1. Giới thiệu

Bệnh thối nhũn (soft rot) là một trong những bệnh thực vật gây thiệt hại lớn cho cây trồng nông nghiệp và hoa cây cảnh toàn cầu. Nguyên nhân chủ yếu là do các vi khuẩn thuộc nhóm Soft Rot Pectobacteriaceae (SRP), gồm hai chi Pectobacterium và Erwinia (Dickeya),  gây ra. Các vi khuẩn này có tế bào Gram âm, sản sinh và tiết ra enzyme ngoại bào phân hủy thành tế bào thực vật. Chúng có khả năng phân giải pectin, một thành phần chính trong thành tế bào thực vật, từ đó dẫn đến mô mềm, thối, và mất cấu trúc mô.  Vi khuẩn SRP có thể gây bệnh trên thân, cuống lá, củ, rễ …trên nhiều loại cây trồng khác nhau. Các cây mắc bệnh thối nhũn sẽ xuất hiện những mảng mềm; nhũn; có màu kem đến màu rám nắng. Các mảng này được bao quanh bởi một vòng có màu nâu sẫm hoặc đen. Khi gặp điều kiện thích hợp, những mảng nhũn này sẽ bắt đầu xâm nhập vào bên trong cơ thể thực vật. Ban đầu không có mùi hôi; nhưng khi bệnh thối nhũn phát triển nặng hơn, nhiễm trùng thứ cấp xâm nhập và cây bị thâm đen bốc ra mùi hôi. Thời tiết nóng ẩm tạo kiện kiện cho SRP phát triển mạnh

 

2. Tác nhân gây bệnh và các công trình nghiên cứu

Hai chi chính là Pectobacterium và  Erwinia, cả hai đều chứa các loài phân giải pectin mạnh. Ở Pectobacterium, hiện có nhiều loài được mô tả như P. carotovorum, P. brasiliense, P. odoriferum, P. versatile, P. atrosepticum, v.v.  Erwinia chrysanthemi và Erwinia carotovora  là những loài nổi bật của chi Erwinia gây bệnh thối nhũn trên nhiều cây trồng.

Đặc điểm của loài gây bệnh phổ biến Erwinia carotovora: Hình thái tế bào được quan sát dưới kính hiển vi điện tử: Vi khuẩn dạng hình gậy, đơn lẻ hoặc thành từng cặp, có khả năng di động do có lông roi bao quanh và có kích thước trung bình từ 0,6 – 0,7 x 2 – 2,5 micro met. Bằng phương pháp thử các phản ứng sinh hóa đã xác định được Erwinia Carotovora là vi khuẩn Gram âm, kị khí tùy nghi catalase, oxidase, indole, hoá lỏng trên môi trường CVP, khử nitrat thành nitrit, không phát sáng trên môi trường King’s B, phân giải esculine và gelatine không phân giải tinh bột, tạo acetoin và H2S nhưng không tạo urease, tạo phản ứng quỳ sữa, không có khả năng thủy giải  arginine hoặc khử susrose, kháng erythromycin, lên men glucose, chịu đựng được 5% Nacl và có thể phát triển ở 37oC, tạo axit từ arabinose, cellobiose, galactose, lactose, mannose, melibiose, ramnose, salicin, threalose, xylose, inositol, manitol, và sorbitol. Đối với maltose, methyl glucoside và adonitol vi khuẩn không tạo acid, có khả năng sử dụng asparagine, acetate, citrate, fumarate, lactatevà malate. Đối với alanine, arginine, threonine, valine, glycolate, gluconate, levulinate, nicotinate, adipate, caprate, citraconate, formate, glutarate, malonate, và tartrate thì không (Fiori va Schiaffino, 2005).

