Pheromone giới tính là hóa chất tín hiệu được tiết ra ngoài môi trường đểhấp dẫn sựbắt cặp của những cá thểkhác giới trong cùng một loài. Có thểdo thành trùng đực hoặc thành trùng cái tiết ra, thông thường là do thành trùng cái (Vang, 2006).
Hình 1.2 (A) Ấu trùng, (B) thành trùngCarmenta mimosa
Nguồn:http://www.nretas.nt.gov.au/__data/assets/pdf_file/0018/19224/carmenta_factsheet.p df
14
Đây là nhóm pheromone được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi nhất trong IPM và pheromone giới tính còn là một sự thay thế hiệu quả cho nông dược trong công tác quản lý sâu hại (Gibb et al., 2005), do hoạt động như những hóa chất sinh học có tính chọn lọc cao và ở nồng độ rất thấp vì vậy không ảnh hưởng đến môi trường sinh thái (Ando et al., 2004).
Pheromone giới tính thường gặp ở những loài côn trùng thuộc các bộ
Coleoptera, Lepidoptera và Diptera (Ando et al., 2004).
1.3.2 Phân loại pheromone giới tính của Bộ cánh vảy (Lepidoptera)
Căn cứvào cấu trúc hóa học và con đường sinh tổng hợp đã chia Pheromone giới tính của Bộ cánh vảy (Lepidoptera) thành 3 kiểu: kiểu I, kiểu II và kiểu khác
(Ando et al., 2004).
1.3.2.1 Pheromone kiểu I
Khoảng 75% số lượng pheromone được xác định thuộc kiểu I. Trong kiểu này, bao gồm những pheromone được sinh tổng hợp từnhững hợp chất hữu cơ mạch thẳng, bão hòa và mang một trong các nhóm chức acetate (-COOCH3), hydroxyl (-OH), formyl (-CHO)ở đầu mạch.
Ví dụ: Pheromone giới tính của bướm tằm (Bombyx mori L.) là bombykol, (E, Z)-10, 12-hexadecadinemyl-1-ol. Pheromone của loài thành trùng sâu đục trái Đước,
Cryptophlebia amamiana Komai and Nasu, là hợp chất (Z)-8-dodecenyl acetate (Lê
Văn Vàng, 2005).
Kiểu I được đặc trưng bởi các chuỗi có chiều dài 10-18 carbon và có từ0-3 liên kết đôi. Chuỗi dài với số lượng carbon chẵn chiếm ưu thế hơn vì các hợp chất này có nguồn gốc từ các acid béo bão hòa như acid palmitic (C16H32O2) và acid stearic (C18H36O2). Tuy nhiên vẫn tồn tại các hợp chất pheromone với độ dài chuỗi là số carbon lẻ được tìm thấy từ6 loài: Phthorimaea operculella, Keiferia lycopersicella, Scrobipalpa heliopa, Chilo auricilius, Acrobasis vaccinii và Mamestra brassicae (Ando et al., 2004).
1.3.2.2Pheromone kiểu II
Đã xácđ ịnh được 65 loài thuộccác họGeometridae (30 loài), Noctuidae (12 loài), Lymantridae (7 loài) và Aretiidae (16 loài) có pheromone giới tính thuộc kiểu II, chiếm khoảng 15% các pheromone giới tính bộcánh vảy đãđược xác định.
Những pheromone kiểu này được tạo thành từnhững hợp chất hữu cơ không phân nhánh, có độdài chuỗi 17-23 carbon gồm (3Z, 6Z, 9Z)-trienes, (6Z, 9Z)-dienes và những dẫn xuất monoepoxy của chúng. Nhóm này được sinh tổng hợp từlinoleic và linolenic acid.
Ví dụ: Pheromone của loài thành trùng sâu đo lớn gây hại trên lá trà Nhật Bản,
Ascotis selenaria cretacea Bulter được cấu tạo từ hỗn hợp của (Z, Z, Z)-3,6,9- nonadecatriene (Z3,Z6,Z9-19:H) và (Z,Z)-6,9-epoxy-3-nonadecadiene (Z3,Z6,epo3-
19:H) với tỉlệ1:100 (Ando et al., 2004).
1.3.2.3 Pheromone kiểu khác
Là những pheromone được tạo thành từ những chất hữu cơ không thuộc 2 nhóm trên chiếm khoảng 10%.
Ví dụ: Pheromone của loài thành trùng sâu cuốn lá cây cà phê, Leucoptera coffeela được tạo thành từ hỗn hợp của 5,9-dimethylpentadecane như thành phần chính và 5,9-dimethylhexadecane như thành phần phụ.
