Sản xuất thuốc bảo vệ thực vật nhóm 2

Thuốc bảo vệ thực vật sinh học Thuốc bảo vệ thực vật sinh học có nguồn gốc: từ các sản phẩm tự nhiên, có thể có nguồn gốc thực vật, động vật hoặc vi sinh vật an toàn với môi trường, và t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

BÁO CÁO MÔN HỌC BACTERIAL BIOPECTICIDES AND

THEIR USE IN AGRICULTURAL PRODUCTION (THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT SINH HỌC VÀ CÔNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP)

Ngành học : CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ SINH HỌC Môn học : SẢN XUẤT THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT SINH HỌC

Nhóm thực hiện : NHÓM 2 – CHỦ ĐỀ 2 Niên khóa : 2021-2025

TP Thủ Đức, 04/2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

BÁO CÁO MÔN HỌC

Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

Ths.Võ Thị Thúy Huệ Nguyễn Lan Anh Nguyễn Thị Lan Anh Đỗ Ngọc Bảo Chân

Huỳnh Ngọc Thùy Dương Phạm Thị Mỹ Hạnh

Dương Võ Phương Ngân Lê Hoàng Phúc

Đặng Thị Bảo Quyên Ngô Thanh Thảo Nguyễn Đạt Tiến Khoa

21126009 21126014 21126287 21126037 21126054 21126413 21126162 21126482 21126505 21126376

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC BẢNG 5

DANH SÁCH CÁC HÌNH 1

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 2

1 Thuốc bảo vệ thực vật sinh học 2

1.1 Thành phần hoạt chất của Thuốc bảo vệ thực vật vi sinh vật bao gồm vi sinh vật 3

1.2 Thuốc bảo vệ thực vật sinh học từ thực vật 3

1.3 Thuốc bảo vệ thực vật sinh hóa là yếu tố tự nhiên 3

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG 4

2.1 Thuốc bảo vệ thực vật sinh học từ vi khuẩn 4

2.1.1 Vi khuẩn Bacillus thuringiensis 4

2.2 Bacillus sphaericus (Bs) 11

CHƯƠNG 3 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT SINH HỌC 17

3 Ưu điểm và nhược điểm của thuốc bảo vệ thực vật sinh học 17

3.1 Ưu điểm của thuốc bảo vệ thực vật sinh học 17

3.2 Nhược điểm của thuốc bảo vệ sinh học 17

CHƯƠNG 4 THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT SINH HỌC Ở ẤN ĐỘ VÀ VIỆT NAM 19

4 Thuốc bảo vệ thực vật sinh học ở Ấn Độ và Việt Nam 19

4.1 Thuốc bảo vệ sinh học ở Ấn Độ 19

4.2 Thuốc bảo vệ sinh học ở Việt Nam 20

CHƯƠNG 5 XU HƯỚNG VÀ TIỀM NĂNG 23

5.1 Sử dụng thuốc bảo vệ thực vật sinh học: Xu hướng trong tương lai 23

5.2 Tiềm năng của thuốc bảo vệ thực vật sinh học 24

5.2.1 Vai trò của chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật 24

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN 26

6.1 Kết luận 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Thuốc trừ sâu sinh học vi khuẩn 7 Bảng 2.2 Các sản phẩm thuốc trừ sâu sinh học vi khuẩn để kiểm soát côn trùng gây hại 16

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1 Vi khuẩn B Thuringiensis 4

Hình 2.2 Cơ chế diệt sâu hại của vi khuẩn Bt 5

Hình 2.3.Bào tử và tinh thể của khuẩn Bt 9

Hình 2.4 Bacillus sphaericus dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) 11

Hình 2.5 Cơ chế gây độc của Bacillus sphaericus 13

Hình 2.5.Tinh thể độc của Bacillus thuringensis 15

Hình 4.1 Mức tiêu thụ thuốc trừ sâu sinh học từ 2016 đến 2021 21

Hình 4.2 Thị trường thuốc bảo vệ sinh học Việt Nam tử năm 2023 đến 2029 22

Hình 4.3 Thị trường thuốc trừ sâu sinh học Việt Nam,2017-2022 23

Hình 5.1 Chế phẩm sinh học từ Bt 26

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1 Thuốc bảo vệ thực vật sinh học