Seo Sang Tae và cs (2001): nghiên cứu 23 chủng mầm bệnh thối mềm tại Hàn Quốc, Erwinia carotovora subsp. carotovora được phân lập từ các loại thực vật khác nhau đã được nghiên cứu về các đặc tính sinh học, bệnh lý và di truyền. Trên cơ sở các xét nghiệm vi khuẩn học, các chủng này được phân loại thành 6 nhóm dựa trên sự khác nhau về đặc tính sinh học. Nghiên cứu đã tìm ra chủng trung gian giữa Erwinia carotovora subsp. carotovora và Erwinia carotovora subsp. atroseptica. Các chủng này gây bệnh của cho cây cà chua, hành tây, dưa chuột và khoai tây. Trong đó dòng Erwinia carotovora subsp. carotovora của Hàn Quốc đều gây thối mềm trên cây. Năm 2004 ông và cộng sự tiến hành nghiên cứu bốn chủng vi khuẩn Erwinia carotovora được phân lập từ khoai tây có các triệu chứng bệnh đốm đen thối rữa trên cây cải thảo. Nhóm nghiên cứu đã được phân tích dựa trên các xét nghiệm sinh hóa và phân tích trình tự của vùng gen 16S rDNA và 16S-23S rRNA và dữ liệu được so sánh với các chủng Erwinia carotovora liên quan. Kết quả phân tích trình tự và xét nghiệm PCR cụ thể đối với Erwinia carotovora chỉ ra rằng các chủng Erwinia carotovora châu Á khác biệt với các chủng Erwinia carotovora châu Âu, mặc dù chúng đồng nhất về mặt kiểu hình. 

Waleron Malgorzata và cs (2002): cho thấy sự biến đổi của các kiểu di truyền trong những vi khuẩn này có thể được giải thích dựa trên nguồn gốc địa lý và phạm vi vật chủ rộng của chúng. Kết quả chỉ ra rằng phân tích PCR-RFLP đoạn gen recA là một công cụ hữu ích để xác định các loài và phân loài thuộc giống Erwinia trước đây, cũng như để phân biệt các chủng trong Erwinia carotovora subsp. carotovora.

Yeshitila Degefu và cs (2006): Phát hiện dựa trên DNA của bệnh thối đen và thối mềm gây ra bởi các chủng Erwinia trong khoai tây giống là Erwinia carotovora subsp. atroseptica, Erwinia carotovora subsp. carotovora và Erwinia chrysanthemi là các loài phụ khác nhau của Erwinia carotovora gây ra các bệnh thường được gọi là bệnh xì mủ, thối thân và thối mềm trên khoai tây.

Nguyễn Xuân Cảnh và cs (2017): Từ 35 mẫu bệnh thực vật và 6 mẫu đất trồng cây bị bệnh thối nhũn đã phân lập được 73 chủng vi khuẩn khác nhau. Thông qua thử nghiệm tái lây nhiễm trong phòng thí nghiệm  xác định được 29 chủng có khả năng gây bệnh thối nhũn trên khoai tây. Bốn chủng  được xác định là mang khả năng hoàn toàn giống với chủng vi khuẩn chuẩn Erwinia carotovora.

leftcenterrightdel
Hình 1: Cây bắp cải và củ sâm báo bị bệnh thối nhũn
 Hình 1: Cây bắp cải và củ sâm báo bị bệnh thối nhũn

3. Cơ chế gây bệnh

Vi khuẩn gây bệnh thối nhũn có khả năng sản sinh nhiều loại enzyme ngoại bào như pectate lyases (Pel), polygalacturonases (Peh), cellulases (Cel), proteases (Prt),… để phân giải thành tế bào thực vật, làm mô mềm và bị thối.

