Tiểu luận môn đấu tranh sinh học VI KHUẨN VÀ VAI TRÒ TRONG ĐẤU TRANH SINH HỌC

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH HỌC TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: ĐẤU TRANH SINH HỌC VÀ ỨNG DỤNG Đề tài: VI KHUẨN VÀ VAI TRÒ TRONG ĐẤU TRANH SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn: Học viên thực hiện: PGS.TS. Nguyễn Văn Thuận Trương Minh Thuận Lớp: LL&PPDH Sinh K22 Huế, 05/2015 A. Mở đầu Trong sản xuất nông nghiệp, các loại sâu bệnh gây ra tác hại nghiêm trọng đối với năng suất cũng như chất lượng nông sản. Để bảo vệ mùa màng, người nông dân đã sử dụng thuốc hoá học (thuốc trừ sâu - TTS) có độ độc cao để phun phòng ngừa. Tuy nhiên, mặt trái của TTS là phá huỷ môi trường, tác động xấu đến sức khoẻ người dân; làm mất đi một số nguồn sinh vật có lợi cho con người như chim chóc, tôm cá… và những ký sinh thiên địch như bọ rùa, ong ký sinh, các nguồn vi sinh vật khác như nấm, virus, tuyến trùng… Có một mâu thuẫn tồn tại trong sản xuất nông nghiệp. Đó là càng thâm canh cây trồng cao, sâu bệnh phát sinh càng nhiều. Càng phun thuốc để phòng trừ sâu hại thì đồng thời cũng càng huỷ diệt nhiều sinh vật có ích và càng làm tăng tính kháng thuốc của sâu hại. Bảo vệ môi trường sinh thái, bảo vệ sức khoẻ con người, nâng cao sản lượng và chất lượng nông sản - đó là một đòi hỏi đối với nền nông nghiệp. TTSSH ra đời như một biện pháp hữu hiệu đáp ứng những yêu cầu nói trên. TTSSH được đưa vào nước ta từ đầu những năm 1970 với số lượng rất ít. Đến nay, việc nghiên cứu TTSSH ở trong nước đã đạt được một số thành quả nhất định, tuy việc triển khai ứng dụng còn chậm. Các vùng nông nghiệp, đặc biệt là các vùng trồng rau, đang tích cực triển khai việc sử dụng chế phẩm này. Hai loại được sử dụng nhiều nhất vẫn là Thiên Nông và BT. B. Nội dung I. Khái quát chung Có nhiều loại vi khuẩn gây chết cho côn trùng hoặc các dịch hại khác. Chúng có khắp nơi trên trái đất và có thể xâm nhập vào tất cả các bộ phận, cơ quan của cơ thể mọi sinh vật nói chung và côn trùng nói riêng. Bệnh vi khuẩn của côn trùng được nghiên cứu từ lâu. Đầu tiên, năm 1870 L, Pasteur nghiên cứ vi khuẩn gây bệnh cho tằm… Sau đó năm 1885 Chashire và Cheyne nghiên cứu vi khuẩn gây bệnh cho mật ong ở châu Âu, mãi sau này Metchnikov mới công bố công trình nghiên cứu vi khuẩn gây bệnh cho vật gây hại nông nghiệp (sâu non, bọ hung hại lúa) ở Nam Ucraina (Steinhous, 1964; Bondarenco, 1978). Vi khuẩn gây bệnh cho côn trùng rất đa dạng, các tác giả phân nhóm khác nhau, Steinhous, (1959) đã chia chúng thành các nhóm. + Vi khuẩn gây bệnh cho côn trùng, thường xuyên có trong môi trường sống của côn trùng. + Vi khuẩn thường xuyên hoặc thỉnh thoảng có mặt trong ống tiêu hóa côn trùng khỏe. + Vi khuẩn gây bệnh cho côn trùng, không hình thành bào tử, ký sinh không bắt buộc. + Vi khuẩn gây bệnh cho côn trùng, không hình thành bào tử, ký sinh bắt buộc. + Vi khuẩn gây bệnh cho côn trùng, không hình thành bào tử và tinh thể độc tố, ký sinh bắt buộc. Bucher (1960) chia thành các nhóm. + Vi khuẩn gây bệnh bắt buộc. + Vi khuẩn gây bệnh hình thành bào tử và tinh thể độc tố. + Vi khuẩn gây bệnh không bắt buộc. + Vi khuẩn có