Pheromone giới tính

1.3.2.1 Khái niệm

Pheromone giới tính (sex pheromone) là một chất hóa học hay hỗn hợp của những chất hóa học được cá thể tiết ra môi trường để hấp dẫn sự bắt cặp của những cá thể khác giới trong cùng một loài. Do hoạt động như những hóa chất sinh học với tính chọn lọc cao và nồng độ rất thấp, pheromone giới tính không gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái. Bên cạnh việc làm đối tượng nghiên cứu cho các lĩnh vực như hoá học hữu cơ, hóa chất sinh thái học và côn trùng học ứng dụng (Ando et al., 2004), 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).

1.3.3.2 Khả năng ứng dụng của pheromone giới tính

* Sử dụng làm công cụ phòng trị bằng biện pháp quấy rối sự bắt cặp

Hoạt động tìm bắt cặp ở côn trùng bộ cánh vảy chủ yếu dựa vào tín hiệu (mùi) của pheromone giới tính do con cái tiết ra. Khi tín hiệu mùi của pheromone bị quấy rối thì các cá thể đực sẽ không tìm được các cá thể cái và ngược lại, như vậy chúng không thể bắt cặp và sinh sản. Phương pháp quấy rối bắt cặp (mating disruption) là làm tràn ngập vùng không gian của cây trồng với mùi pheromone của loài thành trùng gây hại để quấy rối tín hiệu pheromone do thành trùng cái tiết ra nhằm ngăn chặn sự tiếp xúc giữa thành trùng đực và thành trùng cái làm cho chúng không thể bắt cặp và sinh sản trên vùng không gian của cây trồng. So

13

với việc sử dụng thuốc trừ sâu, phương pháp quấy rối bắt cặp có tính chọn lọc cao và bảo đảm cho sự tồn tại của thiên địch. Mặt khác, pheromone giới tính đã được chỉ rõ là không gây độc đối với động vật hữu nhũ và không ảnh hưởng đến môi trường sinh thái. Đây là biện pháp đang được áp dụng rất rộng rãi ở những nước phát triển.

* Sử dụng làm công cụ khảo sát sự biến động quần thể

Pheromone giới tính là một công cụ hữu hiệu để thay thế cho bẫy đèn và bẫy màu vàng trong khảo sát sự biến động mật số quần thể của côn trùng gây hại (Wakamura et al., 2004). Ứng dụng này đã được phát triển trong chiến lược phòng trừ dịch hại tổng hợp (IPM). Thông thường, một lượng từ 0,1 - 1 mg pheromone giới tính tổng hợp được nhồi vào một tuýp cao su (8 mm OD) cho hiệu quả hấp dẫn thành trùng đực ít nhất là một tháng và có thể kéo dài đến 2 tháng (Ando et al., 2004).

Để khảo sát sự biến động quần thể, bẫy pheromone giới tính được đặt trên một khu vực cụ thể rồi đếm mật số thành trùng vào bẫy định kỳ (thường là 2 tuần/lần) trong suốt chu kỳ một năm. Thông tin về số mật số côn trùng gây hại cây trồng trong vùng canh tác và trên một đơn vị thời gian cho phép ta dự tính dự báo sớm sự gây hại của côn trùng đó để có thể áp dụng những biện pháp quản lý thích hợp. Diễn biến mật số quần thể của 3 loài thành trùng, Chrysodeixis

eriosoma Doubleday, Ctenoplusia agnata Staudinger và Ctenoplusia albostriata

Bremer và Grey gây hại trên rau màu tại Tp. Cần Thơ (Châu Nguyễn Quốc Khánh và ctv., 2009) và theo Hai et al., (2002) loài thành trùng sâu vẽ bùa

Phyllocnistis citrella Stainton gây hại cây có múi ở Tp. Cần Thơ và huyện Châu

Thành tỉnh Hậu Giang đã được khảo sát bằng biện pháp đặt bẫy pheromone giới tính (Hai et al., 2002).