Khả năng sinh enzyme của vi khuẩn được kích thích bởi chính các cây ký chủ qua việc phát ra các tín hiệu hoá học. Agyemang và cộng sự (2020) chứng minh có ít nhất hai loại cảm biến tín hiệu: nhóm I (sản phẩm phân giải pectin) và nhóm II (các hợp chất từ cây ký chủ) có thể kích thích tổng hợp pectate lyase. Các tín hiệu hóa học của cây ký chủ là một trong những yếu tố kích thích vi khuẩn sản xuất enzyme ngoại bào và gây độc lực. Một nhóm hợp chất (Nhóm I) bao gồm các sản phẩm trung gian của quá trình phân hủy thành tế bào (pectin) kích thích tổng hợp exoenzyme thông qua KdgR_một yếu tố điều hòa gen liên quan đến chuyển hóa galactose và các đường khác, hoạt động như một bộ điều chỉnh âm tính, có thể điều khiển tổng hợp enzyme phân hủy Galactose và các polysaccharid như pectin (bằng cách ức chế gen sản xuất enzyme phân hủy pectin, như Pectin lyase/KdgA) khi đường không cần thiết, nhưng lại cho phép tổng hợp enzyme khi cần, chủ yếu thông qua việc giải ức chế gen mục tiêu (như gen kdgA, kdgK, kdgR itself). Mặc dù đột biến của P. carotovorum không còn được kích thích bởi các chất kích thích Nhóm I, nhưng nhóm nghiên cứu đã chứng minh được rằng việc sản xuất exoenzyme được kích thích ở chủng này khi có sự hiện diện của các chất chiết xuất từ cây ký chủ bao gồm cần tây, khoai tây, cà rốt và cà chua. Điều đó cho thấy cây ký chủ có chứa một nhóm hợp chất khác (chất kích thích Nhóm II) khác với các sản phẩm phân hủy thành tế bào thực vật hoạt động thông qua KdgR. Các chất gây cảm ứng loại II có khả năng chịu nhiệt, hòa tan trong nước, khuếch tán và thẩm thấu được qua màng, có kích thước trọng lượng phân tử 1 kDa và có thể là mục tiêu để quản lý bệnh thối mềm.

Đường lây nhiễm: SRP xâm nhập vào cây thông qua con đường tự nhiên như khí khổng và lỗ vỏ, thân, rễ hoặc thông qua vết thương gây bởi côn trùng, động vật ăn cỏ, gió,…(Marcos Montesano, 2002)

4. Phân bố của vi khuẩn gây bệnh

Bệnh thối nhũn do SRP xuất hiện khắp mọi nơi trên khắp thế giới, ảnh hưởng nhiều loại cây trồng như khoai tây, cà chua, bắp cải, cây cảnh, v.v.  Một khảo sát gần đây tại Nam Phi cho thấy Pectobacterium brasiliense chiếm ưu thế trong các chủng gây bệnh ở khoai tây.  Ở Serbia, nghiên cứu trên bắp cải phát hiện đa dạng các loài Pectobacterium, gồm P. carotovorum, P. odoriferum, và P. versatile. 

leftcenterrightdel
 Hình 2. Công tác thu thập mẫu bệnh thối nhũn trên củ Sâm Báo tại Tỉnh Thanh Hoá

Tác nhân Pectobacterium brasiliense cũng được ghi nhận gây thối nhũn trên cây Zamioculcas zamiifolia (cây nội thất) tại Hy Lạp, cho thấy phạm vi ký chủ rất rộng. 

          Erwinia Carotovora là một loại vi khuẩn phân bố rộng mà nó là nguyên nhân gây ra bệnh thối nhũn trên các loại cây cảnh và cây nông nghiệp khác nhau. Erwinia Carotovora phân bố rộng khắp cả vùng nhiệt đới lẫn ôn đới, có phổ kí chủ rộng hơn những nhóm phụ khác (Fiori và Schiaffino, 2005).

