Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu thử nghiệm chế phẩm chứa Anthraquinone từ cốt khí củ (Polygonum cuspidatum) kết hợp nano TIO2 trong phòng trừ bệnh do nấm gây ra trên cây dưa tại thành phố Hải Phòng (10/10/2025)

Việt Nam là một nước nông nghiệp, khí hậu nhiệt đới, có tổng diện tích đất nông nghiệp và lâm nghiệp vào khoảng 20 triệu ha, trong đó diện tích đất gieo trồng khoảng 14 triệu ha. Thời tiết nóng ẩm quanh năm, lượng mưa trung bình 2.200-2.450mm/năm là điều kiện tốt để cây trồng phát triển, nhưng đồng thời cũng là điều kiện thuận lợi để côn trùng gây hại, nấm bệnh và cỏ dại nảy nở sinh sôi. Trong 5 năm qua lượng thuốc sử dụng tăng gần gấp đôi. Tuy nhiên, số lượng và chủng loại các thuốc BVTV còn thấp hơn nhiều so với các nước có nền nông nghiệp phát triển. Trên thực tế việc sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam có hiện tượng sử dụng tràn lan, sai mục đích, không tuân thủ các quy trình sử dụng an toàn và gây nên tình trạng ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí với thời gian tồn dư lâu dài, ảnh hưởng đến hệ sinh thái nông nghiệp và sức khỏe cộng đồng. Nhiều thuốc BVTV nguồn gốc tổng hợp hóa học được cho là có khả năng gây ung thư, đột biến gen, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Một số loại thuốc BVTV bị cấm sử dụng như carbendazim, difenoconazole, tubeconazole, carbofuran, azodrin, endosulfan, monocrotophos, methamidophos, methyl parathion do có độ độc cao thời gian phân hủy kéo dài nhưng vẫn được bán ra ngoài thị trường với sự trốn tránh cơ quan quản lý của Nhà nước. Những sản phẩm này khi sử dụng trên thực tế sẽ tồn dư trong các sản phẩm nông nghiệp và sẽ ảnh hưởng trược tiếp đến sức khỏe của cộng đồng. Chính vì vậy, chính sách của Chính phủ trong lĩnh vực nông nghiệp có đề cập tới mục tiêu đến năm 2025, cần đáp ứng đủ lượng thuốc sử BVTV chiếm 20-25% ngang bằng với các nước tiên tiến trong khu vực. Đồng thời, chú trọng sử dụng hoạt chất mới, ít độc hại, thân thiện môi trường, có nguồn gốc vi sinh và được chiết tách từ thảo mộc. Áp dụng công nghệ gia công tiên tiến, nhằm tạo ra những sản phẩm dễ sử dụng, thân thiện với môi trường, có khả năng phân hủy.

Trong các dịch hại gây hại cây trồng thì bệnh hại do nấm gây ra chiếm tới 80%. Phổ biến là các loại bệnh nấm đa thực gây hại mạnh trên nhiều loại cây trồng khác nhau như Botrytis cineria, Erysiphe graminis, Phytophthora infestans, Puccinia recondita, và Rhizoctonia solani. Các đối tượng gây bệnh hay gặp trên cây dưa hoặc dưa vàng gồm một số nấm (Erysiphe cichoracearum (phấn trắng), Pseudoperonospora cubensis (giả sương mai), Botrytis cinerea, Phytophthora sp. (bệnh cháy khô lá), Fusarium sp. (bệnh héo rũ), Colletotrichum sp. (thán thư), Sclerotinum sp. và Rhizoctonia sp.) và vi khuẩn gây bệnh cây dưa. Vấn đề thuốc BVTV thân thiện môi trường cho cây dưa là cần thiết do giá trị của sản phẩm dưa lưới/ dưa vàng ngày càng tăng cao. Đặc biệt các vùng trồng dưa ở Hải Phòng cũng đang phát triển với quy mô và tốc độ ngày càng cao do nhu cầu thực tế của thị trường cùng với chất lượng dưa sản xuất tại Hải Phòng ngày càng được khẳng định. Các thuốc trị bệnh do nấm gây ra trên cây dưa thông thường sử dụng những loại gốc đồng, metalaxyl hay mancozeb đều để lại dư lượng độc hại trên quả, trong quá trình phun thuốc cũng ảnh hưởng tới sức khỏe người phun thuốc.

