Hành trình của Disodium Phosphonate: từ phát hiện tình cờ ở Pháp đến công cụ trừ Phytophthora toàn cầu

Disodium Phosphonate không phải là một phát minh đơn lẻ xuất hiện trong một sớm một chiều. Nó là một nhánh trong câu chuyện dài gần nửa thế kỷ của cả một họ hoạt chất - họ phosphonate (còn gọi phosphite) - bắt đầu từ một phát hiện tình cờ trong phòng thí nghiệm ở Pháp năm 1977, đi qua hàng loạt công trình giải mã cơ chế của các nhà khoa học Pháp, Mỹ, Úc, Nam Phi, rồi mới đến các công thức hiện đại như Disodium Phosphonate ngày nay.

Bài viết này dựng lại toàn bộ hành trình đó theo trục thời gian, với những cái tên, tổ chức và con số cụ thể, để bạn đọc hiểu rõ vì sao một hoạt chất tưởng đơn giản lại có vị trí quan trọng đến vậy trong quản lý bệnh do nấm noãn trên cây trồng toàn cầu.

1. Trước tiên cần hiểu: Disodium Phosphonate là một nhánh của họ phosphonate

Để kể đúng lịch sử, cần phân biệt ba nhánh trong họ phosphonate, vì chúng ra đời ở những thời điểm khác nhau:

• Nhánh este ethyl phosphonate: đại diện là fosetyl-nhôm (fosetyl-Al), fosetyl-canxi và fosetyl-natri - chính là các sản phẩm Aliette, Aliette-Ca và Nina do hãng Rhône-Poulenc phát triển. Đây là nhánh "gốc", được cấp bằng sáng chế.
• Nhánh muối đơn giản của axit phosphonic (axit phosphorous, H3PO3): gồm potassium phosphonate (muối kali), sodium phosphonate và disodium phosphonate (muối dinatri, Na2HPO3), ammonium phosphonate. Đây là nhánh rẻ hơn, ra đời sau như một giải pháp thay thế.
• Điểm chung: dù ở dạng nào, khi vào cây tất cả đều giải phóng cùng một anion phosphite - chính là "vũ khí" thực sự chống nấm và kích kháng.

Disodium Phosphonate thuộc nhánh muối đơn giản. Vì vậy phần lớn công trình nghiên cứu, phát minh và thử nghiệm nền tảng của nó thực chất là lịch sử chung của cả họ phosphonate, mà ta sẽ lần theo dưới đây.

2. Năm 1977 - phát hiện khởi nguồn tại Rhône-Poulenc, Pháp

Câu chuyện bắt đầu tại phòng thí nghiệm nông hóa của hãng Rhône-Poulenc (Pháp) trong thập niên 1970. Trong lúc sàng lọc hàng loạt hợp chất để tìm hoạt tính trừ nấm, các nhà khoa học phát hiện các muối phosphonate có khả năng khống chế hiệu quả nhóm vi sinh vật gọi là nấm noãn (Oomycetes) - bao gồm Phytophthora, Plasmopara, Pythium và nhiều loài khác. Hoạt tính trừ nấm của muối nhôm này được D. Horrière và cộng sự công bố năm 1977 (Phytiatrie-Phytopharmacie, 1977, số 26).

Ngay sau phát hiện, hoạt chất fosetyl-nhôm (tên hóa học: nhôm tris-O-ethyl phosphonate) được bào chế và tung ra thị trường dưới tên thương mại Aliette, đăng ký lần đầu tại Pháp năm 1977. Ban đầu Aliette được dùng để trừ bệnh do Pythium trên sân golf, sau đó nhanh chóng mở rộng sang cây trồng nông nghiệp. Đến nay fosetyl-Al đã được đăng ký cho hơn 100 loại cây trồng trên thế giới, theo tài liệu của FAO.

