Bài giảng bảo vệ rừng tổng hợp chương 5 gs ts nguyễn thế nhã

06-Apr-15 TÍNH KHÁNG SÂU BỆNH HẠI CỦA CÂY TRỒNG Để hiểu tượng kháng sâu cần hiểu quan hệ sâu chủ  Các bước cơng chủ sâu hại: Tìm tới sinh cảnh có chủ tìm chủ Nhận chủ  Chấp nhận chủ  Cây chủ trở thành thích hợp Cây kháng sâu ảnh hưởng tới bước   Từ tính kháng sâu kinh điển tới trồng biến đổi gen TÌM SINH CẢNH CÂY CHỦ VÀ TÌM CÂY CHỦ  TÌM SINH CẢNH CÂY CHỦ VÀ TÌM CÂY CHỦ Tín hiệu bao gồm:     Màu xanh hay màu vàng (rệp muội, rệp phấn, bọ rầy…) Hóa chất dễ bay (semiochemicals) Nhiệt độ hay độ ẩm Hình bóng 06-Apr-15 Nhận chấp nhận chủ  CÂY CHỦ TRỞ THÀNH CÂY THỨC ĂN THÍCH HỢP Các tín hiệu đặc trưng     Các tín hiệu xúc giác riêng Tiết dịch hóa chất Dáng vẻ, mùi vị chủ   KHÁI NIỆM TÍNH KHÁNG SÂU BỆNH CỦA CÂY CHỦ Các yếu tố can thiệp vào trình lựa chọn chủ  Yếu tố vật lý     Enzym, hormon, carbohydrat, lipid, protein, hợp chất phospho Chất thứ sinh  Chất “đánh dấu”, tín hiệu vị giác (terpene, flavonoid, coumarin, alkaloid) Giống kháng sâu bệnh o   Giống trồng không bị sâu hại vi sinh vật công bị hại mức nhẹ Tính kháng sâu hại o Chất chuyển hóa nguyên sinh (Primary metabolites)    Mọng nước (Succulence), độ dai, lơng, gai … Màu sắc hình dáng Yếu tố hóa học Chemical factors Chất lượng dinh dưỡng hợp lý Khơng có chất độc Có chứa thành phần đảm bảo phát triển sinh sản sâu hại Giống có khả chống lại cơng lồi sâu hại làm giảm tác hại sâu hại Tính kháng bệnh hại o Giống có khả chống đối, ngăn cản xâm nhập, lây lan vật gây bệnh Cây không bị nhiễm bệnh, nhiễm mức thấp, không ảnh hưởng tới sinh trưởng, suất 06-Apr-15 KHÁI NiỆM TÍNH KHÁNG SÂU BỆNH CỦA CÂY CHỦ   Tính kháng sâu bệnh trồng Khả kháng trồng tác động gây hại sâu hại vật gây bệnh   Cây khơng có khả chống lại xâm nhập, lây lan vật gây bệnh   Đặc điểm hóa học    Khơng có hóa chất hấp dẫn sâu hại (giảm khơng có chất cucurbitacin nhóm bầu bí) Có hóa chất xua đuổi sâu hại Đặc điểm hình thái    Lơng / lơng tơ ngăn cản Rầy đậu tương Lơng móc ngăn cản rầy sâu hại hạt Râu ngô có ảnh hưởng tới cơng sâu hại bắp ngơ (corn earworm Heliothis zea) Có chất độc, khơng có cân bàng nguồn dinh dưỡng thiết yếu, enzym ức chế Hậu làm sâu hại chết, có tốc độ phát triển khơng bình thường, khơng hóa nhộng được… Cơ chế chịu đựng (Tolerance)  Sâu hại phát sinh gây hại nhẹ không gây thiệt hại kinh tế; có suất bình thường CƠ CHẾ KHÁNG SINH CƠ CHẾ KHƠNG ƯA THÍCH  Ngăn cản sâu hại tập trung (giảm mức độ hấp dẫn/xua đuổi sâu hại) = đổi màu, lông tơ… Cơ chế kháng sinh (Antibiosis)  Cây khơng có khả chống lại cơng lồi sâu hại, có tỷ lệ bị hại, mật độ sâu hại cao Tính mẫn cảm với bệnh hại Cơ chế khơng ưa thích = Nonpreference (= antixenosis)  Tính mẫn cảm với sâu hại    Tính miễn dịch   CƠ CHẾ KHÁNG SÂU HẠI CỦA CÂY CHỦ  Khái niệm     Tác động chất kháng sinh có sâu hại Làm cho sâu hại sinh trưởng, phát