5. Biện pháp kiểm soát

5.1 Kiểm soát sinh học (Biocontrol)

Kiểm soát sinh học bằng cách sử dụng vi sinh vật đối kháng đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và được coi như một biện pháp hiệu quả để hạn chế sự phát triển của mầm bệnh. Cơ chế đối kháng với vi sinh vật gây bệnh có thể ở các dạng như sản sinh chất kháng sinh, cạnh tranh về dinh dưỡng hoặc tấn công trực tiếp lên vi sinh vật gây bệnh hay tiết ra chất kích thích sinh trưởng giúp cho cây trồng tăng khả năng chống chịu bệnh…Hiện nay trên thế giới và Việt Nam có rất nhiều các công trình nghiên cứu về vi sinh vật đối kháng với vi khuẩn gây bệnh thối nhũn trên cây trồng. Kết quả từ các nghiên cứu này cho thấy khả năng áp dụng biện pháp kiểm soát sinh học là rất lớn. Điển hỉnh có thể kể đến như: Trương Thị Chiên và cs (2019): Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng đối kháng với vi khuẩn Erwinia carotovora gây bệnh thối nhũn ở cây trồng từ các mẫu đất trồng sâm Ngọc Linh thu tại huyện Nam Trà My, tỉnh Quảng Nam. Bằng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch đã sàng lọc và xác định được 8 chủng trong số 65 chủng vi khuẩn phân lập có khả năng đối kháng với vi khuẩn Erwinia carotovora gây bệnh thối nhũn. Chủng K29 được xác định là vi khuẩn gram dương, có khả năng sinh enzyme và đồng hóa/lên men được nhiều nguồn cacbon, có khả năng kháng khuẩn mạnh nhất với đường kính vòng kháng Erwinia carotovora lên tới 27 mm và có quan hệ với loài Bacillus amyloliquidefaciens ở mức độ tương đồng 99,44%. Vũ Thị Hoàn và cs (2020; 2025): Phân lập, tuyển chọn vi khuẩn đối kháng với vi khuẩn gây bệnh thối nhũn trên cây lan hồ điệp và cây Sâm Báo. Kết quả cho thấy các chủng vi khuẩn đối kháng được lựa chọn đều thể hiện hoạt tính đối kháng tốt.

Một chủng Paenibacillus polymyxa có hoạt tính đối kháng mạnh, ức chế Dickeya dadantii, làm gián đoạn màng tế bào, tiêu thụ dịch tế bào vi khuẩn và ức chế sinh biofilm. 

Bacillus amyloliquefaciens KC-1: Đã được thử nghiệm trên bắp cải Trung Quốc (Chinese cabbage), giảm sự lây lan P. carotovorum trong hệ rễ và thân, giảm bệnh ở cây con. 

Lactobacillus farciminis LJLAB1: Kiểm soát hiệu quả thối nhũn ớt sau thu hoạch do P. carotovorum, bằng cách dùng dịch không tế bào (cell-free supernatant, CFS) hoặc bacteriocin, làm giảm mật độ vi khuẩn gây bệnh, trì hoãn các biến đổi sinh lý của quả như mất độ cứng, đổi màu. 

Một số loài thực khuẩn thể Bacteriophage như: phage phiPccP-1 có khả năng ly giải Pectobacterium odoriferum, và khi áp dụng trên lá cây cải thảo làm giảm rõ mức độ bệnh. 

Một nghiên cứu mới cho thấy chủng R. aquatilis có thể hạn chế sự phát triển của P. carotovorum và Dickeya in vitro, và khi xử lý cho cây ớt (qua lá và rễ) trước khi trồng, có thể bảo vệ cây khỏi thối nhũn, tăng chiều cao, khối lượng tươi và khô, đồng thời cải thiện các chỉ số sinh hoá như hàm lượng phenolic, proline… 

5.2  Vật liệu công nghệ cao

Công nghệ nano: Có  các nghiên cứu tổng quan về việc sử dụng công nghệ nano­, ví dụ nano bạc để kiểm soát Pectobacterium carotovorum, đây là một giải pháp tiềm năng thay thế hóa chất độc hại. 

5.3   Quản lý dịch hại tổng hợp

Giám sát SRP thường xuyên (theo mùa, vùng) để phát hiện sớm các chủng mới hoặc ngăn chặn việc lan truyền bệnh bằng cách loại bỏ các cây bị bệnh ra khỏi cộng đồng.  Sử dụng các giống kháng hoặc quản lý vết thương cơ học (vết thương trên cây là cửa xâm nhập quan trọng).  Lưu trữ, bảo quản sau thu hoạch hợp lý, hạn chế điều kiện ẩm cao, tổn thương cơ học các biện pháp này giảm thiệt hại do SRP gây ra.

