Khảo sát độc tính của nấm Metarhizium anisopliae trên sùng trắng (Phyllophaga crinita)

Khảo sát độc tính của nấm Metarhizium anisopliae trên sùng trắng (Phyllophaga crinita)

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT ĐỘC TÍNH CỦA NẤM Metarhizium anisopliae TRÊN SÙNG TRẮNG

(Phyllophaga crinita)

Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khoá: 2001-2005

Sinh viên thực hiện: Ninh Thị Huyền Nga

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 8/2005

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT ĐỘC TÍNH CỦA NẤM Metarhizium anisopliae TRÊN SÙNG TRẮNG

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 8/2005

Em vô cùng biết ơn thầy Trần Tấn Việt, thầy Lê Đình Đôn người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giải đáp những khó khăn, vướng mắc trong thời gian làm đề tài và giúp em hoàn thành tốt đề tài này Bên cạnh đó em xin chân thành cảm ơn cô Oanh, cô Thuận và thầy Trúc đã giúp đỡ em và tạo điều kiện thuận lợi cho em khi làm thí nghiệm bên phòng 105, phòng côn trùng

Em xin cảm ơn chị Ngọc phòng côn trùng, chị Thơ, chị Kiều, chị Vy phòng 118 đã tận tình giúp đỡ em và chị Tùng Anh đã hướng dẫn cho em trong thời gian em làm đề tài

Ngoài ra tôi xin cảm ơn chú Ba, chú Tư, anh Linh ở trại phân Nông Học đã giúp đỡ tôi suốt thời gian thực tập đề tài

Sau cùng tôi xin cảm ơn bạn bè đã quan tâm, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp

Tp.HCM, tháng 8 năm 2005 Sinh viên Ninh Thị Huyền Nga

TÓM TẮT

NINH THỊ HUYỀN NGA, Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Tháng 8/2005

KHẢO SÁT ĐỘC TÍNH CỦA NẤM Metarhizium anisopliae TRÊN SÙNG

TRẮNG

Giảng viên hướng dẫn: TS TRẦN TẤN VIỆT TS LÊ ĐÌNH ĐÔN

Nấm Metarhizium anisopliae là loại nấm diệt được các côn trùng trên đồng

ruộng rất hiệu quả Lợi dụng đặc điểm này người ta đã tạo ra chế phẩm sinh học MA diệt trừ các loại sâu, rầy… trên đồng ruộng giúp cải thiện năng suất cây trồng nông nghiệp

Đề tài đã được thực hiện tại trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí

Minh nhằm khảo sát độc tính của nấm Metarhizium anisopliae trên sùng trắng

Thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên gồm 18 nghiệm thức trong đó 14 nghiệm thức ứng với 10 dòng nấm (BDTN 15, BDLA 8, BXĐTV 3, BXĐLA 8, MA 2, CP MA, SCLLLA 4, RBC – Q9 – 3,MA 11 và MA 13) và 4 nghiệm thức đối chứng bao gồm: để nguyên, phun nước, phun môi trường bã bia + mật rỉ + nước và đối chứng gây vết thương Các nghiệm thức được thực hiện dựa trên 3 phương pháp gây nhiễm, 5 mẫu trên mỗi nghiệm thức

Có 3 dòng nấm có khả gây độc trên sùng trắng là BXĐTV 3, SCLLLA 4 và MA 11 Trong đó dòng MA 11 biểu hiện độc tính cao nhất (tỷ lệ sùng chết 80%)

Phương pháp gây nhiễm 1 và phương pháp gây nhiễm 2 không mang lại

hiệu quả khi gây nhiễm nấm Metarhizium anisopliae trên sùng trắng

Phương pháp gây nhiễm 3 (tạo vết thương nhẹ trước khi gây nhiễm nấm) là phương pháp hiệu quả khi gây nhiễm các dòng nấm BXĐTV 3, SCLLLA 4 và MA 11 Các dòng còn lại (BDTN 15, BDLA 8, BXĐLA 8, RBC – Q9 – 3, MA 11, MA 2, CP MA, MA 13) không hiệu quả với cả 3 phương pháp gây nhiễm

2.1.1 Môi trường sống, nguồn thức ăn và khả năng gây hại của sùng trắng 3

2.1.2 Đặc điểm sinh học, phân bố, chu kì sống, tập tính hoạt động của sùng trắng và xác định loài 3

2.1.3 Các giai đoạn phát triển khác của sùng trắng 5

2.1.4 Biểu hiện gây hại 6

2.1.5 Các biện pháp hạn chế sùng trắng 6

2.2 Chế phẩm sinh học diệt côn trùng 7

2.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển của biện pháp phòng trừ sinh học 7

2.2.1.1 Giai đoạn tiền sử đến năm 1888 7

2.2.1.2 Giai đoạn phát triển từ năm 1888 đến năm 1940 9

2.2.1.3Giai đoạn phát triển từ 1940 năm đến năm 1960 10

2.2.1.4 Giai đoạn phát triển từ năm 1960 đến nay 11

2.2.2 Vai trò của chế phẩm sinh học 11

2.2.3 Tính ưu việt của chế phẩm sinh học 13

2.2.4 Các bước áp dụng biện pháp sinh học 14

2.2.5 Một số chế phẩm sinh học diệt côn trùng hiện nay 15

2.3 Giới thiệu nấm Metarhizium anisopliae 15

2.3.1 Nấm ký sinh côn trùng 15

2.3.2 Nấm Metarhizium anisopliae 18

2.3.2.1 Phổ kí chủ của nấm Metarhizium anisopliae 19

2.3.2.2 Tác động của nấm Metarhizium anisopliae vào cơ thể côn trùng 19

2.3.2.3 Độc tố diệt côn trùng của nấm Metarhizium anisopliae 19

2.3.2.4 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của M.anisopliae 19

2.3.2.5 Các dạng nấm Metarhizium anisopliae 20

2.4 Các nghiên cứu trong nước và trên thế giới 21

2.4.1 Các nghiên cứu trong nước 21

2.4.2 Các nghiên cứu trên thế giới 21

Chương 3: Vật liệu – Phương pháp 23

3.1 Nuôi sùng trắng 23

3.2 Nhân giống nấm Metarhizium anisopliae 24

3.3 Khảo sát độc tính của nấm Metarhizium anisopliae 26

3.3.1 Phương pháp khảo sát độc tính 26

3.3.2 Bố trí thí nghiệm 27

Chương 4: Kết quả và thảo luận 29

4.1 Giai đoạn nuôi sùng 29

4.2 Giai đoạn nhân nấm 29

4.3 Khảo sát độc tính của nấm Metarhizium anisopliae 32

4.3.1 Phương pháp gây nhiễm 1 và 2 32

4.3.2 Phương pháp gây nhiễm 3 36

4.3.3 Ảnh hưởng của các phương pháp gây nhiễm nấm 40

4.3.4 Hiệu quả của các dòng nấm với các phương pháp xử lý 41

Chương 5: Kết luận và kiến nghị 43

5.1 Kết luận 43

5.2 Kiến nghị 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ

Bảng 2.1 Bảng tra phổ tác động của nấm bất toàn trên động vật chân đốt 16

Bảng 2.2 Bảng tra các loài trong chi nấm lục cương 18

Sơ đồ 3.1 Qui trình lên men xốp tạo chế phẩm diệt sâu và côn trùng gây hại 25

Bảng 3.1 Bảng bố trí thí nghiệm theo phương pháp 1 27

Bảng 3.2 Bảng bố trí thí nghiệm theo phương pháp 2 27

Bảng 3.3 Bảng bố trí thí nghiệm theo phương pháp 3 28

Bảng 4.1 Số lượng bào tử của các dòng nấm trong 1 g bột nấm 31

Bảng 4.2 Kết quả gây nhiễm nấm M.anisopliae trên sùng trắng theo phương pháp 1 32