* Sử dụng làm công cụ phòng trị bằng biện pháp bẫy tập hợp

Bẫy tập hợp (mass trapping) là biện pháp sử dụng một số lượng lớn bẫy pheromone để thu hút và giết hết bướm đực trên một vùng không gian cụ thể để ngăn chặn sự bắt cặp giữa bướm đực và bướm cái, dẫn đến giảm mức độ thiệt hại do sâu gây ra xuống dưới ngưỡng kinh tế. Biện pháp này, đặc biệt hiệu quả đối với việc quản lý côn trùng trong kho vựa (thuộc Bộ Coleoptera). Tuy nhiên, bẫy tập hợp thường không thành công trong việc làm giảm mật số của các loài thành trùng có tính di động cao và mức độ quần thể lớn (Wakamura et al., 2004). Theo Bakke A. và Lie R. (1989) thì Trematerra và Battaini (1987) đã áp dụng thành công bẫy pheromone tập hợp với mật độ 260 – 270 m3/bẫy để phòng trừ loài sâu bột mì Địa Trung Hải Ephestia kuehniella (Zeller). Kết quả đánh giá của Sternlicht et al., (1990) tại Israel cho thấy ở mật độ 120 bẫy/ha (0,4–0,6 mg/bẫy,

14

thay mồi 4 tháng/lần), bẫy pheromone tập hợp đã cho hiệu phòng trị loài thành trùng gây hại hoa chanh Prays citri Millière cao và rẻ tiền hơn so với phun Azinphos-methyl (gốc lân hữu cơ) 3 – 6 lần/năm.

1.3.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của pheromone giới tính

1.3.3.1 Một số nghiên cứu nước ngoài

Theo Konno et al. (1982) kiểu mồi phối trộn (E)-10-hexadecenal và (Z)- 10-hexadecenal ở tỉ lệ 9:1 bắt được nhiều hơn 4 lần so với chỉ sử dụng (E)-10- hexadecanal. Vì thế, (Z)-10-hexadecanal được đề nghị là hợp chất thứ yếu của pheromone giới tính của sâu đục trái Dichocrocis punctiferalis.

Kenji Mori (1990) đã tổng hợp (E)-8-tetradecenal format giả pheromone giới tính của sâu đục trái C. punctiferalis từ 3-nonyl-1-ol và thử nghiệm thành công với tỉ lệ đồng phân hình học dẫn dụ côn trùng giữa (E) và (Z) là 10:1.

Theo Wakamura et al. (1992), pheromone giới tính được xem như là một công cụ hữu hiệu của của IPM và là sự thay thế hiệu quả cho thuốc trừ sâu hóa học trong quản lý các loại sâu hại (Gibb et al., 2005).

Theo Ando et al. (2004), pheromone giới tính của hơn 20 loài thành trùng đã được thương mại hóa dưới hình thức chất quấy rối bắt cặp với diện tích áp dụng lên đến 415.300 ha cây trồng, bao gồm bông vải, cây ăn trái, trà và cây rừng ở Mỹ, Nhật và Châu Âu vào năm 2002.

Nghiên cứu và ứng dụng pheromone giới tính dưới hình thức bẫy tập hợp đã được tiến hành trên 98 loài côn trùng gây hại, trong đó có 45 loài thuộc Bộ cánh vảy, 39 loài thuộc Bộ cánh cứng và 4 loài thuộc các Bộ côn trùng khác (El Sayed, 2008).

1.3.3.2 Một số nghiên cứu trong nước

Theo kết quả thử nghiệm ngoài đồng của Hai et al. (2002), tại ĐBSCL, đã xác định được chất hấp dẫn giới tính của 19 loài bướm. Trong đó, 4 loài thuộc họ Noctuidae, họ phụ Plusiinae, là những loài bướm của sâu hại rau màu và cũng đã ghi nhận được diễn biến mật số của 3 trong 4 loài này.

Tại Hải Dương, thí nghiệm đặt 400 bẫy pheromone/ha cho khả năng khống chế sâu tơ (Plutella xylostella Linnaeus, Lepidoptera: Plutellidae) và sâu ăn tạp (Spodoptera litura Fabricius, Lepidoptera: Noctuidae) mà không cần phải phun thuốc trừ sâu (Lê Văn Trịnh và ctv., 2005).

Sử dụng bẫy pheromone để theo dõi sự phát sinh của sâu đục cuống trái vải thiều đã tạo đều kiện sử dụng thuốc đúng lúc, giảm chi phí thuốc bảo vệ thực vật khoảng 400.000 đồng/ha và giảm được 3 lần phun thuốc trừ sâu. Để phòng

15

trừ sâu tơ đã giảm được 3 lần dùng thuốc, thay 2 lần thuốc hóa học bằng thuốc sinh học, và tiết kiệm được 118.000 đồng/ha/vụ (Lê Văn Trịnh và ctv., 2005).

