LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC TÌM HIỂU TUYẾN TRÙNG KÝ SINH SÂU HẠI VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TUYẾN TRÙNG KÝ SINH SÂU HẠI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU TUYẾN TRÙNG KÝ SINH SÂU HẠI VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TUYẾN TRÙNG KÝ SINH SÂU HẠI Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Sinh viên thực hiện : LƯU VĂN THUYẾT MSSV: 207111057 Lớp: 08CSH1 TP. Hồ Chí Minh, 2011 i LỜI CAM ðOAN Em tên là: Lưu Văn Thuyết là sinh viên của trường ñại học kỹ thuật công nghệ TP. HCM. Em xin cam ñoan bài khoá luận của Em với ñề tài “tìm hiểu tuyến trùng ký sinh sâu hại và quy trình công nghệ sản xuất tuyến trùng ký sinh sâu hại”. Hoàn toàn ñược thực hiện dựa trên năng lực của Em. Tuyệt ñối không sao chép tài liệu của người khác, nội dung và số liệu trong bài của Em là trung thực với những mục có nguồn gốc từ tài liệu tham khảo ñược trích dẫn rõ ràng cả tên tác giả và ñề tài nghiên cứu. Nếu bài khoá luận của Em có gì gian dối em xin chịu trách nhiệm hoàn toàn. Người thực hiện Lưu Văn Thuyết ii MỤC LỤC Danh mục các bảng viết tắt v Danh mục các bảng vi Danh mục hình ảnh vii Lời nói ñầu 1 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA BIỆN PHÁP SINH HỌC 1.1. Vị trí của biện pháp sinh học trong hệ thống tổng hợp bảo vệ cây trồng 2 1.1.1. Biện pháp hoá học giữ vị trí quan trọng trong BVTV từ những năm ñầu thế của thế kỷ XX 2 1.1.2. Hạn chế của thuốc hoá học và vai trò của biện pháp sinh học trong BVTV vào thập kỷ 80 – 90 thế kỷ XX 3 1.2. ðấu tranh sinh học trong tự nhiên là cơ sở, nền tảng của công nghệ sinh học trong BVTV 4 1.1.2. Khái niệm về ñấu tranh sinh học 4 1.2.2. Cơ sở khoa học của ñấu tranh sinh học trong bảo vệ thực vật 4 1.2.3. Các nhóm vi sinh vật có ích trong ðTSH 5 CHƯƠNG 2: NHỮNG THÀNH TỰU CƠ BẢN CỦA BIỆN PHÁP ðẤU TRANH SINH HỌC 2.1. Các hướng chính của ñấu tranh sinh học 6 2.1.1. Nâng cao khả năng hoạt ñộng của các sinh vật có ích ngoài tự nhiên bao gồm 6 2.2.2. Nghiên cứu tạo ra các chế phẩm sinh học và các vũ khí sinh học khác ñể ứng dụng trong phòng trừ các vi sinh vật gây hại bao gồm 6 2.3. Nhóm chế phẩm ứng dụng cho phòng trừ sâu bệnh tại Việt Nam 7 CHƯƠNG 3: SINH HỌC CỦA TUYẾN TRÙNG 3.1. Giới thiệu về tuyến trùng kí sinh côn trùng 11 iii 3.1.1.khái niệm 11 3.1.2. Phân loại 11 3.1.3. Phổ ký chủ 12 3.2. Cơ chế xâm nhập, ký sinh và gây bệnh của tuyến trùng EPN 13 3.2.1. ðặc tính sinh học của tuyến trùng EPN 13 3.2.2. Sự xâm nhập vào côn trùng vật chủ của tuyên trùng 18 3.2.3. Thời gian sinh trưởng và phát triển của tuyến trùng 19 3.3. Quan hệ tương tác giữa tuyến trùng và vi khuẩn cộng sinh 20 3.3.1.Vai trò của tuyến trùng trong tổ hợp 20 3.3.2.Vai trò của vi khuẩn cộng sinh trong tổ hợp 22 3.3.3. Vai trò của tổ hợp chống lại hệ thống bảo vệ của côn trùng 22 3.3.4. Cơ chế chống lại các vi sinh vật gây bệnh khác 25 3.4. Sự di chuyển của tuyến trùng EPN 26 3.5. Khả năng sinh sản của một số chủng EPN trong côn trùng vật chủ 26 3.5.1. Khả năng sinh sản của một chủng EPN trong BSL 27 3.5.2. Tương quan giữa số lượng nhiễm và sản lượng IJs 28 3.5.3. Khả năng sinh sản của một số chủng EPN trong sâu hại 29 CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ NHÂN NUÔI TUYẾN TRÙNG 4.1. Lựa chọn công nghệ thích hợp 31 4.2. Công nghệ nhân nuôi in vivo 33 4.2.1. Xâm nhiễm tuyến trùng vào ấu trùng BSL 34 4.2.2. Thu hoạch tuyến trùng IJs 35 4.2.3. Chuẩn bị cho bảo quản 37 4.3. Công nghệ nhân nuôi in vitro 37 4.3.1. Phân lập VKCS 38 4.3.2. Chuẩn bị môi trường nhân nuôi tổ hợp tuyến trùng 39 4.3.3. Chuẩn bị dụng cụ nhân nuôi 40 iv 4.3.4. Gây nhiễm vi khuẩn 40 4.3.5. Gây nhiễm tuyến trùng và nhân giống tổ hợp(monoxenic) 41 4.3.6. Thu hoạch IJs 42 4.3.7. Xử lý sự cố 42 4.3.8. Bảo quản IJs 44 CHƯƠNG 5: HIỆU LỰC PHÒNG TRỪ SÂU HẠI CỦA MỘT SỐ CHỦNG EPN 5.1. Cơ sở ñánh giá hiệu lực gây chết của các chủng EPN 46 5.2. Hiệu lực gây chết của một số chủng EPN trong ñiều kiện phòng thí nghiệm 47 5.2.1. Hiệu lực gây chết sâu hại của chủng S_TK10 47 5.2.2. Hiệu lực phòng trừ sâu của S-TX1 50 5.2.3. Hiệu lực gây chết của chủng H-MP11 51 5.2.4. Hiệu lực gây chết của chủng H-NT3 53 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 6.1. Kết luận 57 6.2. ðề nghị 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BVTV: Bảo vệ thực vật ðTSH: ðấu tranh sinh học VKCS: Vi khuẩn cộng sinh EPN: Entomopathogenic Nematodes BSL: Galleria Mellonella IJs: Infective juveniles H: Heterorhabdititis S: Steinernema vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Thời gian sinh trưởng và phát triển của 4 chủng EPN Bảng 3.2: Danh sách các loài vi khuẩn cộng sinh với EPN Bảng 5.1: Hiệu lực gây chết sâu khoang của chủng S-TK10 Bảng 5.2: Hiệu lực gây chết sâu xanh bướm trắng của chủng S-TK10 Bảng 5.3: Hiệu lực gây chết bọ hung ñen của chủng S-TK10 Bảng 5.4: Hiệu lực gây chết sâu xanh của chủng S-TX1 Bảng 5.5: Hiệu lực gây chết sâu xanh của H-MP11 Bảng 5.6: Hiệu lực diệt sâu xanh da láng của H-MP11 Bảng 5.7: Hiệu lực gây chết sâu keo da láng ở chủng H-NT3 Bảng 5.8: Hiệu lực gây nhiễm sâu xám của chủng H-NT3 Bảng 5.9: Hiệu lực gây chết bọ hung ñen của chủng H-TN3 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 3.1: Tuyến trùng EPN Hình 3.2: Chu trình xâm nhập và phát triển của EPN Hình 4.1: Ấu trùng BSL Hình 4.2: Nhân nuôi EPN trong bình tam giác Khoá luận tốt nghiệp SVTH: Lưu Văn Thuyết 1 LỜI MỞ ðẦU Sâu hại luôn là mối ñe doạ của nền sản xuất nông nghiệp. Trong ñiều kiện nóng ẩm của Việt Nam, mối nguy hại này càng nặng nề hơn. ðể phòng trừ sâu hại, bảo vệ năng suất cây trồng, trước ñây nông dân chủ yếu dựa vào biện pháp hóa học. Việc lạm dụng thuốc hóa học ñã gây ra nhiều mối nguy hại cho cho môi trường và sức khỏe của cộng ñồng. Cân bằng sinh thái bị phá vỡ, sâu hại ngày càng kháng lại thuốc, môi trường ñất và nước ô nhiễm nặng nề nhưng ñáng lo ngại hơn là vấn ñề tồn lưu thuốc trong sản phẩm nông nghiệp và ñộng vật ăn chúng gây ảnh hưởng nghiêm trọng ñến sức khoẻ con người. Trước yêu cầu bức thiết ñó các nhà khoa học ñã không ngừng nghiên cứu tìm kiếm một phương pháp phòng trừ hiệu quả mà không gây nguy hại cho môi trường và sức khoẻ con người. Chính vì vậy mà phương pháp bảo vệ thực vật bằng biện pháp sinh học ñã ra ñời. Trong số các tác nhân sinh học dùng trong ñấu tranh sinh học thì tuyến trùng ñược ñánh giá cao vì phổ ký chủ rộng, có thể sử dụng phòng trừ nhiều loài sâu hại. Nhiều