Bảng 4.3 Kết quả gây nhiễm nấm M.anisopliae trên sùng trắng theo phương pháp 2 33

Bảng 4.4 Kết quả gây nhiễm nấm Metarhizium anisopliae trên sùng trắng theo phương pháp 3 36

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của phương pháp gây nhiễm 1,2 và 3 trên dòng nấm M.anisopliae BXĐTV 3 41

Bảng 4.6 Hiệu quả của các dòng nấm với 3 phương pháp gây nhiễm 42

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Các đốt hậu môn từ các loài sùng trắng khác nhau 4 Hình 2.2 Vòng đời sùng 5 Hình 4.1 Sùng nuôi trong điều kiện thí nghiệm 29

Hình 4.2 Nấm Metarhizium anisopliae trên môi trường thạch và trên môi trường

xốp (cơm) 30

Hình 4.3 Nghiệm thức đối chứng sùng phun nước và phun môi trường bã bia +

mật rỉ + nước 34

Hình 4.4 Kết quả gây nhiễm sùng với các dòng nấm M.anisopliae BDTN 15,

BDLA 8, BXĐLA 8 theo phương pháp 1 và MA 11 và CP MA theo phương

pháp 2 35

Hình 4.5 Kết quả nghiệm thức đối chứng gây vết thương 37 Hình 4.6 Kết quả gây nhiễm sùng với các dòng nấm M.anisopliae BXĐTV 3,

SCLLLA 4 và MA 11 theo phương pháp 3 38

Hình 4.7 Kết quả gây nhiễm sùng với các dòng nấm BDTN 15, BDLA 8, BXĐLA

8, MA 13, RBC – Q9 – 3 theo phương pháp 3 39

Hình 4.8 Kết quả phân lập nấm M.anisopliae từ sùng nhiễm 40

Chương 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Côn trùng gây hại luôn là mối đe dọa cho nền sản xuất nông nghiệp Đối với các quốc gia dựa vào nền nông nghiệp, sự nguy hại đó càng nghiêm trọng Chính vì vậy chúng trở thành đối tượng quan tâm trong rất nhiều nghiên cứu khoa học với mong muốn là làm sao loại trừ được các côn trùng gây hại?

Qua nhiều thập kỉ, để diệt các côn trùng gây hại người ta đã sử dụng biện pháp hóa học như một biện pháp đem lại hiệu quả tối đa.Tuy nhiên song song với lợi ích đó, biện pháp hóa học gây xáo trộn hệ sinh thái, làm thoái hóa đất và làm ô nhiễm môi trường Cao hơn nữa là vấn đề kháng thuốc và dư lượng thuốc hóa học tồn đọng trong thực vật gây tác động xấu đến sức khỏe của con người Trước thực tế đó, con người phải tìm kiếm một phương pháp khác vừa hiệu quả vừa an toàn cho con người và không ô nhiễm môi trường đồng thời không làm mất cân bằng sinh thái, biện pháp phòng trừ bằng sinh học ra đời Biện pháp này dựa trên khả năng kí sinh của các loài nấm, vi khuẩn và virus; có nghĩa là sử dụng các sinh vật sống để diệt trừ côn trùng gây hại Nhờ những ưu điểm của mình, biện pháp này hiện đang được các nhà khoa học khắp thế giới rất quan tâm và là hướng ưu tiên hàng đầu trong công tác phòng trừ sâu bệnh

Hiện nay nấm được sử dụng rộng rãi trong phòng trừ các côn trùng gây hại do tính hiệu quả và các lợi ích về môi trường và con người, hơn thế nữa nấm còn một ưu điểm về phổ kí sinh rộng Chính vì vậy, việc sản xuất chế phẩm nấm diệt côn trùng đã dần dần được chú trọng Do sự đa dạng về các chủng loài với độc tính khác nhau, các nghiên cứu về nấm vẫn không ngừng được tìm tòi nghiên cứu

Trong các loại nấm diệt côn trùng, nấm Metarhizium anisopliae được xem là

một loại nấm có khả năng diệt côn trùng rất hữu hiệu Theo các nghiên cứu trước, loại nấm này có khả năng diệt được cào cào và bọ xít với hiệu quả rất tốt Đặc biệt

trong phổ kí sinh của mình, nấm M anisopliae có thể diệt được một số loài bọ

cánh cứng có thể gây hại nghiêm trọng cho cây trồng nông nghiệp Trong số các

loài bọ cánh cứng đó, các côn trùng họ bọ hung là loài côn trùng rất được quan tâm hiện nay do khả năng gây hại nghiêm trọng trên rễ thực vật của ấu trùng (còn gọi là sùng trắng) và khả năng gây hại trên lá của thành trùng

Trước thực tế đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Khảo sát độc tính

của nấm Metarhizium anisopliae trên sùng trắng ”

1.2 Mục đích và yêu cầu

1.2.1 Mục đích

 Chọn lựa phương pháp nhân nấm thích hợp cho nghiên cứu

 Đánh giá độc tính của các dòng nấm Metarhizium anisopliae để chọn lọc

được các dòng có độc tính cao

1.2.2 Yêu cầu

 Hiểu biết về đặc điểm sinh học, nguồn thức ăn, tập tính hoạt động của sùng

trắng Từ đó tìm ra cách thức nuôi thích hợp đối với sùng trắng

 Tìm hiểu đặc điểm sinh học của nấm Metarhizium anisopliae và các phương

pháp nuôi cấy và nhân giống nấm thích hợp cho nghiên cứu

Chương 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu sùng trắng

Có hơn 100 loài bọ cánh cứng thuộc họ bọ hung từ vài giống khác nhau

(Cyclocephala, Phyllophaga, Ataenius) được xem là sùng trắng Tuy nhiên gọi chung là Phyllophaga crinita Đặc điểm sinh học của chúng giống nhau nhưng

khác nhau về sự phân bố, môi trường sống, chu kì sống và thời gian xuất hiện

Nhìn chung các loài bao gồm: Cyclocephala immaculata (Oliver), Cotinis nitida (Linnaeus) Một thành viên quan trọng khác của họ bọ hung là Popillia japonia di

chuyển vào Đông Bắc Mỹ và di cư đến phía Tây và Nam

2.1.1 Môi trường sống, nguồn thức ăn và khả năng gây hại của sùng trắng

Môi trường sống và nguồn thức ăn của sùng trắng chủ yếu trên các đồng cỏ Sùng ăn trên lá cỏ, các thực vật cấy ghép và cây trang trí trong nông nghiệp Chúng là côn trùng gây hại nghiêm trọng đến thức ăn của bò, gây hại đến bắp lúa miến và mía đường Ngoài ra sùng còn ăn các chất hữu cơ mục nát

