Chống bệnh gỉ sắt lá cà phê bằng kỹ thuật hạt nhân13:54:00 11/01/2021

Lá của cây cà phê bị bệnh gỉ sắt.

Ngành chế biến cà phê tạo ra doanh thu khoảng 100 tỷ đô la Mỹ mỗi năm. Nhưng với tình hình biến đổi khí hậu và những thay đổi thời tiết kèm theo, các điều kiện vốn đã từng thích hợp cho sự sinh trưởng của cây cà phê đang bị suy giảm ở nhiều vùng trồng truyền thống. Ngoài ra, tỷ lệ bệnh gỉ sắt lá - một loại bệnh gây chết cây cà phê, đang gia tăng.

Bệnh gỉ sắt do nấm Hemileia vastatrix chuyên ký sinh trên cà phê gây ra. Đầu tiên ở mặt dưới của lá xuất hiện những chấm nhỏ màu vàng nhạt như những giọt dầu. Sau đó các chấm này lớn dần và từ giữa xuất hiện bột màu vàng cam, đó là bào tử của nấm gỉ sắt. Bào tử chuyển dần sang màu trắng từ trung tâm ra ngoài và cuối cùng vết bệnh có màu nâu như vết cháy. Các vết cháy có thể liên kết với nhau thành vết cháy lớn, dẫn đến cháy toàn bộ lá và rụng.

Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), hợp tác với Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp quốc (FAO), đã làm việc với các chuyên gia của các nước để giảm bớt mức độ căng thẳng của bệnh gỉ sắt trên cây cà phê bằng kỹ thuật hạt nhân. Trong khuôn khổ Dự án Nghiên cứu phối hợp kéo dài 5 năm về nghiên cứu các giống cây cà phê kháng bệnh, các chuyên gia đến từ 6 nước đang được đào tạo để sử dụng các kỹ thuật chọn tạo giống cây trồng để phát triển các giống cà phê có khả năng chống lại nấm gây bệnh gỉ lá cà phê. 

Ông Ivan Ingelbrecht, Trưởng Phòng thí nghiệm Giống cây trồng và Di truyền tại Bộ phận ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong thực phẩm và nông nghiệp của FAO/IAEA cho biết người trồng đã thấy rằng tác động của biến đổi khí hậu đối với cây cà phê dẫn đến sản lượng thu hoạch thấp hơn và tình trạng lượng mưa thất thường xảy ra ở nhiều khu vực trồng cà phê đã tạo điều kiện cho dịch bệnh lây lan. “Giống cà phê arabica thường được trồng ở những nơi có khí hậu mát mẻ, chẳng hạn như nơi có bóng râm trên sườn núi, nhưng hiện nay chúng tôi nhận thấy nhiệt độ tăng lên khi con người đi lên núi, điều này có tác động đến sự lây lan của các bệnh như bệnh gỉ sắt lá cà phê”.

Trồng cà phê ở Costa Rica

Ở Costa Rica, hầu hết các đồn điền cà phê nằm trên các mảnh đất vừa và nhỏ do các gia đình sở hữu và dựa vào nhân công thời vụ để thu hoạch cà phê bằng tay. Quá trình này diễn ra kịp thời và dồn dập, đòi hỏi tới 14.000 nhân công từ Costa Rica và Panama trong mùa thu hoạch.

Nhưng khi biến đổi khí hậu làm trầm trọng thêm các kiểu thời tiết không phù hợp với cây cà phê, các cơ hội việc làm theo mùa vụ giảm dần, gây ảnh hưởng đến sinh kế của người lao động. Lượng mưa thay đổi và nhiệt độ tăng cũng được thấy là có thể làm cho thời gian lây nhiễm bệnh gỉ sắt của cây cà phê nhanh hơn - từ đó làm tăng tỷ lệ nhiễm bệnh và lây lan.