Đây là cột mốc khai sinh: lần đầu tiên hóa học phosphonate được chứng minh là công cụ trừ nấm noãn, mở đường cho tất cả những gì đến sau.

3. Thập niên 1980 - giải mã cơ chế: hóa ra "vũ khí" là ion phosphite

Phát hiện ra hoạt chất là một chuyện, hiểu vì sao nó hiệu quả lại là chuyện khác - và đây mới là phần làm nên độ tin cậy khoa học của cả họ phosphonate.

Trong thập niên 1980, hai nhóm nghiên cứu độc lập đã cùng vén màn cơ chế. Nhóm của Bompeix tại Paris (các công trình 1980, 1981; Bompeix và Saindrenan 1984) và nhóm của Coffey tại Đại học California ở Riverside (Fenn và Coffey 1984, 1985) đã chứng minh một điều then chốt: fosetyl-Al khi vào trong cây bị thủy phân, giải phóng ra anion phosphonate (ion phosphite). Chính ion phosphite này - chứ không phải phần nhôm hay phần ethyl - mới là tác nhân chính chống lại nấm noãn.

Phát hiện này có ý nghĩa cực lớn: nó cho thấy không nhất thiết phải dùng dạng este đắt tiền, mà có thể dùng thẳng các muối đơn giản của axit phosphonic để có cùng ion hoạt tính. Đây là cơ sở khoa học cho sự ra đời của nhánh muối kali, muối natri sau này.

Năm 1991, hai nhà khoa học David Guest và Barbara Grant công bố công trình tổng quan kinh điển về cơ chế phức tạp của phosphonate như tác nhân trừ nấm. Công trình Guest và Grant (1991) đến nay vẫn là tài liệu tham chiếu nền tảng, khẳng định phosphonate hoạt động theo cơ chế kép: vừa ức chế trực tiếp nấm noãn, vừa kích hoạt hệ thống tự vệ của cây chủ (sản sinh phytoalexin và các phản ứng phòng thủ). Cũng chính đặc tính kích kháng này khiến nhiều thập kỷ sau, năm 2022, Ủy ban Hành động chống kháng thuốc trừ nấm (FRAC) chính thức xếp phosphonate vào nhóm P07 với định danh "kích hoạt cơ chế tự vệ của cây chủ".

Một đặc điểm nữa được xác lập trong giai đoạn này: phosphonate là nhóm thuốc trừ nấm thương mại đầu tiên di chuyển được cả hai chiều trong cây - lên ngọn theo mạch gỗ và xuống rễ theo mạch libe (Zentmyer 1979; Luttringer và De Cormis 1985). Chính đặc tính lưu dẫn hai chiều này về sau trở thành nền tảng cho kỹ thuật tiêm thân trị bệnh rễ.

4. Bước ngoặt thập niên 1980 - muối đơn giản và kỹ thuật tiêm thân ở Nam Phi và Úc

Đây là chương thực tiễn nhất, và cũng là nơi khai sinh dòng dõi trực tiếp của những sản phẩm phosphonate đơn quen thuộc với nhà vườn hôm nay.

Kẻ thù thúc đẩy mọi nghiên cứu là Phytophthora cinnamomi - tác nhân gây thối rễ, cho đến nay vẫn là kẻ thù số một của cây bơ ở hầu hết mọi nơi trồng nó. Ngành bơ Nam Phi lâm nguy cho tới giữa thập niên 1970 khi loại thuốc hiệu quả đầu tiên (Ridomil, tức metalaxyl) được đăng ký, rồi ngay sau đó là Aliette-Ca (muối canxi) do tiến sĩ Joe Darvas tiên phong, kết hợp kỹ thuật tiêm thân vốn học từ ngành cây có múi.