Hầu hết sự tàn phá trên thực vật do sự gây hại của sùng trên rễ Sùng trắng là một trong những côn trùng phá hoại lớp đất mặt Chúng ăn rễ cỏ và có thể phá hoại hoàn toàn hệ thống rễ của thực vật Vùng rộng của lớp đất mặt có thể bị chết trong một thời gian ngắn

2.1.2 Đặc điểm sinh học, phân bố, chu kì sống, tập tính hoạt động của sùng trắng và xác định loài

Sùng trắng là ấu trùng hình chữ C của một nhóm lớn bọ cánh cứng được gọi là bọ hung Nhiều loài bọ hung được tìm thấy ở bang United States dưới các đám cỏ

Hầu hết các loài quan trọng là: bọ cánh cứng Nhật Bản , Popillia japonica Newman; loài bọ cánh cứng tháng 5 và tháng 6 , Phylophaga spp.; loài bọ da phía bắc và phía nam, Cyclcephala spp.; ataenius, Ataenius spretulus Cụ thể hơn, các

con sùng trắng phân bố rộng khắp trên trái đất, chúng là ấu trùng của bọ da Châu

Âu, Rhizotrogus majalis (Razoumowsky); Bọ cánh cứng ở Châu Á, Maladera castanea ; và bọ cánh cứng vào tháng 6, Cotinis nitida

Có nhiều loài sùng trắng ở Nebraska Hầu hết các nhóm quan trọng là bọ da

Cyclocephala spp (ấu trùng một năm), bọ cánh cứng tháng 5/tháng 6 Phyllophaga

spp (vòng đời 3 năm), và vài loài riêng trong nhóm riêng của chúng, black

turfgrass ataenius, Ataenius spretulus Việc xác định các giai đoạn ấu trùng của 3

nhóm này có thể thực hiện được bằng cách kiểm tra các đốt hậu môn

hóa thành thành trùng để bắt đầu chu kì sống mới Bọ cánh cứng tháng 5/tháng 6

Ấu trùng ăn chủ yếu các cây mục nát Ấu trùng đào bới làm nhổ bật cỏ Có thể thấy ấu trùng trên mặt đất sau cơn mưa rào Chúng rất dễ nhận biết vì chúng thường đi bằng lưng chứ không đi bằng chân

Các ấu trùng loại này phải mất 3 năm để hoàn thành chu kì sống Tuy nhiên có thể dưới 2 năm ở nhiệt độ đất trung bình.Thành trùng màu nâu tối được gọi là

Ataenius Phyllophaga Cyclocephala

Hình 2.1 Các đốt hậu môn từ các loài sùng trắng khác nhau

Hình 2.2 Vòng đời sùng

(Trích Peter A.C Ooi, 2005)

Phyllophaga grubs, ngắn hơn 16mm Thành trùng bị hấp dẫn bởi ánh sáng ban đêm

và có thể ăn lá cây

Thành trùng hoạt động trong mùa xuân, thường từ cuối tháng 5 cho đến đầu tháng 7 Trứng được đặt trong đất và nở sau một vài ngày Các ấu trùng nhỏ ăn suốt đầu mùa hè, di chuyển xuống đất đến khi qua đông Sang mùa hè thứ 2 chúng ăn nhiều – gây hại nhiều, rồi di chuyển xuống đất đến qua mùa đông thứ 2 Chúng tiếp tục ăn trong năm thứ 3, qua đông là trưởng thành và nhũ hóa sau mùa xuân để hoàn tất chu kì sống

Chúng có thể được xác định qua các đốm đen ở dọc 2 bên cơ thể

Black Turfgrass Ataeciusi

Chu kì sống của loài này liên quan đến cả ấu trùng một năm và ấu trùng 3 năm, nhưng thành trùng và ấu trùng thì nhỏ hơn nhiều Hầu hết các loài trong nhóm đều ăn phân để sống Sự gây hại của chúng chủ yếu xuất hiện trong bãi chơi gôn vào mùa mát còn trong mùa ấm thì không thấy

Thành trùng màu nâu tối và dài khoảng 6 mm Ấu trùng có vẻ bề ngoài giống các sùng trắng khác, nhưng nhỏ hơn nhiều Phải có một lượng lớn các ấu trùng xuất hiện trước khi sự phá hoại xuất hiện Các con thành thục qua đông trong khu vực bảo vệ sát mặt đất Chúng vũ hóa trong mùa xuân và đặt trứng trên mặt đất Thế hệ đầu tiên ăn vào tháng 5 và tháng 6, thế hệ tiếp theo nhũ hóa vào tháng 7

2.1.3 Các giai đoạn phát triển khác của sùng trắng:

Bọ hung có chu kỳ sống hoàn toàn với trứng, ấu trùng, nhộng và con trưởng thành Các con bọ cánh cứng Nhật Bản, bọ da, bọ cánh cứng tháng 6, bọ da Châu Âu, bọ cánh cứng phương Đông và bọ cánh cứng Châu Á có chu kì sống một năm Các bọ cánh cứng tháng 5/ tháng 6 thường mất 2 hoặc 3 năm để phát triển trong Ohio nhưng một số loài phía nam thì có chu kì sống một năm Black turgrass ataenius và

các bọ cánh cứng tháng 5/tháng 6 trưởng thành qua đông thì thành con trưởng thành

Trứng: Hầu hết trứng có màu trắng kem dài 1,5mm và hình trái xoan nhỏ khi

được đẻ đầu tiên trong đất Chúng hút nước từ đất và lớn lên dần dần trở nên tròn ra

Nhộng: Nhộng thường dài hơn con trưởng thành và thường nằm trong các ổ đất

24 – 48 mm Nhộng có màu kem sau đó tối dần trước khi thành trùng

Thành trùng: Thành trùng là các con bọ hung khỏe mạnh, các con bọ cánh

cứng hình bầu dục với cái anten trên đầu Nhìn chung là dễ xác định bằng mắt thường nhưng việc xác định một số loài bọ cánh cứng tháng 5/tháng 6 và các con bọ da thì cần phải có chuyên gia

2.1.4 Biểu hiện gây hại

Sau khi nở từ trứng, các ấu trùng nhỏ của cả 3 nhóm đều ăn rễ cỏ Dấu hiệu đầu tiên của sự tổn thương được xác định bằng các vùng cỏ sắp chết và mất màu thể hiện các triệu chứng tương tự như do tình trạng ẩm Đầu tiên các vùng chết nhỏ nhưng sẽ lan rộng và kết thành khối khi các ấu trùng sinh trưởng và mở rộng vị trí ăn Cỏ có thể chết do hệ thống rễ bị phá hoại nếu hơi ẩm đất không được duy trì để khuyến khích sự tái sinh của ngọn Nói chung, 8 – 10 sùng một năm hoặc 3 – 5 ấu trùng 3 năm hiện diện trước khi sự tổn thương xuất hiện

Trong khi các nhân tố khác có thể gây các triệu chứng tương tự thì thật dễ dàng để xác định nếu các ấu trùng có mặt Kiểm tra đất quanh khu vực rễ Nếu không có sùng thì kiểm tra cỏ để tìm các nguyên nhân khác như rễ nông, sâu kéo màng, bệnh, mật độ dày quá mức, nhiệt độ nóng, và/hoặc do rệp

