Nano bạc chitosan ức chế vi khuẩn gây bệnh bạc lá ở lúa

Cứ “đến hẹn lại lên”, hình ảnh các cánh đồng phủ một màu bạc trắng do bệnh bạc lá, đốm sọc vi khuẩn lại xuất hiện và trở thành nỗi ám ảnh của người nông dân suốt bao nhiêu năm nay. “Tính ra nhà tôi đã phun mất mấy trăm ngàn tiền thuốc, mà không ăn thua, chỉ mấy ngày mà bệnh lan ra cả ruộng. Giờ trên mỗi bông lúa chỉ được 2 - 3 nhánh hạt mẩy còn lại toàn là hạt lép”, bà Nguyễn Thị Tuyến (thôn Quan Nhân, xã Thanh Văn) từng chia sẻ trên báo Kinh tế & Đô thị vào năm 2017. Đối với cây lúa, có một số bệnh gây ra các thiệt hại chính hằng năm, trong đấy có thể kể đến bệnh bạc lá lúa và bệnh đạo ôn - hai bệnh gây ra hậu quả nghiêm trọng nhất, có những năm gây ra mất mùa đến 70%. Không chỉ xuất hiện ở Việt Nam, bệnh này còn hoành hành ở các nước trồng lúa trên toàn thế giới, đặc biệt là những nước nhiệt đới giống như Việt Nam.

Song, dù đã có nhiều loại thuốc bảo vệ thực vật khác nhau, đến nay vẫn chưa có thuốc bảo vệ thực vật hiệu quả cho bệnh bạc lá lúa. “Dù cũng có nhiều phương pháp phòng bệnh khác nhau không dùng đến thuốc như chặn các đồng ruộng lại để cho bệnh không phát tán sang các nơi khác, hay có các biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp, tuy nhiên do chưa có thuốc hiệu quả cho bệnh bạc lá lúa nên vi khuẩn cứ xuất hiện ở đâu thì ở đấy vẫn mất mùa”, TS. Lê Thị Hiên (trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội) cho biết.

Xác định điểm cân bằng

Với những kinh nghiệm nghiên cứu về công nghệ nano sinh học trước đó, nhóm của TS. Lê Thị Hiên tự đặt ra bài toán: liệu có thể làm ra một loại chế phẩm có bản chất là vật liệu nano để làm sao ức chế được vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây bệnh bạc lá lúa hay không? Nhìn lại các loại vật liệu nano, nhóm nghiên cứu nhận thấy, nano bạc là loại vật liệu có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm nói chung, có thể trở thành lời giải cho bài toán này. Ngoài ra, bạc không nằm trong các chỉ tiêu về kim loại nặng trong đất và cây trồng, do đó việc sử dụng loại chế phẩm nano này có thể ít ảnh hưởng đến môi trường đất trồng. Tuy nhiên, “việc dùng nano bạc trong trồng trọt để ức chế vi khuẩn gây bệnh có một điểm quan trọng cần lưu ý là phải đảm bảo cho cây vẫn phát triển tốt”, TS. Hiên giải thích. “Giống như thuốc dùng cho con người cần phải hạn chế tác dụng phụ, đối với cây cũng vậy. Do đó, cần phải làm ra một loại chế phẩm để làm sao khi phun cho cây, vi khuẩn gây bệnh cho cây bị ức chế nhưng cây lại phát triển tốt".

Với bài toán này, nhóm của TS. Hiên đặt ra hai mục tiêu chính: thứ nhất là tạo ra được một loại vật liệu có thể ức chế được vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa; và thứ hai là tìm ra được nồng độ để cân bằng giữa việc ức chế vi khuẩn và việc phát triển của cây. Đó cũng là lý do nhóm của TS. Hiên lựa chọn một loại polymer từ thiên nhiên là chitosan - có khả năng kích thích sinh trưởng của thực vật cũng như có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn - được chiết xuất từ vỏ của các loài giáp xác như cua, tôm - để kết hợp với nano bạc. Bên cạnh đó, do chitosan có nguồn gốc từ thiên nhiên, nhóm nghiên cứu cũng kỳ vọng rằng thành phần này sẽ tương thích sinh học với cây, kích kháng cho cây và giúp cho cây phát triển tốt.


Để tạo ra được kết quả như ngày hôm nay, nhóm của chị đã đi qua một quá trình dài từ năm 2019, bắt đầu từ đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường, làm trong phòng thí nghiệm, hợp tác với Viện Di truyền Nông nghiệp, Việt Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. Có rất nhiều vấn đề cần giải quyết trong suốt quá trình này: trước hết là tổng hợp nên nano bạc chitosan với kích thước hạt dưới 100 nanomet và ổn định tính chất trong một thời gian dài (ít nhất là sáu tháng) trong điều kiện bảo quản ở nhiệt độ thường. Song song với đó, nhóm đã khảo sát để xác định xem ở những nồng độ nào của nano bạc thì vi khuẩn bị ức chế, và ở nồng độ nào thì vi khuẩn sẽ bị tiêu diệt hoàn toàn. “Hai nồng độ này là hai chỉ số rất quan trọng khi ‘làm việc’ với vi khuẩn. Lý do là bởi, trên thực tế không cần phải diệt khuẩn hoàn toàn mà chỉ cần ức chế vi khuẩn để chúng không phát triển nhanh. Khi cây ở trạng thái phát triển tốt thì cây có thể chống chọi lại với các tác hại mà vi khuẩn gây ra. Do đó, chỉ cần dùng sản phẩm ở nồng độ thấp, vừa tiết kiệm chi phí, vừa ít gây ảnh hưởng đến cây”, TS. Hiên giải thích.

Tìm đường thương mại hóa

Với kinh nghiệm của mình, nhóm của TS. Hiên không gặp phải nhiều thách thức đối với các vấn đề kỹ thuật khi nghiên cứu và phát triển sản phẩm. Cái khó nằm ở chỗ, bệnh bạc lá lúa gây hại nặng nhất vào mùa hè, nên mỗi năm chỉ thử nghiệm được một lần. Để khắc phục việc phụ thuộc vào thời tiết này, nhóm của chị chọn thử nghiệm trong nhà màng, nhà lưới ở cả vụ thu đông - thời điểm bệnh bạc lá phát triển không quá mạnh - để đánh giá kết quả bước đầu.

“Một khó khăn khác là tài chính. Muốn triển khai tiếp kết quả của đề tài ở ngoài nhà màng, nhà lưới hay là trên đồng ruộng thì sẽ phải có chi phí để làm việc đó”, TS. Hiên chia sẻ, song, “các đề tài để thử nghiệm theo kiểu dạng như thế thì cũng không có nhiều”. Bên cạnh đó, “thông thường mình phải có quy trình đầy đủ rồi thì lúc đó doanh nghiệp mới quan tâm đầu tư, còn ở dưới dạng đề tài nghiên cứu thì kết quả thường sẽ là đăng bài báo, đăng ký sở hữu trí tuệ”, TS. Hiên cho biết.