Bước ngoặt lớn đến từ Úc. Một cuộc trao đổi năm 1983 giữa M.D. Coffey (Đại học California) với K.G. Pegg và A.W. Whiley (Sở Công nghiệp sơ cấp bang Queensland) đã dẫn tới hướng nghiên cứu dùng dung dịch axit phosphorous (H3PO3) trung hòa một phần - dưới dạng tưới gốc, phun lá hoặc tiêm thân - để trị thối rễ bơ. Kết quả được công bố trong công trình nổi tiếng của Pegg, Whiley, Saranah và Glass (1985) trên tạp chí Australasian Plant Pathology.

Điểm mấu chốt về mặt thương mại: Pegg và Whiley đã vượt qua rào cản bằng sáng chế của dạng este để đăng ký potassium phosphonate (muối kali của axit phosphorous) - một hoạt chất rẻ hơn nhiều. Khi nhà vườn Úc thấy hiệu quả trị thối rễ bền vững trong các thử nghiệm, họ tìm đến công ty Albright and Wilson (Australia) để mua axit phosphorous dạng vảy, rồi được giới thiệu tới một công ty nhỏ ở Brisbane là UIM Chemical Services (nay là UIM Agrochemicals). Đây chính là dòng dõi thương mại của các sản phẩm phosphonate kali dùng cho cây thân gỗ mà thị trường quen gọi chung là dòng Agri-fos.

Kỹ thuật và số liệu từ giai đoạn này rất chắc chắn và vẫn còn giá trị ứng dụng:

• Potassium phosphonate trở thành công thức tiêm thân được ưa chuộng ở Úc, và từ năm 1992 cả ở Nam Phi. Tiêm thân từ đó lan ra toàn thế giới ở mọi nơi có bệnh thối rễ.
• Thời điểm tiêm quyết định hiệu quả: tiêm vào lúc đọt đã thành thục cho lượng phosphonate tích lũy ở rễ cao hơn nhiều so với tiêm khi cây đang bung đọt mạnh. Nghiên cứu của Whiley và cộng sự cho thấy tiêm đầu vụ đọt xuân chỉ đạt khoảng 9 mg/kg trong rễ, trong khi tiêm khi đọt xuân hoàn thành đạt tới hơn 28 mg/kg - vượt ngưỡng tối thiểu khoảng 20 mg/kg được cho là cần để bảo vệ cây khỏi Phytophthora cinnamomi ngoài đồng.
• Phosphonate được phát hiện trong lá chỉ 24 giờ sau khi tiêm thân, đạt đỉnh 60-80 mg/kg trong 10 ngày đầu.
• Trên đào và mơ, axit phosphorous ức chế trung bình sự phát triển sợi nấm Phytophthora cactorum (giá trị ED50 khoảng 11,3 microgam/ml) và ngăn hình thành vết bệnh tới 12 tháng sau khi tiêm (Lim, Jerie và Merriman 1990).

Chính giai đoạn Nam Phi - Úc này đã biến phosphonate từ một phát hiện phòng thí nghiệm thành một công cụ đồng ruộng thực thụ, đặc biệt cho cây ăn quả lâu năm - đúng nhóm cây mà sau này Việt Nam áp dụng cho sầu riêng, hồ tiêu, cây có múi.

5. Disodium Phosphonate ra đời như một nhánh riêng và đi vào công thức phối hiện đại

Trên nền tảng chung đó, Disodium Phosphonate (Na2HPO3) - muối dinatri của axit phosphonic - được thương mại hóa như một hoạt chất riêng, muộn hơn nhiều so với fosetyl-Al hay potassium phosphonate.

Về sản xuất, quy trình khá đơn giản và được ghi nhận rõ: hòa axit phosphonic vào nước rồi thêm dần natri hydroxit (NaOH) để trung hòa về dạng muối dinatri; phản ứng tỏa nhiệt, tiến hành ở nhiệt độ thường và theo dõi pH để bảo đảm trung hòa hoàn toàn. Sản phẩm thường ở dạng bột tan trong nước hoặc dung dịch đậm đặc.