Hợp tác với IAEA và FAO, Viện Cà phê Costa Rica (ICAFE) đã nghiên cứu tác động của bệnh gỉ sắt lá cà phê trên toàn lãnh thổ và cách thức quản lý nó. Với những ghi nhận từ năm 2010 cho thấy sự gia tăng nhiệt độ và những thay đổi về lượng mưa, những người trồng cà phê nhận thấy rằng họ không thể thu hoạch mùa màng vào những thời điểm bình thường.

Bà Reina Cespedes, nhà công nghệ sinh học tại ICAFE cho biết: “Việc giảm năng suất ảnh hưởng đến thu nhập của người trồng, làm giảm các nguồn lực sẵn có để hỗ trợ đồn điền và khiến việc bảo tồn các trang trại cho các thế hệ tương lai gặp rủi ro. Điều này có thể ảnh hưởng đến mô hình sở hữu đất đai trong tương lai ở Costa Rica”. Theo bà  Cespedes “Cải tiến gen di truyền của cây cà phê là điều cần thiết để nâng cao chất lượng cuộc sống cho các gia đình sản xuất cà phê, duy trì quyền sở hữu đất và góp phần bảo vệ môi trường bền vững”.

Nghiên cứu cà phê ở Bồ Đào Nha

Bồ Đào Nha, cũng tham gia vào dự án IAEA-FAO, là nơi có Trung tâm Nghiên cứu Bệnh gỉ sắt ở lá cà phê (CIFC). Khoảng 3600 mẫu bệnh gỉ sắt cà phê từ 40 quốc gia trên thế giới đã được xem xét tại CIFC, nơi các nhà khoa học xác định được 50 chủng loại bệnh gỉ sắt lá cà phê khác nhau trên 23 giống cây cà phê. Trong dự án của IAEA, ba chủng mới của mầm bệnh gỉ sắt cà phê đã được xác định. Nghiên cứu về bộ sưu tập bệnh gỉ sắt cà phê toàn cầu này sẽ tạo điều kiện để xác định nhiều loại cây cà phê có khả năng chống lại bệnh gỉ sắt - một nhiệm vụ cao cả khi xem xét sự đa dạng của các loài bệnh gỉ sắt cà phê.    

Ông Vitor Varzea, nhà nghiên cứu bệnh thực vật tại CIFC cho biết: “Lần đầu tiên chúng tôi được biết về tác động của các mô hình thời tiết thay đổi đối với thu hoạch cà phê là năm 2011 từ các nhà chọn tạo giống cà phê, các nhà nghiên cứu bệnh học và các bản tin kỹ thuật từ các nước trồng cà phê. ... Việc cấp thiết cần làm là tìm kiếm và mô tả các giống cây cà phê mới có khả năng kháng bệnh gỉ lá để sau đó có thể mở rộng ra các nước khác”.

Mục tiêu của dự án là nghiên cứu về các giống cây cà phê tiên tiến có tiềm năng chống lại những thách thức mà biến đổi khí hậu gây ra, chẳng hạn như dịch bệnh gỉ sắt trên lá. Thông qua việc thực hiện các kỹ thuật tạo giống cây trồng trên cà phê, FAO/IAEA và các nhà nghiên cứu từ Trung và Nam Mỹ, Trung Quốc và Châu Âu đang phát triển các giống mới kháng bệnh gỉ lá cà phê. tạo giống đột biến đối với cây cà phê lần đầu tiên của IAEA, các kỹ thuật tạo giống cây trồng đã được sử dụng để tăng cường an ninh lương thực trên khắp thế giới với hơn 1000 giống cây trồng cải tiến được đưa ra trong thập kỷ qua, bao gồm sắn , đậu tương , cà chua, gạo, ....

Tạo giống đột biến được thực hiện như thế nào?

