Giáo trình công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật phạm thị thùy pdf

Một trong những biện pháp mới để nâng cao sản lượng và phẩm chất nông sản là áp dụng các giải pháp công Ở nước ta, Công nghệ sinh học CNSH trong bảo vệ thực vật BVTV vẫn còn là vấn đề

¡GIÁO TRÌNH

TRONG Ne VE THUC VAT

PGS TS PHAM THI THUY

LOI GIGI THIEU

Nhiều năm qua sản xuất nông nghiệp ở nước ta cũng như trên thế giới đã có những chuyển biến mạnh mẽ, với sự xuất hiện hàng loạt các giống cây trồng mới có giá trị kinh tế cao, có khả năng chống chịu sâu, bệnh hại Đồng thời việc thâm canh

kiểu mới cũng đã nâng cao được năng suất và phẩm chất cây trồng một cách đáng

kể Trong xu hướng chung đó, công tác bảo vệ thực vật đang trở thành một vấn đề rất quan trọng, giúp cho việc thâm canh cây trồng đảm bảo được hiệu quả trên cơ sở con người biết tác động vào trồng trọt một cách có kiến thức Một trong những biện pháp mới để nâng cao sản lượng và phẩm chất nông sản là áp dụng các giải pháp công

Ở nước ta, Công nghệ sinh học (CNSH) trong bảo vệ thực vật (BVTV) vẫn còn là

vấn đề mới mẻ, nhất là công nghệ chuyển gen, công nghệ sản xuất và sử dụng các

loại thiên địch trong đó có các loại thuốc trừ sâu vi sinh vật để phòng trừ các loại

sâu,

bệnh hại, cổ dại, Tuy nhiên, trong những năm qua, được sự đầu tư của Nhà nước

và các tổ chức phi chính phủ, nhiều viện nghiên cứu, các trường đại học đã tập trung

nghiên cứu một số công nghệ chuyển gen, công nghệ sản xuất ra các chế phẩm sinh

học và một số loài thiên địch có ích, nhằm góp phần vào việc dập tắt các nạn dịch

gây ra trong sản xuất nông, lâm nghiệp Bước đầu đã thu được một số thành tựu

rất

đáng khích lệ, mặt khác, còn làm giảm số lượng thuốc trừ sâu hóa học, giảm ô nhiễm

môi trường, tạo ra những nông sản an toàn, đạt năng suất và chất lượng cao

Đến nay trường Đại học Bách khoa, Viện Đại học Mở Hà Nội, Đại học Dân lập

Phương Đông và một số trường đại học Nông nghiệp đã thành lập Khoa

Công nghệ sinh học và môn Công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật là môn

chuyên ngành dành cho sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Công nghệ

sinh học

từ năm 1995, mặc dù vậy hiện nay vẫn chưa có giáo trình Để giúp cho sinh viên, học viên cao học dễ tiếp thu môn học, giáo trình: “Công nghệ sinh học trong

bảo vệ thực vat” do PGS.TS Phạm Thị Thùy, nghiên cứu viên cao cấp biên soạn

là tài liệu dùng cho các sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh các ngành CNSH

& BVTV ở

các trường Đại học Kỹ thuật và Đại học Nông nghiệp trong cả nước

Với bề dày kinh.nghiệm hơn 33 năm công tác nghiên cứu triển khai sản xuất

để viết nên Giáo trình này -

Đây là Giáo trình có giá trị khoa học, mang tính sử phạm cung cấp

cho sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành CNSH trong cả nước

học tập

Hà Nội ngày 20 tháng 5 năm 2009

- GS.TSKH LÊ VĂN NHƯƠNG Chủ nhiệm Khoa Công nghệ sinh học

Viện Đại học Mở Hà Nội

LOI NOI DAU

Nền nông nghiệp ở Việt Nam trong những năm qua có nhiều khởi sắc, thể hiện

là hàng loạt các cây trồng mới được lai tạo đạt năng suất cao, phẩm chất tốt đang được thay thế dần những giống cũ, bản địa cổ truyền năng suất thấp Nhiều biện pháp thâm canh mới được áp dụng vào sản xuất đã hình thành nên những vùng chuyên canh cây trồng rộng lớn, đạt được kết quả đó phải kể đến vai trò quan trọng

của Công nghệ sinh học, chúng góp phần tạo ra những sản phẩm hàng hóa an toàn

và bền vững, có năng suất cao, phẩm chất tốt

Thực tế trong 20 năm qua, cùng với sự phát triển của CNSH trên thế giới thì CNSH ở nước ta cũng đã đạt một số kết quả đáng ghi nhận, trong đó có CNSH trong BVTV Nhiều Viện nghiên cứu bước đầu đã tạo ra những cây trồng chuyển gen, nhiều chế phẩm sinh học mới phòng trừ dịch hại, Từ năm 1994 đến 2004, một số trường

Đại học đã mở khoa CNSH, môn học CNSH trong BVTV là môn chuyên ngành của ngành CNSH, nhưng đến nay vẫn chưa có giáo trình

Để giúp cho sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành CNSH dễ dàng học tập và theo dõi, với trach nhiệm là giảng viên đã và đang kiêm nhiệm môn học này

ở các trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Đại học Mở Hà Nội, Đại học Phương

Đông, trong nhiều năm qua Cùng với những kết quả đạt được trong nghiên cứu khoa học, cũng như kinh nghiệm tích lũy trong đào tạo và giảng dạy của bản thân, tôi viết

Giáo trình Công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật với 2 phần chính:

- Phần một: Khái niệm cơ bản về bảo vệ thực vật và công nghệ sinh học, công

nghệ chuyển gen GMO trong BVTV (Chuang 1, 2, 3) Phần này giúp cho sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh hiểu được khái quát chung về BVTV, CNSH trong BVTV cũng như ý nghĩa và vai trò của cây trồng chuyển gen GMO trong BVTV

¬ Phần hai: Công nghệ sản xuất bước đầu về các loại côn trùng ký sinh ăn thịt,

các chế phẩm ví sinh vật, các tác nhân sinh học khác để ứng dụng phòng trừ các loài

sâu hại cây trồng nông lâm nghiệp ở Việt Nam (Chương 4, 5, 6, 7) Trong phần 2, tác giả trình bày khái quát về một số công nghệ của thế giới và cập nhật những kết quả đạt được về sản xuất OMĐ, một số thiên địch, đặc biệt là những kết quả về công

nghệ sản xuất các chế phẩm vi sinh vật trừ sâu hại trong những năm qua ở Việt Nam, đây là những kết quả tổng hợp mang tính ứng dụng vào thực tiễn sản xuất, giúp cho sinh viên, học viên cao học và các nghiên cứu sinh dễ dàng học tập và nghiên cứu

Do thời gian có hạn, nên giáo trình có thể còn sai sót và có những thông tin mới chưa được cập nhật kịp thời, rất mong các bạn sinh viên và đồng nghiệp đóng góp ý kiến, tác giả sẽ tiếp tục hoàn thiện để lần xuất bản sau sách được hoàn chỉnh hơn Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về Công ty cổ phần sách Đại học — Dạy nghề, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, 25 Hàn Thuyên, Hà Nội Điện thoại (043) 8264974

Xin trân trọng cảm ơn

TÁC GIẢ

MUC LUC

Lời giới thiệu

Lời nói đầu

VA CAC LOAI DICH HAI CAY TRONG 1.1 Khái niệm về bảo vệ thực vat va dich hại cây trồng -. -cscscsccc¿ 7

1.2 Dịch hại phát sinh gây hại trên một số nhóm cây trồng chính ở nước ta 1] 1.3 Những thiệt hại do dich hại gây ra - 02 0n TnSn.nnnn

1.4 Các biện pháp phòng trừ dịch hại cây trồng

Câu hỏi ôn tập chương Ì - so HS E111 111 0ExcEneeeeeeee

Chương 2 KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG BẢO VỆ THỰC VẬT

2.1 Khái niệm về công nghệ sinh học trong bảo vệ thực 17

2.2 Vị trí của biện pháp sinh học trong hệ thống tổng hợp bảo Vệ Cây trồng seve 19 Cau hi On tap ChUOM 2 eeeccsessssesessessssesscssssnventcssee cauessesuverestrscsssesseceeeeess 27

Chuong 3

CONG NGHE CHUYEN GEN (GENETICALLY MODIFIED ORGANISM — GMO)

TRONG BAO VE THUC VAT

3.1 Sự thiệt hại do sâu, bệnh hại gây ra và tác hại của các loại thuốc hóa học 28

3.2 Chiến lược bảo vệ thực vật mới và vai trò của công nghệ sinh học

trong bảo vệ thực VẬT «nh 12111111 1H ưyg 31: 3.3 Công nghệ chuyển gen GMO trong bảo vệ thực vật el Câu hỏi ôn tập chương 3 cá tt v21 21 11H11 11111 re eerycg 51 Phan hai

CONG NGHE SAN XUAT CON TRUNG KY SINH AN THIT, CHE PHẨM VI SINH VẬT VÀ TÁC NHÂN SINH HỌC KHÁC ĐỂ ỨNG DỤNG PHÒNG TRỪ SÂU, BỆNH TRÊN CÂY TRỒNG NÔNG, LÂM NGHIỆP Ở VIỆT NAM

Chương 4

CONG NGHE SAN XUẤT CÁC LOAI THIEN DICH CÓ ÍCH

4.1 Công nghệ sản xuất ong mắt đỏ (OMĐ) Trichograimin4.Sp 52

4.2 Công nghệ sản xuất ong vàng (Habrobracon hebetor SaY) 64

4.3 Công nghệ sản xuất bo mat vang Chrysopa sp cay HhnnhHHHHHiiiiiiiiee 68 4.4 Công nghệ sản xuất ong đen ký sinh kén đơn trắng ;

(Cotesia phưếlae Kurdj) Hymenoptera, Braconldae 75

Câu hỏi ôn tập chương 4 cà HH” HH0 HH u 80

Chuong 5

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THUỐC TRỪ SÂU VI SINH

5.1 Cơ sở khoa học của việc sản xuất thuốc trừ sâu vị sinh "ỪỪD 81 5.2 Công nghệ sản xuất thuốc trir sau bang vi khudn Bacillits thuringiensis (Bt) 85 5.3 Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu bằng virus côn trùng 100 5.4 Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu bằng vi nấm côn trùng 110 5.5 Tính khả thi của việc ứng dụng thuốc trừ sâu vi sinh trong việc

phòng trừ sâu hại cây trồng ở Việt Nam tt eeereeeeee 120

5.6 Các giải pháp khấc phục để thuốc trừ sâu vi sinh

có thể ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam - ocSt cScrcrccrerri sec, 124 5.7 Hướng dẫn cách tính toán nồng độ sử dụng

và hiệu lực của thuốc trừ sâu vi sinh - Ă sec tre 125 Câu hỏi ôn tập chương Š ác HH g0 111011111 HH 13 11111411 1 ke 128

Chương 6 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC TÁC NHÂN SINH HỌC KHÁC

TRỪ DỊCH HẠI CÂY TRÔNG 6.1 Công nghệ sản xuất sinh khối tuyến trùng EPN T11 1811525 51111 1 xe 129 6.2 Công nghệ sản xuất chế phẩm nấm đối kháng Trichoderma harianum

để trừ bệnh hại cây trồng -.s toc HH HH Hee 135

6.3 Công nghệ sản xuất các chất có hoạt tính sinh học

pheromon và hormon trừ sâu hại «HH g1 1g grrriệc 140 6.4 Công nghệ sản xuất các loài vi tảo trừ sâu hại cây trồng 5-5 +c<52 142 6.5 Công nghệ sản xuất các thuốc sinh học trừ cỏ dại hại cây trồng 142 6.6 Công nghệ sản xuất các thuốc trừ tuyến trùng hại cậy trồng từ nấm và Bt 143 6.7 Công nghệ sản xuất thuốc sinh học phòng trừ chuột hại cây trồng 144

6.8 Công nghệ ứng dụng kỹ thuật Elisa và PCR trong chẩn đoán nhanh

một số bệnh virus hại cây trồng - sccccvceerevcee Xe 144

Câu hỏi ôn tập chương 6 các co HT HH TH TT TT gerycrrey 147

Chương 7

HƯỚNG PHÁT TRIỀN VỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG BẢO VỆ THỰC VẬT

Ở VIỆT NAM THỜI GIAN TỚI 7.1 Kết quả về CNSH trong bảo vệ thực vật thời gian qua -: 148 7.2 Hướng phát triển về công nghệ sinh học

trong bảo vệ thực vật thời gian tới su Lan ch re na set tr re reserrsrea 150 Câu hỏi ôn tập chương 77 -.- s-cs S4 2v TH E111 1x1 E2 eEcrkcrrserserree 151