Nhiều loài thành trùng đực của bộcánh vảy (Lepidoptera) cũng tiết pheromone giới tính tại các vịtrí: bụng, ngực, chân và cánh. Cấu trúc hóa học của các pheromone này khác nhau và sự đặc trưng của loài thấp. Pheromone của thành trùng đực cũng kích thích hành vi tìm kiếm của thành trùng cái nhưng sựhấp dẫnởtầm xa kém hơn của thành trùng cái. Thành trùng cái bịthu hút bởi thành trùng đựcởkhoảng cách xa dựa vào tín hiệu thị giác (visual cues) và nhờ vào mùi hương tiết ra từ con đực khi chúngởgần nhau (Ando et al, 2004).
1.3.3 Thành phần hợp chất pheromone giới tính của họ ngài cánh trong Sesiidae
Qua xác định các hợp chất pheromone giới tính của 12 loài thuộc họSesiidae thì thành phần chủ yếu là 2,13–18:OAc và 3,13–18:OAc. Hợp chất 3,13–18:OAc đã được báo cáo là thu hút 76 loài thuộc họSesiidae (Ando et al., 2013).
Một nghiên cứu khác của Naka et al (2008) đã chỉ ra rằng hỗn hợp các hợp chất (Z3,Z13) và (E3,Z13)-3,13-octadecadienyl acetates (I và II), (E2,Z13)-2,13- octadecadienyl acetate (III) theo một tỷ lệ 60:36:4 được báo cáo là hấp dẫn thành trùng đực sâu đục thân cây Anh đào (Synanthedonhector: họ Sesiidae).
Hợp chất Z3,Z13–18:OAc được phân lập và tổng hợp đầu tiên trên sâu đục thân cây đào Synanthedon pictipes (họ Sesiidae) (Tumlinson, 1974). Hợp chất này cũng là thành phần chính trong pheromone giới tính sâu đục thân cây Thù du
(dogwood), Synanthedon scitula (Zhang, 2005).
Theo Naka et al (2010), đã xác định được 2 hợp chất (Z3,Z13)-octadecadien- 1-ol và (Z3,Z13)-octadecadienyl acetate có khả năng hấp dẫn thành trùng đực
Glossosphecia romanovi(họ Sesiidae) gây hại trên cây Nho.
Hợp chất pheromone giới tính thu hút đượcthành trùng đực sâu đục thân cây Mai dươngCarmenta mimosa có chứa khoảng 96% (Z3,Z13–18:OAc). Hợp chất này
16
là thành phần chính của pheromone giới tính của thành trùng họSesiidae (Eichlin and Passoa, 1983).
1.3.4 Ứng dụng của pheromone giới tính
Việc nghiên cứu và ứng dụng pheromone giới tính đãđược phát triển mạnh mẽ ởnhiều quốc gia trên thếgiới (Ando et al., 2004). Cho đến nay, chỉtính trên côn trùng thuộc Bộcánh vảy, pheromone giới tính của trên 607 loài và chất hấp dẫn giới tính của trên 1.236 loài đã được xác định và ghi nhận (Ando, 2009). Trong đó, pheromone giới tính của hơn 20 loài bướm đãđược thươngmại hóa dưới hình thức chất quấy rối sựbắt cặp (Ando et al., 2004).
1.3.4.1 Sửdụng làm công cụkhảo sát sựbiến động của quần thể
Pheromone giới tính của cá thể cái có tác dụng hấp dẫn mạnh mẽ đối với cá thể đực trong cùng một loài. Do đó, việc sửdụng chúngnhư một công cụtheo dõi sự xuất hiện và đánh giá mức độbiến động mật sốquần thể bướm gây hại trong chiến lược quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) là hết sức cần thiết. Nhằm cung cấp thông tin để đềxuất thời điểm đúng lúc và hợp lý nhất cho việc áp dụng biện pháp phòng trừ dịch hại. Thông thường, lượng pheromone tổng hợp từ 0,1-1 mg sẽ được nhồi vào tiếp cao su (8 mm OD) và đem bố trí ngoài đồng, cho hiệu quả hấp dẫn bướm đực vào bẫy ít nhất là một tháng và có thể kéo dài đến 2 tháng (Ando et al., 2004).