       Tránh điều kiện ẩm ướt là chìa khóa để phòng chống bệnh này. Trồng cây trên đất thoát nước tốt; kiểm soát thời gian và lượng nước tưới; đảm bảo cây được tưới đủ nước (nhưng không quá nhiều) và đồng đều.  Đảm bảo độ phì nhiêu của đất (đặc biệt là canxi trong đất) là tối ưu cho cây trồng dựa trên kiểm tra độ dinh dưỡng của đất. Chỉ thu hoạch trong điều kiện khô ráo. Bảo quản sản phẩm sau thu hoạch ở nơi khô ráo, thoáng mát, thoáng khí để ngăn vi khuẩn phát triển. Vào cuối mùa trồng trọt, cần loại bỏ tàn dư thực vật bị nhiễm bệnh còn sót lại trên đồng ruộng và tiêu hủy bằng các biện pháp phù hợp. 

 

6. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Để kiểm soát được bệnh thối nhũn, yêu cầu cần phát hiện sớm để đưa ra biện pháp điều trị phù hợp, tránh lây lan ra diện rộng với tốc độ nhanh chóng vì vậy các công cụ chẩn đoán nhanh, tại chỗ như qPCR cầm tay hoặc kit test nhanh nên được nghiên cứu sản xuất.

Khảo sát đa dạng SRP tại Việt Nam: Cần mở rộng khảo sát toàn quốc để xác định phổ loài Pectobacterium và Dickeya, đặc biệt là các loài mới hoặc ít được biết đến.

Đưa vào ứng dụng thực tế biện pháp biocontrol như sử dụng các chủng vi sinh vật đối kháng như Bacillus, Streptomyces… Các vi sinh vật này cần được thử nghiệm ngoài phòng thí nghiệm (trên đồng ruộng, sau thu hoạch) để đánh giá hiệu quả, độ an toàn, khả năng tồn tại.

Giải trình tự toàn bộ genome (WGS): Việc giải trình tự các chủng phân lập từ Việt Nam sẽ giúp hiểu cơ chế độc lực, khả năng đề kháng và nguồn gốc dịch bệnh.

Chiến lược quản lý bệnh tích hợp: Kết hợp biocontrol, quản lý đất, giống cây, biện pháp canh tác, bảo quản sau thu hoạch, theo dõi dịch hại, xây dựng mô hình dự báo tại địa phương.

Đây là nghiên cứu tổng quan năm 2025 của tác giả TS. Vũ Thị Hoàn thuộc Nhóm nghiên cứu mạnh Công nghệ sinh học Môi trường và Nông nghiệp Nhóm nghiên cứu xin trân trọng cảm ơn Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã hỗ trợ kinh phí, tạo điều kiện để nhóm NCM thực hiện và hoàn thành bài tổng quan này.