Đỗ Đức Cương (2006) đã thực hiện thí nghiệm khảo sát sự biến động mật số quần thể - xác định pheromone giới tính của bướm sâu đục vỏ trái bưởi Prays

sp. tại tỉnh Vĩnh Long. Kết quả thí nghiệm cho thấy bẫy pheromone giới tính của sâu đục vỏ trái bưởi đã có hiệu quả. Trong suốt thời gian thí nghiệm (từ tháng 8/2005 đến tháng 2/2006) Prays sp. hiện diện liên tục, mật số biến động cao hay thấp phụ thuộc vào mùa và tương ứng với các giai đoạn sinh lý của cây.

Lê Kỳ Ân (2009) qua phân tích và đánh giá hiệu quả ngoài đồng đã chứng tỏ pheromone giới tính của sâu đục vỏ trái bưởi gây hại trên các vườn bưởi Năm Roi ở vùng ĐBSCL chỉ gồm một thành phần duy nhất là hợp chất (Z)-7- tetradecenal. Hợp chất (Z)-7-tetradecenal đã được tổng hợp và điều chế thành mồi pheromone và chất quấy rối bắt cặp để ứng dụng vào khảo sát diễn biến mật số quần thể và phòng trị đối với Prays sp. Kết quả phòng trị bằng phương pháp quấy rối bắt cặp từ 15/08/2008 đến 30/09/2008 ghi nhận được ở hai nghiệm thức treo 200 tuýp/ha và nghiệm thức treo 400 tuýp/ha cho hiệu quả ngăn chặn bắt cặp 100% trong suốt quá trình thí nghiệm.

Theo Phạm Minh Tân (2011) khi đặt 12 bẫy pheromone/ 1.000 m2 (1 mg Z7-14:Ald/bẫy, thay mồi 6 tuần/lần) cho hiệu quả cao tương tự như nghiệm thức đối chứng với tỉ lệ gây hại của Prays sp. đối với trái bưởi Năm Roi là 27,55%. Trong khi đó biện pháp xử lý bằng phun 3 lần thuốc trừ sâu Fortox 50EC (hoạt chất Alpha-Cypermethin) cho hiệu quả trung bình với tỉ lệ gây hại là 31,39%.

1.3.3.3 Một số nghiên cứu pheromone giới tính của nhóm họ Tortricidea sâu cuốn lá gây hại trên cây có múi

Kết quả phân tích GC-EAD và GC-MS của mẫu pheromone ly trích từ bướm cái thô và với dẫn suất DMDS và kết quả đánh giá ngoài đồng đã xác định được pheromone giới tính của loài bướm A. atrolucens là hỗn hợp của các thành phần gồm 14:OAc, E11-14:OAc và Z11-14:OAc ở tỷ lệ 4:32:64, pheromone giới tính của loài bướm Homona sp. là hỗn hợp của các thành phần Z11-14:OAc và Z9-12:OAc ở tỷ lệ 96:4; pheromone giới tính của loài bướm A. privatana là hỗn hợp của các thành phần Z11-14:OAc và Z9-14:OAc ở tỷ lệ 92:8. Hàm lượng của thành phần Z11-14:OAc trong pheromone giới tính của bướm A. atrolucens,

Homona sp. và A. privatana có hàm lượng tương ứng là 47,96 ng/tuyến

pheromone, 0,65 ng/tuyến pheromone và 13,5 ng/tuyến pheromone (Hồ Như Thủy, 2012).

Theo Hai et al. (2002), phân tích tuyến pheromone bướm cái Archips

16

Z11-14:OAc và E9-14:OAc với tỉ lệ phối trộn (5:5) thí nghiệm được thực hiện 12/1998 đến thang 12/2000 ở Tp. Cần Thơ, số lượng bướm đực vào bẫy 21 con từ tháng 12/1998 đến 3/1999 và tháng 5/1999 đến tháng 6/1999 là 13 con.