2.1.5 Các biện pháp hạn chế sùng trắng

 Biện pháp sử dụng tuyến trùng kí sinh: Các tuyến trùng kí sinh thương mại

(Steinernema carpocapsae hoặc Heterohabditis) có thể diệt sùng rất đã hiệu quả

Các tuyến trùng hoạt động tốt nhất dưới đất ẩm vì vậy tưới nước là rất quan trọng  Biện pháp sử dụng hóa chất ( thuốc trị bệnh): Xử lý thuốc vào cuối mùa hè sau khi trứng nở, sùng nhỏ ăn và gây hại sẽ được kiểm soát Vì hầu hết các loại thuốc sử dụng trên đồng cỏ chỉ tồn tại trong thời gian ngắn nên sử dụng thuốc trị bệnh cần có thời gian chính xác để xử lý hiệu quả Sùng có thể bị tổn thương khi xử lý thuốc vào cuối mùa hè, nhưng sau đó sẽ trở nên khó ngăn chặn Cần quan sát

sự nhiễm bệnh trong thời gian chính xác và tưới nước sau khi sử dụng để giữ sùng ở gần mặt đất và để rửa thuốc trừ sâu

Xử lý thuốc hóa học có ưu điểm là hiệu quả rất nhanh chóng nhưng không thể sử dụng lâu dài vì có thể dẫn đến hiện tượng lờn thuốc, gây ảnh hưởng đến môi trường, làm mất cân bằng hệ sinh thái và ảnh hưởng đến sức khỏe con người và các động vật nuôi

 Sử dụng thiên địch tự nhiên: là biện pháp xử lý dựa trên vài loài thú ăn mồi (ví dụ như các con bọ cánh cứng đất…) và các loài kí sinh Ấu trùng ong bắp cày kí sinh trên sùng trắng và giết chết nó rồi chuyển sang giai đoạn kén trong đất Mặc dù biện pháp sử dụng thiên địch tự nhiên ít khi diệt hoàn toàn quần thể sùng trắng nhưng biện pháp này chỉ khống chế dựa trên các sinh vật từ tự nhiên nên không làm biến đổi hệ sinh thái môi trường giúp môi trường được cân bằng, không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người đồng thời có thể duy trì quần thể sùng trắng ở một mức độ cho phép để sử dụng vào các mục đích khác có lợi cho con người

2.2 Chế phẩm sinh học diệt côn trùng

2.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển của biện pháp sinh học

Biện pháp sinh học được hình thành và phát triển dựa vào những quan sát và thực nghiệm của các nhà nghiên cứu tự nhiên từ thời xa xưa Cho đến hôm nay biện pháp sinh học đã phải trải qua những bước thăng trầm trong nhiều thế kỷ Nhìn chung lịch sử hình thành và phát triển của biện pháp sinh học được chia thành 4 giai đoạn:

2.2.1.1 Giai đoạn tiền sử đến năm 1888

Con người đã áp dụng biện pháp sinh học để trừ dịch hại từ rất lâu vì vậy, biện pháp sinh học còn được gọi là biện pháp bảo vệ thực vật cổ truyền Theo Coppel và Mertins (1977),việc áp dụng biện pháp sinh học đầu tiên để trừ dịch hại là việc người Ai Cập cổ đại thuần hóa mèo rừng để bắt chuột trong nhà Theo Vaxiliev (1975) và Hoàng Đức Nhuận (1979), nông dân Việt Nam cũng biết sử dụng côn trùng có ích từ rất sớm, ngay từ thế kỷ I – IV, nông dân nước ta đã biết dùng kiến vàng để trừ sâu hại trong vườn cam quýt (1995) Còn theo Forskal (1775) và Botta (1841), người Yêmen chuyển các tổ kiến có ích về định cư chúng trên cây chà là để trừ các côn trùng có hại (Doutt, 1964; Coppel và Mertins, 1977)

Mặc dù vậy mãi đến những năm của thế kỷ XVI – XVII, những dẫn liệu mới có giá trị khoa học và thực tiễn Cuốn sách “De Animalibus Insectis” của Aldrovandi công bố năm 1602 là công trình đầu tiên viết về biện pháp sinh học (Phạm Văn Lầm, 1995) Trong cuốn sách này, Aldrovandi đã miêu tả ong kén trắng tập thể

Apanteles glomeratus ký sinh trên sâu non loài bướm Pieris rapae nhưng ông vẫn

chưa phân biệt được kén và trứng của ong ký sinh Hiện tượng ký sinh côn trùng chỉ được giải thích đúng bởi Vallisnieri vào năm 1760 Ngoài ra còn có các tài liệu công bố về côn trùng ký sinh và côn trùng bắt mồi ăn thịt của Gedert, Degeer, Reamur, E.Darwin,… đã đặt nền móng cho sự hình thành khái niệm vế biện pháp sinh học trừ sâu hại Linnaeus (1760) đã đưa ra khái niệm “cân bằng tự nhiên”, đây là một trong những cơ sở lý luận quan trọng của biện pháp sinh học (Phạm Văn Lầm, 1995)

Từ thế kỷ XVII đến thế kỷ XVIII, những tư tưởng khoa học ngày càng được phát triển mạnh mẽ Những quan sát, mô tả đơn giản, riêng biệt các hiện tượng ký sinh côn trùng ký sinh và côn trùng bắt mồi, bệnh lý côn trùng là những chuẩn bị càn thiết cho sự hình thành những ý niệm về vai trò của thiên địch trong hạn chế sự sinh sản của sâu hại

Trong thế kỷ XIX, nhiều công trình nghiên cứu về thiên địch của sâu hại được tiến hành như ấn phẩm nổi tiếng “Đại cương về côn trùng” do Kirby viết vào năm 1862 (Kirby, Spense, 1862), cuốn sách “Ong cự ký sinh côn trùng” của Ratzeburg xuất bản năm 1844 (Coppel, Mertins, 1977; Doutt, 1964), tác phẩm “tuyển tập về côn trùng” của Kollar xuất bản năm 1840 Nhưng những nghiên cứu này chỉ mang tính chất thông tin, chưa ứng dụng được trong thực tiễn

Năm 1878, Metschnikov quan sát được bệnh nấm của bọ hung hại lúa mì

Anisoplia austriaca do nấm Entomophthora anisopliae, nay đổi thành Metarhizium anisopliae (Zimmermann, 1992) Năm 1884, Metschinikov sản xuất bào tử nấm Metarhizium anisopliae với lượng lớn để bán Sự thành công này mở đầu cho việc

nghiên cứu sử dụng vi sinh vật trừ sâu hại và khuyến khích các nhà khoa học tiến hành thử nghiệm nhiều loại nấm để trừ sâu hại Qua các thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã hiểu ra rằng hiệu quả của nấm trừ côn trùng phụ thuộc rất lớn vào ẩm độ

môi trường (Coppel và Mertins, 1977) Qua chương trình áp dụng nấm Beauveria

globurifera để trừ bọ xít lúa mì Blissus leucopterus trên đồng ruộng vào năm

1891–1892, vì hiệu quả gây bệnh của nấm không giống nhau nên các chủ trang trại không thích áp dụng biện pháp này (Coppel va Mertins, 1977; Weiser, 1966)

2.2.1.2 Giai đoạn phát triển từ năm 1888 đến năm 1940

Năm 1889, Koebele nhập nội bọ rùa Rodolia cardinalis từ Australia sang California để trừ rệp sáp Icerya purchasi hại cam quýt thành công (Doutt,1964),