Thuốc bảo vệ thực vật sinh học có nguồn gốc: từ các sản phẩm tự nhiên, có thể có nguồn gốc thực vật, động vật hoặc vi sinh vật an toàn với môi trường, và trong số rất nhiều loại, thuốc bảo vệ thực vật sinh học vi khuẩn được sử dụng rộng rãi và có tầm quan trọng đặc biệt Việc sử dụng toàn diện thuốc bảo vệ thực vật sinh học là rất quan trọng trong các hỗ trợ tiềm năng cho các chương trình nông nghiệp và y tế công cộng; do đó, việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật sinh học vi khuẩn như vậy có thể mang lại lợi ích trong các chương trình như vậy

Thuốc bảo vệ thực vật sinh học với thành phần tự nhiên có cơ chế không độc hại để kiểm soát sâu bệnh; nó có thể là các sinh vật sống (thiên địch) hoặc các sản phẩm của chúng (chất thực vật, sản phẩm vi sinh vật) hoặc sản phẩm phụ (bán hóa chất) có thể được sử dụng để quản lý các loài gây hại gây hại cho cây trồng Chúng gây ra ít mối đe dọa hơn cho môi trường và sức khỏe con người Thuốc bảo vệ thực vật sinh học có khả năng gây bệnh cho loài gây hại quan tâm; trong số đó, thuốc bảo vệ thực vật sinh học được sử dụng phổ biến

nhất là sinh vật sống, bao gồm thuốc diệt nấm sinh học (Trichoderma), thuốc diệt cỏ sinh học (Phytophthora) và thuốc bảo vệ thực vật sinh học (Bacillus thuringiensis, Bt)

Thuốc bảo vệ thực vật từ vi khuẩn có các cơ chế: khác nhau để kiểm soát sâu bệnh, mầm bệnh và cỏ dại trong đó chúng có thể đóng vai trò là đối thủ cạnh tranh hoặc tác nhân gây ra tính kháng vật chủ ở thực vật hoặc bằng cách ức chế sự tăng trưởng, kiếm ăn, phát triển hoặc sinh sản của sâu bệnh hoặc mầm bệnh

Thuốc trừ sâu sinh học là loại thuốc trừ sâu đặc biệt có nguồn gốc từ các nguyên liệu tự nhiên như động vật, thực vật, vi khuẩn và một số khoáng chất Ví dụ, dầu canola và baking soda có đặc tính diệt côn trùng và được coi là thuốc trừ sâu sinh học

Trong năm 2014, 430 hoạt chất thuốc bảo vệ thực vật sinh học đã đăng ký và 1320 đăng ký sản phẩm đã đưa vào hoạt động Thuốc bảo vệ thực vật sinh học được chia thành ba nhóm chính:

1.1 Thành phần hoạt chất của Thuốc bảo vệ thực vật vi sinh vật bao gồm vi sinh vật

Thuốc bảo vệ thực vật vi sinh vật có thể kiểm soát một số loại sâu bệnh, mặc dù mỗi loại có thành phần hoạt chất riêng biệt tương đối đặc trưng cho loại sâu bệnh mục tiêu

Các loài và chủng Bacillus thuringiensis (Bt) được ứng dụng làm thuốc bảo vệ thực

vật vi sinh vật rộng rãi nhất Mỗi chủng vi khuẩn này tạo ra một hỗn hợp protein khác nhau, giúp tiêu diệt một hoặc một số loài ấu trùng côn trùng có liên quan Cơ chế được xác định bằng việc Bt có tạo ra một loại protein có thể liên kết với thụ thể trong ruột ấu trùng hay không, từ đó khiến ấu trùng côn trùng chết đói

1.2 Thuốc bảo vệ thực vật sinh học từ thực vật được thực vật sản xuất từ vật liệu di truyền đã được đưa vào thực vật

Ví dụ, các nhà khoa học có thể đưa gen tạo protein thuốc bảo vệ thực vật Bt vào vật liệu di truyền của cây trồng, khi đó cây trồng thay vi khuẩn Bt sẽ sản sinh ra chất có tác dụng tiêu diệt sâu bệnh Protein và vật liệu di truyền của nó, ngoại trừ bản thân cây trồng, được quy định bởi EPA