Tài liệu tham KhảO sst+12 1x T121 1111111111111 1161117111151121013111x22 152

Phan mét

KHAI NIEM GO BAN VE BAO VE THYC VAT VA CONG NGHE

SINH HOG, GONG NGHE CHUYỂN GEN GMO

TRONG BAO VE THUC VAT

Chuong 1

KHAI NIEM VE BAO VE THUC VAT

vA CAC LOAI DICH HAI CAY TRONG

1.1 KHÁI NIỆM VỀ BAO VE THUC VAT VA DICH HAI CAY TRONG

1.1.1 Dinh nghia vé bao vé thuc vat

Bảo vệ thực vật là một ngành khoa học chuyên nghiên cứu về các nguyên nhân gây hại của dịch hại cây trồng, quy luật tự vệ của cây và các biện

pháp phòng trừ dịch hại nhằm đảm bảo năng suất và chất lượng cây trồng theo hướng bảo vệ môi trường

Nguyên nhân gây hại cây trồng bao gồm côn trùng, bệnh hại, cô dại,

chuột hại, nhện hại và các sinh vật khác, chúng đã làm giảm tài nguyên thực vật, được gọi chung là dịch hại cây trồng nông, lâm nghiệp

1.1.2 Khái niệm về các loại dịch hại cây trồng

1.1.2.1 Côn trùng

a) Số lượng và sự phân bố

Là những loại sâu, bọ gây hại trên cây trồng, số lượng loài của côn trùng

có khoảng 60 vạn đến 150 vạn, chiếm tới 3/4 số loài của giới động - vat

Số lượng cá thể của mỗi loại côn trùng cũng rất lớn, ví dụ: như đàn châu

chấu có thể nặng tới hàng triệu tấn, khi bay che phủ được vài nghìn ha đất,

Côn trùng có khả năng sống ở khắp moi nơi trên Trái Đất, sống trong điều

kiện rất khắc nghiệt như nhiệt độ thấp âm 50°C hoặc nhiệt độ cao trên 40°C

-_ b) Sự biến thái của côn trùng

Côn trùng có 2 pha biến thái:

— Biến thái hoàn toàn (đây đủ 4 pha phát dục trưởng thành, trứng, sâu non và nhộng)

~ Biến thái không hoàn toàn (là thiếu pha nhộng, hoặc pha trứng)

€) Phân loại

Côn trùng có rất nhiều bộ, nhưng tập trung vào một số bộ điển hình:

— Bộ Cánh vẩy — Lepidoptera gồm các loại sâu ăn lá, sâu cuốn lá,

~ Bộ Cánh cứng — Coleoptera gồm các loại bọ cánh cứng như bọ rùa,

bọ hại dừa, bọ cánh cam, xén tóc, mot duc canh,

~ B6 Cénh déu — Homoptera gồm các loại rầy nâu, rầy xanh, rệp muội,

~ Bộ Cánh nửa ~ Hemiptera gồm các loại bọ xít đen, bọ xít xanh

¬ Bộ Cánh màng ~ Hymenoptera gồm các loại ong ký sinh,

~ Bộ Cánh thẳng — Orthoptera gồm châu chấu, cào cào, bọ ngựa,

~ Bộ Hai cánh — Diptera gồm ruồi, muỗi,

~ Bộ Cánh bằng — Isoptera gồm mối hại cây trồng,

d) Su gay hại của côn trùng

Côn trùng trên thực tế đã phá hoại nhiều loại cây trồng:

Gây thiệt hại rất lớn trong sản xuất nông, lâm nghiệp mà mọi người đễ

nhìn thấy

1.1.2.2 Bệnh hại cây trồng (Bệnh cây)

Bệnh cây là trạng thái không bình thường có quá trình bệnh lý biến

động liên tục xảy ra ở trong cây do các yếu tố ngoại cảnh không phù hợp hoặc ký sinh vật Bây ra, dẫn đến sự phá hủy các chức năng sinh lý, cấu tạo, làm giảm sút năng suất và phẩm chất của cây trong một thời gian và không

gian nhất định nào đó

Tuỳ theo từng loại bệnh và mức độ bị bệnh mà cây trồng có những

biến đổi bên ngoài thể hiện bằng các triệu chứng và bên trong biểu hiện

bằng sự trao đổi chất, trước hết là các chức năng sinh lý

Các loại hình cơ bản của triệu chứng bệnh cây gồm:

a) Vết đốm

Đây là một loại triệu chứng chung, có đặc điểm từng đám cục bộ trên

lá,'thân, quả bị chết tạo ra những vết bệnh, có kích thước nhỏ bé nằm rải rắc riêng biệt trên bộ phận cây bị bệnh có hình dạng, màu sắc khác nhau

như bệnh đốm đen lá lạc, bệnh đạo ôn hại lúa,

b) Thối hỏng

Hiện tượng mô tế bào bị các enzym (pectinaza, kitinaza, ) phân giải làm

cấu trúc mô bị phá vỡ, trở thành một khối mềm nhữn, nát nhão hoặc khô cứng,

8

thối hông, mốc, có mùi và màu sắc khác nhau Các bộ phận bị bệnh thường là

mô củ, rễ, quả, hạt chứa nhiều nước và chất dự trữ như khoai tây, cam, lạc

Điển hình là bệnh thối gốc, lở cổ rễ, bệnh thối củ

c) Héo rit

Hiện tượng cây bị chết lá héo rũ màu xanh, vàng, các bó mạch dẫn bị

phá hại màu nâu đen, rễ có thể bị thối hồng, , dẫn đến tình trạng cây thiếu hụt nước, tế bào mất sức trương

d) Biến dạng

Các bộ phận bị bệnh trở nên dị hình, thay đổi hình dạng, kích thước có

dạng xoăn, cuốn lá, nhăn nhúm, cây lùn thấp, còi cọc hoặc cao vống, đâm

nhánh cành, như bệnh virus, bệnh nấm

e) Biến màu

Cây bị bệnh mất màu xanh bình thường, bạc thành màu trắng, xanh nhạt, loang lổ, vàng lá như bệnh sinh lý do thiếu chất đinh dưỡng, thiếu vi lượng, bệnh khảm lá do virus

0D sung

Hiện tượng mô tế bào lớn và sinh sản quá độ rối loạn tạo thành các nốt

u sần mụn cóc, ở trên các bộ phận như rễ, thân, cành, củ, Các loại bệnh như tuyến trùng sưng rễ, bệnh sưng rễ bắp cải, bệnh ung thư khoai tây 8) Lở loét

Bộ phận bị bệnh nứt vỡ, loét thối, lõm sâu, chảy gôm, nhựa dính, , như bệnh loét cam, quýt

Căn cứ vào triệu chứng bệnh bên ngoài và thông qua phân lập, kiểm tra, giám định, các nhà khoa học đã chẩn đoán được các loại bệnh của cây

để đẻ xuất biện pháp phòng trừ

1.1.2.3 Cỏ dại

~ Cỏ dại đã tranh chấp ánh sáng, nước, chất dinh dưỡng với cây trồng, làm ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng, phát triển, làm giảm sút năng suất, sản lượng cây trồng một cách đáng kể và làm giảm phẩm chất của cây trồng, nông sản

~ Cỏ dại làm hỏng đất trồng trọt

~ Cỏ dại còn là nguồn ký chủ mang truyền các loại bệnh cây, là nơi cư

trú, ẩn nấp qua đông của nhiễu loại côn trùng hại cây

~ Cỏ đại còn làm tăng chi phi lao động trong sản xuất

— Tuỳ theo hình thái và đặc điểm sinh học, có dại được chia thành các

9

nhóm khác nhau như cỏ lá rộng, cỏ lá hẹp, cỏ 1 năm, cỏ lâu năm, cỏ ưa cạn,

cỏ ưa nước, Một số loại cỏ dại phổ biến ở nước ta bao gồm cỏ lồng vực, cỏ nãn, cỏ bợ, cỏ mần trầu, cỏ gấu, cô trinh nữ, cỏ gà , chúng đã phát triển

gây ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và chất lượng cây nông, lâm nghiệp Phòng trừ cỏ đại phải kết hợp nhiều biện pháp như thủ công, cơ giới,

canh tác và biện pháp sử dụng thuốc hóa học, ngoài ra kết hợp với biện

pháp sinh học

1.1.2.4 Nhện hại cây

Các loại nhện hại thực vật là nhóm động vật chân đốt thường tập trung

ở bộ nhện nhỏ (Acarina), hình tròn hoặc hình oval, không phân đốt thân, không có râu đầu và có 4 đôi chân đốt (nhện trưởng thành) Khả năng chủ động lan truyền của nhện rất hạn chế, nên phần lớn các loài nhện hại có

những bộ phận đặc biệt để lan truyền một cách thụ động bằng cách nhờ gió

đưa đi hoặc nhả tơ, bám dính chặt vào cơ thể côn trùng, động vật khác để lan đi xa

Nhện sống trên cây, trên lá, chích hút dịch cây làm cho lá có vết đốm, biến dạng, cong lên hoặc làm rụng lá như nhện đỏ hại chè, nhện đỏ hại đậu

đỗ, nhện hại bông Một số nhện ăn hạt làm hỏng mầm hạt và bột như loài

Acarus siro L

Chuột là loài gặm nhấm thuộc họ Muridae Hiện nay có rất nhiều loài

chuột phá hại cây trồng, nông sản và vật liệu sinh hoạt

Căn cứ vào tập tính sinh sống và sự phá hoại, các nhà khoa học đã chia chuột thành 3 nhóm chính:

— Chuột đồng: Gồm có chuột đồng lớn (Røfts hosaensis) và chuột đồng nho (Rattus losca)

~ Chuét nha (Rattus flavipectus) va chuot nhat (Rattus exulars),

— Chuột rừng (Rattus spp)

Chuột có sức sinh sản cao, trung bình một năm có 7 — 8 lứa Trong sản xuất nông, lâm nghiệp, khi có dịch chuột, chúng gây ra những tổn thất rất lớn

1.1.2.6 Các loại sinh vật khác

Bao gồm chim, ốc, sên, đặc biệt là ốc bươu vàng, chúng thường gây

hại những loại cây sống dưới nước như lúa, cỏ, cây trồng cạn như khoai lang, rau, màu,, Như vậy, dịch hại cây trồng là những loại sinh vật hại đã gây hại và chúng làm giảm năng suất cũng như phẩm chất cây trồng một cách đáng kể

10

1.2 DICH HAI PHAT SINH VA GAY HAI TREN MOT SO NHOM CAY

TRỒNG CHÍNH Ở NƯỚC TA

Trên đồng ruộng, cứ cĩ cây trồng là cĩ dịch hại, tuỳ từng loại cây trồng mà các loại dịch hại như sâu, bệnh hại, cĩ đại, nhện hại, chuột hại và các sinh vật hại cĩ khác nhau Việt Nam cĩ hơn 70% dân số làm sản xuất nơng nghiệp nên tuỳ từng vùng, từng địa phương thường sản xuất theo các nhĩm cây chính, ví dụ như nhĩm cây lương thực, nhĩm cây thực phẩm, nhĩm cây cơng nghiệp, , mỗi một nhĩm chỉ đi sâu vào l — 2 cây trồng chính; cĩ giá trị phục vụ cho đời sống của con người -

4.2.1 Nhĩm cây lương thực

1.2.1.1 Trên cây lúa

Thường xuất hiện những dịch hại nguy hiểm như sau:

a) Những lồi sâu hại chủ yếu bao gồm

Rầy nau — Nilaparvata lugens -

Sâu cuốn lá nhỏ — Cnaphalocrosis medinalis

Sâu đục thân 2 chấm — Scirpophaga incertulas

Bọ xít dài — Lepticorisa acuta

Sau nan — Orseolia oryzae

Sâu phao — Nymphula depunctalis

Bo xit den — Scotinophora lurida

a2rAIADNA

SWNT

Sâu cắn gié — Mythimna separata,

b) Nhitng bénh hai chủ yếu

1 Bệnh đạo ơn, do nấm Pir icularia oryzae

2 Bệnh khơ vin, do nam Rhizoctonia solani

3 Bệnh bạc lá, do vi khudn Xanthomonas oryzae

4 Bệnh vàng lá lúa (nguyên nhân chưa xác định)

5 Bệnh lép den hạt lúa, do vi khudn Pseudomonas glumae

6 Bệnh lúa lùn xộn lá, do virus,

-_ Ngồi ra trong những năm gần đây, trên cây lúa cịn cĩ nhiều cỏ đại,

chuột hại, đặc biệt là ốc bươu vàng xuất hiện thành dịch, chúng gây hại

nặng làm giảm năng suất và phẩm chất lúa một cách đáng kể

1.2.1.2 Trên cây ngơ

a) Những sâu hại chủ yếu

1 Sau duc than ng6 — Ostrinia furnacalis

11

2 Sau x4m — Agrotis ypsilon

3 Sau can 14 ngé — Leucania separata

4, Sau xanh duc bap — Helicoverpa armigera

5 Rệp muội ngô — Rhopalosiphum maydis

6 Sâu khoang — Spodoptera liuưa

7 Châu chấu lúa — Oxya velox,

b) Những bệnh hại ngô chủ yếu

Bệnh khô van, do nam Corticium sasaki

Bệnh dém 14 lén, do nim Helminthosporium turcicum Bệnh đốm lá nhỏ, do nấm Helminthosporium maydis