đánh dấu sự phát triển của biện pháp sinh học Phương pháp Koebele giúp biện pháp sinh học trở thành biện pháp có hiệu quả trong phòng chống dịch hại Từ năm 1893 đến năm 1912, ở Hawaii Koebele đã thực hiện thành công nhiều chương trình áp dụng biện pháp sinh học có giá trị lớn cho sự phát triển của biện pháp sinh học chống côn trùng gây hại cây trồng (Coppel và ctv, 1977)

Từ đây các chương trình nhập nội thiên địch được tiến hành rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới để trừ nhiều loài sâu hại quan trọng trong nông nghiệp Ngoài việc nhập nội thiên địch, các nhà khoa học còn tiến hành nghiên cứu nhân thả thiên

địch như nhân nuôi ong mắt đỏ Trichogramma từ năm 1910 – 1911 ở nước Nga và

Trung Á, kéo theo rất nhiều thực nghiệm nghiên cứu ong mắt đỏ Năm 1928, Fladers tìm được qui trình nhân nuôi ngài mạch quanh năm, góp phần đẩy mạnh việc nghiên cứu sử dụng ong mắt đỏ (Schepetilnikova, 1974)

Mặc dù vi khuẩn gây bệnh cho côn trùng đã được biết từ lâu nhưng đến những năm đầu thế kỷ XX mới có một số thí nghiệm sử dụng vi khuẩn để trừ sâu hại Chế

phẩm thương mại đầu tiên từ vi khuẩn Bacillus thiringiensis là “Sporeine” được

sản xuất trước năm 1938 (Jacobs, 1951)

Chương trình áp dụng biện pháp sinh học trừ cỏ dại đầu tiên có ý nghĩa do Koebele tiến hành ở Hawaii vào năm 1902 (Perkins và Swezey, 1924) Đầu thế kỷ XX, các nước Australia, Sri – Lanka, Ấn Độ, Cộng Hòa Nam Phi, New Zealand, Madagscar, đảo Mauritius tiến hành nhập nội côn trùng từ cỏ dại (Julien, 1992) Những nghiên cứu dùng nấm trừ cỏ dại được bắt đầu từ cuối thế kỷ XIX (Halsted, 1894)

Những nghiên cứu về biện pháp sinh học trừ bệnh hại côn trùng được chú ý từ năm 1908, Potter đã chứng minh rằng hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh cho cây có thể được ức chế bằng các sản phẩm trao đổi chất của chính nó (Baker, 1985) Năm

1926, Sanford đã gợi ý dùng quần thể vi khuẩn hoại sinh có trong phân xanh để phòng chống bệnh ghẻ khoai tây (Baker, 1985) Năm 1929, Hino và Kato thông

báo hiện tượng Ciccinobolus sp Ký sinh nấm Oidium spp Năm 1932, Weidling mô tả hiện tượng Trichoderma ký sinh trên một số nấm khác Năm 1937 – 1938,

Drechsler nghiên cứu hiện tượng nấm ký sinh nấm nấm ăn tuyến trùng (Snyder và ctv, 1976)

Tóm lại, đây là giai đoạn phát triển mạnh mẽ của biện pháp sinh học trừ côn trùng gây hại, là thời kỳ biện pháp sinh học có nhiều thành công rực rỡ, là thời kỳ biện pháp sinh học được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới

2.2.1.3 Giai đoạn phát triển từ năm 1940 đến năm 1960

Năm 1939, thuốc hóa học trừ sâu tổng hợp ra đời và được sử dụng rộng rãi Theo phân tích của Sailer (1972) về sự lãng quên biện pháp sinh học trước sự ra đời của DDT: năm 1915 tương quan số lượng các công trình nghiên cứu biện pháp hóa học và biện pháp sinh học là 1 : 1, trong những năm chiến tranh thế giới thứ hai tương quan này là 6 : 1, năm 1946 tương quan này nghiêng hẳn sang biện pháp hóa học 20 : 1 (Phạm Văn Lầm, 1995) Tuy vậy vẫn có những chương trình nghiên cứu biện pháp sinh học được tiến hành như sự phát hiện độc tố alpha của Toumanoff (1953), nội độc tố delta của Hannay (1953), ngoại độc tố beta của Hall và Arkawa (1959) (Coppel và ctv, 1977); phát hiện nhiều thực khuẩn thể tấn công vi khuẩn gây bệnh gây bệnh cây trong tự nhiên và cho rằng có thể dùng các thực khuẩn thể này để bảo vệ cây không bị một số vi khuẩn (Fulton, 1950; Stolp, 1956; Cross, 1959); và những nghiên cứu về các vi sinh vật khác như hoàn thiện phương pháp nuôi côn trùng vật chủ và các thiên địch của chúng (Hagen và Franz, 1973),

ong mắt đỏ Tricogramma (Schepetilnikova, 1974), ong ăn lá Diprion herlyniae

(Sommonds và ctv, 1976) Trong thời kỳ này, các nhà côn trùng học đã biết lợi dụng thiên địch tại chỗ trong phòng chống côn trùng hại với những biện pháp bảo vệ thiên địch trong tự nhiên: phun thuốc theo băng, dùng thuốc có thời gian tác dụng ngắn, chuẩn bị nơi qua đông cho chim ăn sâu,… (Coppel và ctv, 1977; Telenga, 1959)

Bắt đầu từ thập kỷ 50, cùng với những phát hiện các nấm chuyên tính để trừ cỏ

dại: nấm Colletotrichum xanthii trừ cỏ Cuscuta (Leach,1946) và trừ cỏ Xanthium

spinosum (Butler, 1951), nấm Alternaria cuscuta (Simmonds và ctv, 1976); thiên

địch để trừ cỏ dại được nhập nội taị các nước phát triển (Australia, Canada, Hoa Kỳ,…) lẫn các nước đang phát triển (Nevis, Kenya, Tanzania, Chile,…) (Julien, 1992) Những dẫn liệu về cơ sở khoa học của biện pháp sinh học trừ bệnh hại cây trồng xuất hiện nhiều trên các bào chí khoa học, Stout (1950) tìm thấy một chủng yếu virus gây bệnh khảm ở đào, cây bị nhiễm virus này chỉ gây triệu chứng bệnh rất nhẹ, và cây vẫn có triệu chứng bệnh rất nhẹ khi bị nhiễm chủng mạnh của chính virus đó Gramann (1950) cũng quan sát thấy hiện tượng tương tự ở nhóm virus X của khoai tây (Snyder, 1976) Như vậy khi nhiễm virus có độc tính gây bệnh yếu cho cây, cây sẽ chống lại được các chủng có độc tính gây bệnh cao Ngoài ra nấm ký sinh nấm cũng được thực hiện nghiên cứu bởi Aytoun (1953), Boosalis (1954, 1956), Butler (1957) Côn trùng ăn tuyến trùng thực vật cũng được chú ý đến bởi Aguilar (1944), Brown (1954), Hutchinson và ctv (1960),…