Kết quả quá trình sàng lọc các thực vật có hoạt tính kháng nấm gây hại cây trồng của chúng tôi từ năm 2007 tới nay đã phát hiện trên nhiều đối tượng thực vật có hoạt tính trừ sâu, kháng bệnh do vi khuẩn, tuyến trùng. Dịch chiết methanol của nguyên liệu lưỡi bò (Rumex chinensis) và cốt khí củ (Polygonum cuspidatum) được thấy có hoạt tính in vitro kháng nấm B.cineria, P.infestans, và R.solani. Nguyên liệu cốt khí củ (Po.cuspidatum) là loại thực vật dễ trồng, hàm lượng hoạt chất anthraquinone cao, đã được dùng trong Đông y và độc tính thấp. Hàm lượng anthraquinone tổng số của dược liệu này có thể đạt từ 1-7% trong nhiều mẫu thu hái.

Xuất phát từ cơ sở các kết quả nghiên cứu và tính cấp thiết trong thực tiễn cuộc sống cần phải tạo ra các thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học- an toàn với con người và thân thiện môi trường Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển công nghệ cao tiến hành triển khai đề tài “Nghiên cứu thử nghiệm chế phẩm chứa Anthraquinone từ cốt khí củ (Polygonum cuspidatum) kết hợp nano TIO₂ trong phòng trừ bệnh do nấm gây ra trên cây dưa tại thành phố Hải Phòng” do TS. Phạm Quang Dương làm chủ nhiệm.

Nhóm nghiên cứu đã xác định được các thông số tối ưu đến quá trình chiết xuất anthraquinone từ mẫu cốt khí củ (P.cuspidatum) tạo cao chiết bằng dung môi hiệu quả là methanol, nhiệt độ tối ưu là 65°C trong thời gian 24h với tỉ lệ nguyên liệu/dung môi là 2,4/1. Tiến hành phân tích cho thấy hàm lượng emodin trong cặn ethyl acetate có từ 0.676-0.737%.

Phân lập và xác định được 04 hợp chất anthraquinone gồm: physcion, emodin, physcion-8-O-β-D-glucopyranoside, emodin-8-O-β-D-glucopyranoside. Đã tổng hợp TiO₂ ở dạng lỏng đạt kích cỡ tiểu phân trong khoảng 100 nm nm, các tiểu phân tách rời và dạng rắn đạt kích cỡ tiểu phân trong khoảng 300 nm, các tiểu phân tách rời.

Đã đánh giá hiệu lực của chế phẩm đối với một số nấm (Erysiphe cichoracearum (phấn trắng), Pseudoperonospora cubensis (giả sương mai), Botrytis cinerea, Phytophthora sp. (bệnh cháy khô lá), Fusarium sp. (bệnh héo vàng), Colletotrichum sp. (thán thư), Sclerotinum sp. và Rhizoctonia sp.) trong phòng thí nghiệm.

Đã nghiên cứu quy trình bào chế chế phẩm chứa anthraquinone và nano TiO₂. Kết quả cho thấy chế phẩm được tạo thành gồm các hoạt chất anthraquinone và nano TiO₂ thể đồng nhất, có màu nâu đậm, bảo quản ở nhiệt độ thường sau thời gian dài không bị đóng cặn ở đáy bình, có sự ổn định với thế zeta: -50,4 mV, kích thước hạ trung bình: 510 nm. Quy trình tạo chế phẩm chứa anthraquinone và nano TiO₂ quy mô 5 lít/mẻ như sau: Tạo pha I: Lấy 1250 ml propylene glycol (PG) và tinh dầu quế (CO) theo tỉ lệ 1:1 (mỗi chất chiếm 24,535% khối lượng hệ nhũ tương nano) cho vào thùng 10 L. Bổ sung 90 g cao chiết cốt khí củ đã cân (chiếm 1,4% khối lượng hệ nhũ tương). Khuấy đều trong 60 phút, tạo hệ đồng nhất (pha dầu); Tạo pha II: Lấy 1250 ml tween 20, tween 60 theo tỉ lệ 1:1 (mỗi chất chiếm 24,535% khối lượng hệ nhũ tương nano) cho vào thùng 10, khuấy đều trong 60 phút, tạo hệ đồng nhất của các chất hoạt động bề mặt. Tạo hệ nhũ tương 1: Pha I và pha II được tạo thành từ công đoạn trước, được phối chộn theo tỉ lệ 1:1 (w/w). Hỗn hợp tạo thành được khuấy với tốc độ 100 rpm trong 1h. Kết quả thu được hệ nhũ tương 1. Từ hệ nhũ tương 1 thu được này bổ sung tiếp 20 g nano TiO₂ (Tỉ lệ nano TiO2: Hệ nhũ tương= 0,04:1 (w/w). Hệ nhũ tương này tiếp tục được khuấy với tốc độ 100 rpm trong 1h thu được hệ nhũ tương 2. Hệ nhũ tương 2 được pha với H₂O theo tỉ lệ HT2: H₂O = 1:400 (w/w) thu được chế phẩm. Chế phẩm sinh học ANTE (có chứa anthraquinone-nano TiO2) được phân lập từ cốt khí củ (Polygonum cuspidatum) được thử nghiệm đánh giá hiệu quả khả năng phòng bệnh phấn trắng do nấm Erysiphe cichoracearum (Ec) (Sphaerotheca fuliginea) và bệnh giả sương mai do nấm Pseudoperonospora cubensis (Pc) gây ra trên cây dưa Kim cô nương giai đoạn cây non (5-6 lá thật) trong phòng thí nghiệm. Kết quả thu được nhằm tạo cơ sở cho ứng dụng chế phẩm ANTE trên quy mô hẹp và quy mô đồng ruộng.