triển khơng tốt, có tỷ lệ sống thấp Thí dụ Asparagine kích thích dinh dưỡng, nhiều chất dễ nhiễm sâu Chất –Sitosterol ức chế dinh dưỡng sâu hại Giống nhiễm sâu có hàm lượng – Sitosterol thấp 06-Apr-15 CƠ CHẾ KHÁNG SINH  CƠ CHẾ KHÁNG SINH Asparagine  –Sitosterol Beta sitosterol có nhiều ngơ, có lợi cho sức khỏe CƠ CHẾ KHÁNG SINH  Ví dụ      DIMBOA (2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4benzoxazin-3-one) hạt ngô Hàm lượng acid amin thấp đậu Hà Lan Cơ chế kháng sâu Ruồi nhỏ hại lúa mì (Hessian fly) Ví dụ thuyết phục đậu tương: kết q trình bị hại sau sản sinh chất alexin (và chuyển gen vi khuẩn Bt) CƠ CHẾ KHÁNG SINH  Ví dụ  DIMBOA (2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4benzoxazin-3-one) hạt ngơ 06-Apr-15 CƠ CHẾ KHÁNG SINH  CƠ CHẾ KHÁNG SINH DIMBOA Ruồi nhỏ (Hessian fly) CƠ CHẾ KHÁNG SINH  Ví dụ    Giống lúa kháng sâu đục thân có hàm lượng silic cao Acid benzonic xilicinic kìm hãm sâu đục thân lúa Maizin (một glucozit) có lõi ngô ức chế sâu xanh Helicoverp zea Ngô kháng sâu tổng hợp DIMBOA CƠ CHẾ CHỊU ĐỰNG     Chịu loài sâu hại cơng, sinh trưởng cho suất bình thường Đậu tương chịu sâu ăn Ngô chịu Sâu đục bắp ngơ (do có râu ngơ) Ngơ chịu sâu hại rễ (rễ tái sinh mạnh sau bị hại) 06-Apr-15 Cơ sở di truyền tính kháng sâu hại  Oligogenic: gen (một vài gen)    Ví dụ kháng Ruồi nhỏ (Hessian fly- Mayetiola destructor (Say)), kháng bọ xít xanh Sâu hại có gen “cực độc” … lại chống chế kháng sâu trồng  Polygenic: nhiều gen   Phản ứng sâu hại với giống kháng sâu  Giống ngô kháng / chịu European corn borer (Ostrinia nubilalis) Cytoplasmic: có kháng bệnh, chưa thấy kháng sâu CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ    Rầy nâu lúa Ruồi nhỏ lúa mì Tính kháng bệnh bẩm sinh tạo tính miễn dịch khác nhau: Tính miễn dịch thụ động tính miễn dịch chủ động Tính miễn dịch thụ động chế tạo ra:  Cơ chế giải phẫu – hình thái  Cơ chế chức – sinh lý  Cơ chế hóa học Tính miễn dịch chủ động do:  Vết hoại tử bảo vệ  Hình thành kháng độc tố hoạt hóa men  Hiện tượng thực bào CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ  Cơ chế giải phẫu – hình thái    Nhóm chế quan trọng miễn dịch thụ động Độ dày lớp biểu bì, lớp sáp, đặc điểm phủ lơng tơ lá, cấu tạo lớp bần, số lượng lỗ khí khổng, hình dạng lỗ khí khổng, Đặc điểm nở hoa, hình dạng bên ngồi Biểu bì dày Hồng liên (Berberis spp kháng nấm gỉ sắt nấm Puccinia graminis gây 06-Apr-15 CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ  Cơ chế giải phẫu – hình thái   CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ  Lúa mì hoa nở kín bị bệnh than nhẹ với giống hoa nở mở Khoai tây rậm rạp bị bệnh mốc sương Phytophthora infestans nặng so với giống dựng đứng Cơ chế chức – sinh lý     CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ  Cơ chế hóa học  Độ acid dịch tế bào, chất anthxian, phenol, glucoxit, fluoxit