17

CHƯƠNG 2

PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1 PHƯƠNG TIỆN

2.1.1 Thời gian và địa điểm

Thời gian thực hiện: luận văn được thực hiện từ tháng 8/2012 đến 9/2013 Địa điểm: các vườn cam quýt tại tỉnh Hậu Giang và quận Cái Răng, Tp. Cần Thơ.

2.1.2 Phương tiện

2.1.2.1 Vật liệu thí nghiệm

Tuýp cao su non (8 mm Aldrich Chemical Co. Ltd). Lọ thủy tinh màu nâu có nắp đậy (thể tích 4 ml). Micro syringe (dung tích 100 μl, 25 μl).

Hộp plastic (2,5x3 cm), hộp nhựa tròn đường kính 15 x 18 cm, cao 10 cm. Máy chụp ảnh, kinh lúp, giấy nhôm, băng keo, kéo, bông gòn...

Hình 2.1 Tuýp cao su non (A) và lọ thủy tinh có nắp đậy (B)

2.1.2.2 Hóa chất

Dung môi n-hexane tinh khiết (Merk, Germany).

Pheromne giới tính tổng hợp: (Z)-9-tetradecenyl acetate (Z9-14:OAc); (Z)- 11-tetradecenyl acetate (Z11-14:OAc); (E)-11-tetradecenyl acetate (E11-14:OAc); tetradecyl acetate (14:OAc) và (Z)-9-dodecenyl acetate (Z9-12:OAc) được cung cấp bởi Công ty hóa chất Shin-Etsu (Nhật Bản) và phòng thí nghiệm Sinh thái học hóa chất của Trường Đại học Nông nghiệp và Công nghệ Tokyo (Nhật Bản).

18

2.1.2.3 Mồi pheromone

Mồi pheromone được dùng trong thí nghiệm là tuýp cao su (0,8 cm OD rubber septum, Aldrich, Germany) được nhồi pheromone giới tính tổng hợp theo thành phần và tỉ lệ trong Bảng 2.1. Pheromone giới tính tổng hợp được pha loãng trong n-hexane ở nồng độ 10 mg/ml (# 10 µg/µl). Dùng các micro syginge có dung tích 25 và 100 microliter (µl) để rút dung dịch pha loãng ở các hàm lượng tương ứng rồi nhồi vào tuýp cao su, đặt các tuýp cao su vào tủ hút khoảng 10 phút để dung môi bay hơi. Sau đó, tuýp cao su không thêm bất kỳ chất ổn định hay chất chống oxy hóa nào, được gói lại bằng giấy nhôm, dán nhãn và trữ trong điều kiện mát của tủ lạnh cho đến khi đưa ra áp dụng ngoài đồng.

Bảng 2.1 Thành phần pheromone giới tính tổng hợp của nhóm sâu cuốn lá họ Tortricidae (Theo Hồ Như Thủy, 2012)

2.1.2.4 Bẫy pheromone và cách đặt bẫy

Bẫy pheromone bao gồm một tấm dính (27 cm x 30 cm) và mái che và mồi pheromone được đặt ở giữa của tấm dính như hình 2.2.

Hình 2.2 Bẫy pheromone và bẫy được treo ở vườn

Cánh đặt bẫy trên vườn thí nghiệm: mồi pheromone giới tính được đặt vào giữa tấm dính của bẫy, rồi treo bẫy trên các cây ở độ cao khoảng 1,2 – 1,5 m (nhằm giúp thao tác được thuận tiện) trong tán cây, nơi râm mát và tránh ánh nắng trực tiếp. Khoảng cách giữa các bẫy khoảng 50m.

Bướm Thành phần mồi (mg/tuýt)

Z11-14:OAc Z9-14:OAc Z9-12:OAc E11-14:OAc 14:OAc

A. atrolucens 0,64 0,32 0,04

A. privatana 0,9 0,1

H. tabescens 0,9 0,1

19

2.2 PHƯƠNG PHÁP

2.2.1 Thí nghiệm 1: Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của pheromone giới tính tổng hợp đối với sâu cuốn lá Homona tabescens ở điều kiện ngoài đồng hợp đối với sâu cuốn lá Homona tabescens ở điều kiện ngoài đồng

Mục đích: xác định thành phần và kiểu phối hợp pheromone giới tính tổng hợp cho hiệu quả hấp dẫn cao nhất đối với thành trùng Homona tabescens ở điều kiện ngoài đồng tại Q. Cái Răng, Tp. Cần Thơ.

