất ức chế Ergosterol chất bảo vệ có phổ tác động rộng như là Mancozeb.

Bảng 5.2  Năng suất của Benomyl và Fentin acetate chống lại Cercospora beticola ở miền Bắc Hi Lạp

Khoảng thời gian phun: 15-17 ngày.

5.2. 3 Thuốc diệt nấm rủi ro kháng trung bình

Khi phát triển tính kháng liên quan phản ứng tương hỗ của vài gen phản ứng là số lượng hoặc đa gen. Điều này được mô tả đặc tính bởi gia tăng thêm nhỏ vào tính kháng với mỗi đột biến, thường không thể tính toán được ở ngoài đồng ruộng. Đột biến ở lô cút khác trên cùng một cá thể có thể phản ứng tương hỗ. Toàn quần thể vì thế di chuyển về phía tính nhạy cảm với thuốc diệt nấm thấp nhưng sự phân bố vẫn giữ thường xuyên và không có quần thể phụ riêng biệt về mặt định lượng có thể được xác định. (Hình 5.2). Tốc độ xê dịch được xác định bởi dịch tễ học của mầm bệnh tiêu chí và tần số và/hoặc thời gian mà áp lực chọn được sử dụng. Trong những tình huống trên, rủi ro kháng thường được chấp nhận thấp đến trung bình. Một ví dụ điển hình là tính kháng thuốc diệt nấm trên những chất ức chế sinh-tổng hợp sterol (xem khảo nghiệm tình huống 2).

Nghiên cứu tình huống 2. Tính kháng lại chất ức chế khử -methyl-hóa.

Vài cơ chế của tính không cảm ứng với chất ức chế khử methyl hóa C14 (DMI) đã được trình bày gồm có khử độc tố (triforine), proton-hóa imidazole DMIs (imazalli), thiếu hoạt hóa (triadimefon), đặt trong ngăn tế bào (triadimenol) và tính chống chịu sterols có độc tố. Mặc dù bất kể trong những qui trình này có thể cũng có hiệu lực trong phát triển tính kháng ngoài đồng ruộng, những cơ chế duy nhứt báo cáo về đột biến trong phòng thí nghiệm kháng DMI là dòng tràn thuốc diệt nấm gia tăng từ sợi nấm có xử lý đưa đến tích tụ giảm, một đường dẫn khử methyl hóa C14 có khuyết tật, tránh hình thành sterol có độc tố và sản xuất quá mức C14 demethylase. Công trình nghiên cứu dòng tràn Imazalil  và Fenarimol (Guan et al. 1992) dùng những dòng chủng của Penicillum italicum mô tả những khác biệt về tích tụ tế bào của thuốc diệt nấm có quan hệ tương hỗ với tính cảm ứng với thuốc diệt nấm khác nhau. Tuy nhiên, cơ chế dòng tràn riêng không thể giải trình mức độ cao tính kháng. Cơ chế được nói đến nhiều nhất là ái lực giảm của điểm tiêu chí cho thuốc diệt nấm.

Phạm vi hoạt động diệt nấm trên DMIs đã được gợi ý là do sự hiện diện của những phối hợp của vài gen có liên quan (đa gen) trên nấm tiêu chí, mỗi trong những ảnh hưởng đến tính cảm ứng ở một mức độ hơi khác nhau. Về mặt thực tiễn, những khác biệt trên tính cảm ứng của mầm bệnh với DMIs ở những điểm địa lý khác nhau có thể phản ánh một lịch sử khác nhau của việc sử dụng thuốc diệt nấm giữa điểm và sự chọn những tổ hợp đa gen khác nhau. Thuốc diệt nấm DMI mới nhập nội có thể cho mức độ phòng trừ cao so với những ví dụ đã xác lập nhiều hơn. Ví dụ, hoạt động của tetraconazole trong những khảo nghiệm tuyến cơ bản chống lại những dòng chủng của Erysiphe graminis f. sp. hordei chứng minh mức độ phòng trừ cao hơn nhiều so với mức phòng trừ của triadimenol.