1

2

3

4 Bệnh gỉ sắt ngô, do nấm Puccinia maydis

5 Bệnh mốc hồng, đo nấm Fusariưu momilforme

6 Bệnh phấn đen, do ndm Ustilago maydis

7 Bệnh hoa cúc, do nấm Jsfillaginoidae virens

8 Bệnh nấm hạch, do nấm RÌizoctonia zeae,

1.2.2 Nhóm cây thực phẩm

12

Tập trung chính trên cây rau bắp cải, su hào,

a) Những sâu hại chủ yếu thường xuất hiện:

Sâu tơ — Plutella xylostella

Sâu xanh bướm trắng — Pieris rapae

Sâu khoang — Spodoptera litura

Sâu xanh đục quả — Helicoverpa armigera

Sâu keo da láng — Spodoptera exigua

Sâu xám — Agrotis ypsilon

Rép mudi — Brevicoryne brassicae

1 Bénh thoi nhiin, do nfm Erwinia carotovora

2 Bệnh théi hach, do ném Sclerotinia sclerotiorum

3 Bénh dém vong, do nam Alternaria brassicae

4 Bệnh đốm 14, do nam Phyllosticta brassicae

5 Bénh than thu, do nam Colletotrichum higginsianum,

1.2.3 Nhóm cây công nghiệp (điển hình là cây bông)

a) Những loài sâu hại chủ yếu thường xuất hiện

Sâu xanh đục quả bông — Helicoverpa armigera

Sâu loang — Earias fabia

Sâu hồng — Pectinophora gossypiella

Sau do xanh — Anomis flava

Sâu cu6n 1d bong — Sylepta derogate

Sâu keo da láng — Spodoptera exigua

Ray xanh — Empoasca biguttula

Rệp muội — Aphis gossypii,

b) Những bệnh hại bông chủ yếu

1 Bệnh giác ban bông, do vi khudn Xanthomonas malvacearum

2 Bénh 16 cd ré, do ném Rhizoctonia solani

3 Bénh théi dé qua, do ném Fusarium moniliforme

4 Bénh héo ri, do ndm Fusarium sp

5 Bénh dém 14, do naém Septoria gossypina

6 Bệnh xanh lùn, do virus,

1.2.4 Nhóm cây lâm nghiệp (điển hình là cây thông)

1.3

a) Những loài sâu hại chủ yếu

1 Sâu róm thong Dendrolimuss punctatus

2 Ong cắn lá thông Nesodiprion biremis

3 Sau đục ngọn thông Rhyacionia cristata

4 Dế dũi Gryllotalpa africana palisot de Beauvois

5 Sâu xám nhé hai vudn uom Agrotis ipsilon,

b) Những bệnh hại thông chủ yếu

1 Bệnh khô rơm lá thông Cercospora pini— densiflorae

2 Bệnh khô xám lá thông Pestalotia fenerea

3 Bệnh chảy gôm (Bệnh loét thân cành lá thông) Gưm caser

4 Bệnh thối rễ cây thông con Fusarium solani,

NHUNG THIET HAI DO DICH HA! GAY RA

Các loại dịch hại nhất là sâu, nhện và bệnh hại có tác hại rất lớn, chúng

13

đã gây ra những tác hại xấu đối với đời sống sinh trưởng, phát dục của cây

cũng như làm giảm giá trị nông sản thực phẩm, đó là:

1.3.1 Làm rối loạn và đảo lộn các quá trỉnh sinh lý, sinh hóa của cây trồng

Làm hủy hoại các bộ phận của cây, gây độc cho cây và các sản phẩm nông nghiệp, dịch hại làm thoái hóa giống cây trồng

1.3.2 Các loại dịch hại đã gây ra những thiệt hại về kinh tế

Các loại dịch hại thường làm mất một phần hoặc làm giảm đáng kể về năng suất cây trồng, cụ thể làm giảm thu hoạch, làm giảm chất lượng nông

sản, giảm giá trị thẩm mỹ thương phẩm hàng hóa, làm tang chi phi san

xuất như chi phí về thuốc BVTV, chi phí nhiều công lao động trong phòng

trừ dịch hại,

Đánh giá về thiệt hại đo dịch hại gây ra ở mức độ chính xác rất khó

khăn, tuy nhiên theo thống kê của Tổ chức Nông Lương quốc tế FAO thì

trên toàn thế giới, sự thiệt hại về cây trồng gây ra bởi dịch hại là rất lớn, ước tính hằng năm, sự thiệt hại của các loại dịch côn trùng, bệnh bại, cô đại,

nhện hại và chuột hại gây ra cho cây trồng đến hàng trăm tỷ đô la, trong số

đó tổng sản lượng nông nghiệp bị mất đi, hoặc chi phí về thuốc BVTV, công lao động chiếm khoảng 25 — 30% tổng sản lượng

Theo tài liệu của Crainer (năm 1997) thì thiệt hại do côn trùng và nhện hại gây ra khoảng 29,7 tỷ đôla, tương đương với 13,8% tổng thiệt hại mùa màng chung Thiệt hai do bệnh hại khoảng 24,8 tỷ đôla, tương đương với 11,6% tổng thiệt hại mùa màng Thiệt hại do cỏ dại khoảng 20,4 tỷ đôla, tương đương 9,5% Như vậy tổng thiệt hại chung do dịch hại lên tới 34,9%, con số thiệt hại này là rất lớn, nếu như không có biện pháp phòng trừ kịp thời Với riêng cây lúa, mức thiệt hại tính trung bình hằng năm trên toàn thế giới có thể lên tới 46,4%, trong đó thiệt hại do sâu hại là 26, 1%, bệnh hại

là 8,9% và có dại là 10,8%

Ở Việt Nam, dịch hại cây trồng gây ra với nền sản xuất nông nghiệp là

rất lớn, theo số liệu của Cục BVTV thì hằng năm, các loại sâu, bệnh hại, cỏ dại và chuột hại đã làm giảm khoảng 30 — 40% tổng sản lượng của một số cây trồng như lúa, ngô, rau xanh, đừa và mía,

Để bảo vệ sản xuất nông nghiệp trong những năm qua, mức chi phí cho công tác BVTV phòng trừ dịch hại đã không ngừng tăng lên trên phạm

vi toàn thế giới tính theo đồng đôla Mỹ: năm 1970 1a 5 tỷ, năm 1980 là 20

.tỷ, năm 2000 là 80 tỷ và hiện nay cơn số này còn cao hơn Sở dĩ khống chế 14

được dịch hại vì nhiều nước đã nghiên cứu các biện pháp phòng trừ dịch hại một cách tổng hợp, điều đó thực sự mang lại hiệu quả kinh tế cao trong

việc bảo vệ cây trồng

1.3.3 Dịch hại đã gây ra những hậu quả xấu với môi trường sinh thái

Gây ảnh hưởng lớn đến đời sống xã hội và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người sản xuất -

1.4 CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG TRỪ DỊCH HẠI CÂY TRỒNG

1.4.1 Biện pháp canh tác

Đây là biện pháp thủ công như làm đất, cày bừa, xới xáo, làm cỏ, bỏ

phân, Chăm sóc thường xuyên sẽ hạn chế được các loại dịch hại Việc luân canh, xen canh cây trồng trên đồng ruộng trong l vụ hoặc trong l năm cũng góp phần quan trọng làm thay đổi nguồn thức ăn cho dịch hại, như vậy sẽ làm giảm hoặc hạn chế một phần dịch hại gây ra

1.4.2 Biện pháp chọn tạo các loại giống cây trồng mới

Bằng công nghệ gen và công nghệ tế bào, công nghệ tạo giống cây trồng

mới bao gồm:

— Lai tạo truyền thống và lai tạo tế bào trần (Protoplasts)

— Gây đột biến thí nghiệm truyền thống (hóa học hoặc vật lý) và đột biến do chuyển gen (Insertional mutation) là cài thêm các đoạn gen của

ADN vào nhiễm sắc thể của cây nhằm tạo ra những thay đổi về cấu trúc và

chức năng của gen, gây biến dị tế bào

~ Đa bội hóa và kết hợp với lai để tạo dạng đa bội và đa bội ưu thế lai,

công nghệ tế bào tạo ra các dạng đa bội thể mới

— Đơn bội hóa và tạo dòng thuần nhị bội kép

~ Kỹ thuật ADN tái tổ hợp hoặc công nghệ gen

Những giống cây được chuyển gen GMO, hoặc giống cây mới được lai

tạo mà có năng suất cao, có khả năng chống chịu được với sâu, bệnh hại,

cỏ dại gây ra, hoặc chống chịu với hạn hán và lũ lụt sẽ được chọn lọc dùng

dụng, có hiệu quả ngay, kịp thời và cao Nhưng thuốc hóa học lại gay 6 nhiễm môi trường, để lại dư lượng hóa chất trong nông sản, đồng thời gây

ảnh hưởng đến sức khỏe người sản xuất, đến cây trồng và vậ{ nuôi

Vì vậy biện pháp này chỉ là giải pháp tình thế, khi sử dụng cần phải

chú ý lựa chọn loại các loại thuốc có trong danh mục được phép sử dụng và

phải sử dụng đúng theo hướng dẫn của cán bộ BVTV hoặc làm theo nội

dung hướng dẫn trên nhãn mác của bao bì ,

1.4.4 Biện pháp sinh học

Đây là biện pháp mới, mang tính thời đại bởi biện pháp này là lợi dụng những kẻ thù tự nhiên như các leại côn trùng, nhện có ích và các vi sinh vật

có ích để nghiên cứu công nghệ sản xuất ra hàng loạt vũ khí sinh học mới có

khả năng phòng trừ sâu, bệnh hại cây trồng theo hướng bảo vệ môi trường Đến nay trên thế giới cũng như ở nước ta, rất nhiều nhà khoa học đã đi

sâu nghiên cứu về các loại thiên địch ký sinh ong mắt đỏ, ong vàng, bọ mất

vàng, ong đen kén trắng và hàng loạt các loại thuốc có nguồn gốc từ vi sinh

vật như Bt, virus đa điện nhân NPV.Ha, NPV SI, virus hạt GV.Pr, , nấm

Beauveria, Metarhizium trừ côn trùng hại cây trồng và cây rừng Nấm đối kháng Trichoderma sp va vi khudn huynh quang Pseudomonas fluorescent

trừ bệnh hại cây trồng và vi sinh vật hại cây sống trong đất, cũng như hàng loạt các tác nhân sinh học khác sử đụng trong phòng trừ dịch hại cây trồng

đạt được kết quả khả quan, đáng khích lệ _

Hiện nay, biện pháp sinh học là một biện pháp chính trong hệ thống

quản lý dịch hại tổng hợp (PM), biện pháp sinh học chỉ được phát triển

khi công nghệ sinh học được phát triển ở mức độ cao Như vậy, biện pháp

sinh học luôn gắn liền với công nghệ sinh học thông qua thiết bị hiện đại,

quy mô công nghiệp

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1

1 Trình bày các loại dịch hại cây trồng nông, lâm nghiệp

2 Trình bày một số loại dịch hại chính trên nhóm cây lương thực và cây

thực phẩm

3 Trình bày những thiệt hại do dich hại gây ra với cây trồng

4 Trình bày các biện pháp phòng trừ dịch hại cây trồng

16

Chuong 2 KHAI NIEM VE CONG NGHE SINH HOC

TRONG BAO VE THUC VAT

2.1 KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG BẢO VỆ THỰC VAT

2.1.1 Khái niệm chung về công nghệ sinh học

Công nghệ sinh học (CNSH) là tập hợp tất cả các ngành khoa học về

sự sống, bao gồm sinh học phân tử, di truyền học, sinh hóa học và vi sinh vật học, Trên cơ sở đó, các nhà khoa học đã khai thá¿ khả năng các hoạt

động sống của các vi sinh vật, tế bào động, thực vật, các cơ thể sống, để

nâng cao các quá trình sinh học đó lên quy mô công nghiệp, nhằm tạo ra hàng loạt các sản phẩm sinh học có hàm lượng khoa học cao, có giá trị sử

dụng cao với đời sống con người

Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, công nghệ sinh học nói chung thường

bao gồm các loại công nghệ mang tính kỹ thuật cao theo hướng sinh học, tập trung chủ yếu vào Š loại công nghệ sau:

— Công nghệ gen (sinh học phân tử, kỹ thuật di truyền, sinh hóa học, hóa sinh học và sinh lý học, ) ;