Địa điểm: trên vườn cam sành 6 - 7 tuổi có diện tích từ 3.500 m2 tại khu vực Phú Tân, Phường Tân Phú, Q. Cái Răng, Tp. Cần Thơ.

Thời gian: thí nghiệm được thực hiện trong 4 tuần, từ ngày 2/3/2013 đến 24/3/2013.

Cách tiến hành: thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố với 5 nghiệm thức và 3 lần lặp lại. Mỗi lần lặp lại tương ứng với 1 bẫy pheromone trong đó có 4 nghiệm thức với 3 thành phần: Z11-14:OAc, E11- 14:OAc, Z9-12:OAc được phối trộn ở các tỉ lệ khác nhau được trình bày ở bảng 2.2. Ở nghiệm thức A-5 là tuýp cao su non Aldrich chỉ nhồi 10 μl n-hexane được sử dụng làm nghiệm thức đối chứng.

Bảng 2.2 Thành phần pheromone giới tính H. tabescens trong thí nghiệm 1

Chỉ tiêu ghi nhận: số lượng bướm Homona tabescens vào bẫy tuần/lần, ghi nhận chỉ tiêu trong 4 tuần.

2.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát hiệu quả của pheromone giới tính tổng hợp theo dãy nồng độ đối với bướm Homona tabescens ở điều kiện ngoài đồng dãy nồng độ đối với bướm Homona tabescens ở điều kiện ngoài đồng

Mục tiêu: xác định nồng độ hiệu quả nhất của pheromone giới tính tổng hợp đối với bươm Homona tabescens ở điều kiện ngoài đồng tại Q. Cái Răng, Tp. Cần Thơ.

NT

Thành phần mồi (mg/tuýp)

Z11-14:OAc E11-14:OAc Z9-12:OAc

A-1 0,9 0,1 0,0

A-2 0,5 0,5 0,0

A-3 0,5 0,0 0,5

A-4 0,9 0,0 0,1

20

Thời gian: thí nghiệm được thực hiện trong 4 tuần, từ ngày 6/9/2013 đến 27/9/2013.

Địa điểm: thí nghiệm được bố trí trên một vườn cam sành 5 - 6 tuổi có diện tích 5.000 m2 tại khu vực Q. Cái Răng, Tp. Cần Thơ.

Cách tiến hành: thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố với 6 nghiệm thức và 3 lần lặp lại. Mỗi lần lặp lại tương ứng với 1 bẫy pheromone trong đó có 5 nghiệm thức với 2 thành phần: Z11-14:OAc và Z9- 12:OAc được phối trộn ở tỉ lệ 9:1 theo các nồng độ khác nhau được trình bày trong

Bảng 2.2. Ở nghiệm thức A-6 là tuýp cao su non Aldrich chỉ nhồi 10 μl n-hexane được sử dụng làm nghiệm thức đối chứng.

Chỉ tiêu ghi nhận: số lượng bướm Homona tabescens vào bẫy tuần/lần, ghi nhận chỉ tiêu trong 4 tuần.

Bảng 2.3 Dãy nồng nộ của pheromone giới tính H. tabescens ở thí nghiệm 2

2.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát diễn biến mật số quần thể và tỉ lệ gây hại của bướm sâu cuốn lá trên các vườn cam quýt

Mục tiêu: khảo sát diễn biến mật số quần thể thành trùng của nhóm sâu cuốn lá họ Tortricidae bằng bẫy pheromone giới tính tổng hợp vùng trồng cây có múi thuộc tỉnh Hậu Giang và Tp. Cần Thơ nhằm quản lý nhóm sâu cuốn lá ở ĐBSCL.

Thời gian: thí nghiệm được thực hiện trong vòng 1 năm, từ ngày 29/8/2012 đến ngày 29/8/2013

Địa điểm: thí nghiệm được thực hiện tại các vườn cam sành được trình bày ở bảng 2.4

NT

Thành phần mồi Z11-14:OAc và Z9-12:OAc (tỉ lệ 9:1) (mg/tuýp) B-1 0,1 B-2 0,3 B-3 0,5 B-4 0,7 B-5 1,0 B-6 n-hexane