Trong quá trình khảo sát sựbiến động quần thể, bẫy pheromone được đặt trên một khu vực nào đó và đếm mật số bướm và bẫy định kỳ (thường 2 tuần/lần) trong khoảng thời gian một năm. Việc ghi nhận thông tin vềsố lượng côn trùng nào đó gây hại trên cây trồng trong vùng canh tác, trên một đơn vịthời gian và cho phép ta dự tính dựbáo sớm sựgây hại của côn trùng đó, từ đó có thểáp dụng những biện pháp quản lý, phòng trị thích hợp (Châu Nguyễn Quốc Khánh và Trương Thị Mỹ Lộc, 2008).
Bẫy pheromone là công cụhiệu quả đểthay thếcho bẫy đèn và bẫy màu trong việc khảo sát diễn biến mật sốcôn trùng của những loài bướm gây hại (Wakamura et al., 2004).
1.3.4.2 Sửdụng làm công cụphòng trị bằng biện pháp bẫy tập hợp
Sửdụng một số lượng lớn bẫy pheromone để thu hút và giết hết bướm đực, trên một vùng không gian cụthể nhằm ngăn chặn sựbắt cặp giữa bướm đực và bướm cái, làm giảm mức độ thiệt hại do sâu gây ra trên vùng không gian đó. Vì thế pheromone giới tínhcó thể ngăn chặn và giữmật sốcôn trùng gây hại ởcấp độthấp dưới ngưỡng kinh tếbằng cách kết hợp với nhiều biện pháp khác nhau (Wakamura
Biện pháp sửdụng pheromone giới tínhlàm bẫy tập hợp đãđược nghiên cứu và áp dụng trên 110 loài côn trùng gây hại, trong đó có 48 loài thuộc Bộcánh vảy, 44 loài thuộc Bộcánh cứng, 10 loài thuộc Bộhai cánh (Diptera) và rất ít các loài thuộc những Bộkhác (El Sayed, 2012).
Việc sửdụng bẫy tập hợp có thểbắt được liên tục thành trùng đực, do đó ngăn chặn được việc giao phối và gia tăng mật sốcủa dịch hại. Ví dụ như sửdụng bẫy tập hợp để diệt trừ thành trùng đực Macroscelesia japona trong vườn cây ăn trái bằng mồi E2,Z13-18:Ald và E2,Z13-18:OH (Islam et al., 2007).
1.3.4.3Quấy rối sựbắt cặp
Nhờtín hiệu mùi mà côn trùng tìmđến nhau bắt cặp để sinh sản. Vì vậy khi tín hiệu mùi bị quấy rối thì các cá thể đực không đáp ứng lại được với pheromone giới tính của cá thểcái hoặc ngược lại, có nghĩa là chúng không tìmđược nhau đểbắt cặp đồng nghĩa với việc chúng mất khả năng sinh sản và mật sốquần thểsẽgiảmđi đáng kểqua thếhệ sau. Phương pháp quấy rối sựbắt cặp bằng pheromone giới tính là làm tràn ngập vùng không gian với mùi pheromone của một loài bướm nào đó, nhằm ngăn chặn sựtiếp xúc giữa bướm đực và bướm cái dẫn đến ngăn chặn được sự bắt cặp (Châu Nguyễn Quốc Khánh và Trương ThịMỹLộc, 2008).
Cho đến nay, đã có khoảng 148 loài côn trùng gây hại được quản lý nhờ áp dụng biện pháp quấy rối sự bắt cặp trong đó Bộ cánh vảy chiếm đa số với 127 loài (El Sayed, 2012).
CHƯƠNG 2
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1 PHƯƠNG TIỆN
2.1.1 Thời gian và địa điểm
Thời gian:Từ tháng 12năm 2012đến tháng12năm 2013.
Địa điểm:
- Phòng thí nghiệm Phòng trừ Sinh học Bộmôn BVTV, khoa Nông nghiệp và SHƯD, trường Đại học Cần Thơ.
- Các khu vực bị cây Mai dương xâm nhiễm tại ĐBSCL.
2.1.2 Vật liệu thí nghiệm
Keo nhựa nuôi sâu (đường kính 11 cm, cao 16 cm), ống thủy tinh chứa nhộng (đường kính 1 cm, cao 10 cm).
Lồng lưới bằng inox hình bán cầu (đường kính 6 cm), vải lưới.
Kéo tỉa cành, băng keo, ghim bấm, kẹp, kéo, dây nilon, dây thun, bông gòn thấm nước, nước đường…
Tuýp cao su non ngoại nhập đường kính 8 mm (Aldrich Chemical Co.Ltd). Tập, bút bi, bút lông, máy ảnh.