Tạo giống đột biến liên quan đến việc sử dụng các công nghệ hạt nhân như tia X hoặc tia gamma, để tạo ra những thay đổi nhằm cải thiện cây trồng, chẳng hạn như tăng năng suất hoặc khả năng kháng bệnh. Với tạo giống đột biến, hạt hoặc mô thực vật (cành giâm của cây) được chiếu xạ, sau đó nếu là mô thực vật thì đặt trong môi trường vô trùng để phát triển thành cây con, còn nếu là hạt giống được chiếu xạ thì được gieo trồng thử nghiệm. Cây/cây con được kiểm tra các đặc tính phù hợp và sau đó được theo dõi thêm và phát triển qua hai đến ba thế hệ, đảm bảo rằng chúng có các đặc tính mong muốn. Khi được xác nhận có các đặc tính cải tiến, các dòng đột biến được xác định, thử nghiệm trong nhiều môi trường để khẳng định sự cải thiện hiệu suất và sau đó được phát hành dưới dạng các giống mới.

Tạo giống đột biến thực vật không liên quan đến biến đổi gen mà sử dụng nguồn gen của chính cây trồng, bắt chước quá trình đột biến tự nhiên. Bằng cách sử dụng các kỹ thuật hạt nhân như bức xạ, các nhà khoa học có thể rút ngắn đáng kể thời gian lai tạo các giống cây trồng mới và cải tiến để chống lại các bệnh như bệnh gỉ sắt ở lá cà phê.

 

Bệnh gỉ sắt là bệnh hại chủ yếu và nghiêm trọng trên cà phê, đặc biệt là cà phê chè (Arabica). Bệnh gây hại chủ yếu trên lá, đôi khi có xuất hiện trên thân và quả, nhưng gián tiếp gây hại hầu hết các bộ phận trên cây cà phê. Cây bị bệnh sẽ rụng lá hàng loạt làm cây suy kiệt, khô cành, không kết hoa đậu quả được hoặc khi đang mang quả thì bị rụng dẫn tới năng suất và chất lượng kém rõ rệt. Khi bệnh nặng, cây rụng hết lá và chết.

Bệnh xuất hiện đầu tiên vào năm 1868 ở Sri Lanca, tại đây bệnh đã làm giảm tới 75% sản lượng cà phê chỉ trong vòng 10 năm (1869-1878), đến năm 1890 hầu như phải huỷ bỏ toàn bộ diện tích cà phê để thay bằng cây cao su và cây chè. Sau đó bệnh lan dần sang Châu Phi và các nước khác thuộc Châu Á. Cho đến giữa thế kỷ 20 bệnh đã có mặt ở hầu hết các nước trồng cà phê tại hai châu lục này.

Năm 1970 bệnh xuất hiện ở Châu Mỹ tại bang São Paulo của Brasil và lan dần sang các bang khác của Brasil cũng như các nước khác như Paraguay (1972), Nicaragua (1976), Colombia (1983), Cuba (1985). Ở bang Parama của Brasil trong vụ 1973-1974 bệnh đã làm giảm 34% sản lượng cho dù 40% diện tích đã được phun thuốc hoá học. Vụ 1989-1990, Colombia đã chi 123 triệu USD để phun thuốc cho 250.000 ha cà phê.

Ở Việt Nam, bệnh xuất hiện từ năm 1888 và đã gây nhiều thiệt hại. Ở miền Bắc, nhiều đồn điền của Pháp trước kia phải phá cà phê chè và thay bằng cà phê mít. Tại ĐắcLắc bệnh đã huỷ hàng nghìn ha cà phê chè trong những năm 1940-1945, chỉ còn khoảng 60 ha, vào năm 1957 toàn bộ diện tich đã phải thay bằng cà phê vối. Trong những năm gần đây, bệnh đã xuất hiện trên cà phê vối vốn được coi là có kháng bệnh gỉ sắt. Tỷ lệ cây bệnh khoảng 50% cá biệt có khi lên đến 70-85%.

Nguyễn Thu Giang

(tổng hợp)

Google translate
Liên kết
  • Bộ Khoa học và Công nghệ
    Bộ Khoa học và Công nghệ
Thư viện ảnh
Đối tác
Media
Thống kê truy cập