— Cong nghé tế bào và mô

— Công nghệ vi sinh

— Công nghệ enzym

— Công nghệ điều khiển và tin hoc sinh học

Công nghệ sinh học nói chung chỉ có thể hình thành và phát triển khi

các ngành khoa học cơ bản khác đã đạt ở mức công nghệ cao và đã được

tích lũy, sáng tạo Hiện nay CNSH được phát triển dựa trên cơ sở của các ngành khoa học tự nhiên khác nhau với những thành tựu đạt được của hầu

hết các cuộc cách mạng về công nghiệp Vì vậy, CNSH đòi hỏi phải có kiến thức không chỉ về khoa học tự nhiên mà còn phải có kiến thức về công

nghệ Những nước tiên tiến trên thế giới có ngành CNSH phát triển, thường

kết hợp hài hoà giữa các ngành công nghệ cao như điện tử, sinh học, vật liệu mới, với nền kinh tế, sinh thái và môi trường

Công nghệ sinh học là cơ sở khoa học của nền công nghiệp sinh học,

nghĩa là cơ sở chuyển tải các kỹ thuật sinh học thành công nghiệp có quy

mô sản xuất lớn Điều đó đòi hỏi người làm công nghệ phải biết kết hợp

giữa kỹ thuật công nghệ với các thiết bị công nghệ cao để có thể sản xuất

17

và thương mại hóa sản phẩm cũng như ứng dụng được những sản phẩm khoa học vào đời sống, sản xuất để chúng quay trở lại phục vụ cho cuộc sống của con người

2.1.2 Khái niệm về công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật

Công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật (BVTV) là vận dụng các kỹ thuật cao để sản xuất ra các loại thuốc sinh học và các loài thiên địch ký sinh ăn thịt trên quy mô công nghiệp, góp phần vào phòng trừ dịch hại cây

trồng nhằm đạt hiệu quả kinh tế cũng như xã hội cao theo hướng bảo vệ

môi trường, tạo ra các nông sản, thực phẩm an toàn, bền vững

Các kỹ thuật của CNSH trong BVTV tập trung chủ yếu là:

— Công nghệ chuyển gen GMO trong BVTV như gen Bt, gen khang

virus, gen kháng nấm bệnh hại cây, gen kháng thuốc trừ cỏ, gen trao đổi thứ cấp, nhằm hạn chế các loài sâu, bệnh, cổ dại hại cây trồng

— Công nghệ vi sinh để sản xuất ra các thuốc trừ sâu vị sinh vat nhu Bt, nấm

— Công nghệ tế bào để nhân nhiễm và tạo ra các chế phẩm virus trừ sâu hại

- Công nghệ vi sinh để sản xuất ra các thuốc đối kháng trừ bệnh hại

cây trồng

— Công nghệ chuẩn đoán nhanh bệnh cây

— Công nghệ sinh học chọn tạo các giống cây trồng có khả năng chống

chịu với sâu, bệnh, cỏ dại và điều kiện bất lợi của ngoại cảnh

— Công nghệ sản xuất các loài ký sinh, ăn thịt, tuyến trùng có ích Như vậy, khái niệm về CNSH trong BVTV phải được hiểu rộng hơn và

chúng được phát triển ở mức độ cao hơn để nâng cao và làm tăng khả năng

sử dụng của các biện pháp sinh học trong phòng trừ dịch hại cây trồng, góp

phần quan trọng vào điều khiển trạng thái cân bằng sinh học trong tự nhiên Công nghệ sinh học mang ý nghĩa về mặt công nghệ gắn liền với quy

mô công nghiệp, hay nói cách khác là CNSH phải luôn di liền với thiết bị hiện đại, với công nghệ cao vì thiết bị chính là cầu nối giữa khoa học vào sản xuất Công nghệ sinh học trong BVTV dựa trên nền tảng của các biện

pháp sinh học, ngược lại, các biện pháp sinh học muốn triển khai tốt vào

thực tiễn sản xuất phải dựa trên nền tảng CNSH được phát triển, hay nói

cách khác thì biện pháp sinh học chỉ là cơ sở để CNSH phát triển

Rõ ràng biện pháp sinh học có mối quan hệ chặt chẽ và mật thiết với

CNSH, biện pháp sinh học chỉ được phát huy tác dụng khi CNSH được đầu

tư thoả đáng về mặt công nghệ Điều này đòi hỏi các nhà khoa học chủ trì

cũng như cán bộ thực hiện phải có kiến thức để nghiên cứu bằng tư duy

18

sáng tạo và sử dụng những thiết bị hiện đại nhằm thực hiện tốt quy trình

công nghệ vào san xuất tạo ra các sản phẩm sinh học đảm bảo chất lượng ở

quy mô công nghiệp, có khả năng ứng dụng rộng rãi vào thực tiễn sản xuất

trên diện tích lớn CNSH trong BVTV còn đòi hỏi các cán bộ khoa học và cán bộ kỹ thuật phải biết vận dụng các biện pháp sinh học ở mức công

nghệ cao, bảo vệ cây trồng trên cơ sở tâm huyết với nghề, say mê với đồng

ruộng thì mới mong đạt được hiệu quả cả về kinh tế và xã hội

Thực tế hiện nay, CNSH trong BVTV ở Việt Nam còn đang giao thời bởi nền CNSH nói chung đang trong quá trình phát triển phức tạp để đạt được chân lý, nên còn gặp nhiều khó khăn, phần lớn thuốc trừ sâu vi sinh

vật đang trong giai đoạn sản xuất bằng dây chuyển đơn giản, từ thủ công

đến bán công nghiệp, do đó tiêu chuẩn chất lượng không ổn định, điều này phụ thuộc rất lớn vào nhà sản xuất hoặc vào những đại lý khi sang chai, đóng gói, thực chất khó phân biệt hàng thật, hàng giả, điều đó gây thiệt hại lớn cho người nông dân sử dụng, nhưng không đạt hiệu quả

Trong những năm qua, ở nhiều nước trên thế giới, CNSH trong BVTV

đã phát triển ở mức độ cao, kết quả thực tiễn trên đồng ruộng có nhiều tác

nhân sinh học do CNSH tạo ra, thực tế đã điều chỉnh được trạng thái cân

bằng sinh học trong tự nhiên, nghĩa là khi trên đồng ruộng có sâu hại xuất

hiện thì chúng chính là nguồn ký chủ cho hàng loạt những loài ký sinh, thiên địch và những vi sinh vật có ích tấn công, như vậy không phải dùng hóa chất, kết quả là các loại nông sản, thực phẩm sản xuất ra thật sự an toàn 2.2 VỊ TRÍ CUA BIEN PHAP SINH HQC TRONG HE THONG TONG HOP BAO VE CAY TRONG

2.2.1 Biện pháp hóa học giữ vị trí quan trọng trong BVTV từ những

năm đầu của thế kỷ XX

Những năm đầu của thế kỷ XX, ngành hóa học bảo vệ thực vật đã phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là sau đại chiến thế giới lần thứ hai, toàn thế

giới đã sản xuất ra hơn l5 triệu tấn thuốc hóa học để phun trên diện tích

hơn 4 tỷ ha cây trồng nông — lâm nghiệp Thực tế cho thấy, trên đồng

ruộng đã giảm hẳn số lượng sâu bệnh hại và năng suất, sản lượng nông

nghiệp tăng lên xấp xi hai lần Kết quả này cho thấy chỉ cần có thuốc hóa `

học, con người có thể giải quyết được việc phòng trừ sâu, bệnh hại cây

trồng và thời gian đó biện pháp hóa học đã giữ vị trí khá quan trọng, gần như là độc tôn trong phòng trừ dịch hại bảo vệ cây trồng

Từ giữa những năm 1950 trở di, việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu

19

hóa học đã không ngừng được tăng nhanh và phát triển rộng khắp trên

nhiều đối tượng cây trồng, ở khắp mọi nơi trên toàn thế giới với số lượng

ngày càng lớn Vì vậy, việc sử dụng thuốc hóa học phòng trừ sâu, bệnh hại

ở nhiều nước đã trở nên lạm dụng, có khi còn quá tuỳ tiện, rất nhiều nơi

chi trong 1 vu ho đã phun tới 10 — 12 lần, thậm chí có khi lên tới 20 — 24

lần, đến lúc nào đó thì năng suất cây trồng đã không thể tăng lên được

nữa mà bị chững lại và kết quả ngược lại là sâu, bệnh hại lại có chiều

hướng gia tăng bởi vì sâu, bệnh hại cây trồng đã quen dần với thuốc hóa

học Thực tế là sâu, bệnh hại đã phát sinh, phát triển ngày một nhiều hơn,

chúng đã phá hại cây trồng nhanh hơn và gây thiệt hại đáng kể, có nhiều

loài sâu hại trước đây chỉ là thứ yếu thì nay lại trở thành chủ yếu là do

chúng đã phát sinh với số lượng lớn, rộng khắp trên toàn diện tích trồng trọt và phá hại rất mạnh, chính điều đó đã gây ra những tổn thất và làm mùa màng thiệt hại nghiêm trọng, ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và

phẩm chất của nông sản

2.2.2 Hạn chế của thuốc hóa học và vai trò của biện pháp sinh học

trong BVTV vào thập kỷ 80 — 90 thế kỷ XX

Do phun thuốc trừ sâu hóa học định kỳ với nồng độ cao nên môi

trường sinh thái chung bị ô nhiễm trầm trọng, các nông sản phẩm bị nhiễm

độc và ít nhiều cũng để lại dư lượng hóa chất trong nông sản thực phẩm

Điều tra trên các cây trồng nông — lâm nghiệp, các nhà khoa hoc đã

phát hiện thấy có khoảng 500 loài sâu, nhện hại mang tính kháng thuốc Các quần thể côn trùng ký sinh, thiên địch có ích như các loài ăn thịt và bắt

mồi ngoài tự nhiên đã bị giảm hẳn số lượng Ong bướm thụ phấn hoa đã bị

tiêu diệt khá nhiều, điều này đã gây ảnh hưởng lớn đến năng suất cây trồng,

đặc biệt là các loại côn trùng thụ phấn chéo Các loài giun và côn trùng

sống trong đất có tác dụng làm xốp đất và làm phân hủy các chất hữu cơ

trong lớp đất cày cũng ngày một ít đi Cá, tôm, cua, ếch, nhái, ở các ao

hồ bị giảm sút rõ rệt, các loài chim thú ăn sâu cũng dần dần biến mất, có khi bị cạn kiệt

Chính vì vậy, vai trò của các biện pháp sinh học trong đấu tranh sinh học đã được các nhà khoa học trong những năm 80 — 90 của thế kỷ XX đánh giá rất cao khi mà biện pháp hóa học đã bộc lộ rõ những hạn chế chính như sau:

— Thuốc hóa học đã tác động lên hệ côn trùng ký sinh và ăn thịt mạnh

hơn nhiều so với đối tượng sâu hại cần phòng trừ

— Thuốc tích tụ trong các cơ thể động vật, thực vật thông qua chuỗi mắt

20

xích thức ãn, thuốc còn đọng lại cả trên đất, nước mà cá, tôm đã an phải và

con người lại ăn cả những loại cá, tôm trên

— Liều lượng thuốc trừ sâu cứ tăng dần nên dẫn đến môi trường sinh

thái bị ảnh hưởng, sức khoẻ con người bị giảm sút

— Việc sử dụng liên tục một loại thuốc đã gây cho những cá thể bị đột biến có khả năng chịu đựng cao với thuốc trừ sâu làm cho sâu hại nhờn thuốc

2.2.3 Đấu tranh sinh học trong tự nhiên là cơ sở, nền tảng của công

nghệ sinh học trong BVTV

2.2.3.1 Sơ lược lịch sử về đấu tranh sinh học

Lịch sử của việc ứng dụng đấu tranh sinh học đã được phát triển và

tăng theo sự phát triển chung của nền kinh tế thế giới Thêm vào đó, khi kinh tế ở mỗi nước phát triển thì cuộc sống của con người ngày càng được

cải thiện và đấu tranh sinh học cũng ngày càng được phát triển, trong đó khoa học về công nghệ sinh học trong BVTV càng được các nhà lãnh đạo

của những nước đó quan tâm chú ý để nâng cao chất lượng sản phẩm nhằm

mục đích phục vụ trở lại cho con người

Có thể kể ra một vài ví dụ cụ thể về lịch sử phát triển của đấu tranh

sinh học là từ xa xưa, con người đã biết sử dụng những loài ký sinh thiên địch và các vi sinh vật có ích để phòng trừ những loài côn trùng và nhện

gây hại cây trồng Ngay từ thế ky I— IV, người nông dân Việt Nam đã biết

dùng kiến vàng để phòng trừ sâu hại cam chanh Người Trung Hoa cổ xưa

cũng biết dùng kiến vàng để treo lên cây cho kiến ăn sâu, ăn bọ xít hại cây

Năm 1856, tại Pháp, nha khoa hoc Fitch đã thí nghiệm dùng bọ rùa ăn rệp hại cây, tác giả nhận thấy có hiệu quả,

Năm 1882, tác giả Cook Mc cho biết, loài người đã biết sử dụng các loài côn trùng có ích như bọ mắt vàng, bọ xít, kiến, để diệt sâu, bảo vệ

cây trồng

Đầu thế kỷ thứ XX có rất nhiều công trình nghiên cứu mang tính quy

luật về vai trò của các nhóm sâu ăn thịt như bọ rùa, bọ xít, kiến, của nhóm ký sinh như ong, ruồi, Vào những năm 1890 —1897, nhà khoa học Koben người Đức đã thu thập được nấm Metarhizium sp ký sinh trên sâu hại từ Ha Oai, mang về Đức để nghiên cứu Năm 1870 — 1895, nhà bác học