tiềm năng gây bệnh cho côn trùng. Vi khuẩn gây bệnh bắt buộc thường liên quan đến một bệnh nhất định của côn trùng và trong tự nhiên thường thích nghi với một phổ ký chủ hẹp. Vi khuẩn gây bệnh không bắt buộc có thể làm tổn hại hoặc có thể xâm nhiễm vào các mô của cơ thể côn trùng mẫn cảm với chúng. Trước khi xâm nhập vào khoang máu, chúng thường sinh sản trong ruột côn trùng. Vi khuẩn gây bệnh không bắt buộc có thể nuôi cấy trên môi trường nhân tạo. Vi khuẩn có tiềm năng gây bệnh, bình thường không sinh sản trong ruột côn trùng, nhưng có thể xâm nhập vào khoang máu. Chúng phát triển được trong môi trường nhân tạo không chuyên tính với từng nhóm côn trùng chuyên biệt. Falcon (1971) chia vi khuẩn gây bệnh thành 2 nhóm: + Vi khuẩn hình thành bào tử ( vi khuẩn gây bệnh bắt buộc và phần lớn vi khuẩn gây bệnh không bắt buộc) có tạo thành tinh thể độc tố và không tạo thành tinh thể độc tố. + Vi khuẩn không hình thành bào tử (vi khuẩn gây bệnh hoàn toàn không bắt buộc và vi khuẩn có tiềm năng gây bệnh cho côn trùng). 1. Các họ vi khuẩn gây bệnh cho côn trùng và chuột. Đã mô tả hơn 100 loài vi khuẩn gây bệnh cho côn trùng và chuột. Đại diện thuộc các họ: Enterobacteriaceae thuộc bộ Eubacteriales Micrococcaceae thuộc bộ Eubacteriales Pseudomonadaceae thuộc bộ Pseudomonadales Họ Enterobacteriaceae: + Sống ở ruột côn trùng + Vi khuẩn hình que Gram âm (-) không hình thành bào tử. Phát triển tốt trên môi trường dinh dưỡng bình thường. Loài Salmonella enteridis gây bệnh thương hàn cho các loài chuột. H Bacillaceae: vi khun hỡnh que, Gram dng (+) hỡnh thnh bo t. i din l cỏc loi thuc cỏc ging Bacillus; Clostridium gõy bnh cho cụn trựng. H Pseudomonadaceae: vi khun Gram õm (-) khụng hỡnh thnh bo t. Cỏc loi: Pseudomonas aeruginosa; P. Chlororaphis l cỏc loi vi khun cú tớnh nng gõy bnh cho cụn trựng. II. Vài nét về Bacillus thuringiensis và thuốc trừ sâu Bt 1. Vài nét về Bacillus thuringiensis Sơ lc lịch sử phát hiện Bacillus thuringiensis Trong những năm đầu tiên của thế kỉ Xĩ kể từ khi nhà bỏc học Louis Pasteur đã phát hiện ra một loài vi khuẩn gây bệnh trên con tằm, ông đã xác định đó là vi khuẩn Bacillus thuringiensis. Năm 1915 một nhà bác học ngi Đức E. Berliner đã phân lập đợc một loài vi khuẩn từ ấu trùng của loài bm phấn Địa Trung Hải (Anagasta kuchniella), tác giả đã xác định tên vi khuẩn là Bacillus thuringiensis, về sau chủng này bị thất lạc cho mãi tới năm 1927 nhà khoa học K. Master mới phân lập lại và từ sau đó trở đi Bacillus thuringiensis c các nhà khoa học từ nhiều bộ môn khác nhau trên thế giới nghiên cứu khá kĩ và rất sâu về tất cả các mặt nh sinh lí học, sinh thái học và sinh học phân tử. Vi khun Bacillus thuringiensis Đến nay Bacillus thuringiensis đợc nhiều nc trên thế giới, ngay cả nớc ta cũng đã biết đến với tên viết tắt là Bt. 2. Cấu tạo Bt l trc khun sinh bo t hiu khớ khụng bt buc, bt mu thuc nhum gram dng, kớch thc 3-6 àm, cú ph tiờm mao khụng dy, t bo ng riờng r hoặc x p th nh t ng chu i. Quá trình sống có thể chia ra 3 giai đoạn: thể sinh dng, nang bào tử, bào tử và tinh thể. a. Thể sinh dng: Th sinh dng dng que, hai u tự, kớch thc 1,2- 1,8 àm x 3- 5àm, bắt màu Gram