Một số nhà khoa học phê phán biện pháp hóa học, nghiện cứu biện pháp hóa học với biện pháp sinh học: dùng thuốc có tác dụng chọn lọc, giảm nồng độ, giảm số lần dùng thuốc, chọn thời gian dùng thuốc thích hợp (Michelbacher, Bacon, 1952; Smith, Allen, 1954; Bartlett, 1956) Năm 1959, khuynh hướng sinh thái với các nguyên lý sinh thái học được hình thành và chấp nhận trong bảo vệ thực vật

2.2.1.4 Giai đoạn phát triển từ năm 1960 đến nay

Do yêu cầu phải bảo vệ môi trường, những nhà khoa học phải tăng tốc tìm kiếm những biện pháp bảo vệ thực vật không độc hại, không nguy hiểm cho sức khỏe con người và môi trường sống Và biện pháp sinh học đã, đang và sẽ là một nhóm biện pháp cần được tập trung tìm kiếm, nghiên cứu trên thế giới Các lĩnh vực nghiện cứu về biện pháp sinh học được mở rộng và đạt được nhiều thành công Biện pháp sinh học được coi là biện pháp quan trọng, là cốt lõi của phòng trừ tổng hợp địch hại

2.2.2 Vai trò của chế phẩm sinh học

Theo thống kê của tổ chức Lương - Nông Thế Giới cho thấy: các loại cây trồng trên đồng ruộng hiện nay phải chống đỡ với 100 loài sâu hại khác nhau,10.000 loài nấm, 200 loài vi khuẩn, 600 loài tuyến trùng và 600 loài virus gây bệnh Quả là

một lực lượng hùng hậu tấn công cây trồng, gây tổn thất cho mùa màng Hàng năm khoảng 20% (tức 1/5) sản lượng lương thực thực phẩm trên thế giới bị mất trắng

Để khắc phục tình trạng trên, con người đã tích cực tìm kiếm các biện pháp phòng chống các tác nhân gây hại Từ đó ra đời nền công nghiệp hóa học thuốc trừ sâu, diệt các mầm bệnh cho cây trồng Cho đến nay không ai có thể phủ nhận vai trò tích cực của thuốc hóa học trừ sâu bệnh hại cây trồng Có thể nói không một biện pháp bảo vệ mùa màng nào hơn biện pháp hóa học về mặt hiệu quả và qui mô Nhưng biện pháp hóa học cũng có mặt hạn chế của nó Người ta đã biết quá nhiều trường hợp ô nhiễm môi trường khi dùng chất diệt cỏ hoặc thuốc trừ sâu hóa học, làm cho người bị ngộ độc , súc vật bị chết và cả hệ sinh vật đi kèm quanh cây trồng cũng bị ảnh hưởng Cân bằng sinh thái bị phá hủy nghiêm trọng Đáng ngại hơn, một số thuốc trừ sâu chậm bị phân hủy và có thể giữ tác dụng của mình rất lâu trong đất (ví dụ DDT giữ được 25 năm) Như vậy các hợp chất này được tích lũy trong đất và nồng độ của chúng tăng dần theo thời gian Đặc biệt nghiêm trọng hơn là sự tùy tiện về liều lượng và thời gian phun thuốc hóa học chồng sâu bệnh đã tạo nên dư lượng thuốc không cho phép trên các loại rau màu và lương thực, gây nên những vụ ngộ độc thực phẩm rất tai hại cho sức khỏe con người Trước thực trạng này, con người không chịu bó tay Những cuộc tìm kiếm, thử nghiệm các biện pháp mới để phòng chống sâu bệnh đã được tiến hành và cuối cùng cũng thu được những kết quả rất khả quan Cũng từ đó các chế phẩm thuốc trừ sâu bệnh cho cây trồng có nguồn gốc sinh học được ra đời Thoạt tiên người ta chỉ chú ý đến những loài côn trùng có lợi cho đấu tranh sinh học như bọ xít, bọ rùa, ong kí sinh… Sau một thời gian người ta lại phát hiện được vai trò tích cực của vi sinh vật trong việc điều chỉnh cân bằng sinh học của sinh quần biện pháp sinh học được hoàn thiện thêm dần khi người ta sử dụng vi sinh vật để phòng trừ sâu bệnh cho cây trồng Ở nhiều nước, chế phẩm sinh học được sản xuất ở qui mô lớn và được sử dụng rộng rãi trong công tác phòng trừ sâu bệnh cho hàng triệu hecta cây trồng và cây rừng Có thể nói biện pháp đấu tranh sinh học bằng vi sinh vật đã thực sự trở thành một nội dung quan trọng của hệ thống phòng trừ sâu bệnh tổng hợp

2.2.3 Tính ưu việt của chế phẩm sinh học

- Không gây độc hại cho người động vật và cây trồng; có khả năng tiêu diệt một cách chọn lọc các loại sâu bệnh Người ta nói chúng có tính đặc hiệu cao trong việc tiêu diệt các loại côn trùng Trong khi đó, thuốc trừ sâu hóa học gây độc cho người, gia súc nếu tiếp xúc lâu dài, một số là tác nhân gây ung thư Do không độc hại đối với con người, lại không ảnh hưởng xấu đến khu hệ sinh vật quanh hệ rễ của cây trồng , nên chế phẩm thuốc trừ sâu bệnh có nguồn gốc vi sinh vật không phá vỡ cân bằng hệ sinh thái, không gây ô nhiễm môi trường sống

- Việc sử dụng các chế phẩm vi sinh vật diệt sâu bệnh cho đến nay chưa phát hiện được hiện tượng “lờn thuốc” ở các loại côn trùng Đó là điều rất đáng được quan tâm, vì ở các thuốc hóa học trừ sâu bệnh, do đã được sử dụng lâu dài trước nay và việc sử dụng còn quá tùy tiện nên hiện nay tính lờn thuốc xuất hiện ngày một nhiều ở các loại sâu bệnh, bắt buộc người ta phải nâng dần nồng độ sử dụng lên mà hiệu quả lại cứ giảm dần

- Con người đã và đang nghiên cứu mở rộng tác dụng của chế phẩm thuốc trừ sâu có nguồn gốc vi sinh vật bằng nhiều biện pháp Một trong những biện pháp đó là thực hiện chuyển các gen chi phối việc tạo tính độc đối với côn trùng gây hại sang cho nhiều loại cây trồng, tạo nên những cây trồng tự nó có khả năng kháng được các loại sâu hại Đây là tác dụng mà những chế phẩm thuốc trừ sâu hóa học không thể có được

- Các chế phẩm sinh học diệt côn trùng có nguồn gốc vi sinh vật khác với các hợp chất hóa học trừ sâu hại bởi bản chất sống của nó, tức nó chứa các nhân tố gây bệnh, làm chết côn trùng là những sinh vật sống Do vậy việc bảo quản và xử lý các chế phẩm này ngoài đồng ruộng cũng có những yêu cầu khác biệt so với các hợp chất trừ sâu hại Một hiện tượng tự nhiên tạo thuận lợi lớn cho con người sử dụng chế phẩm sinh học có nguồn gốc vi sinh vật để diệt sâu hại là khi phun ra ngoài thiên nhiên, các vi sinh vật trong chế phẩm đều có khả năng thích nghi cao, hội nhập vào tự nhiên một cách khá thuận lợi để có thể tham gia vào các hoạt động đấu tranh sinh học một cách khá tích cực Cụ thể khi ta phun chế phẩm lên một loại cây trồng nào đó, các vi sinh vật trong chế phẩm (ví dụ như vi khuẩn, nấm…) đều

có khả năng trở thành một thành viên trong sinh quần nơi đó, và chúng tự sinh sôi nảy nở tăng lên về số lượng