1.3 Thuốc bảo vệ thực vật sinh hóa là yếu tố tự nhiên có tác dụng kiểm soát sinh vật gây hại bằng cơ chế không độc hại

Ngược lại, thuốc bảo vệ thực vật thông thường thường là vật liệu tổng hợp có tác dụng trực tiếp tiêu diệt hoặc làm bất hoạt sâu bệnh Thuốc bảo vệ thực vật sinh hóa bao gồm các chất, chẳng hạn như pheromone giới tính côn trùng cản trở việc giao phối, cũng như các chất chiết xuất từ thực vật có mùi thơm khác nhau thu hút côn trùng gây hại vào bẫy Vì đôi khi rất khó xác định liệu một chất có đáp ứng các tiêu chí để phân loại là thuốc bảo vệ thực vật sinh hóa hay không, EPA đã thành lập một ủy ban đặc biệt để đưa ra những quyết định như vậy

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG

2.1 Thuốc bảo vệ thực vật sinh học từ vi khuẩn, các chủng vi sinh vật thường được sử dụng làm thuốc bảo vệ thực vật sinh học

2.1.1 Vi khuẩn Bacillus thuringiensis

Vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) là vi khuẩn gram dương, hiếu khí, có dạng hình

que, kích thước 3-6 µm, có thể đứng riêng lẽ hoặc tạo thành chuỗi, có khả năng di động nhờ tiêm mao mọc trên bề mặt tế bào, hình thành nội bào tử, thuộc nhóm hình thái l cùng

với Bacillus cereus, Bacillus anthracis và Bacillus latersporus (Parry và ctv, 1983) Khuẩn

lạc của Bt có màu trắng sữa, hình tròn, bề mặt xù xì, viền khuẩn lạc nhăn, đường kính có thể đạt tới 8-10 µm Một số chủng Bt xuất hiện khuẩn lạc dạng trơn nhẵn Mỗi tế bào Bt khi trưởng thành có khả năng sinh bào tử và tinh thể độc bản chất là protein gây tê liệt ấu trùng của một số loại côn trùng gây hại trong đó có sâu đục quả bông, các loài sâu đục thân ngô ở Châu Á và Châu Âu Bào tử Bt có dạng hình trụ hoặc hình trứng có kích thước 1,6-2 µm Bào tử được hình thành trong điều kiện môi trường bất lợi như nhiệt độ cao, môi trường nghèo dinh dưỡng Khi gặp điều kiện thuận lợi, bào tử có thể nảy mầm thành tế bào sinh dưỡng Cùng với quá trình tạo bào tử, các tinh thể protein độc tố cũng đc tổng hợp Tinh thể có kích thước 0,6-2 µm, có hình dạng không cố định (có thể là hình lập phương, hình lưỡng tháp hoặc hình cầu) Tinh thể có thể chiếm tới 30% trọng lượng khô của tế bào

Giới : Eubacteria

Hình 1 Vi khuẩn B thuringiensis

Ngành : Firmicutes Lớp : Bacilli

Khi nhuộm tế bào Bt bằng thuốc nhuộm fushin và quat sát dưới kính hiển vi nhận thấy rằng tinh thể Bt bắt màu hồng sẫm còn bào tử thì bắt màu hồng nhạt

Vi khuẩn Bt có khả năng đặc biệt trong việc tổng hợp các tinh thể trong quá trình hình thành bào tử, chứa các protein được gọi là nội độc tố (protein Cry)có đặc tính diệt côn trùng.Protein tinh thể còn được gọi là δ-endotoxin hoặc các thể vùi protein tinh thể diệt côn trùng bao gồm một hoặc nhiều chất độc tinh thể (Cry) và chất độc tế bào (Cyt) Một số protein này có độc tính cao đối với một số loài côn trùng nhưng chúng vô hại đối với hầu hết các sinh vật khác bao gồm động vật có xương sống và côn trùng có ích

Hình 2.2 Cơ chế diệt sâu hại của vi khuẩn Bt

Do tính đặc hiệu cao và độ an toàn trong môi trường, độc tố protein Cry Bt là chất thay thế hiệu quả, an toàn và bền vững cho thuốc trừ sâu hóa học để kiểm soát côn trùng gây hại Độc tính của protein Cry theo truyền thống được giải thích bằng sự hình thành các lỗ xuyên màng hoặc các kênh ion dẫn đến sự phân giải tế bào thẩm thấu (Zhang và cộng sự, 2006) Ngoài ra, các monome độc tố Cry dường như cũng thúc đẩy quá trình chết tế bào

ở tế bào côn trùng bằng cơ chế adenylyl cyclase/đường truyền tín hiệu PKA(Protein kinase