Chế phẩm sinh học ANTE (có chứa anthraquinone-nano TiO2) được phân lập từ cốt khí củ (Polygonum cuspidatum) được thử nghiệm đánh giá hiệu quả khả nănng phòng bệnh phấn trắng do nấm Erysiphe cichoracearum (Ec) (Sphaerotheca fuliginea) và bệnh giả sương mai do nấm Pseudoperonospora cubensis (Pc) gây ra trên cây dưa Kim cô nương giai đoạn cây non (5-6 lá thật) trong phòng thí nghiệm.

Khả năng kháng nấm Pseudoperonospora cubensis gây bệnh giả sương mai trên cây dưa KCN giai đoạn cây con của chế phẩm sinh học ANTE. Ở nồng độ pha loãng 1/400 cho hiệu quả ức chế bệnh khá rõ. Kết quả theo dõi bệnh sau 5 ngày xử lý cho thấy TLB 2,86 %; CSB 3,49% và HQPT 79,63% so với đối chứng. Sau 10 ngày sau xử lý hàm130 lượng chế phẩm ANTE giảm dẫn đến hiệu quả phòng trừ giảm xuống 75,70% (TLB 4,1%; CSB 19,26%) so với đối chứng không sử dụng nước lã.

Đã thử nghiệm và đánh giá hiệu lực kháng nấm của chế phẩm (ở 2 liều lượng) với nấm Erysiphe cichoracearum và nấm Pseudoperonospora cubensis trên cây dưa giai đoạn cây con ở thử nghiệm diện hẹp. Sau 10 ngày phun chế phẩm ANTE ở nồng độ 1/400 cho hiệu quả giảm bệnh khá rõ: 62,34 % (TLB 11,56 %, CSB 2,58 %) đối với xử lý bệnh phấn trắng (E. cichoracearum). Sau 10 ngày phun chế phẩm ANTE ở nồng độ 1/400 cho hiệu quả giảm bệnh khá rõ: 68,70 % (TLB 33,78 %, CSB 10,04 %) đối với bệnh giả sương mai (P. cubensis).

Đã thử nghiệm và đánh giá hiệu lực kháng nấm của chế phẩm với nấm E.cichoracearum trên cây dưa giai đoạn cây con ở thử nghiệm mô hình diện rộng 500 m². Sau 3 lần phun, ở thời điểm 21 ngày sau phun chế phẩm ANTE ở nồng độ 1/400 cho hiệu quả giảm bệnh khá rõ: 71.07% (TLB 10,52 %, CSB 6,33 %). Chỉ số Brix đạt 14,5, giá trị pH trong quả là 6,21. Hàm lượng đường tổng số trong dưa thử chế phẩm là 88 mg glucose tương đương lượng đường tổng số là 0,44% cao hơn đối chứng không sử dụng thuốc BVTV là 0,29%. Hàm lượng đường tổng khử trong dưa lưới của mẫu thử chế phẩm tương ứng 69 mg glucose tương đương với hàm lượng đường khử là 0,276% so với mẫu đối chứng là 48mg tương đương 0,192%. Hàm lượng polyphenol toàn phần trong mẫu thử chế phẩm là 21,87 ± 0,60 (mg GAE/g DC) so với mẫu đối chứng là 11,20 ± 0,23 (mg GAE/g DC). Hàm lượng flavonoid tổng số trong mẫu thử là 137,52 ± 4,25 (mg QE/g DC) so với 119,35 ± 4,81(mg QE/g DC).

Kết quả của đề tài nhằm góp phần phát triển chế phẩm BVTV có nguồn gốc sinh học ở trong nước (Việt Nam) và giảm dư lượng thuốc BVTV độc hại trong các sản phẩm nông sản (sản phẩm dưa lưới/vàng) và môi trường. Góp phần đảm bảo sức khỏe cộng đồng và phát triển nông nghiệp xanh bền vững tại Hải Phòng. Đồng thời, khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên có ích, phù hợp với điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, sử dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, hạn chế nhập khẩu và tăng cường sản xuất nội lực tại chỗ.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu nhiệm vụ  tại Trung tâm Công nghệ thông tin và Truyền thông Hải Phòng./.