Về pháp lý, Disodium Phosphonate là hoạt chất trừ nấm đã được Liên minh châu Âu (EU) phê duyệt, có hồ sơ đánh giá của Cơ quan An toàn thực phẩm châu Âu (EFSA). Dấu ấn thương mại nổi bật nhất của nó ở châu Âu là sản phẩm MILDICUT - một chế phẩm phối Disodium Phosphonate với cyazofamid, do các hãng ISK Biosciences và Belchim phân phối, dùng cho bệnh sương mai nho (Plasmopara viticola). MILDICUT được mô tả là thuốc thấm sâu nội mô, có tác dụng phòng và ức chế hình thành bào tử, tăng cường cơ chế tự vệ tự nhiên của cây, cho hiệu ứng dưỡng xanh; thời gian cách ly 21 ngày, tối đa 4 lần xử lý mỗi vụ.

Ở đây cần làm rõ một điểm hay bị nhầm: mã "IKF-916" là mã phát triển của cyazofamid do hãng Ishihara Sangyo Kaisha (Nhật Bản) khai phá, không phải mã của Disodium Phosphonate. Cyazofamid là thuốc trừ nấm nhóm cyanoimidazole, được EU đưa vào danh mục hoạt chất qua Chỉ thị 2003/23/EC. Trong MILDICUT, Disodium Phosphonate đóng vai đồng hoạt chất, bổ sung cơ chế kích kháng và dưỡng cây bên cạnh tác động trừ nấm noãn mạnh của cyazofamid.

Như vậy, dấu ấn lịch sử riêng của Disodium Phosphonate không nằm ở khâu "phát minh" - vì nó chỉ là một dạng muối trong họ đã biết - mà nằm ở khâu công thức hóa hiện đại: được chọn làm đối tác phối trộn để tăng chiều sâu phòng bệnh và quản lý kháng thuốc.

6. Kỷ nguyên phối trộn và toàn cầu hóa

Từ thập niên 2000 trở đi, xu hướng chung của phosphonate là đi vào các công thức phối để bù phổ và chống kháng, thay vì dùng đơn lẻ. Có thể thấy hai hướng phối rõ rệt theo vùng:

• Ở châu Âu, phosphonate được ghép với một hoạt chất trừ nấm noãn chuyên biệt, điển hình là Disodium Phosphonate phối cyazofamid trong MILDICUT cho sương mai nho.
• Ở châu Á, phosphonate thường được ghép với triazole trừ nấm thật để mở rộng phổ sang nhóm nấm mà bản thân phosphonate không mạnh. Việt Nam là ví dụ trực tiếp: Disodium Phosphonate phối hexaconazole tạo thành Primitus 425SC, đăng ký cho bệnh gỉ sắt cà phê.

Song song đó, nhánh phosphonate kali (dòng dõi Agri-fos từ Úc) tiếp tục là trụ cột cho nhóm bệnh do Phytophthora trên cây ăn quả lâu năm ở khắp thế giới, nhờ đặc tính lưu dẫn hai chiều và tính linh hoạt (phun, tưới gốc, tiêm thân, quét vết bệnh).

7. Ranh giới cần nhớ: thuốc trừ nấm hay phân bón?

Một chủ đề đi suốt lịch sử thương mại của phosphonate là sự nhập nhằng giữa "thuốc trừ nấm" và "phân bón". Vì cùng gốc phospho, không ít sản phẩm có thành phần gần như y hệt nhau lại được bán dưới hai danh nghĩa khác nhau: nơi đăng ký là thuốc trừ nấm có khuyến cáo trị bệnh cụ thể, nơi lại bán như phân bón lá.