A: là một họ enzyme có hoạt tính phụ thuộc vào nồng độ của AMP vòng (cAMP) Protein kinase A có một số chức năng trong hoạt động của tế bào: bao gồm việc điều tiết quá trình biến dưỡng glycogen, đường và chất béo.) Tuy nhiên, bất chấp khả năng gây bệnh côn

trùng này, tranh cãi vẫn nảy sinh liên quan đến lối sống gây bệnh của Bt Các báo cáo gần đây cho rằng B đòi hỏi sự hợp tác của vi khuẩn hội sinh trong ruột côn trùng để có thể gây bệnh hoàn toàn (Broderick và cộng sự, 2009; Baum và Malvar, 1995)

(1) Khi côn trùng ăn lá cây có các tinh thể Sau đó, chúng được thủy phân trong ruột giữa của côn trùng để tạo ra nội độc tố hoạt động, những chất độc hoạt động này liên kết với các vị trí thụ thể trên tế bào biểu mô ruột và tạo ra sự mất cân bằng trong thành phần ion của tế bào Điều này được thể hiện bằng sự sưng tấy và vỡ của các tế bào do sốc thẩm thấu Các triệu chứng tiếp theo là tê liệt phần miệng và ruột của côn trùng Vì vậy, quá trình cho ăn bị ức chế (Milner, 1994; Lambert và cộng sự, 1992)

(2) Ngoài ra, một cơ chế hoạt động tương đối mới của độc tố Cry đã được đề xuất, liên quan đến việc kích hoạt đường dẫn tầng tín hiệu phụ thuộc Mg2+ được kích hoạt bởi sự tương tác của độc tố Cry 3 miền đơn phân với thụ thể chính, protein cadherin Bt-R1 (Schnepf và cộng sự, 1998) Việc kích hoạt con đường phụ thuộc Mg2+ này có tác dụng kích thích và khởi đầu một loạt các sự kiện tế bào học bao gồm sự chảy máu màng, sự xuất hiện của bóng ma hạt nhân và sưng tế bào sau đó là sự ly giải tế bào Sự kích hoạt đường dẫn tín hiệu phụ thuộc Mg2+ bởi độc tố Cry được quan sát là tương tự như tác dụng tương tự do các độc tố hình thành lỗ chân lông khác gây ra trên tế bào chủ của chúng khi chúng được áp dụng ở nồng độ dưới mức nano (Porta et al., 2011; Nelson et al ., 1999)

 Mặc dù hai cơ chế hoạt động dường như khác nhau, với một loạt các sự kiện xuôi dòng xảy ra sau khi độc tố liên kết với các thụ thể trên màng tế bào đích, nhưng có một mức độ chung ở chỗ ban đầu các tinh thể phải được hòa tan in vivo hoặc in vitro và được kích hoạt bởi protease trước và/hoặc sau khi liên kết với các thụ thể như cadherin (Aronson và cộng sự, 1991; Soberón và cộng sự, 2007)

Bt là một loại vi khuẩn diệt côn trùng có thị trường trên toàn thế giới để kiểm soát nhiều loài gây hại thực vật quan trọng (chủ yếu là sâu bướm của bộ Lepidoptera (bướm và bướm đêm) cũng như ấu trùng muỗi và ruồi đen giống simulid) Sản phẩm Bt thương mại là dạng bột chứa hỗn hợp bào tử khô và tinh thể độc tố Chúng được áp dụng cho lá hoặc các môi trường khác nơi ấu trùng côn trùng ăn Các gen độc tố cũng đã được biến đổi gen thành một số cây trồng Phương pháp sử dụng, phương thức tác động và phạm vi ký chủ

của tác nhân kiểm soát sinh học này có thể khác nhau đối với các loài diệt côn trùng Bacillus khác (Meadows và cộng sự, 1993)