- Các vi sinh vật diệt côn trùng có thể nhiễm lên côn trùng bằng nhiều cách khác nhau: bằng con đường tiêu hóa (ở vi khuẩn), qua da, tầng cuticum (ở nấm)… Điều đó cho phép tăng cường khả năng nhiễm thành công của vi sinh vật vào côn trùng

- Các vi sinh vật diệt côn trùng có thể tồn tại trong điều kiện môi trường không thuận lợi (không vật chủ, điều kiện khí hậu khắc nghiệt…) ở nhiều dạng

khác nhau: dạng bào tử (vi khuẩn thuộc giống Bacillus), dạng hạch nấm hay giả hạch nấm (các giống nấm Beauveria, Metarhizium)

- Khả năng phát tán rộng trong tự nhiên của các giống vi sinh vật có ý nghĩa rất lớn trong việc tăng cường lây lan tạo thành dịch bệnhở côn trùng Ở một số nấm có khả năng bắn bào tử của nó tới một nơi có khoảng cách gấp ngàn lần kích thước của bào tử Ngoài ra một số nấm, vi khuẩn, virus còn có thể được lan truyền rộng, nhờ dòng không khí, nước mưa và côn trùng…

Với những đặc điểm sinh học như trên, các vi sinh vật diệt côn trùng có thể xuất hiện bất ngờ, với một tốc độ nhanh, mang tính chất một ổ bệnh, dẫn đến gây chết côn trùng trên một địa bàn rộng Do vậy giúp bảo vệ cây trồng có hiệu quả đáng kể

2.2.4 Các bước áp dụng biện pháp sinh học

 Bảo tồn và gia tăng khả năng hoạt động của quần thể thiên địch sẵn có trên đồng ruộng và trên những cánh đồng lân cận

Sự bảo tồn thiên địch sẵn có trên đồng ruộng là tối cần thiết Những thiên địch sẵn có trên đồng ruộng thường đã thích nghi với con chủ và với môi trường của chúng, vì vậy bảo vệ chúng những biện pháp canh tác thích hợp là một biện pháp sinh học tốt hơn so với biện pháp nhân nuôi đắt tiền những thiên địch địa phương và nhập nội để thả vào đồng ruộng

 Tặng nhanh quần thể thiên địch địa phương bằng cách nhân nuôi và thả thiên địch vào đồng ruộng

Thu nhập, nhân nuôi và thả các sinh vật ăn mồi và ký sinh:

Điều này có tiến hành bằng cách thu thập ký sinh và sinh vật ăn mồi ở những nơi mà mật số của chúng cao để chuyển tới nơi mà mật số cuả chúng thấp Ký sinh và sinh vật ăn mồi cũng có thể được nhân nuôi, nhưng việc nhân nuôi ở nước ta hiện nay chưa phát triển

 Sử dụng những vi sinh vật gây bệnh cho côn trùng để phòng trừ sâu hại Những vi sinh vật gây bệnh cho côn trùng trong tự nhiên như: vi khuẩn, nấm, siêu vi khuẩn, tuyến trùng là những tác nhân sinh học quan trọng giúp cho việc hạn chế quần thể sâu hại Trong những loài vi sinh vật gây bệnh cho côn trùng này nấm trắng và nấm xanh đóng một vai trò quan trọng và đặc biệt các chế phẩm từ các nấm này đã được Viện Lúa ĐBSCL sản xuất ra hàng loạt với số lượng lớn

2.2.5 Một số chế phẩm sinh học diệt côn trùng hiện nay

 Chế phẩm có nguồn gốc vi khuẩn : Agritol (Hoa kì), Bathurin (Tiệp Khắc),

Entobakterin (Nga), Japidemic (ở Nhật), Doom (ở Hoa Kì)  Chế phẩm có nguồn gốc từ nấm; Beauverine (Hoa Kì)

 Chế phẩm có nguồn gốc từ virus: Biotrol VHZ, Vinex, Viron H,

Hầu hết nấm gây bệnh côn trùng là Phycomycetes và Deuteromycetes (nấm bất toàn) Bào tử của các nấm này tấn công bên ngoài hoặc bên trong ruột côn trùng Sau đó bào tử nẩy mầm và sợi nấm xâm nhập vào xoang dịch côn trùng Cái chết có thể là kết quả của sự sản sinh độc tố của nấm hoặc sau khi sử dụng dịch cơ thể Tiếp theo các chất dự trữ ở cơ thể côn trùng sẽ được sử dụng, hệ sợi chết và sự

hình thành bào tử bắt đầu, còn sinh khối dư sẽ hoạt động như một điểm gây nhiễm sau

Bảng 2.1 Bảng tra phổ tác động của nấm bất toàn trên động vật chân đốt

Aschesonia aleyrodis Beauveria bassiana Beauveria brongniartii

Hirsutella thompsonii Metarhizium anisopliae

Nomuraea rileyi Verticilium lecanii

White fly Colorado beetle

Cockchafer Rust mites Bọ cánh cứng, rệp

Catepillars Aphids, Whitefly

(Nguồn file: ///C/user/THUAN/Fun_Bio.htm)

Tác dụng gây bệnh của nấm trên côn trùng là bào tử nẩy mầm, xâm nhập vào cơ thể và sinh sản trong xoang làm yếu và phá hoại chức năng trao đổi chất của côn trùng

 Nhờ gió, mưa bào tử nấm lây lan đến sâu khỏe, gặp điều kiện độ ẩm và nhiệt độ thích hợp phình lên nẩy mầm thành ống mầm, ống mầm tiếp xúc với da côn trùng mà hình thành vòi bám Vòi bám là một tế bào có kích thước gấp 2 – 3lần bào tử, có dịch nhầy để dính vào da Vòi bám hình thành sợi nhỏ chọc thủng da Sau khi xuyên qua da sợi nấm phình to thành dạng bàn, mép bàn mọc sợi nấm rồi hình thành các sợi ngắn Sợi ngắn nhờ áp lực đẩy vào lớp trong cuối cùng đạt đến da thật Nếu côn trùng lột xác chúng lại hình thành vòi bám mới để tiến hành tái xâm nhiễm

Nấm thông qua áp lực cơ giới để xâm nhập vào trong cơ thể côn trùng và nhờ tác dụng của enzyme phân giải mà chọc thủng biểu bì Những enzyme phân giải là proteaza, lipoaza và kitinaza Muốn da phân giải hết trước hết là nhờ proteaza rồi lipoaza, cuối cùng mới có tác dụng của kitinaza

Nấm gây bệnh cứng sâu tổng hợp rất nhiều enzyme Mỗi loài nấm khác nhau sẽ hình thành các enzyme khác nhau nhưng chúng đều có thể tự tạo ra enzyme kitinaza

 Sự thay đổi bệnh và sự rối loạn chức năng trong cơ thể côn trùng

Sự sinh sản trong cơ thể côn trùng là cho hoạt động trao đổi chất, các cơ quan mô bị phá hoại, mất chức năng sinh lý và phát sinh sự rối loạn