Louis Paster cũng đã phát hiện ra vi khuẩn Bacillus thuringiensis và nấm Beauveria sp gây hại trên con tầm vôi Bombyx more, theo các tác giả thì đây là hướng mở ra cho việc nghiên cứu sử dụng các vị sinh vật gây bệnh

với sâu hại nói riêng và côn trùng hại nói chung

21

Những năm gần đây, nhiều nhà khoa học BVTV trén thé gidi va trong nước đã nghiên cứu thành công việc kết hợp các biện pháp sinh học với biện pháp hóa học để phòng trừ sâu bệnh hại đạt kết quả tốt Các kết quả nghiên cứu có giá trị của ngành hóa hữu cơ và hóa phân tích đã giúp cho một số nhà khoa học tách được các chất dẫn dụ sinh dục đối với một số đối tượng sâu hại, làm cho con cái mất khả năng sinh sản dẫn đến loài sâu hại,

đó bị diệt vong

Năm 1965, nhà khoa học Steiner đã nghiên cứu ra chất dẫn dụ ăn uống

Metylengenỏl, khi hỗn hợp chất dẫn dụ này với thuốc trừ sâu có nguồn gốc lân hữu cơ (phosphat) theo tỷ lệ 97: 3 (100%), tác giả Steiner đã tẩm dịch hỗn hợp trên vào bã mía, kết quả cho thấy chất dẫn dụ ăn uống Meiylengenol có thể dẫn dụ được các con đực của ruồi đục quả ở phạm vi bán kính xa | km, theo Steiner, chỉ cần sử dụng 8g chất dẫn dụ ăn uéng Metylengenol cho 1 ha thi cé thể tiêu điệt được hoàn toàn ruồi đục quả Dacus dorsalis hại cam, chanh

Thực tế cho thấy trên thế giới, đấu tranh sinh học đã được các nhà khoa học nghiên cứu từ lâu Ở nước ta, đấu tranh sinh học cũng đã được biết đến từ xa xưa, nhưng những năm gần đây mới được nghiên cứu trên cơ

sở công nghệ sinh học để phát triển và hoàn thiện quy trình một cách đồng

bộ trên quy mô lớn, nhằm góp phần ứng dụng vào bảo vệ cây trồng theo hướng bền vững tạo ra nông sản, thực phẩm an toàn phục vụ cho cuộc sống

của con người

2.2.3.2 Khái niệm về đấu tranh sinh học (ĐTSH)

Theo tài liệu của Hoàng Đức Nhuận thì có rất nhiều định nghĩa về đấu

tranh sinh học, nhưng định nghĩa đơn giản và dễ hiểu hơn cả là:

"Đấu tranh sinh học là biện pháp sử dụng sinh vật hoặc các sản phẩm - của chúng nhằm ngăn chặn, hoặc làm giảm bớt những thiệt hại do các sinh vật hại gây ra”

Điều chỉnh sinh học là một quá trình trong đó các loài ký sinh, ăn thịt hoặc gây bệnh trên côn trùng hại xuất hiện trong sinh quần do sự tác động

có ý thức của con người với mục đích là làm giảm số lượng cá thể của một

loài vật hại nào đó đến mức sinh vật hại đó không còn gây hại, hoặc sự

thiệt hại do nó gây ra không có ý nghĩa về mặt kinh tế

Sử dụng kẻ thù tự nhiên trong đấu tranh sinh học là: Khi sâu hại gặp điều kiện thuận lợi mà phát triển mạnh thì nguyên tắc đầu tiên con người

phải vận dụng là tạo mọi điều kiện không thuận lợi nhằm ngăn chặn sự phát triển và thu hẹp phạm vi ảnh hưởng của quần thể sâu hại đối với cây trồng

22

Sử dụng biện pháp ĐTSH là vận dụng hài hoà những nguyên tắc và biện pháp sinh học phòng trừ sâu bệnh hại Trong bảo vệ thực vật nếu biết ting dung DTSH thì hiệu quả phòng trừ cao và hiệu quả được diễn ra liên tục trong thời gian dài, các nhà khoa học thường coi đấu tranh sinh học là sinh thái học ứng dụng

2.2.3.3 Cơ sở khoa học của đấu tranh sinh học trong BVTV

— Tạo ra mối quan hệ mới không thuận lợi cho đối tượng gây hại trên

cơ sở vận dụng sáng tạo, nghĩa là đưa vào môi trường sống của sâu hại một yếu tố sinh học mới là kẻ thù tự nhiên để phá vỡ điều kiện mới không thuận lợi cho sự phát triển của quần thể sâu hại.Yếu tố sinh học mới đó là các loài ăn thịt, bắt mồi hay ký sinh ong, ruồi và các vi sinh vật gây bệnh

côn trùng như Bi, virus, vi nấm,

— Tạo nên hiện tượng nhiều ký sinh cả trong điều kiện tự nhiên cũng

như trong nghiên cứu thí nghiệm, dua trên cơ sở côn trùng gây hại thường

có các loại sinh vật có ích ký sinh Bình thường thì chỉ có một loài ký sinh, nhưng trong thực tế cũng có cá thể côn trùng có từ hai loài ký sinh trở lên, hiện tượng này được các nhà khoa học gọi là nhiều ký sinh Điều này dẫn đến sự cạnh tranh thức ăn trực tiếp giữa các loài ký sinh, ví dụ như ong Ópius sp ký sinh lên ruồi đục quả trong cùng một thời gian đã tạo nên sự

cạnh tranh quyết liệt Theo Howard, năm 1911, việc nghiên cứu tác động của hiện tượng nhiều ký sinh để tiêu điệt sâu róm đã dẫn tới lý thuyết tuần

tự trong đấu tranh sinh học, nghĩa là tạo cho mỗi loại ký sinh tác động vào một giai đoạn phát triển của sâu hại Hiện nay, hiện tượng nhiều ký sinh ít thực hiện vì các nhà khoa học đã chứng minh, chỉ cần một loài ký sinh tác động có hiệu quả cũng đủ kìm chế khả năng phát triển của sâu hại

— Vai trò của ký sinh và bắt mồi, ăn thịt trong đấu tranh sinh học: Tuỳ

điều kiện cụ thể, người ta thường căn cứ vào mối quan hệ sinh học đặc thù

giữa sâu hại với kẻ thù tự nhiên mà quyết định sử dụng loài ký sinh hoặc

loài bắt mồi ăn thịt để phòng trừ trên cơ sở của công nghệ sinh học

— Đấu tranh sinh học theo vùng địa lý: Kết quả thí nghiệm trên đồng

ruộng cho thấy, côn trùng thường phát triển thích hợp trong điều kiện thuận lợi về ôn độ, ẩm độ, lượng chiếu sáng, lượng mưa cũng như chế độ

dinh dưỡng, đất đai, đấu tranh sinh học với các loại côn trùng hại này

thường dễ dàng hơn và ngược lại

— Nhóm vi sinh vật bao gồm vi khuẩn Bt, virus (NPV, GV, CPV., ), vi nấm Beauveria, Metarhizium, Nomuraea.,

— Nhóm vi tảo, tuyến trùng ăn sâu,

— Nhóm nguyên sinh động vật

— Nhóm chim, thú,

Ở mỗi nhóm sinh vật có ích đều phát huy vai trò và tác dụng to lớn

trong đấu tranh sinh học, đặc biệt là trong việc phòng trừ các loài dịch hại nguy hiểm trên các cây trồng nông, làm nghiệp

2.2.4 Vị trí của biện pháp sinh học trong BVTV

Trong mấy thập kỷ gần đây, chiến lược bảo vệ cây trồng trên thế giới

đã được thay đổi một cách cơ bản, vì vậy biện pháp sinh học ngày càng thể

hiện rõ tính ưu việt và vị trí đặc biệt của nó trong hệ thống tổng hợp bảo vệ

cây trồng

2.2.4.1 Nội dung chính của biện pháp sinh học trong BVTV

Tăng cường sự điều hoà tự nhiên để làm giảm lâu dài số lượng các cơ

thể sinh vật gây hại xuống mức không thể gây tổn thất lớn về kinh tế đối với cây trồng Vì vậy, tất cả các phương pháp được vận dụng nhằm đấu tranh chống các cơ thể gây hại đều phải nhằm nâng cao thế năng sinh học

của các kẻ thù tự nhiên để tạo nên mối quan hệ sinh học mới trong sinh

quần đồng ruộng, làm cho các sinh vật hại không thuận lợi về mặt sinh sản cũng như tiếp tục phát triển

Con người phải luôn luôn kìm hãm sự tăng trưởng về số lượng của các

cơ thể có hại trong các quần thể tự nhiên trên cơ sở tác động tối ưu đến môi

trường sống, nghĩa là bảo vệ và tăng cường sự hoạt động của các loài thiên địch có ích trong tự nhiên cũng như nghiên cứu và sử dụng các tác nhân sinh học mới trong công tác phòng trừ dịch hại

Những năm vừa qua, ở Việt Nam, việc sử dụng các giống cây trồng

chống chịu với sâu, bệnh và các biện pháp phòng trừ sâu, bệnh một cách

tổng hợp tuy đã có nhiều tiến bộ, nhưng thực sự chưa được nhân rộng Biện

pháp hóa học vẫn giữ vị trí chủ đạo trong bảo vệ thực vật, mặc dù số lượng thuốc hóa học được dùng còn thấp so với nhiều nước trên thế giới, nhưng vì

sử dụng thuốc một cách tuỳ tiện, thiếu hiểu biết nên đã gây ra những hậu

quả tiêu cực tương tự như đã xảy ra trên thế giới trước đây

2.2.4.2 Công tác BVTV ở Việt Nam đòi hỏi theo hướng mới

Để đảm bảo luôn ổn định lâu dài hiệu quả phòng trừ dịch hại chủ yếu 24

là sâu, bệnh, , cũng như hạn chế được dư lượng độc hại của thuốc trừ sâu trên nông sản thực phẩm, bảo vệ môi trường sống thì vấn để nghiên cứu các biện pháp sinh học trong bảo vệ thực vật phải được đặt ra một cách nghiêm túc Nghiên cứu BVTV phải nhanh chóng chuyển dần sang một chiến lược mới, đó là hệ thống chiến lược bao gồm nhiều biện pháp phòng trừ tổng hợp, lấy biện pháp sinh học và sinh thái học làm trọng tâm, kết hợp hài hoà sử dụng thuốc hóa học với liều lượng thấp dưới mức cho phép một cách hợp lý mà vẫn đạt hiệu quả phòng trừ cao, khắc phục những

nhược điểm do thuốc hóa học gây ra, đồng thời góp phần tạo dựng và thiết

lập nên một nền nông nghiệp sạch, an toàn và bền vững

Ngày nay, để đạt được điều đó đòi hỏi các nhà quản lý, các nhà khoa

học, đặc biệt là người nông đân sản xuất tạo ra các sản phẩm hàng hóa rau,

củ, quả, phải hiểu đúng vị trí, ý nghĩa của các biện pháp sinh học trong

BVTV để từ đó hoạch định chính sách đầu tư cho CNSH cũng như tạo điều kiện cho các nhà khoa học có cơ hội nghiên cứu chuyển giao đến các cơ sở sản xuất, hướng dẫn nông dân mua các chế phẩm sinh học sử dụng phòng trừ dịch hại đạt chất lượng, đảm bảo sản phẩm an toàn

2.2.5 Các hướng chính của đấu tranh sinh học

Là cơ sở khoa học của công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật, ở nước ta trong 3 thập kỷ gần đây đã và đang phát triển với nhịp độ nhanh các ngành khoa học nói chung và các biện pháp sinh học nói riêng để điều

hoà số lượng các cá thể dịch hại xuống mức thấp nhất Các hướng chính

của đấu tranh sinh học trong phòng trừ dịch sâu, bệnh hại, có đại, gây ra

đã được các nhà khoa học định hướng và xác lập thành một thể thống nhất đựa trên hai hướng chính sau day:

2.2.5.1 Tính toán để nâng cao hoạt tính của các nguồn sinh vật có ích ngoài tự nhiên bao gồm

— Xác định thành phần và hiệu quả của các loài côn trùng ký sinh ~ ăn thịt có ích và các tác nhân vi sinh vật gây bệnh trên cơ thể sinh vật hại có

sẵn ngoài tự nhiên, nhằm mục đích duy trì sự xuất hiện của chúng trên đồng ruộng để làm giảm một phần hoặc tiến tới giảm hẳn khối lượng sử

dụng thuốc trừ sâu

— Xây dựng cơ cấu cây trồng thích hợp để tạo ra các nguồn thức ăn có các cơ chế không thích hợp với các loài sâu, bệnh, nhện hại gây ra như gieo trồng các loại cây có khả năng chuyển gen độc, các cây có khả năng miễn dịch, các giống mới có khả năng kháng được sâu bệnh hai,