 TS. Vũ Thị Hoàn

Bộ môn Vi sinh vật, Khoa Tài nguyên & Môi trường

Nhóm nghiên cứu mạnh Công nghệ sinh học Môi trường và Nông nghiệp

Tài liệu Tham khảo

  1. van Gijsegem, F., Toth, I. K., & van der Wolf, J. M. (2021). Soft rot Pectobacteriaceae: A Brief Overview. In Plant Diseases Caused by Dickeya and Pectobacterium Species (pp. 1–11). Springer.
  2. Development of PCR-Based Detection System for Soft Rot Pectobacteriaceae Pathogens Using Molecular Signatures. Microorganisms, 8(3), 358. (2020). 
  3. Agyemang, P. A., Kabir, M. N., Kersey, C. M., & Dumenyo, C. K. (2020). The Bacterial Soft Rot Pathogens, Pectobacterium carotovorum and P. atrosepticum, Respond to Different Classes of Virulence-Inducing Host Chemical Signals. Horticulturae, 6(1), 13. 
  4. Hossain, A., Ali, M. A., Lin, L., Luo, J., You, Y., Masum, M. M. I., Jiang, Y., Wang, Y., Li, B., & An, Q. (2023). Biocontrol of Soft Rot Dickeya and Pectobacterium Pathogens by Broad-Spectrum Antagonistic Bacteria within Paenibacillus polymyxa Complex. Microorganisms, 11(4), 817. 
  5. Tiên, Đ. T. K., Phong, T. V. A., Trâm, T. T. B., & Nga, N. T. T. (2025). Xác định tác nhân gây bệnh thối nhũn trên cải bẹ dún và hiệu quả phòng trừ bệnh của chi Bacillus in vitro. Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ, 61(2), 182–191. https://doi.org/10.22144/ctujos.2025.029. 
  6. Lee, S., Vu, N.-T., Oh, E.-J., Rahimi-Midani, A., Thi, T.-N., Song, Y.-R., Hwang, I.-S., Choi, T.-J., & Oh, C.-S. (2021). Biocontrol of Soft Rot Caused by Pectobacterium odoriferum with Bacteriophage φPccP-1 in Kimchi Cabbage. Microorganisms, 9(4), 779. https://doi.org/10.3390/microorganisms9040779 
  7. Abdelmeguid, K. A., Soliman, E. R. S., Hamada, M. A., & El-Hendawy, H. H. (2024). Biological Control of Pepper Soft Rot Disease Caused by Pectobacterium carotovorum Using Rahnella aquatilis. Egyptian Journal of Botany, 64(1), 451–466. https://doi.org/10.21608/ejbo.2023.248458.2566 
  8. Cảnh, N. X., Hường, T. T., & Đào, T. (2017). Phân lập, sàng lọc và xác định vi khuẩn Erwinia carotovora subsp. carotovora gây bệnh thối nhũn trên một số loại cây trồng. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, 15(10), 1401–1409. 
  9. Cảnh, N.X., Khánh, N.T., Hiển,p.H., (2017). Nghiên cứu chủng xạ khuẩn có khả năng đối kháng với vi khuẩn Erwinia carotovora gây bệnh thối nhũn trên một số cây trồng. Tạp chí khoa học Công nghệ nông nghiệp Việt Nam, 7(80)/2017 ( T41-46).

   10.  Hoàn, V.T., Hưng, P.Q., & Hương, V.T.X., (2020). Phân lập, tuyển chọn vi khuẩn đối kháng với vi khuẩn gây bệnh thối mềm trên cây lan hồ điệp. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 3+4/2020. Tr5-12.

11.  Hoàn, V.T., Cúc, Đ.T.K., & Hưng, P.Q., Hương (2025). Phân lập một số chủng vi khuẩn đối kháng phòng trừ bệnh thôí rễ cây sâm báo. Kỷ yếu hội thảo "Môi trường nông nghiệp, nông thôn và Phát triển bền vững” lần thứ 2. HVNNVN

12. Annual Review of Phytopathology. (n.d.). (Xem phần “Soft Rot Pectobacteriaceae type 3 secretion system effectors and bistable regulation”) Annual Review of Phytopathology. 

13. BMC Genomics. (2024). Comparative transcriptome analysis reveals defense responses against soft rot induced by Pectobacterium aroidearum and P. carotovorum in Pinellia ternata. 

14. Theron, E., Bophela, K. N., Bisschoff, J., Shin, G. Y., Coutinho, T. A., & van der Waals, J. E. (2023). Survey of Soft Rot Pectobacteriaceae Infecting Potatoes in South Africa. Potato Research, 66, 723–749. https://doi.org/10.1007/s11540-022-09598-1 

15.  Fiori, Mario, Schiaffino Angela and Virdis Sabina, (2005). Phenotypic and Genetic Characterization of "Erwiniua carotovora" spp. "carotovora" (JOnes) Bergey "et al." Isolates from Grafted Tomato in Sardinia, Italy. 44, 50-57

16.   Marcos Montesano (2002). Molecular characterization of plant defense respones to Erwinia carotovora. Division of Genetics, Department of Biosciences, Faculty of Science. University of Helsinki. 60 pages.