2.1.3 Hóa chất
n-hexane tinh khiết là sản phẩm ở mức độ HPLC của Công ty Merck (Đức)
(Z,Z)-3,13-Octadecadienyl acetate (Z3,Z13-18:OAc)được cung cấp bởi công ty Shin-etsu (Nhật).
2.1.4 Nguồn thành trùng C. mimosa
Thu mẫu cây Mai dương bị sâu đục có phân đùn ra bên ngoài tại các khu dân cư Hưng Phú, Hồng Phát, Phú An, khu Công Nghiệp Hòa Phú tỉnh Vĩnh Long. Cắt những đoạn thân Mai dương dài khoảng 15 –20 cm có vết bị sâu đục mang về phòng thí nghiệm Phòng trừ Sinh học, Bộ môn BVTV, khoa Nông nghiệp và SHƯD, trường Đại Học Cần Thơ.
Tại phòng thí nghiệm, các thân cây Mai dương bị sâu đục sẽ được lưu trữ trong các keo nhựa (đường kính 11 cm, cao 16 cm) đậy lại bằng vải lưới để tạo độ thông thoáng và giữ mẫu ở nhiệt độ phòng (27 –300C). Khoảng 10 –15 ngày sau, tiến hành tách mẫu để thu lấy nhộng, trữ nhộng trong hộp plastic (đường kính 2,5 cm, cao 3
cm), giữ ẩm bằng bông gòn thấm nước. Sau khi C. mimosa vũ hóa thành bướm tiến hành phân đực, cái. Thành trùng đực C.mimosa đốt cuối bụng có 2 vệt ngang màu vàng nằm gần nhau và đốt cuối bụng có một túm lông. Thành trùng cái C. mimosa
chỉ có một vệt vàng và đốt cuối bụng nhọn.
(A) (B)
Hình 2.1 (A)Thành trùng đực và cái sâu đục thân cây Mai dươngC. mimosa, (B) nhộngC.
mimosađược trữ trong ống thủy tinh và hộp plastic
(Nguồnhttp://lepidoptera.butterflyhouse.com.au/)
2.1.5 Bẫy pheromone vàcách đặt bẫy
2.1.5.1Bẫy pheromone
Bẫy được sử dụng trong các thí nghiệm là dạng bẫy dính có mái che: Tấm dính (27 cm x 30 cm) và mái che (Takeda Chemical Ind. Ltd. Osaka, Nhật Bản).
2.1.5.2 Mồipheromone
Mồi pheromone giới tính được tổng hợp nhồi trong tuýp cao su non. Các thành phần pheromone giới tính tổng hợp với các tỉ lệ khác nhau được hòa tan trong dung
môi n-hexane tinh khiết (HPLC grade) với tỷlệ 1 mg pheromone: 10 µln-hexane tinh
khiết. Sau đó dùn g mircosyringe (dung tích 25 µl hoặc 100 µl) hút đến vạch 10 µl bơm vào tuýp cao su, khi đó sẽ được mồi pheromone với hàm lượng 1 mg/tuýp (không thêm bất kì chất ổn định hay chất chống oxy hóa nào). Mồi pheromone được cho vào giấy nhôm, gói lại, dán nhãn và trữ ở nhiệt độ ở 00C cho đến khi được sử dụng.
Mồi hấp dẫn là thành trùng cái: một thành trùng cái C. mimosa chưa bắt cặp (1 - 2 ngày tuổi) được nhốt trong lồng lưới bằng inox hình bán cầu (đường kính 6 cm) đặt trong tấm dính, phía dưới lót một tấm giấy cứng để tránh thành trùng dính vào bẫyvà miếng bông gòn thấm nước đường.
2.1.5.3Cách đặt bẫy
Mồi (pheromone giới tính tổng hợphoặc thành trùng cái chưa bắt cặp) được đặt ở giữatấm dính (27 cm x 30 cm) giữ tấm dính với mái che bằng kẹp bướm. Sau đó bẫy được treo trên tán cây Mai dương cách mặt đất khoảng 1,2 – 1,5 m trong bóng râm, khoảng cách các bẫy khoảng 20 –30 m.
2.2PHƯƠNG PHÁP
2.2.1 Thí nghiệm 1:Đánh giá hiệu lựchấp dẫn theo thời giancủa mồi Pheromone
giới tính tổng hợp đối với thành trùng C. mimosa
Mục tiêu: khảo sát thời gian hấp dẫn của mồi pheromone giới tính tổng hợp đối với thành trùng C. mimosaở điều kiện ngoài đồng.
Thời gian: thí nghiệm được bố trí trong 3 tháng từ 20/2/2013 đến 15/5/2013.