Loài Bt, đã phát triển nhiều cơ chế phân tử để tạo ra độc tố thuốc trừ sâu; hầu hết các chất độc này được mã hóa bởi một số gen Kể từ khi được phát hiện vào năm 1901 dưới dạng thuốc trừ sâu vi sinh vật, Bt đã được sử dụng rộng rãi để kiểm soát côn trùng, các loài gây hại quan trọng trong nông nghiệp, lâm nghiệp và y học Đặc điểm chính của nó là sự tổng hợp thể vùi tinh thể trong quá trình hình thành bào tử, chứa các protein được gọi là nội độc tố hoặc protein Cry, có đặc tính diệt côn trùng (Schnepf et al., 1998) Protein tinh thể còn được gọi là δ-endotoxin hoặc các thể vùi protein tinh thể diệt côn trùng bao gồm một hoặc nhiều chất độc tinh thể (Cry) và chất độc tế bào (Cyt) Một số protein này có độc tính cao đối với một số loài côn trùng nhưng chúng vô hại đối với hầu hết các sinh vật khác bao gồm động vật có xương sống và côn trùng có ích Kể từ khi tiềm năng diệt côn trùng của chúng được phát hiện, nó đã được sản xuất thương mại và được chấp nhận như một nguồn thuốc trừ sâu sinh học thân thiện với môi trường trên toàn thế giới

Bảng 2.1 Thuốc trừ sâu sinh học vi khuẩn STT Tên vi khuẩn làm thuốc trừ sâu sinh

học

Đạo luật đăng ký với năm

1 Bacillus thuringiensis var israelensis Đã đăng ký theo Đạo luật Thuốc trừ sâu, 1968

2 Bacillus thuringiensis var galleriae Đã đăng ký theo Đạo luật Thuốc trừ sâu, 1968

3 Bacillus sphaericus Đã đăng ký theo Đạo luật Thuốc trừ sâu, 1968

4 Pseudomonas fluoresens Đã đăng ký theo Đạo luật Thuốc trừ sâu, 1968

Các thành viên của chi Bacillus thường được coi là nguồn cung cấp nhiều loại phân tử có hoạt tính sinh học quan trọng, một số trong đó có khả năng ức chế sự phát triển của nấm (Schallmey và cộng sự, 2004) Chủng Bt chiếm khoảng 90% thị trường thuốc trừ sâu sinh học ở Hoa Kỳ và được coi là thuốc trừ sâu sinh học được sử dụng rộng rãi nhất (Chattopad-hyay et al., 2004)

Có nhiều chủng Bt khác nhau, mỗi chủng tạo ra một hỗn hợp protein khác nhau và đặc biệt tiêu diệt một hoặc một vài loài ấu trùng côn trùng có liên quan Có những báo cáo

về việc kiểm soát ấu trùng bướm đêm bằng độc tố Bt được báo cáo trên thực vật, các loại Bt khác đặc hiệu cho ấu trùng ruồi và muỗi Các loài côn trùng mục tiêu được xác định bằng việc liệu Bt cụ thể có tạo ra protein có thể liên kết với thụ thể trong ruột ấu trùng hay không, do đó khiến ấu trùng côn trùng chết đói

Các chủng Bt được sử dụng rộng rãi nhất đã bắt đầu chống lại ba loại muỗi: Culex, Culiseta và Aedes và nghiên cứu của họ đã chỉ ra rằng bào tử Bt có thể tồn tại cả trên mặt đất cũng như ở động vật Hơn nữa, gió, mưa và động vật có thể mang chúng đến các khu vực lân cận Trong những giọt mưa bắn tung tóe, chúng thậm chí có thể “nhảy” từ mặt đất lên lá cây -một phương tiện di chuyển khác Vi khuẩn Bt cũng được biết là có thể dễ dàng chuyển gen độc tính của chúng sang các vi khuẩn khác trong khu vực ứng dụng vì người ta thấy rằng khi phun vi khuẩn lên cây bắp cải, người ta thấy rằng tất cả ấu trùng bướm trắng trên bắp cải đều bị tiêu diệt

Ngoài ra, Nghiên cứu thực địa cho thấy vi khuẩn có thể tồn tại trong một thời gian đáng kể Sau khi phun, cho đến nay Phần lớn bào tử xuất hiện cách mặt đất 2 cm (Viện Nghiên cứu Môi trường Quốc gia Đan Mạch) “Tác dụng độc hại của chúng biến mất sau vài ngày, nhưng 1/2 số vi khuẩn vẫn tồn tại dưới dạng bào tử 120 ngày sau đó và 1/5 trong số chúng vẫn còn sống sau một năm Tuy nhiên, chúng tồn tại ở trạng thái không hoạt động và không tạo ra độc tố, mặc dù các bào tử có thể nảy mầm sau đó và trở thành thuốc trừ sâu trở lại”, các nhà vi trùng học Bjarne Munk Hansen và Jens Chr giải thích, Pedersen của Viện nghiên cứu môi trường quốc gia Cho đến nay, người ta thường tin rằng phần lớn vi khuẩn Bt biến mất nhanh chóng sau khi chúng được phun Trong thời đại công nghệ chuyển gen hiện nay, độc tố diệt côn trùng của Bt có ý nghĩa quan trọng trong việc sản xuất các loại cây trồng kháng côn trùng như bông, ngô, khoai tây, lúa, v.v