nghiên cứu về tuyến trùng ñã ñược tiến hành ở Việt Nam, quy trình công nghệ sản xuất tuyến trùng cũng ñược thử nghiệm. Chế phẩm tuyến trùng có thể hoạt ñộng tốt trên ñồng ruộng ñể phòng trừ sâu hại. Xuất phát từ thực tiễn trên, sinh viên tiến hành “tìm hiểu tuyến trùng ký sinh sâu hại và quy trình công nghệ sản xuất tuyến trùng ký sinh sâu hại” nhằm ứng dụng công nghệ sinh học ñể mở rộng chế phẩm này trong sản xuất, bảo vệ cây trồng. Khoá luận tốt nghiệp SVTH: Lưu Văn Thuyết 2 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA BIỆN PHÁP SINH HỌC 1.1. Vị trí của biện pháp sinh học trong hệ thống tổng hợp bảo vệ cây trồng 1.1.1. Biện pháp hoá học giữ vị trí quan trọng trong BVTV từ những năm ñầu thế của thế kỷ XX Những năm ñầu của thế kỷ XX, ngành hoá học trong bảo vệ thực vật ñã phát triển với tốc ñộ nhanh, nhất là sau ñại chiến thế giới lần thứ hai, toàn thế giới ñã sản xuất ra hơn 15 triệu tấn thuốc hoá học ñể phun trên diện tích hơn 4 tỷ ha cây trồng nông – lâm nghiệp. Thực tế cho thấy, trên ñồng ruộng việc sử dụng hoá chất (BVTV) ñã giảm hẳn số lượng sâu hại và năng suất, sản lượng nông nghiệp tăng lên xấp xỉ hai lần. Kết quả này cho thấy chỉ cần có thuốc hoá học, con người có thể giải quyết ñược vấn ñề phòng trừ sâu, bệnh hại cây trồng và thời gian ñó biện pháp hoá học giữ vị trí khá quan trọng, gần như là ñộc tôn trong phòng trừ dịch hại bảo vệ cây trồng. Từ giữa những năm 1950 trở ñi, việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu hoá học ñã không ngừng ñược tăng nhanh và phát triển rộng trên mọi ñối tượng cây trồng, ở khắp nơi trên thế giới với số lượng ngày càng lớn. Vì vậy, việc sử dụng thuốc hoá học phòng trừ sâu, bệnh hại ở nhiều nước ñã trở nên lạm dụng, có khi còn quá tuỳ tiện, rất nhiều nơi chỉ trong một vụ họ ñã phun 10 – 12 lần, thậm chí có khi 20 – 24 lần. Sau nhiều năm sử dụng ñơn thuần hoá chất (BVTV) năng suất cây trồng không thể tăng lên ñược nữa mà bị chững lại và kết quả ngược lại là sâu hại, bênh hại có chiều hướng gia tăng bởi vì chúng ñã quen dần với thuốc hoá học, thực tế là sâu, bệnh hại cây trồng phát sinh, phát triển ngày một nhiều hơn. chúng ñã phá hai cây trồng nhanh hơn và gây thiệt hại ñáng kể, có vài loài sâu hại trước ñây chỉ là thứ yếu thì nay lại thành chủ yếu là do chúng ñã phát sinh với số lượng lớn, rộng khắp với toàn [...]... t nhiên, nhi u loài tuy n trùng có m i quan h v i các loài côn trùng nh ng m c ñ khác nhau Trong s tuy n trùng ký sinh côn trùng, nhi u loài tuy n trùng có th gây h i cho côn trùng và tr thành thiên ñ ch c a nhi u loài côn trùng sâu h i Nhóm tuy n trùng ký sinh côn trùng bao g m ký sinh t m th i (facultative) và ký sinh b t bu c (obligate) Trong s các nhóm tuy n trùng ký sinh này thì các loài thu c... n trùng ký sinh gây b nh côn trùng (Entomopathogenic nematodes, vi t t t EPN) ñã ñư c nhi u nư c trên th gi i nghiên c u và phát tri n công ngh ñ s n xu t ch ph m sinh h c phòng tr sâu h i cây tr ng Tuy n trùng ký sinh gây b nh côn trùng EPN thu c hai gi ng Steinernema và Heterohabtidis chúng c ng sinh v i vi khu n Xenorhadus: heterorhabtidis chúng c ng sinh v i Potorhabdus và chuyên ký sinh côn trùng. .. ki n c th , ngư i ta thư ng căn c vào quan h ñ c