~ Xác lập các biện pháp canh tác thích hợp để nâng cao hoạt tính của

các sinh vật có ích

25

— Sử dụng các loại thuốc trừ sâu hóa học có ảnh hưởng thấp nhất đối với các quần thể côn trùng ký sinh — ăn thịt và bất mồi, cũng như không

ảnh hưởng tới môi trường sống cộng đồng

2.2.5.2 Nghiên cứu tạo ra các chế phẩm sinh học và các vũ khí sinh học khác để ứng dụng trong phòng trừ các sinh vật gây hại bao gồm

— Sản xuất và sử dụng rộng rãi các loại thuốc trừ sâu vi sinh vật trên cơ

sở các nguồn vi khuẩn, virus, vi nấm, vi tảo và các thuốc kháng sinh

— Sử dụng các chất có hoạt tính sinh học như các pheromon sinh dục,

các hormon sinh trưởng, các chất dẫn dụ ăn uống, các chất gây ngán và các chất xua đuổi côn trùng,

— Sản xuất trên quy mô công nghiệp để phóng thả các loại côn trùng và nhện ký sinh — an thịt có ích lên đồng ruộng nhằm hạn chế được quần thể sâu hại

— Phóng thả các côn trùng có hại đã được gây vô sinh nhằm tạo ra sự cạnh tranh sinh đục với quần thể sâu hại ngoài tự nhiên

— Sử dụng các côn trùng ăn cây, các tuyến trùng và các tác nhân gây

bệnh chuyên tính hẹp đã qua kiểm dịch để diệt trừ các loài cô gây hại cho cây trồng

Trong hai hướng trên, hiện nay các nhà khoa học đặc biệt chú ý đến hướng thứ hai, bởi hướng này hầu hết phải dựa trên nền tảng nghiên cứu của công nghệ sinh học mới có thể phát triển sản xuất ra các loại thuốc trừ sâu sinh học đạt chất lượng cao, mang tính ổn định để sử dụng rộng rãi trong phòng trừ dịch hại cây nông, lâm nghiệp

Đến nay, trên thế giới đã có rất nhiều công trình khoa học nghiên cứu

về CNSH trong bảo vệ thực vật, nhiều nước đã thu được những kết quả tốt

trong quá trình triển khai ứng dụng các chế phẩm sinh học phòng trừ sâu

hại, bệnh hại, có đại và chuột hại bảo vệ cây trồng

2.2.6 Những biện pháp sinh học phòng trừ các dịch hại cây trồng

2.2.6.1 Trừ sâu hại

— Sử dụng các loại côn trùng và nhện ký sinh — ăn thịt, bắt mồi

— Nghiên cứu các tác nhân gây bệnh côn trùng như sử dụng các loại thuốc vi sinh vật trừ sâu hại có nguồn gốc từ vi khuẩn Bt, virus NPV, GV

và nấm Beauveria, Metarhizim,

— Sử dụng tuyến trùng trừ sâu hại

— Sử dụng các chất có hoạt tính sinh học như các chất dẫn dụ sinh dục Pheromon, các chất hormon sinh trưởng, các anti — hormon

— Sử dụng các vi tảo xanh — lục trừ sâu hại,

26

2.2.6.2 Trừ bệnh hại

— Sử dụng các chất kháng sinh

— Sử dụng Nấm đối kháng Trichoderma sp

~ Sir dung cdc xa khuan Steptomyces dicklowii

— Sử dụng các vi khuẩn huỳnh quang Pseudomonas fluorescens, 2.2.6.3 Trừ tuyến trùng gây hại cây trồng

— Sử dụng các độc tố của vi khuẩn Bacihis sp

2.2.6.5 Trừ cỏ dại hại cây trồng

— Sử dụng các côn trùng chuyên tính hẹp để ăn cây

— Sử dụng các vi sinh vật chuyên tính hẹp để lây bệnh trên cỏ đại

2.2.6.6 Áp dụng biện pháp di truyền để phòng, chống sâu hại

— Gây vô sinh sâu hại cây trồng

— Chọn tạo các nòi nhện ăn thịt và các côn trùng ký sinh — ăn thịt có

khả năng chống chịu và sinh sản cao

— Chọn †ạo các chủng vi sinh vật có độc tính cao

2.2.6.7 Sản xuất công nghiệp các côn trùng gây hại làm ký chủ để nhân nuôi các loài thiên địch ký sinh, ăn thịt có ích

— Sản xuất ra các thuốc trừ sâu sinh học

— Phương pháp di truyền trừ sâu hại

~ Phương pháp thử thuốc trừ sâu hại

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2

1 Trình bày khái niệm về công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật

2 Hay néu vi tri của biện pháp sinh học trong bảo vệ thực vật

3 Trình bày khái niệm về đấu tranh sinh học trong bảo vệ thực vật

4 Trình bày cơ sở khoa học của công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật

27

LOAI THUOC HOA HOC

3.1.1 Sự thiệt hại do sâu, bệnh gây ra

a) Tác động xấu đến sinh trưởng và phát triển của các loại cây trồng

Các loại dịch hại đã làm đảo lộn, làm rối loạn các quá trình sinh lý, sinh hóa của cây, làm hủy hoại các bộ phận của cây và gây độc cho cây cũng như các sản phẩm nông nghiệp

Dịch hại cây trồng làm giảm giá trị hàng hóa, ảnh hưởng đến chất lượng

Lam thoái hóa giống cây trồng, làm hỏng đất trồng trọt khi phun các

loại thuốc hóa học,

b) Các loại dịch hại đã gáy ra những thiệt hại kinh tế

~ Làm mất sản lượng hoặc làm giảm sút năng suất, gây ảnh hưởng lớn đến thiệt hại về mặt kinh tế của nông dân

— Làm giảm chất lượng nông sản

— Làm giảm khả năng chế biến nông sản phẩm

~ Lam tang chi phi sản xuất trong công tác phòng trừ dịch hai

Đánh giá về sự thiệt hại của nông sản do sâu bệnh hại gây ra thì thật khó chính xác, song theo ước tính của Tổ chức Nông Lương quốc tế (FAO) thì:

~ Chi phí sử dụng thuốc hóa học để phòng trừ các loại sâu, bệnh hại

cây trồng là rất lớn Có khoảng 67.000 loài gây hại cây trồng nông, lâm

nghiệp, trong đó khoảng 9.000 loài côn trùng và nhện hại quan trọng

~ Binh quân hằng năm sản lượng nông nghiệp bị mất đi khoảng 20 —30%

tổng sản lượng, tính ra mất hàng trăm tỷ đôla Mỹ (USD) Nam 1994, chi phí sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trên toàn thế giới là 9 tỷ LI0 triệu USD,

nhưng vẫn bị thiệt hại do sâu, bệnh hơn 100 tỷ USD (bang 3.1)

28

Bảng 3.1 Phân bổ sử dụng thuốc trừ sâu, bệnh trên thế giới

theo cây trổng, năm 1994 (Nguồn Claves)

Bảng 3.2 Lượng thuốc bảo vệ thực vật (tấn) đã sử dụng

ở Việt Nam từ 1991 — 2000 (tấn) (Nguồn Cục BVTV)

Chúng loại | nại „ | Khối| „ | Khối | „| Khối | „ | Khối | „`

lượng| '° |lượng| '” liượng| ” |lượng| “ llượng| '

Thuốc trừ sâu | 17,6 |82,2| 18,1 | 74,1 | 17,7 | 69,2 | 20,5 | 68,3 | 68,9 | 67,1 Thuốc trừ bệnh| 2,7 |12/6| 2,8 | 115 | 3/8 | 148 | 47 | 15,5 | 13,5 | 131 Thuốc diệt cô | 5,0 | 3,3 | 2,6 | 107 | 3,05 | 11,9 | 3,5 | 117 | 157 |1543 Thuốckhác | 4.1 | 1,9 | 0,9 | 3,7 | 105 | 41 | 135 | 45 | 46 | 4,5 Tổng số (tấn) | 29,4 | 100 | 24,4 | 4100 | 25,60 | 100 | 30,05 | 100 | 102,7 | 100

Bảng 3.2 cho thấy, lượng thuốc sử dụng lớn như vậy thì chi phí để có

lượng thuốc này tất nhiên là rất lớn Nhưng trong cuộc chiến phòng chống

sâu, bệnh hại cây trồng bằng thuốc hóa học, con người tuy đã cố gắng, nhưng vẫn luôn luôn thấy mình bị thất bại, vì sâu bệnh hại vẫn tồn tại liên tục với số lượng ngày càng nhiều, thực chất đây là bản chất của sự cạnh

tranh sinh tồn trong đấu tranh sinh học Mặc dù chi phí lớn nhưng vẫn chưa

đạt hiệu quả hữu ích, vì vậy thuốc hóa học chỉ là một giải pháp tình thế Năm 2000, nước Mỹ và một số nước tiên tiến đã nghiên cứu kiểm soát sâu, bệnh hại cây trồng thay cho thuốc hóa học theo hai hướng chính, đó là sản xuất thuốc trừ sâu sinh học và chuyển các gen kháng sâu, bệnh

3.1.2 Hậu quả của các loại thuốc hóa học

a) Môi trường sống chung cũng như hệ sinh thái bị ô nhiễm nặng nề

và trầm trọng

— Các nông sản thực phẩm và đất trồng trọt bị nhiễm bản bởi các hóa

chất độc hại

29

~ Cấu trúc đồng ruộng ở khắp mọi nơi bị mất cân bằng sinh thái

~ Thuốc hóa học gây độc hại và làm ảnh hưởng tới sức khoẻ của người

và các gia súc, gia cầm, động vật khác

b) Gây ra tính kháng thuốc của các loài sâu hại

Theo số liệu của các nhà khoa học thì muốn đạt được hiệu quả diệt sâu

hàng năm, hàng vụ trồng trọt, người ta phải tăng thêm nồng độ thuốc sử

dụng cho đến một lúc nào đó sâu hại không còn mẫn cảm với loại thuốc đó nữa, nghĩa là sâu hại đã kháng thuốc hóa học Năm 2000, Viện BVTV đã

xác định sâu tơ đã chống tất cả các loại thuốc hóa học có nguồn gốc lân và

clo hữu cơ Sâu xanh hại bông cũng đã chống thuốc Các loài nấm hại cây

trồng và cỏ dại cũng kháng thuốc :

c) Làm mất đi tính đa dạng sinh học

Rất nhiều tài liệu cho biết, thuốc hóa học trừ sâu không chỉ tiêu diệt

các loài sâu có hại mà còn tiêu diệt cả những loài ký sinh thiên địch có ích

khác Thuốc Metylparathion rất độc đối với các loài ong ký sinh trứng và

sâu non của sâu đục thân lúa

~ Các quần thể côn trùng ký sinh — ăn thịt đã bị giảm hẳn về số lượng

Cụ thể thuốc Thiodan, Monitor, Wofatox, đã làm giảm mật độ của bọ

rùa đỏ, bọ xít mù xanh và các loại nhện ăn thịt một cách đáng kể,

~ Ong bướm thụ phấn hoa bị thuốc hóa học tiêu điệt đi rất nhiều

~ Các loại côn trùng sống trong đất và các loài giun tạo xốp đất làm

phân hủy các chất hữu cơ trong lớp đất cày cũng ngày một ít đi

đ) Làm bùng phát dịch hại mới

Khi sử dụng thuốc trừ sâu một cách phổ biến thì những loài sâu hại trước đây chỉ là thứ yếu, sau một thời gian quen thuốc, chúng lại bùng phát lên trở thành chủ yếu và gây hại mạnh, làm giảm đáng kể năng suất Ví dụ như trên cây bông, nếu phòng trừ được sâu xanh đục quả bông thì chỉ sau một thời gian ngắn, sâu khoang lại nổi lên và gây hại chủ yếu, chúng cũng

làm giảm đáng kể năng suất

e) Gáy hiện tượng tát phát dịch hại Việc sử dụng thuốc trừ sâu hóa học chỉ là giải pháp mang tính tình thế,

bởi thuốc chỉ có hiệu quả trước mắt, sau khi phun, mật độ sâu hại tuy có giảm đi, nhưng trong thực tế thì mật độ sâu không những không giảm đi

mà còn gia tăng hơn trước dù rằng đã tăng nồng độ, tăng lượng thuốc lên,

hậu quả là mùa màng bị giảm sút Nguyên nhân là do thuốc hóa học chỉ

diệt được sâu hại và các loại thiên địch có ích tại chỗ, còn các pha khác 30

như trứng, nhộng chưa bị chết, khi lớp trứng mới nở ra thì chúng đã quen

với thuốc; mặt khác, những cá thể sâu hại còn sống sót, chúng đã tỏ ra có sức sống mạnh hơn, hậu quả gây hại lớn hơn Nhiều nhà côn trùng gọi hiện

tượng tái phát dịch hại như trên là hiện tượng "bộc phát" hay "bùng phát" dịch hại