Trước hết là sợi nấm trong xoang sinh trưởng phát triển Khác với virus và động vật nguyên sinh, nấm phải tiết các chất độc và enzyme để giết chết vật chủ rồi sinh trưởng phát triển trên xác côn trùng, hình thành các hạch nấm làm cho côn trùng cứng lại, một số loài nấm không tiết chất độc mà sinh sản hàng loạt trong cơ thể côn trùng mà sau khi sâu chết mới làm vỡ và biến dạng các cơ quan Hầu hết chúng có tính xu mỡ, tập trung quanh cơ quan thể mỡ, sau khi sâu chết chúng mới làm biến đổi thể mỡ

Nấm xâm nhập vào cơ thể côn trùng luôn luôn xuất hiện phản ứng biến màu đen, hình thành các đốm đen Sự hình thành các đốm đen là do enzyme phenoloxydaza trong dịch thể côn trùng

Sự sinh sản của nấm trước hết là sự biến đổi thành phần dịch thể làm giảm tác dụng oxy hóa khử limfa trong máu Do sinh sản nhiều nấm sẽ làm tắc hệ tuần hoàn côn trùng; gây đói sinh lý tế bào vật chủ; chất độc sinh ra làm thay đổi sinh hóa cơ thể và làm tê liệt thần kinh, từ đó làm mất đi và làm rối loạn cơ năng sinh lý Chúng sẽ biểu hiện hô hấp thất thường, giảm sức sinh sản, ức chế sự lột xác Nhộng ngài tằm trời sau khi bị bệnh nấm mốc sâu tiêu hao lượng oxy xuống 7 lần; sâu non bọ lá khoai tây sau khi bị bệnh nấm bạch cương cường độ hô hấp tăng lên nhiều lần Phần lớn đều cho rằng sự hô hấp này là do tác dụng phản ứng của vật chủ đối với vật gạy bệnh

Sau khi tiêm chất độc của nấm cho sâu non chúng thường biểu hiện thay đổi biến thái của sâu và ức chế quá trình lột xác, cuối cùng làm cho sâu chết

Sử dụng nấm bạch cương nhiễm vào nhiều loài sâu hại, chúng đều giảm sức sinh sản rõ rệt Ngài đục táo, mọt cà phê sau khi phun chế phẩm nấm bạch cương tỷ lệ đẻ trứng của con cái giảm xuống 45 – 60%

 Phân loại nấm gây bệnh côn trùng

Nấm gây bệnh côn trùng thuộc nhiều nhóm nấm khác nhau: từ nhóm nấm nguyên thủy sống dưới nước đến nhóm nấm bậc cao sống trên cạn Nấm gây bệnh cho côn trùng có mặt trong cả 4 lớp nấm:

Nấm bậc thấp Phycomycetes, nấm túi Ascomycetes, nấm đảm Basidiomycetes và nấm bất toàn Deuteromycetes

Lớp Nấm bậc thấp Phycomycetes: Trong lớp nấm này Các loài ký sinh trên côn trùng tập trung ở 3 bộ: Chytridiales, Blastocladiales và Entomophthorales Đặc

biệt có những họ nấm gồm tất cả các loài đều là ký sinh trên côn trùng như

Entomophthoraceae và Coelomomycetaceae Những giốn nấm ký sinh sôn trùng quan trọng của lớp nấm bậc thấp là: Coelosporidum, Chytriopsis (bộ Chytridiales), Coelomomyces (bộ Blastocladiales) và Entomophthora (bộ Entomophthorales)

Lớp nấm túi Ascomycetes: Trong lớp nấm túi có bộ Laboulbiniales là những

nấm ngoại ký sinh côn trùng có chuyên tính cao, còn các loại nấm khác đều là nội ký sinh của côn trùng Những giống nấm quan trọng gây bệnh cho côn trùng là:

Cordiceps, Aschersonia (bộ Hypocreales)

Lớp nấm đảm Basidiomycetes: Trong lớp nấm đảm chỉ có hai giống có các loài

gây bệnh trên côn trùng Đó là giống Septobasidium và Uredinella

Lớp nấm bất toàn Deuteromycetes: Phần lớn các loài nấm bất toàn ký sinh côn trùng đều thuộc bộ Moniliales Những giống Beauveria, Paecilomyces, Spicarina, Metarhizium, Cephalosporiuma và Solosporella chứa các loài khi xâm nhiễm vào

côn trùng đã tạo thành độc tố và gây chết vật chủ trong khoảng thời gian nhất định

2.3.2 Nấm Metarhizium anisopliae

Bảng 2.2 Bảng tra các loài trong chi nấm lục cương như sau:

1 Bào tử phân sinh hình ống hoặc trứng, giữa lõm, hai đầu bằng, khuẩn

lạc màu xanh lá cây, màu đen nhạt hoặc xanh đồng thau 1’ Bào tử hình bầu dục, hai đầu tròn

hoặc một đầu bằng, khuẩn lạc màu xanh vàng nhạt hoặc vàng nâu

2.3.2.1 Phổ kí chủ của nấm Metarhizium anisopliae

Cho đến nay người ta đã biết được trên 70 loài côn trùng bị nấm này tiêu diệt, trong số đó có tới 34 loài côn trùng cánh cứng và chỉ có 5 loài côn trùng cánh vảy

Một số loài côn trùng điển hình mẫn cảm với nấm này là:

- Melolontha melolontha - Melolontha hippocastanei - Anisopliae autriaca

- Oryctes rhinoceros

- Otiorrhychus ligustici - Plusia gamma

2.3.2.2 Tác động của nấm Metarhizium anisopliae vào cơ thể côn trùng

Nấm lục cương sau khi rơi trên bề mặt của côn trùng trong khoảng 24 giờ sẽ nảy mầm, tạo thành ống mầm chui xuyên qua vỏ của côn trùng, sau đó tiếp tục phân nhánh tạo thành một mạng sợi nấm chằng chịt trên khắp bề mặt của cơ thể côn trùng Lúc này ngoại độc tố được tiết ra sẽ tác động lên côn trùng khiến cho côn trùng chết

2.3.2.3 Độc tố diệt côn trùng của nấm Metarhizium anisopliae

Các độc tố diệt côn trùng do nấm sinh ra không phải là enzyme, có trọng lượng phân tử thấp, các sản phẩm này có thể giết chết côn trùng ngay cả khi hiện diện với nồng độ thấp

Độc tố diệt sâu của nấm bao gồm nhiều ngoại độc tố có tên là destrucin A, B C và D Destrucin A và B có thể tách từ dịch nuôi cấy nấm lục cương Destrucin A có công thức nguyên là C29H47O7N5, điểm sôi 188oC (Theo A Suzuki và những cộng sự 1966, 1970) Destrucin B có công thức nguyên là C30H51O7N5, điểm sôi 234o

C (Theo Tamura, 1965) Đó là những depsipeptid vòng

2.3.2.4 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của M.anisopliae

- Không thể sinh trưởng tốt trên nền cơ chất không có kitin

- Sống được ở nhiệt độ thấp (8oC), biên độ của độ ẩm rộng, ở nơi tích lũy nhiều CO2 và thiếu O2 chúng có thể sống sót tới 445 ngày Khi hoại sinh trong đất

bào tử đính bị ức chế nảy mầm bởi khu hệ nấm đất, trong đó có chủng Aeromonas (thí nghiệm in vitro)