cản trở lây lan bệnh Hoạt động mở khí khổng: Lúa mì kháng bệnh gỉ sắt nấm Puccinia graminis vào buổi sáng mở khí khổng muộn Khả tạo sẹo bị thương Đặc điểm trao đổi chất: kháng có q trình tổng hợp mạnh q trình phân giải Đặc điểm nảy mầm CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ  Cơ chế hóa học   Độ acid dịch tế bào, chất anthxian, phenol, glucoxit, fluoxit cản trở lây lan bệnh Độ axid dịch tế bào cao  kháng bệnh sương mai (Plasmospara viticola) tốt 06-Apr-15 CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ  Cơ chế hóa học CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ  Hàm lượng solanin cao chống bệnh mốc sương (Phytophthora infestans) tốt  Vết hoại tử bảo vệ  Hình thành vết hoại tử hay tự chết phần mô  Hóa bần số tế bào xung quanh vết thương  Trong khu vực hoại tử vật gây bệnh không lây nhiễm CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ  Hình thành kháng độc tố hoạt hóa men   CÁC LOẠI TÍNH KHÁNG SÂU BỆNH Ở CÂY TRỒNG  Men xy hóa mạnh  kháng bệnh cao Độc tố ức chế bào tử vật gây bệnh     Hiện tượng thực bào (Cytoplasmic)   Tính kháng khơng di truyền Tính kháng sinh thái (kháng giả): Xuất tạm thời Tính kháng tạo được: Do sử dụng biện pháp nhân tạo Tính kháng di truyền  Nguyên sinh chất tạo thể thực bào chống lại vi khuẩn gây hại Nhân tế bào thực vật diệt vi khuẩn  Tính kháng ngang: gen thứ định, tính kháng đa gen, kháng nhiều nịi loại dịch khác Ổn định thời gian dài mức độ đạt khơng cao Tính kháng dọc gen định, vài gen Dễ bị mức kháng cao 06-Apr-15 SỰ SỤP ĐỔ TÍNH KHÁNG SÂU BỆNH CỦA CÂY  Lịch sử q trình tiến hóa     Ký sinh-Ký chủ hay sâu hại-cây thức ăn  cặp ép sinh vật (cây-sinh vật hại) Cây sinh vật hại biến đổi tạo kiểu di truyền = biotyp hay chủng sâu hại/vật gây bệnh 1970: giống lúa IR26, IR28, IR30 kháng rầy nâu biotyp1 Sau rầy biến đổi thành biotyp2 (1975-77) Giống kháng rầy nâu biotyp2 IR32, IR36, IR42 Sau vài năm rầy nâu lại có biotyp CHIẾN LƯỢC SỬ DỤNG GIỐNG KHÁNG SÂU BỆNH Sử dụng luân phiên giống kháng mang gen Khơng gieo trồng liên tục diện rộng giống kháng sâu bênh mang gen Cần có – giống kháng sâu bệnh mang gen (gen rotation) Kết hợp gen kháng sâu bệnh (Pyramiding) Kết hợp nhiều gen kháng sâu bệnh giống Sử dụng trồng có tính kháng ngang Giống kháng sâu bệnh có chế kháng đa gen có tính kháng sâu bệnh lâu bền Dùng giống kháng sâu bệnh nhiều dịng Crop multilines Tăng tính đa dạng di truyền  …  Những lưu ý vấn đề kháng sâu bệnh IPM  Cái giá phải trả cho kháng SB     Xác định mục tiêu kháng sâu bệnh Năng suất  Cây kháng SB phải sử dụng nhiều lượng cho chế tự vệ hay nói khác có suất thấp Nguy bị hại loài sâu, loại bệnh khác Các đặc điểm sản phẩm cuối bị ảnh hưởng  Dáng vẻ, hương vị, yêu cầu khách hàng Bản chất tự nhiên hợp chất kháng sinh chất xua đuổi  Có sẵn    Tầm quan trọng trồng? Sự phổ biến loài sinh vật hại cần kháng (loài dịch hại đích)? Tầm quan trọng lồi sinh vật hại khác?   