Tương tự, những khác biệt về tính cảm ứng trên Venturia inaequalis là phổ biến nhưng đặc hiệu điểm. Những công trình nghiên cứu trước (Norwacka 1989) mô tả hành động sau lây nhiễm mạnh của vài DMIs, nhất là Fenarimol và Mycobutanil có ưu thế trong những khảo nghiệm ngoài đồng ruộng trên Bitertanol và Pyrifenox. Một cuộc khảo sát về sau tiếp xúc với một mức giảm hiệu quả của Fenarimol trong một vườn cây ăn quả có xử lý từ 1978 đến 1988 (Norwacka 1991). Trong số 173 dòng chủng đã kiểm tra, 15% có thể sống sót trong nuôi trồng khi bị thách đố với một liều lượng phân biệt (1,0 mg l-1) của Fenarimol. Những kết luận tương tự đạt được trong những công trình nghiên cứu hiệu quả của DMIs trong một mẫu trong vườn cây ăn quả ở Tân Tây Lan trong sáu miền chuyên canh táo tây ở Tân Tây Lan đã kiểm tra hoạt động của rất nhiều DMIs gồm có Fenarimol, Myclobotanyl, Penconazole, Triadimefon, và Trifonine. Vài dòng chủng hiển thị giá trị ED50:95 cao cho thấy một xê dịch về phía không cảm ứng (EC50 là một tính toán nồng độ hiệu quả cần để phòng trừ 50% quần thể). Tính kháng một DMI thường phù hợp với tính cảm ứng thấp trên những DMIs khác (tính kháng tréo) nhưng không phải là toàn cầu.

Tính cảm ứng tuyến cơ sở của V. inaequalis với vài loại thuốc diệt nấm DMI đã được mô tả (Koller et al. Bảng 5.3). Sử dụng một bộ 13 dòng chủng bào tử đơn nhận từ bang New York năm 1988, đại diện một quần thể kiểu hoang, giá trị EC50 với phát triển sợi nấm được tính toán và mức độ kháng (nhân tố kháng)  phát sinh. Việc chia cấp hạng xác thực như chỉ dấu bởi tính cảm ứng với tuyến cơ bản trung bình là flusilazole > penconazole > pyrifenox > fenarimil > bitertanol = tebuconazole > mycoblutanil. Tuy nhiên, tất cả những hợp chất có tính hoạt động cao, có tuyến cơ bản giá trị ED50 <0.1 gm ml^-1. Những kết quả của cuộc khảo sát này nói chung phù hợp với khảo nghiệm trước (Thind et al1986; Fiaccadon et al. 1987; Hermann et al 1989). Công trình nghiên cứu thêm ở Pháp (Parisi et al. 1991) nhận diện dòng kháng DMI của V. inaequalis, măc dù có biến đổi rất lớn giữa mức độ kháng và đã báo cáo tình huống đầu mức độ kháng ngoài đồng quan trọng thương phẩm. Mặc dù một báo cáo sớm về tính cảm ứng giảm của V. inaequalis với thuốc diệt cỏ DMI (Stanis và Jones, 1985), năng suất ngoài đồng ruộng của chúng có thể chấp nhận và chúng vẫn là đặc tính quan trọng của hệ thống quản lý quả.

Nói chung, sự xê dịch về phía tính không cảm ứng là lớn nhất với thuốc diệt nấm đã thiết lập. Những hợp chất mới nhập nội cho thấy ít xê dịch, nhưng xê dịch tăng theo thời gian. Vận động về hình thức tính cảm ứng kém có định hướng và ổn định, mặc dù vài dòng kháng không thể dễ nuôi trồng trong điều kiện phòng thí nghiệm. Tính kháng tréo giữa DMIs rõ nét. Vì thế trong khi vài nhà nghiên cứu (Mendoza Zamora et al. 1991; Lansky và Necesany 1993; Fedulova 1994) tiếp tục khai thác hiệu quả của thuốc diệt nấm DMI sử dụng riêng, ví dụ Difenconazole, từ một quan điểm thực tiễn sử dụng chúng khác hơn là trộn chung chất bảo vệ như là Mancozeb hoặc trong những phương pháp khác, không được khuyến cáo (FRAC, 1994).

Bảng 5.3  Dữ liệu tuyến cơ sở với chất ức chế DMI của Venturia inaequalis

*  Giá trị bình quân ED50

†  ED50 giá trị của dòng chủng nhạy cảm ít nhất

‡  Kháng ED50/tuyến cơ sở ED50

RGC

Trở về Trang Chính