Địa điểm: khu dân cư Hưng Phú, Quận Cái Răng, Tp. Cần Thơ, diện tích nhiễm cây Mai dương khoảng 12.000 m2và khu dân cư Hồng Phát, Quận Ninh Kiều, Tp. Cần Thơ với diện tích nhiễm cây Mai dương khoảng 7.000 m2.
Cách tiến hành: thí nghiệm được thực hiện bằng cách đặt 6 bẫy pheromone
dạng tấm dính có mái che trên 2 khu vực khảo sát (3 bẫy/khu vực). Mồi pheromone giới tính tổng hợp chứa hợp chất Z3,Z13-18:OAc (1 mg/túyp) được đặt ở giữa tấm dính. Bẫy pheromone được treo trên tán cây Mai dương, cách mặt đất khoảng 1,2 – 1,5 m. Các bẫy được đặt ở khoảng cách từ 30 – 50 m tại mỗi địa điểm thực hiện thí nghiệm. Sau mỗi tháng đặt thêm 3 bẫy mới trên mỗi khu vực. Bố trí và theo dõi thí nghiệm đếntháng thứ 3 thì ngừng đặt tiếp bẫy mới.
Chỉ tiêu ghi nhận:
Ghi nhận số lượng thành trùng đực sâu đục thâncây Mai dươngC. mimosa vào
bẫy mỗi tuần/lần cho đến khi mồi pheromone không còn hiệu lực hấp dẫn.
2.2.2 Thí nghiệm 2: So sánh hiệu quả hấp dẫncủa pheromone giới tínhtổng hợp
và thành trùng cái đối với thành trùng Carmenta mimosađực ở điều kiện ngoài
đồng
Mục tiêu: nhằm đánh giá khả năng hấp dẫn cũng như xác định nồng độ pheromone giới tính có hiệu quả hấp dẫn thành trùng cao nhất ngoài đồng. Cũng như so sánh đánh giá sự hấp dẫn thành trùng đực của thành trùng cái và hợp ch ất pheromone giới tính.
Thời gian:thí nghiệm được khảo sát trong 4 tuần, từ ngày 13/11/2013 đến ngày 11/12/2013.
Địa điểm:khu dân cư Hưng Phú, Quận Cái Răng, Tp. Cần Thơ. Diện tích nhiễm cây Mai dương khoảng 14.000 m2.
Bảng 2.1: Các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm 2
Nghiệm thức Nồng độ mồi Pheromone(Z3,Z13-18:OAc)
A-1 0,1 mg/tuýp A-2 0,3 mg/tuýp A-3 0,5 mg/tuýp A-4 0,7 mg/tuýp A-5 1 mg/tuýp A-6 01 thành trùng cái sốnga A-7 10 µl n-hexane
Ghi chú:a:thành trùng C. mimosa cái đượcthay mới từ 3-4 ngày/ lần trong suốt thời gian bố trí thí
nghiệm.
Cách tiến hành: thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu
nhiên một nhân tố với7 nghiệm thức. Trong đó,từ nghiệm thứcA-1 đến Ạ-5 là thành phần hợp chất Z3,Z13-18:OAc với dãy nồng độ lần lượt từ 0,1; 0,3; 0,5; 0,7 và 1 mg/tuýp. Nghiệm thức A-6 là 01 thành trùng cái sống được sử dung làm đối chứng dươngvà nghiệm thức A-7 là tuýp cao su non với10 µl n-hexaneđược sử dụng làm đối chứng âm. Các nghiệm thức được bố trí với 3 lần lặp lại tương ứng với 3 bẫy dính có mái che.
Hình 2.3 Thành trùng đực vào bẫy và cách đặt bẫy ngoài đồng
Chỉ tiêu ghi nhận: số lượng thành trùng đực sâu đục thân cây Mai dương C.
mimosa vào bẫy mỗi tuần một lần,theo dõi trong4 tuầnlàm thí nghiệm.
2.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát diễn biến mật số quần thể sâu đục thân cây Mai
dươngC. mimosa và số vết đục trên thân cây Mai dương bằng bẫy pheromone
giớitính tại một số tỉnh bịcâyMai dương xâm nhiễm ở ĐBSCL
Mục tiêu: thí nghiệm được thực hiện đểkhảo sát diễn biến mật sốthành trùng sâu đục thân cây Mai dương C. mimosa vào bẫy và số vết sâu đục trên thân cây Mai dương tạiTp. Cần Thơ, tỉnh Vĩnh LongvàĐồng Tháp.