dng. Lông mọc xung quanh, hơi động hoặc không động, thng tồn tại một cá thể hoặc hai cá thể liền nhau. Thể sinh dng thng sinh sản theo kiểu phân chia ngang. Trong thời kì sinh sn thng có 2, 4, 8, thể dinh dng lin nhau thành chuỗi. Lúc này vi khuẩn sinh trng nhanh, trao đổi chất nhiều, dễ nuôi cấy trên môi trng. b.Nang bào tử: Khi các thể vi khuẩn già, một đầu nào đó trong cơ thể hình thành bào tử hình bầu dục, còn đầu kia hình thành tinh thể hình thoi. Đó là giai đoạn nang bào tử. Nang bào tử hình trứng dài, to hơn thể sinh dỡng. c. Bào tử và tinh thể: Khi nang bào tử phát triển đến một giai đoạn nào đó chúng sẽ nứt ra giải phóng bào tử và tinh thể. Kích thc bào tử 0,8- 0,9àm x 2 àm . Bào tử ở dạng ngủ có thể đề kháng với các điều kiện môi truờng bất lợi. Chế phẩm vi khuẩn thng c bảo quản ở dạng bào tử. Tinh thể thng có kích thc thay đổi khoảng 0,6 àm x 2 àm ; hình thoi hoặc hình tròn, hình bầu dục tùy theo loài và loại môi trng. Tinh thể là một loại protein là chất diệt sâu có hiệu quả chủ yếu. T bo vi khun Bt vi tinh th (crystal) v bo t (spore) 3. Độc tính của vi khuẩn Bt Vi khuẩn Bt gây bệnh cho côn trùng qua con ng tiêu hóa. Bào tử nảy mầm dẫn đến sự sinh sản của vi khuẩn trong cơ thể vật chủ làm cho côn trùng chết song yếu tố chính làm cho côn trùng chết nhanh chóng chính là chất độc do vi khuẩn sinh ra. Các chủng Bt khác nhau sinh ra hai loại chất độc chính, đó là các chất độc tinh thể(Cry) đợc mã hóa bởi các gen Cry khác nhau và các chất độc phân giãi tế bào (Cyt) có tác động riêng rẽ và tổ hợp cùng Cry làm tăng tác dụng của tinh thể độc. Tinh thể độc Cry đợc tạo ra với lợng lớn hơn nhiều và có hiệu quả chính gây độc cho côn trùng. Tinh thể Cry còn gọi là nội độc tố . Gen Cry c chia thnh 4 lp chớnh: Cry I, II, III, IV. +Gen Cry I: Thng tng hp cỏc Protein hỡnh thoi gõy bnh cho cụn trựng b cỏnh vy + Gen Cry II: To tinh th dng hỡnh thỏp gõy bnh cho cụn trựng b cỏnh vy v cụn trựng b 2 cỏnh. Vớ d nh gen Cry IIA gõy bnh cho loi Lymantria dispa , Cry IIB Helicoverpa armigera + Gen Cry III: Tng hp tinh th dng hỡnh thoi, gõy bnh cho cụn trựng b cỏnh cng Coleoptera. + Gen Cry IV: Tng hp c tinh th dng hỡnh thoi v hỡnh thỏp, ch gõy bnh cho cụn trựng b 2 cỏnh Diptera Nhóm chất độc Cyt bao gồm các ngoại độc tố (sản phẩm tiết của vi khuẩn) + Ngo i c t : exotoxin hay phospholipase + Ngo i c t : exotoxin hay ngo i c t b n nhi t + Ngo i c t : exotoxin c t tan trong n c Cơ chế gây độc của tinh thể độc. Cú kh nng dit cỏc loi sõu hi cõy trng. Ch yu sõu non b cỏnh vy, mt hi kho tng thuc b cỏnh cng, cỏc loi mui, cung qung, b 2 cỏnh. Tinh thể độc cùng với bào tử xâm nhập vào cơ thể sâu bằng con ng tiêu hóa khi sâu ăn phải lá có vi khuẩn. Trong điều kiện bình thng, tinh thể độc không hòa tan. Khi đi vào ruột giữa của sâu, nơi có pH kiềm cao(>9,5) làm cho tinh thể độc tan ra. Tuy nhiên dạng hòa tan này cha phải là dạng hoạt động. Dạng tiền độc tố này đợc protease trong ruột giữa của sâu hoạt hóa thành dạng hoạt tính độc tố . Độc tố này liên kết với tế bào biểu mô thành ruột, đâm qua màng tạo lỗ xuyên màng, làm mất cân bằng ion nội bào của tế bào biểu mô và làm cho chúng bị phân giãi, sâu ngừng ăn và bị chết đói. pH trong ruột giảm xuống với pH nội môi trong huyết tng. Độ pH thấp này cho phép các bào tử nảy mầm, xâm chiếm vật chủ và cuối cùng là gây chết. Cơ chế gây độc của tinh thể độc Quỏ trỡnh t khi nhim Bt cho n cht thỡ sõu non phi cú thi gian bnh, nhng sõu tui nh thi gian tim n 1-2 ngy, sõu tui ln thi gian bnh kộo di 4-5 ngy, tu tng tui sõu m kh nng cht cng khỏc nhau. Tui nh d cht, tui ln chm hn. III. Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu Bt Thuc tr sõu vi sinh l nhng ch phm sinh hc c sn xut ra t cỏc chng vi sinh vt c nuụi cy trờn mụi trng dinh dng khỏc nhau theo phng phỏp th cụng, bỏn th cụng hoc phng phỏp lờn men cụng nghip to ra nhng cht phm cú cht lng cao cú kh nng phũng tr c cỏc loi sõu hi cõy trng nụng, lõm nghip. Bt c sản xuất chủ yếu theo hai cách: lên men thng (lên men bề mặt) và lên men chìm có sục khí. Công nghệ lên men xốp đạt hiệu quả không cao nên hiện nay ở nc ta và nhiều nc trên thế giới đều không dùng phng pháp này mà chủ yếu dùng phng pháp lên men chìm. Theo phơng pháp lên men chìm, ngoài việc xác định chủng Bt thích hợp và môi trờng dinh dỡng tối u cũng nh tìm kiếm các chất tăng cngquá trình trao đổi chất và chất chống nhiễm phage, việc sản xuất Bt còn phải chú ý quan tâm tới những thông số kĩ thuật khác rất quan trọng trong quá trình lên men nh yếu tố nhiệt độ, độ pH, độ oxy hòa tan, tốc độ không khí để xác định thời gian thu hoạch lng sinh khối tối u sao cho thu c nhiều tinh thể độc tố nhất. Cuối cùng phải nghiên cứu công nghệ sấy phun, phối trộnđể đảm bảo chất lng của thuốc Bt. 1. Chế độ thông gió [...]... ứng dụng thuốc Bt trừ sâu hại ở Vi t Nam đã c công bố ở 3 hội nghị Quốc tế tại úc 1994, Bắc Kinh Trung Quốc 1995, Philippin 1996 Những năm gần đây thuốc trừ sâu vi sinh Bt đã đợc sản xuất trở lại trên quy mô nhỏ lẻ ở một số Vi n nghiên cứu nh Vi n Công nghiệp thực phẩm, Vi n Công nghệ sinh học, Vi n Cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch, Vi n Bảo vệ thực vật và chế phẩm Bt đã đc ứng dụng để... Nhợc điểm Tỏc ng ca thuc tr sõu vi sinh chm nờn hiu qu chm bi vỡ thuc tr sõu vi sinh thng cú quỏ trỡnh gõy bnh v nhim bnh khi vo c th sõu thỡ thi gian bnh phi mt 1-3 ngy Hiu qu ca thuc ban u khụng cao Ph tỏc dng ca thuc hp Mt vi loi thuc tr sõu vi sinh b nh hng bi iu kin thi tit nu nh phun khụng ỳng k thut, phun trong iu kin khụng thớch hp s khú t hiu qu Thuc vi sinh cú cụng ngh sn xut phc tp th... hết sức nỗ lực trong vi c tìm ra giải pháp khắc phục để trong tng lai thuốc trừ sâu vi sinh Bt sẽ trở thành một loại hàng hóa giống nh ở Trung Quốc Sn xut th nghim thuc tr sõu sinh hc Bt ti Vin Cụng ngh sinh hc Th nghim ch phm Bt trờn rung bp ci ti xó Võn To, Thng Tớn, H Tõy C Kt lun Trong h sinh thỏi t nhiờn cỏc quan h i khỏng gia cỏc sinh vt vi nhau cú tớnh t iu chnh ,ngha l nu mt loi no ú phỏt trin... và Hà Tĩnh đạt kết quả trên diện tích hàng nghìn ha từ năm 2001- 2004 Mặc dù vậy, cho đến nay số lợng Bt sản xuất ra chất lng vẫn cha ổn định và số lng cha đủ để đáp ứng yêu cầu đối với riêng cây rau tại một vùng chuyên canh rau ở một số thành phố lớn Điều này đòi hỏi các nhà quản lí và các nhà hoạch định chính sách cùng với các