Côn trùng có thể bị nhiễm nhiều loài vi khuẩn nhưng những loài thuộc chi Bacillus, được sử dụng rộng rãi nhất làm thuốc trừ sâu Bt đã phát triển nhiều cơ chế phân tử để tạo ra gen Cry (Schnepf và cộng sự, 1998) Kể từ khi được phát hiện vào năm 1901, hơn 100 loại thuốc trừ sâu sinh học dựa trên Bt đã được phát triển, chủ yếu được sử dụng để chống

lại ấu trùng Lepidopteran (Côn trùng thuộc bộ cánh vảy: bướm), Dipteran (Ruồi) và Coleopteran (Bọ cánh cứng) (Roh et al., 2007) Ngoài ra, các gen mã hóa protein tinh thể

diệt côn trùng đã được chuyển thành công vào các loại cây trồng khác nhau bằng công nghệ chuyển gen, mang lại lợi ích kinh tế đáng kể

Quá trình sinh trưởng của loài vi khuẩn này được chia làm 3 giai đoạn phát triển: Giai đoạn 1(Thể Sinh dưỡng):Cơ thể dạng que,hai đầu tù,kích thước 1,2-1,8 micro mét*3-5 micro mét,bắt màu gram dương.Lông mọcxung quanh, hơi động hoặc không đồng.Thường tồn tại 1 hoặc 2 cá thể liền nhau, vi khuẩn sinh trưởng nhanh ,trao đổi chất mạnh, dễ nuôi cấy

Giai đoạn 2(Nang bào tử): Vi khuẩn già đi,một đầu hình thành bào tử hình bầu dục,đầu kia hình thành protein tinh thể hình thoi, hình trứng dài, to hơn thể sinh dưỡng

Giai đoạn 3(Bào tử và tinh thể): Nang bào tử phát triển nứt ra giải phóng bào tử và tinh thể Bào tử dạng ngủ có thể chống chịu vơí các điều kiện bất lợi

Hình 2.3.Bào tử và tinh thể của khuẩn Bt

Chất diệt côn trùng Bt được phát triển đầu tiên là hỗn hợp bào tử và độc tố của nó Là một loại thuốc trừ sâu, Bt chiếm hơn 90% tổng lượng thuốc trừ sâu ngày nay Thị trường thuốc trừ sâu sinh học và đã được sử dụng làm thuốc trừ sâu sinh học trong nhiều thập kỷ

Việc phát hiện ra chủng Bt serovar israelensis đã tạo ra khả năng kiểm soát vi sinh hiệu

quả đối với các vật truyền bệnh Diptera Nematocera, chẳng hạn như muỗi (Culicidae) và ruồi đen (Buss và Park-Brown, 2002) Trên thị trường toàn cầu, có các loại thuốc bảo vệ

thực vật vi khuẩn từ Bt để kiểm soát sâu bướm: (var kurstaki, entomocidus, galleriae và

aizawai), ấu trùng muỗi và ruồi đen: (var israeliensis) và ấu trùng bọ cánh cứng: (var tenebrionis) Các tế bào đang phát triển tích cực thiếu các thể vùi tinh thể và do đó không

độc đối với côn trùng Các chế phẩm Bt vẫn ổn định mà không bị phân hủy qua nhiều năm ngay cả khi có sự hiện diện của tia UV

Cơ chế tác động của Bt

Bước 1: Xâm nhập vào các ấu trùng của côn trùng qua đường tiêu hóa

Bước 2: Protein Bt được hoạt hóa dưới tác động của môi trường kiềm trong ruột côn trùng

Bước 3: Chọc thủng ruột giữa gây ra sự tổn thương làm chúng ngừng ăn Sau đó một vài ngày thì chúng chết

Với việc sản sinh protein độc tố có khả năng diệt côn trùng, Bt đã và đang được rất nhiều nhà khoa học nghiên cứu và khám phá giá trị nông học của chúng Đến nay có hơn 200 loại protein của Bt đã được phát hiện với các nồng độ độc tố diệt một số loại côn trủng khác nhau

