Tìm hiểu về thuốc bảo vệ thực vật nhóm 2: Bacillus sphaericus và ứng dụng trong kiểm soát sinh học

Bacillus sphaericus (Bs)

Vi khuẩn gây bệnh côn trùng, cụ thể là Bt, đã được biết đến từ đầu những năm 1900 nhưng việc kiểm soát các loài Diteran chỉ được thiết lập kể từ khi phát hiện ra Btserovar israelensis (Bti) vào năm 1977 và một chủng B. Báo cáo đầu tiên cho thấy Bs có hoạt tính chống lại ấu trùng muỗi được phân lập từ khu vực Moribund ở Argentina đối với ấu trùng muỗi Culisetaincidens xảy ra vào năm 1965 (Myers và Yousten, 1980). Nhưng chỉ sau khi phân lập ở Indonesia từ muỗi chết, ấu trùng của chủng 1593 thể hiện hoạt tính diệt muỗi cao hơn nhiều đối với Culex quinquefasciatus thì Bs mới có tiềm năng trở thành tác nhân kiểm soát sinh học đối với một số loài muỗi và được sử dụng làm thuốc trừ sâu trên đồng ruộng như một phần của vật trung gian truyền bệnh chương trình kiểm soát (Kellen và cộng sự, 1965).Nó có bào tử hình cầu nằm ở vị trí cuối cùng.

Một tiền độc tố được tạo ra trong quá trình hình thành bào tử như trong trường hợp Bt gây ra những thay đổi tế bào gây tử vong khi ấu trùng của một số loài lưỡng bội ăn vào. Loại vi khuẩn này đã được sử dụng để kiểm soát quần thể Culex và Anopheles ở nhiều quốc gia khác nhau, thay thế thuốc diệt bọ gậy bằng hóa chất với những ưu điểm nhất định. Mặt khác, các bào tử trưởng thành được phân lập từ tế bào có độc tính cao hơn phần thành tế bào, do đó có vẻ như một số độc tố có thể nằm ở một số phần của tế bào nhưng bào tử chứa nồng.

Mặt khác, bào tử trưởng thành được phân lập từ tế bào có độc tính cao hơn phần thành tế bào, do đó có vẻ như một số độc tố có thể nằm ở nhiều phần của tế bào nhưng bào tử chứa nồng độ độc tố cao nhất. Độc tố này liên kết với tế bào biểu mô thành ruột, đâm qua màng tạo thành lỗ xuyên màng, làm mất cân bằng ion nội bào của tế bào biểu mô và làm chúng bị phân giải, sâu ngừng ăn. Nội độc tố chính của Bt là chất độc cry(protein tinh thể độc) hay còn có tên gọi khác là Deta endotoxin được mã hóa bởi các gen cry khác nhau và ngoại độc tố của Bt gọi tắt là Cyt, loại chất độc này có thể tác động riêng lẻ hoặc phối hợp cùng chất độc Cry để tăng tác dụng của tinh thể độc.

Một số ngoại độc tố có thể kể đến như alpha exotoxin, beta-exotoxin,..Ngoại độc tố có cấu trúc tương tự ATP, nó ức chế hoạt động của RNA polymerase, Ngoài ra ngoại độc tố còn có thể xâm nhập vào huyết tương của côn trùng, đến các cơ quan để làm tăng tính độc của vi khuẩn.Ví dụ đưa ra trên sâu non, ngoại độc tố góp phần ức chế quá trình lột xác, hoặc gây dị thường trong phát triển.Ngoài ra còn có ngoại độc tố gama là một loại photpholipase tác động lên màng phọpholipit của màng tế bào, phá hủy mô tế bào. Tinh thể độc Cry không hòa tan trong điều kiện thường mà chỉ tan trong môi trường có độ kiềm hóa cao, vì vậy khi vào trong ruột giữa của sâu, là điều kiện thuận lợi để các bào tử nảy mẩm,phát triển và tinh thể độc được hòa tan vào máu.Có hơn 50 gen mã hóa cho protein tinh thể độc, có thể chia protein tinh thể độc thành 15 nhóm dựa trên sự giống và khác nhau trong trình tự gen. Với cấu trúc và hoạt tính như vậy, tinh thể độc liên kết một cách đặc hiệu với màng tế bào biểu mô ruột của sâu, do đó phổ tác động của Bt khá hẹp, tùy vào từng loại tinh thể độc mà các chủng Bt tác động với các nhóm sâu bệnh hại chủ yếu thuộc nhóm Lepidoptera.

Nhưng chỉ sau khi chủng 1593 ở Indonesia được phân lập từ muỗi chết có hoạt tính diệt muỗi cao hơn nhiều đối với Culex quinquefasciatus thì Bs mới có tiềm năng trở thành tác nhân kiểm soát sinh học đối với một số loài muỗi và được sử dụng làm thuốc trừ sâu ngoài đồng ruộng như một phần trong chương trình kiểm soát vectơ. Chế phẩm sinh học có nguồn gốc thường được sản xuất theo 2 cách:Lên men thường (lên men bề mặt) và lên men chìm có sục khí .Hiện nay người ta sử dụng phương pháp lên men chìm vì mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn. Lên men chìm thường được tiến hành tròng các nồi lên en có dung tích 500L, 1000L, 2000L, ngoài môi trường dinh dưỡng cần chú ý đến một số thông số khác như: Chế độ thổi khí, Chế độ nhiệt độ, Chế độ luân chuyển giống,.để hạn chế các thực khuẩn thể phá hủy các bào tử và tinh thể độc.

ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT SINH HỌC

XU HƯỚNG VÀ TIỀM NĂNG

Tiềm năng của thuốc bảo vệ thực vật sinh học 1. Vai trò của chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật

Nhu cầu ngày càng tăng đối với sản phẩm cây trồng không có dư lượng là một trong những động lực chính của thị trường thuốc trừ sâu sinh học cùng với thị trường thực phẩm hữu cơ đang phát triển. Bắc Mỹ thống trị thị trường thuốc trừ sâu sinh học toàn cầu và chiếm khoảng 40% nhu cầu thuốc trừ sâu sinh học toàn cầu vào năm 2011. Thị trường châu Âu ước tính trị giá gần 200 triệu USD và do các quy định nghiêm ngặt về thuốc trừ sâu cũng như nhu cầu ngày càng tăng từ các nhà sản xuất hữu cơ nên đây được kỳ vọng là thị trường tăng trưởng nhanh nhất.

Khi Trung Quốc và Ấn Độ đang chấp nhận nhiều thuốc trừ sâu sinh học hơn, thị trường châu Á nắm giữ cơ hội tốt và nhu cầu về thuốc trừ sâu sinh học.