3.2 CHIẾN LƯỢC BẢO VỆ THỰC VẬT MỚI VÀ VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG BẢO VỆ THỰC VẬT

3.2.1 Chiến lược bảo vệ thực vật mới

Trước đây được đặt trên.cơ sở sinh học — tổng hợp với khái niệm mới

là quan ly cay trồng tổng hợp (Integrated Crop Management — ICM) va

hiện nay được thay đổi là quản lý dịch hại tổng hợp (Integrated Pest

Management — IPM)

3.2.1.1 Một số khái niệm về phòng trừ tổng hợp

a) Phong trix tong hop (Integrated Control — IC)

Phương pháp này được ra đời 1970 Phòng trừ tổng hợp IC là hài hoà,

xen kẽ giữa các biện pháp để phòng trừ dịch hại nhằm làm giảm số lần

phun thuốc hóa học xuống một cách hợp lý

b) Phòng trừ dịch hại tổng hợp IPC (Integrated Pest Control — IPC) Phương pháp này được ra đời năm 1985 Phòng trừ dịch hại tổng hợp IPC nghĩa là phòng trừ dịch hại một cách tổng hợp, vì những năm 50 — 60 của thế kỷ XX, các nhà khoa học cho rằng, những biện pháp đơn lẻ không

mang lại hiệu quả cao theo mong muốn, do đó khái niệm IPC ra doi IPC

có nghĩa là thay đổi việc sử dụng biện pháp hóa học nhằm bảo vệ được

thiên địch để tự chúng có thể điều khiển dịch hại mang tính tự nhiên, IPC

là sự phối hợp giữa biện pháp hóa học và biện pháp sinh học, hoặc biện

pháp hóa học với di truyền học

c) Quan ly cây trồng tổng hợp (Integrated Crop Management - ICM)

Phương pháp này được ra đời sau IPC, nghĩa là điều khiển cây trồng

tổng hợp trên cơ sở phòng trừ dịch hại tổng hợp trên cây trồng

d) Quản lý địch hại tổng hợp (Imtegrated Pest Management — IPM)

Phương pháp này được ra đời năm 1992 IPM là một hệ thống điều

- khiển dịch hại bằng cách sử dụng tất cả những kỹ thuật thích hợp trên cơ

sở sinh thái hợp lý để giữ cho quần thể dịch hại phát triển dưới ngưỡng gây hại kinh tế (ngưỡng gây hại của các cơ thể gây hại)

31

cơ giới, biện pháp hóa học, để thực hiện phòng trừ các loại dịch hại cây

trồng nói riêng Phòng trừ dịch hại chỉ mang ý nghĩa khi phun thuốc trừ dịch hại trên đồng ruộng đạt hiệu quả

— Phòng trừ dịch hại tổng hợp IPC, có nghĩa là thay đổi biện pháp hóa học, làm thế nào có thể bảo vệ được các loài thiên địch, giữ cho trạng thái cân bằng sinh học được hài hoà trong tự nhiên, hay nói khác đi, phòng trừ

dịch hại một cách tổng hợp là sự phối hợp một cách tốt nhất giữa biện pháp

hóa học với biện pháp sinh học

Những năm 70 của thế kỷ thứ XX, Tổ chức Nông Lương quốc tế

(FAO) đã đưa ra định nghĩa về phòng trừ dịch hại một cách tổng hợp là hệ thống điều khiển dịch hại trong mối quan hệ giữa môi trường và mật độ quần thể dịch hại Sử dụng tất cả những biện pháp phòng trừ thích hợp sẽ giữ cho mật độ quần thể dịch hại dưới ngưỡng gây hại kinh tế

~ Biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp IPM, nghĩa là điều khiển dịch

hại một cách tổng hợp, khái niệm IPM mới được đưa ra thích hợp hơn

phòng trừ dịch hại tổng hợp IPC, vì chỉ khi nào cơ thể gây hại phát sinh

ngoài đồng ruộng trên ngưỡng kinh tế thì người nông dân mới tiến hành

phun thuốc, để vừa trừ được sâu hại lại vừa phát huy được các quần thể côn

trùng ký sinh — ăn thịt có ích Biện pháp [PM là sử dụng những nguyên tắc sinh thái hợp lý (mối quan hệ giữa các sinh vật trong hệ sinh thái, cân bằng

sinh học trong tự nhiên, quy luật tự điều chỉnh, ) nhằm mục đích giữ cho

quần thể dịch hại phát triển dưới ngưỡng gây hại kinh tế

Biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp mở rộng cho tất cả các loài sinh vật gây hại như sâu, bệnh, tuyến trùng, cỏ dại, chuột,

Biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp đòi hỏi các nhà khoa học phải có

kiến thức tổng hợp về phương pháp phòng trừ cũng như tất cả các ngành

chuyên về cây trồng, công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật một cách toàn diện Nếu chỉ sử dụng một biện pháp riêng lẻ nào trong IPM đều không có ý nghĩa làm giảm mật độ quần thể dịch hại, mà chỉ dựa trên cơ sở

tổng hợp các biện pháp quản lý dịch hại mới có thể làm giảm và giữ cho - quần thể dịch hại dưới ngưỡng gây hại kinh tế trong một thời gian dài liên

tục (Nguồn Hà Quang Hùng, 2000)

32

Biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp luôn thay đổi theo các yếu tố tác động đến hệ sinh thái nòng nghiệp nói chung, đến các loài dịch hại nói riêng được nâng cao, do đó mục đích của IPM là làm giảm tình trạng gây hại của dịch hại kể cả dịch hại chủ yếu và thứ yếu thông qua việc điều khiển quần thể các loài dịch hại trong hệ sinh thái chung

Biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp mang tính thực tiễn, đạt hiệu quả

cao, đồng thời biện pháp này đã bảo vệ được môi trường sống, bảo vệ được sức khoẻ của con người, nó hoàn toàn phù hợp với khuynh hướng trong BVTV giai đoạn hiện nay, không chỉ trên thế giới mà ngay cả ở nước ta với

+ Bao vé duoc cay tréng

+ Bao vệ được môi trường sinh thái nói chung

Như vậy, quản lý dịch hại tổng hợp IPM mang ý nghĩa thực tiễn cao và

có hiệu quả rõ rệt hơn hẳn phòng trừ dịch hại tổng hợp IPC và IC

IPM đã điều khiển dịch hại trong mối quan hệ quần thể địch hại và

môi trường, IPM giữ cho mật độ quần thể dịch hại dưới ngưỡng gây hại

kinh tế

3.2.1.2 Múc gây hại kinh tế (Economie injury level, viết tắt là EIL)

Là mức có mật độ quần thể dịch hại thấp nhất Chỉ có IPM mới làm giảm dịch hại và giữ cho quần thể dịch hại đưới ngưỡng gây hại kinh tế

3.2.1.3 Ngưỡng kinh tế (Economic threshold level, viết tắt là ETL)

- Là mức mật độ dịch hại mà ở đó những biện pháp phòng trừ cần được

tiến hành để giữ sao cho quần thể dịch hại chỉ tăng tới mức gây hại kinh tế

Nội dung cơ bản của hệ thống tổng hợp bảo vệ cây trồng là tăng cường -

sự điều hoà tự nhiên để làm giảm lau dai số lượng các cơ'thể gây hại xuống mức không thể gây tổn thất đối với cây trồng Tất cả các phương pháp được vận dụng trong hệ thống này là để đấu tranh với các cơ thể gây hại với mục

đích là nâng cao thế năng sinh học của các kẻ thù tự nhiên đối với các cơ thể gây hại nhằm tạo nên mối quan hệ sinh học mới không thuận lợi cho sự

sinh sản của cơ thể gây hại trong đồng ruộng, đồng thời luôn kìm hãm sự

tăng trưởng cả số lượng và chất lượng của các cơ thể gây hại trong tự nhiên, làm cho chúng không có khả năng gây hại về mặt kinh tế cũng như tác

động xấu tới môi trường

IPM luôn vận động và thay đổi là do con người tác động đến đất đai,

cây trồng và điều khiển dịch hại một cách tổng hợp, nhằm duy trì thiên

địch có ích trong tự nhiên IPM là biện pháp mang tính thực tiễn có hiệu

33

Đồng thời với các cây chuyển gen, các chế phẩm sinh học (Biopesticides) ngày càng có ý nghĩa lớn trong việc thay dần các thuốc trừ sâu hóa học, thông qua nghiên cứu công nghệ sinh hoc trong BVTV

3.2.2 Vai trò của công nghệ sinh học

~ Nang cao các biện pháp sinh học lên mức công nghệ để tạo ra các loại vũ khí mới nhằm chống lại sự phá hại của sâu, bệnh hại cây trồng một cách có hiệu quả và bền vững Hiện nay, công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật thường đi theo 2 hướng chính như sau:

+ Công nghệ hhân nuôi hàng loạt các loại ký sinh, thiên địch, ăn thịt

và bắt mồi trên cơ sở công nghiệp, tạo ra nhiều sản phẩm để nhân thả trên

đồng ruộng nhằm phòng trừ hàng loạt các loại dịch hại nguy hiểm

+ Công nghệ sinh học dựa trên cơ sở của công nghệ vi sinh để sản xuất

tạo ra các chế phẩm sinh học có hiệu lực cao, có khả năng gây bệnh nhanh

và mạnh trên nhiều đối tượng sâu hại cây trồng, phổ tác động của thuốc rộng hay hẹp là tuỳ theo yêu cầu của sản xuất và đảm bảo được tính ổn

định lâu dài bằng cách tổng hợp, khuếch đại cũng như tạo ra các đòng vô

tính có độc tố cao

— Công nghệ sinh học đã đóng vai trò rất quan trọng trong việc tạo ra

các loại thuốc trừ sâu sinh học, các thuốc trừ sâu sinh học này đã góp phần điều chỉnh được số lượng dịch hại cây trồng, chúng hoàn tòàn khắc phục được những nhược điểm cơ bản do thuốc hóa học gây ra

— Công nghệ sinh học có khả năng làm hạn chế và điều hoà số lượng các quần thể sâu, bệnh hại-cây trồng một cách chủ động

— Công nghệ sinh học đã góp phần bảo vệ được sâu, bệnh hại cây trồng

một cách an toàn, bền vững, mang lại hiệu quả kinh tế cao, đồng thời tạo ra

những nông sản thực phẩm sạch cho người sử dụng

3.2.3 Một số công nghệ sinh học tiên tiến đã được vận dụng phổ biến

đề phòng trừ dịch hại cây.trồng trên thế giới

1) Cong nghệ sinh học chọn tạo ra các giống cây trồng có khả năng

chống chịu với sâu, bệnh hại và các điều kiện ngoại cảnh bất lợi

34

2) Thuốc trừ sâu sinh học tái tổ hợp

3) Cây chuyển gen chứa nhiều gen kháng bệnh

4) Thuốc trừ tuyến tring trén co sé Bacillus sp

3) Thuốc sinh học xạ khuẩn trừ tuyến trùng và nấm gây bệnh cây trồng

6) Trừ sâu bằng các thuốc sinh học trên cơ sở của công nghệ gen

7) Công nghệ sản xuất ong mắt đỏ Trichogramma sp để diệt trừ trứng sâu hại cây trồng

8) Công nghệ sản xuất ong vàng Habrobracon hebetor ký sinh sâu hại

cây trồng

9) Công nghé san xuat thuéc tri sau Bacillus thuringiensis (Bt)

10) Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu virus (NPV, GV, CPV, )

11) Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu vi nấm Boverin, Mosquitano 12) Cong nghệ sản xuất thuốc nấm đối kháng Trichoderma sp trit bénh cây trồng