Tinh thể độc Bt lên côn trùng rất phức tạp Điển hình là làm liệt đường ruột và xoang miệng Sau khi sâu hại ăn phải các tinh thể tiền độc tố, dưới tác dụng của 1 loại men tiêu hóa trong dịch ruột của sâu, tiền độc tố bị hòa tan thành những phân tử nhỏ có hoạt tính độc Các độc tố này bám vào màng vi mao trong ruột, tạo ra các lỗ rò để cho nước chảy vào, làm sâu mọng nước, ngừng ăn và chết Sự thay đổi tác động của tinh thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố Bình thường, khi vào ruột trước và ruột giữa, nếu pH cao (>7.0) và cơ thể không có cơ chế giải độc, tinh thể sẽ vỡ ra làm nhiễm độc máu Hiện tượng thấy phổ biến trên tằm, sâu róm, sâu xanh,… Tuy vậy trong nhiều trường hợp khi tinh thể độc vỡ ra, một số loài sâu có cơ chế tự giải độc, ngừng ăn, pH trong đường ruột giảm xuống, sau một thời gian nhất định đường tiêu hóa sẽ được phục hồi Theo khảo sát của WHO về tính an toàn sản phẩm vi sinh Bt đã khẳng định rằng: “Không tồn tại mối nguy hiểm nào của sản phẩm Bt tới con người, động vật có xương sống khác hoặc tới các sinh vật không chủ đích khác” (IPCS,2000)

Cho đến nay, hơn 100 loại thuốc trừ sâu sinh học và thuốc diệt nấm sinh học dựa

trên Bt đã được phát triển Thuốc trừ sâu vi sinh có chứa Bt var kurstaki giết chết giai đoạn

sâu bướm của nhiều loài bướm và bướm đêm Ngoài ra, các gen mã hóa protein tinh thể diệt côn trùng đã được chuyển thành công vào các loại cây trồng khác nhau bao gồm bông, cà chua, brinjal, v.v., mang lại lợi ích kinh tế đáng kể Người ta xác định rằng do tính đặc hiệu cao và an toàn trong môi trường, protein Bt và Cry là những lựa chọn thay thế hiệu quả, an toàn và bền vững cho thuốc trừ sâu hóa học để kiểm soát côn trùng gây hại (Roy và cộng sự, 2007; Kumar, 2012)

2.2 Bacillus sphaericus (Bs)

Vi khuẩn gây bệnh côn trùng, cụ thể là Bt, đã được biết đến từ đầu những năm 1900

nhưng việc kiểm soát các loài Diteran chỉ được thiết lập kể từ khi phát hiện ra Btserovar

israelensis (Bti) vào năm 1977 và một chủng B sphaericus (Bs) có độc tính cao cũng được

phân lập và sử dụng vi khuẩn gây bệnh côn trùng Kể từ khi phân lập được các chủng vi khuẩn có khả năng diệt ấu trùng cao, nó đã trở thành một tác nhân thay thế để kiểm soát muỗi bằng phương pháp sinh học

Bacillus sphaericus (Bs) thuộc chi Bacillus là một loại vi khuẩn hình thành nội bào

tử hiếu khí, gram dương Không có khả năng sử dụng đường làm nguồn carbon và năng lượng, cần môi trường tăng trưởng chứa protein và ion Ca2+ và Mg2+ để hình thành bào tử

Hình 2.4 Bacillus sphaericus dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Bs phân bố rộng khắp môi trường và có thể được phân lập từ đất, hệ sinh thái dưới nước và trong ấu trùng muỗi chết Nó có khả năng tồn tại trong môi trường nước dù bị ô nhiễm hay không Điều này thể hiện một lợi thế lớn khi nó được áp dụng trong môi trường chứa lượng lớn chất hữu cơ, mang lại khả năng kiểm soát lâu dài hơn đối với quần thể ấu trùng

Kể từ khi phân lập được các chủng vi khuẩn có khả năng diệt ấu trùng cao, nó đã trở

thành một tác nhân thay thế để kiểm soát muỗi sinh học Một số vi khuẩn như Psorophora và một số vi khuẩn khác thuộc chi Aedes Ae Aegypti và Ae albopictus không nhạy cảm

với chủng Bs