nhà khoa học công nghệ sinh học trong BVTV phải hết sức nỗ lực trong vi c... Khụng nh hng n cht lng, phm cht nụng sn, khụng nh hng n t trng, khụng khớ trong mụi trng (do khụng li d lng) Khụng lm mt i nhng ngun ti nguyờn sinh vt cú ớch nh cỏc loi ký sinh thiờn dch v nhng vi sinh vt cú li vi con ngi Nu s dng hp lý, ỳng phng phỏp, ỳng k thut trong iu kin nhit thớch hp s mang li hiu qu kinh t cao Hiu qu thuc vi sinh thng kộo di vỡ chỳng không ch tiờu dit trc tip la sõu ang phỏ hoi... nội độc tố ở các mô chúng sẽ bị nhiễm độc và chết IV Những thành tựu ứng dụng Bt ở Vi t Nam Đánh giá khả năng ứng dụng của một số chủng Bt sản xuất ở Vi t Nam trong vi c phòng trừ sâu hại cây trồng nông, lâm nghiệp đã đợc vi n Bảo vệ thực vật tiến hành Mặc dù số lng sản xuất Bt không nhiều nhng những năm 1989- 1996, Vi n Công nghiệp thực phẩm đã phối hợp với vi n Bảo vệ thực vật vừa sản xuất vừa tiêu... lớn và lng sinh khối thu hồi trong quỏ trình lên men rt nhiều Một số nghiên cứu trc đây cho biết quá trình sản xuất Bt có thể bị nhiễm thực khuẩn thể( bacteriophage) xâm nhập làm hỏng toàn bộ mẻ cấy, làm phá hủy tế bào và các tinh thể nội độc tố khi đang sinh trng hậu quả là chế phẩm diệt côn trùng cho hiệu lực trừ sâu thấp  Đối với chế phẩm dạng lỏng ngời ta thu hồi sinh khối ( gồm bào tử và. .. ng và một số xã lân cận thuộc huyện Hoài Đức, tỉnh Hà Tây, xã Mai Dịch và Tây Tựu huyện Từ Liêm, Thành phố Hà Nội đạt kết quả khả quan Vi c sản xuất Bt để ứng dụng phòng trừ sâu róm thông ở một số lâm trng thuộc tỉnh Nghệ An, Thanh Hóa và Hà Tĩnh năm 1994- 1996 cũng đạt hiệu quả trên 70% sau 15 ngày phun Sau đó vi c sản xuất Bt bị chững lại vài năm từ 1996 đến 2000 Kết quả nghiên cứu sản xuất và. .. tế bào, ngi ta đã đa vào thiết bị đặc biệt chuyên dùng để trộn với bột nhóo trong 30 phút làm đều các bào tử và tinh thể độc tố sao cho đồng nhất, sau đó đa bột nhão tạo chế phẩm bằng cách trộn với Cacboxy Metyl Cellulose (CMC), phân tử CMC hấp thụ tinh thể và bào tử Chế phẩm thu c ở dạng nhớt, không làm cho bào tử chết và sản xuất Bt ở dạng này có tính u vi t là giảm c năng lng và thời gian sấy Đối... mt v lõu di i vi con ngi, ng vt, mụi trng Hin tng khỏng thuc sõu bnh Tiờu dit cỏc loi cụn trựng cú ớch Gõy ụ nhim mụi trng S ra i ca thuc tr sõu sinh hc, trong ú cú thuc tr sõu vi sinh ó hn ch c nhng vn trờn TTSSH - mt hng i tớch cc cho nụng nghip sch Vit Nam Nhng ỏp dng rng rói hn na ch phm ny vo nụng nghip li l mt bi toỏn khú gii ca cỏc c quan cú chc nng, ca nhng ngi quan tõm n vic phỏt trin . ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH HỌC TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: ĐẤU TRANH SINH HỌC VÀ ỨNG DỤNG Đề tài: VI KHUẨN VÀ VAI TRÒ TRONG ĐẤU TRANH SINH HỌC Giảng vi n hướng dẫn: Học vi n thực. xuất bản Khoa học kỹ thuật. 2. Hoàng Đức Nhuận, 1978, Đấu tranh sinh học và ứng dụng, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật 3. Nguyễn Văn Thuận, 2003, Bài giảng Đấu tranh sinh học và ứng dụng,. T bo vi khun Bt vi tinh th (crystal) v bo t (spore) 3. Độc tính của vi khuẩn Bt Vi khuẩn Bt gây bệnh cho côn trùng qua con ng tiêu hóa. Bào tử nảy mầm dẫn đến sự sinh sản của vi khuẩn trong