thù gi a sâu h i v i k thù t nhiên mà quy t ñ nh s d ng loài ký sinh ho c loài b t m i ăn th t ñ phòng tr trên cơ s công ngh sinh h c 1.2.3 Các nhóm vi sinh v t có ích trong ðTSH - Nhóm b t m i ăn th t như b rùa, b m t vàng, ki n vàng, b ñuôi kìm, - Nhóm côn trùng và nh n ký sinh: ong m t ñ , ong ký sinh - Nhóm vi sinh v t bao g m vi khu n Bt, Virus... c" h c sâu h i Nhóm các nhà khoa Vi n Sinh thái và Tài nguyên sinh v t, Vi n Khoa h c và Công ngh VN ñã ñi u tra, phân l p nhóm tuy n trùng EPN - 2 gi ng Steinernema và Heterorhabditis ñư c coi là Entomopathogenic nematodes (EPN), ñưa vào s n xu t thu c sinh h c tuy n trùng SVTH: Lưu Văn Thuy t 10 Khoá lu n t t nghi p CHƯƠNG 3: SINH H C C A TUY N TRÙNG 3.1 Gi i thi u v tuy n trùng kí sinh côn trùng. .. G mellonella (Hazir và cs,2004) 3.2 Cơ ch xâm nh p, ký sinh và gây b nh c a tuy n trùng EPN 3.2.1 ð c tính sinh h c c a tuy n trùng EPN SVTH: Lưu Văn Thuy t 13 Khoá lu n t t nghi p M c dù các tuy n trùng ký sinh gây b nh côn trùng thu c gi ng Steinernema và Heterorhabdits là nh ng loài ký sinh b t bu c côn trùng, nhưng chúng l i có m t pha chuyên hoá t n t i bên ngoài v t ch côn trùng, thư ng là môi... n tư ng nhi u ký sinh SVTH: Lưu Văn Thuy t 4 Khoá lu n t t nghi p ñ tiêu di t sâu Róm ñã d n ñ n nhi u lý thuy t tu n t trong ñ u trong sinh h c nghĩa là t o cho m i loài ký sinh tác ñ ng vào m t giai ño n phát tri n c a sâu h i Hi n nay, hi n tư ng nhi u ký sinh tác ñ ng có hiêu qu cũng ñ kìm ch khă năng phát tri n c a sâu h i - Vai trò c a ký sinh và b t m i, ăn th t trong ñ u tranh sinh h c: Tuỳ... s tuy n trùng tìm ki m, xâm nh p vào cơ th v t ch Kh năng xâm nh p c a tuy n trùng càng cao cũng có nghĩa là v t ch càng m n c m v i tuy n trùng và trong trư ng h p này côn trùng v t ch b nhi m ñ c càng nhanh và b ch t nhanh hơn so v i côn trùng ít m n c m hơn Ngoài s , xâm nh p c a tuy n trùng vào các ph n khác nhau c a côn trùng v t ch cũng khác nhau ph thu c vào ch ng tuy n trùng và côn trùng v... Rotenone) ñóng vai trò di t tuy n trùng và ch ph m Olicide (Oligo – Sacarit ) ñóng vai trò tăng s c ñ kháng b nh c a cây tr ng + Ngu n g c vi sinh v t - Thu c tr sâu có ngu n g c vi khu n BT (Bacilus thuringiensis): ph di t sâu r ng và h u hi u ñ i v i các l ai sâu như sâu cu n lá, sâu tơ, sâu xanh, sâu khoang, sâu ăn t p… Sâu khi ăn ph i thu c s ng ng ăn sau vài gi và ch t sau 1 – 3 ngày Vi t Nam,... gây h i thư ng có các loài sinh v t có ích ký sinh Bình thư ng thì ch có m t loài ký sinh nhung trong th c t cũng có nh ng loài côn trùng có t 2 loài ký sinh tr lên, hi n tư ng này ñư c các nhà khoa h c g i nhi u ký sinh ði u này d n t i s c nh tranh thưc ăn tr c ti p gi a các loài ký sinh, ví d như ong Opius sp ký sinh lên ru i ñ c qu trong cùng th i gian d n ñ n s c nh tranh quy t li t Theo (Howard,... ăn u ng, các ch t gây ngán và các ch t xua ñu i côn trùng - S n xu t trên quy mô công nghi p ñ phóng th các côn trùng và nh n ký sinh – ăn th t có ích trên ñ ng ru ng nh m h n ch ñư c qu n th sâu h i - Phóng th các côn trùng có h i ñư c gây vô sinh nh m t o ra s c nh tranh sinh d c v i qu n th sâu h i ngoài t nhiên - S d ng côn trùng, tuy n trùng và các tác nhân gây b nh chuy n tính h p ñã qua ki m