Về bản chất hóa học cần phân biệt rạch ròi: ion phosphite (từ phosphonate) là thành phần có hoạt tính trừ nấm và kích kháng, gần như không chuyển hóa thành lân dinh dưỡng cho cây; còn ion phosphate (lân trong phân bón) mới là dạng dinh dưỡng. Đây là lý do các cơ quan quản lý và nhà khoa học liên tục nhắc: đừng kỳ vọng phosphite thay thế phân lân, và ngược lại đừng dùng "phân bón phosphite" như thể nó là thuốc trị bệnh mà không đọc kỹ đăng ký.

8. Việt Nam trên bản đồ phosphonate

Việt Nam kế thừa cả hai nhánh lịch sử. Nhánh muối kali (dòng Agri-fos) được nhà vườn dùng rộng rãi để phòng trừ Phytophthora trên sầu riêng, hồ tiêu, cây có múi - đúng với truyền thống ứng dụng cho cây thân gỗ mà Úc và Nam Phi khai phá. Nhánh disodium phosphonate xuất hiện qua công thức phối với hexaconazole (Primitus 425SC), do doanh nghiệp Malaysia đăng ký và được phân phối trong nước, hiện đăng ký cho gỉ sắt cà phê.

Có thể nói, khi một nhà vườn sầu riêng ở Tây Nguyên tiêm thân hay tưới gốc bằng phosphonate hôm nay, họ đang tiếp nối trực tiếp thành quả từ cuộc trao đổi năm 1983 giữa Coffey, Pegg và Whiley bên kia bán cầu - một minh chứng cho việc khoa học nông nghiệp là chuỗi kế thừa xuyên biên giới và xuyên thập kỷ.

9. Dòng thời gian tóm tắt

10. Khoảng trống dữ liệu và lưu ý về độ chính xác

Để giữ tính trung thực, cần nêu rõ vài giới hạn:

• Lịch sử "phát minh riêng" của Disodium Phosphonate là mờ nhạt, vì nó là một dạng muối trong họ đã được biết, không gắn với một thời điểm khai sinh riêng như fosetyl-Al năm 1977. Phần lớn nền tảng nghiên cứu và thử nghiệm của nó là thành quả chung của cả họ phosphonate.
• Nhiều mốc thương mại hóa mang tính vùng miền và tài liệu công khai không đầy đủ như hồ sơ khoa học; các năm nêu trong bài dựa trên nguồn học thuật và hồ sơ đăng ký hiện có, có thể còn chi tiết chưa được ghi nhận đầy đủ.
• Các công trình dẫn trong bài (Horrière 1977; Pegg và cộng sự 1985; Guest và Grant 1991; Lim và cộng sự 1990...) là tài liệu tham chiếu nền tảng; bạn đọc chuyên sâu nên tra cứu trực tiếp bản gốc để có số liệu và bối cảnh đầy đủ.

11. Kết luận

Hành trình của Disodium Phosphonate là một lát cắt của câu chuyện lớn hơn: câu chuyện về cách một họ hoạt chất đi từ phát hiện tình cờ ở Rhône-Poulenc năm 1977, qua công sức giải mã cơ chế của Bompeix, Coffey, Guest và Grant, tới bước ngoặt thực tiễn của Pegg, Whiley, Darvas với muối đơn giản và kỹ thuật tiêm thân, và cuối cùng là kỷ nguyên công thức phối hiện đại mà Disodium Phosphonate là một mảnh ghép. Điều làm nên sức sống bền bỉ của nhóm này không phải một cơ chế "đánh nhanh diệt gọn", mà là sự kết hợp giữa chống nấm noãn trực tiếp, kích hoạt hệ tự vệ của cây và khả năng lưu dẫn hai chiều - những đặc tính đã được kiểm chứng qua gần nửa thế kỷ nghiên cứu trên khắp thế giới.

Với nhà vườn và nhà chuyên môn Việt Nam, hiểu được lịch sử này không chỉ để biết, mà để dùng đúng: đúng dạng muối cho đúng mục tiêu, đúng thời điểm theo sinh trưởng của cây, và đúng ranh giới giữa thuốc trừ nấm với phân bón.