13) Công nghệ sản xuất chế phẩm từ vi khuẩn huỳnh quang Pseudomonas

fÏuorescenr trừ bệnh cây trồng sống trong đất

14) Công nghệ sản xuất các bộ kít chẩn đoán nhanh bệnh hại cây trồng

15) Công nghệ sản xuat vi sinh vat httu hiéu Effective Microorganisms

(EM) lam tăng sức để kháng của cây và chống được bệnh hại cây trồng,

3.3 Công nghệ chuyển gen (Genetically Modified Organism — GMO)

trong bảo vệ thực vật

3.3.1 Cơ sở khoa học về di truyền của mối quan hệ giữa vi sinh vật (chủ yếu là nấm) gây bệnh với cây trồng

Nghiên cứu cơ chế di truyền về khả năng đề kháng của cây trồng, cụ

thể là cây gai Linum ustatissimum và khả năng gây bệnh của thể gây bệnh

là nấm Melampsora lini Năm 1942, Flor đã phát hiện ra sự tương quan

gen đối gen Theo tác giả, mỗi gen điều khiển tính kháng ở cây chủ thì có

một gen tương ứng điều khiển nấm bệnh hại Từ khái quát đó, tác giả đặt ra

tính kháng bệnh của cây chủ (Host resistance) và sự mất khả năng gây

bệnh của nấm (Pathogen avirulence) có thể được quy định bởi gen trội

không hoàn toàn, hoặc gen lặn, hoặc một vài gen có khả năng làm thay đổi

tính kháng của cây

` Nghiên cứu di truyền thường tập trung vào tính đặc hiệu trong -sự

tương tác giữa giống cây trồng và chủng giống gây bệnh Nhận biết tính

đặc hiệu giữa cây chủ và nấm gây bệnh cây dẫn đến sự hoạt hóa các gen tự

35

vệ của cây, các gen này tham gia vào quá trình sinh tổng hợp phytoalexin

của cây chủ, hoặc tham gia vào quá trình biến đổi thành tế bào, hoặc mã hóa các enzym thủy phân độc tố của nấm gây bệnh Mối tương tác không đặc hiệu giữa cây chủ và nấm gây bệnh dẫn đến tính mẫn cảm với bệnh cây

và kết quả của mối tương tác này là thiệt hại nặng về các nông thực phẩm

trong nông nghiệp

3.3.1.7 Tác động của nấm gây bệnh với cây chủ

Chủ yếu là các enzym, chất điều tiết sinh trưởng, các loại độc tố của

nấm hoặc là tổng hợp tất cả các loại trên Các enzym của nấm phân hủy

cấu trúc tế bào cây chủ, sau khi xâm nhập vào cây chủ bằng nhiều cách

khác nhau, có thể qua vết thương cơ giới, qua bề mặt cây còn nguyên ven, , nấm tiết ra các enzym xenlulolaza, hemixenlulolaza, pectin esteraza, để phân giải thành phần cấu tạo màng tế bào cây chủ

Các enzym của nấm làm mất khả năng bảo vệ của phytoalexin thực

vật, cho đến nay nhiều nhà khoa học đã phân lập và mô tả được đặc tính của rất nhiều gen mã hóa các enzym của nấm mà các enzym này có khả năng làm biến đổi hoặc phân hủy các phytoalexin của cây, làm giảm hoặc mất khả năng kháng bệnh của cây đối với nấm gây bệnh

Các loạt độc tố kìm hãm quá trình trao đổi chất của tế bào cây chủ,

làm giảm mức độ đề kháng của cây

3.3.1.2 Phản ứng của cây chủ với nấm gây bệnh

— Khi nấm xâm nhập vào cây thì xảy ra phản ứng tự bảo vệ của cây là

chống lại sự xâm nhập của nấm bệnh

Có 2 loại phản ứng kháng, đó là:

+ Phản ứng kháng đặc hiệu xảy ra theo cơ chế gen đối gen, nghĩa là một gen quy định sức đề kháng của cây chủ thì có một gen tương ứng quy

định sức phá hại của nấm gây bệnh

+ Phản ứng không đặc hiệu xảy ra đối với bất kỳ các chủng nấm gây

bệnh, có tác dụng hạn chế khả năng phát triển bệnh nhờ sản phẩm các gen

mã hóa các protein có hoạt tính kháng nấm và các gen kiểm tra trao đổi chất thứ cấp

— Các protein có hoạt tính kháng nấm bệnh cây trồng bao gồm các protein

là enzym như chitinaza, gluconaza, polygalactonaza, thionin, definin và các

- protein gây bất hoạt riboxom

Chitinaza, gluconaza và polygalactonaza là các enzym đặc hiệu có khả

năng phân giải màng tế bào nấm khi chúng xâm nhập vào tế bào cây chủ

36

Thionin, definin là các protein có hoạt tính kháng nấm với phổ hoạt động rất rộng, chúng thường có ở trong hạt đậu

Các protein gây bất hoạt riboxom có tác dụng kìm hãm sịnh trưởng của nấm bệnh và kích thích sự có mặt của chitinaza trong cây chủ

— Các gen kiểm tra trao đổi chất thứ cấp ở cây trồng, các gen này mã

hóa protein tham gia vào quá trình trao đổi thứ cấp, trong đó có

polyphenoloxydaza và pedoxydaza Nhiều tác giả đã chỉ ra mối liên quan

giữa các chất phenol, hoạt tính polyphenoloxydaza và pedoxydaza trong cây chủ khi bị nấm bệnh xâm nhập

Khi bị nhiễm nấm, các chất phẻnol đóng vai trò là các phytoalexin có

hoạt tính kháng nấm bằng cách gây bất hoạt các enzym của nấm hoặc tăng cường bảo vệ cấu trúc thành tế bào cây chủ, tạo ra hàng rào ngăn cẩn sự xâm nhập cũng như khả năng lây lan của nấm bệnh trong cây Polyphenoloxydaza có vai trò làm oxy hóa các chất phenol tạo ra các sản

phẩm oxy hóa có hoạt tính kháng nấm Cụ thể khi cây ngô và cà chua bị

nhiễm nấm bệnh thì hàm lượng polyphenoloxydaza và pedoxydaza tăng lên một cách đáng kể

3.3.1.3 Phát hiện các gen của nấm gây bệnh cây trồng

Quá trình xâm nhập của các sợi nấm vào cây sẽ gây bệnh hại cây

trồng, kiểm tra các thể đột biến nhận thấy chúng có liên quan đến từng giai

đoạn phát triển của nấm bệnh, thông qua mối tương quan gen, đối gen giữa

sức đề kháng của cây và sức gây hại của nấm bệnh, trên cơ sở đó xây dựng

dựng được biện pháp kiểm soát hoạt động của gen nấm bệnh và tạo ra

giống mới có sức chống chịu với nấm bệnh cây

Tạo đột biến bằng cách cài gen để phát hiện các gen chìa khóa trong

quá trình gây bệnh của nấm bệnh cây

Nhiều quy trình biến nạp gen đã được thiết lập với nhiều thể đột biến được tạo ra, về nguyên lý thì quy trình biến nạp gen thường bao gồm các

bước sau:

Bước 1 Thiết kế vectơ mang gen chỉ thị dùng trong biến nạp

Vectơ phải có khả năng tái tổ hợp với ADN của nấm bệnh

Phương pháp phổ biến thường dùng là cài một đoạn gen chỉ thị (gen đánh đấu) dùng trong biến nạp, gồm 3 nhóm chính sau:

— Những gen quy định tính kháng thuốc kháng sinh hoặc kháng thuốc

diệt nấm ở các loài nấm mẫn cam

37

— Những gen quy định tính phụ thuộc dinh dưỡng của các thể đột biến hoặc các gen cho nấm sử dụng nhờ cơ chất

~ Các gen chỉ thị màu để quan sát sự có mặt của vectơ biến nạp trong

hệ gen thông qua sự thay đổi màu sắc của thể đột biến trên môi trường nuôi cấy Ví dụ như các gen chỉ thị nhóm a quy định tính kháng thuốc trừ

nấm, hoặc kháng thuốc kháng sinh Các gen chỉ thị nhóm b quy định tính

phụ thuộc dinh dưỡng Các gen chỉ thị nhóm c quy định gen chỉ thị màu

thường được sử dụng rộng rãi

Bước 2 Chuẩn bị cơ thể tiếp nhận vectơ

Tế bào cây chủ tiếp nhận vectơ trong biến nạp gen ở nấm bệnh cây có thể là tế bào nguyên vẹn, hoặc là tế bào trần của chính loại nấm gây bệnh Bình thường thì tế bào trần có khả năng tiếp nhận vectơ cao hơn, như vậy

tần suất biến nạp cũng tăng lên tương ứng Quá trình tạo tế bào trần từ nấm bệnh đòi hỏi phải lựa chọn enzym phân hủy thành tế bào, đây là khâu rất quan trọng và các tế bào trần tạo ra phải được bảo vệ trong dung dịch cân

bằng áp suất thẩm thấu

Bước 3 Quá trình biến nạp gen có 3 phương pháp

— Biến nạp trực tiếp vào tế bào nấm nguyên vẹn

— Biến nạp qua tế bào trần của nấm bệnh

— Biến nạp qua tế bào trần của nấm bệnh với sự hỗ trợ của enzym cắt

giới hạn (Kỹ thuật cài gen REMI)

Bước 4 Chọn lọc các thể biến nạp dựa vào các gen chỉ thị

— Tái sinh tế bào

— Chọn lọc các thể biến nạp

Bước 5 Đánh giá tính trạng đột biến

Bước 6 Xác định gen đột biến bằng kỹ thuật sinh học phân tử

Việc xác định các gen gây bệnh ở nấm và các gen kháng bệnh ở cây

có ý nghĩa quyết định để tìm ra thuốc bảo vệ thực vật đặc hiệu, mang tính

chọn lọc, ít tác động tới môi trường sinh thái

3.3.2 Tạo và sử dụng các giống cây kháng sâu, bệnh, kháng thuốc trừ

có bằng công nghệ chuyển gen GMO ‘ Vấn đẻ này đã được nhiều tác giả trên thế giới nghiên cứu và áp dụng

thành công theo nhiều hướng khác nhau Theo tài liệu thống kê của Mỹ thì

tỷ lệ phân bố về công nghệ gen được thực hiện trên các loại cây trồng

(Bảng 3.3, 3.4)

38

Bang 3.3 Tỷ lệ phân bố các mực tiêu công nghệ gen thực hiện trên cây trồng ở Mỹ

(Theo thống kê của Mỹ, 1994)

Mục tiêu công nghệ gen Tỷ lệ (%)

* Tang chat lugng 29

* Gen chi thi 5 “

Bảng 3.4 Số lượng thí nghiệm ngoài đồng các giống cây trồng tạo bằng công

nghệ gen (Theo thống kê của Mỹ, 1994)

Tây Ban Nha,

Thụy Điển, Thụy

3.3.2.1 Chuyén gen Bacillus thuringiensis (Bt)

Dén nay trên thế giới đã phát hiện có hơn 50 loại protein khác nhau có nguồn gốc từ Bt có khả năng gây độc với côn trùng hại cây trồng, các độc tố

đó là các protein đơn giản được mã hóa bởi các đơn gen Trên cơ sở của các loại tỉnh thể độc tố (ngoại độc tố œ ezotocxin, B ezotocxin, 7 ezotocxin va nội độc tố ồ cndotocxin), với cdc Crystal tinh thể (Cryl, CrylI, CryII, ) các nhà khoa học đã chuyển gen Bi vào các tế bào thực vật, mục đích là bắt cây trồng phải sinh ra các protein độc tố để tự bảo vệ mình Rất nhiều nước đã chuyển được gen Bt vào nhiều loại cây trồng, những cây được chuyển gen Bi

có chứa khoảng 1% protein độc tố trong tổng số protein của lá Trên thế giới, các loại cây trồng đã được chuyển gen Bt là thuốc lá, cà chua, khoai

tây, bông, ngô, đậu nành, bắp cải, lúa, dưa và nhiều loại cây trồng khác,

Tại Mỹ, năm 1996, chỉ tính riêng cây ngô đã có trên 2 triệu ha được

chuyển gen Bi vào cây Với cây bông, việc chuyển gen Bt đã kiểm soát

được hoàn toàn sâu xanh hại bông jeliothis armigera và các loài sâu ăn lá khac nhu sau khoang Spodoptera litura, sau keo da ling Spodoptera exgua

Việc chuyển gen Bt có thể tiết kiệm được khoảng 1 ty 161 triệu USD

Theo nhiều nhà khoa học trên thế giới thì việc chuyển gen Bi vào cây

trồng thường xuyên, chính điều đó sẽ tạo nên tính kháng thuốc Bt của nhiều loài sâu hại Những thành tựu mới nhất trên thế giới trong việc điều khiển Bt vào cây là người ta chỉ chuyển gen Bt vào các bộ phận nhất định

trên cây, hoặc vào các thời kỳ nhất định nào đó của cây mà thôi, , vì làm như vậy sẽ hạn chế được tính kháng thuốc Bt của các loài sâu hại

Ví dụ như phòng trừ sâu cắn giế Leucania Separata hai ngô thường vào thời kỳ tạo phấn hoa, người ta thấy protein độc tố chỉ xuất hiện trong phấn ngô và sâu cắn giế trên cây ngô sẽ hạn chế phát sinh, giảm được mật

độ sâu hại

3.3.2.2 Chuyển gen ức chế proteaza (Trypsin, Chymotrypsin inhibitor)

Men tiêu hóa protein gọi là các proteaza, các men tiêu hóa này thường

có trong thành ruột của côn trùng, đó là các chất ức chế Trypsin và

Chymotrypsin Các chất ức chế này còn được phát hiện ra từ hạt của nhiều loại cây, đặc biệt là các cây thuộc họ đậu Khi phân tích, các nhà khoa học

đã tìm thấy 2 chất trên,

Sử dụng chất ức chế Trypsin để chuyển vào cây, các nhà nghiên cứu đã

rút ra kết luận đây là một trong những cơ chế kháng sâu tự nhiên của cây trồng để bảo vệ hạt không bị sâu hại Khi chuyển gen ức chế Trypsin vào cây trồng thường thông qua gen điều khiển tổng hợp Trypsin đã được định vị

40