Liệu tính kháng lồi có làm lu mờ nhu cầu phịng trừ lồi gây hại khác? Chi phí quản lý sâu hại (cho việc tạo kháng cho thuốc BVTV) 06-Apr-15 Tại cần chuyển gen Bacillus thuringiensis vào trồng? Tài liệu tham khảo tính kháng sâu hại   Teetes, G 1996 Plant Resistance to Insects: A Fundamental Component of IPM       ( http://ipmworld.umn.edu/chapters/teetes.htm ) Radcliffe, R.H 2000 Breeding for Hessian Fly Resistance in Wheat ( http://ipmworld.umn.edu/chapters/ratcliffe.htm ) http://ipmworld.umn.edu/ Biện pháp sinh học phòng trừ sâu bệnh hại Bt kurstaki dùng làm thuốc trừ sâu tử năm 1960   Vi khuẩn chế biến dạng dung dịch, bột thấm nước bột Chế phẩm chứa bào tủ vi khuẩn tinh thể protein độc với sâu hại Hạn chế:    Có thời gian tồn dư ngắn bị làm tác dụng tia cực tím Phải sâu non ăn vào thể giết chúng Không thể diệt sâu hại nhóm đục thân cành, đục quả… chúng khơng ăn lớp bề mặt có vi khuẩn Bước 1: Chuyển gen Bt vào nấm  Chuyển gen có độc tố Bt vào nấm Pseudomonas syringae, kết nấm coa vách dầy có khả chống độc tố U-V degradation    Chế phẩm: MVP (diệt “sâu bướm”) M-Trak (diệt sâu non bọ khoai tây Có thời gian tác dụng đến ngày so với 1-2 ngày sản phẩm trước Không đưa sản phẩm vào môi trường Bước 2: chuyển gen vào trồng  Một số loài chuyển gen Hoa Kỳ:  Ngô chuyển gen Bt  Mục đích đầu: kháng European corn borer, kháng corn rootworm  Khoai tây chuyển gen Bt  Bông chuyển gen Bt   Kháng bọ khoai tây Colorado potato beetle Kháng tobacco budworm cotton bollworm 10 06-Apr-15 Phương pháp chuyển gen cho kháng sâu bệnh  Thuận lợi     Tốc độ Speed Tính đặc trưng thay đổi genSpecificity of genetic change Phenomenal increase in possible genetic sources of resistance Disadvantages  Unknown nontarget impacts of the antibiotic or antixenotic component  Pest biotypes that overcome resistance Panacea attitude   Tài liệu tham khảo  Transgenic Crops: An Introduction and Resource Guide  Bacillus thuringiensis: Sharing its Natural Talent with Crops   http://cls.casa.colostate.edu/TransgenicCrops/ http://www.biotech.iastate.edu/publications/bt_curriculum/ Subsequent export and domestic market concerns 11 ... 06-Apr- 15 CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ  Cơ chế hóa học CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ  Hàm lượng solanin cao chống bệnh mốc sương (Phytophthora infestans) tốt  Vết hoại tử bảo vệ  Hình... Màu sắc hình dáng Yếu tố hóa học Chemical factors Chất lượng dinh dưỡng hợp lý Khơng có chất độc Có chứa thành phần đảm bảo phát triển sinh sản sâu hại Giống có khả chống lại cơng loài sâu hại... sâu đục thân lúa Maizin (một glucozit) có lõi ngơ ức chế sâu xanh Helicoverp zea Ngô kháng sâu tổng hợp DIMBOA CƠ CHẾ CHỊU ĐỰNG     Chịu lồi sâu hại cơng, sinh trưởng cho suất bình thường Đậu