II. NHÓM VI KHUẨN SỐNG CỘNG SINH
B.VI KHUẨN HÒA TAN LÂN
Trong đất P vô cơ khó tan có thể được vi sinh vật chuyển hóa thành dạng dễ tan. Vi khuẩn có khả năng này, gồm có: Pseudomonas, Mycobacterium, Micrococcus, Flavobacterium, Thiobacterium, vv…
Các vi khuẩn này nuôi trong môi trường dinh dưỡng có chứa apatit (Ca3(PO4)2), hoặc trong môi trường có đá P nghiền mịn, có thể phân hủy để hấp thu P cần cho nhu cầu phát triển của mình, mà còn thừa lượng P dễ tiêu để cung cấp cho môi trường xung quanh. Hiện tượng này có thể thấy được trong đĩa petri, xung quanh khuẩn lạc của vi khuẩn sẽ có quầng trong (halo), là nơi mà P khó tan chuyển hóa sang dạng tan được và được vi sinh vật hấp thu một phần.
Vi khuẩn giải phóng các enzyme và những acid hữu cơ có khả năng hòa tan những hợp chất lân khó (Yahya và Al-Azawi, 1989). Vi khuẩn hòa tan lân khó tan bằng cách sản xuất ra những acid hữu cơ từ đường như acid organic, acid oxalic,
dụng lên apatit để cho ra dibasic phosphat và monobasic phosphat là dạng vô cơ dễ tiêu. Như vậy, ngay khi vi sinh vật tiết ra các acid hữu cơ, các acid này tác dụng lên P khó tan và cho ra ngay P dễ tiêu.
Mặt khác, các dạng P bị cố định trong đất như phosphat sắt và phosphat nhôm, cũng được chuyễn hóa sang dạng dễ tiêu dưới tác dụng của vi sinh vật trong đất. Một số vi khuẩn có khả năng sinh ra H2S tác dụng lên phosphat sắt hoặc phosphat nhôm để cho ra sulfid sắt hoặc nhôm và phóng thích phosphat dưới dạng dễ tiêu. Hiện tượng này xảy ra trong điều kiện thiếu oxy (đất mới ngập nước). Sự chuyển hóa các dạng P khó tan như ferrophosphat, bột xương, apatit và phosphat bicalcit trong điều kiện đất có chứa vi sinh vật.
Illmer và Schinner (1992) cho thấy sự hòa tan Ca-Ps bởi Pseudomonas sp. và P. aurantiogriseum bằng cách tiết proton H+. Các proton này được sinh ra từ quá trình đồng hóa-hoán vị NH4+ (Beever và Burns, 1980) hoặc từ sản phẩm hô hấp H2CO3 (Jurinak và ctv, 1986).
AlPO4 + 2H+ → Al3+ + H2PO4-
Ngoài ra, một số vi sinh vật còn tiết ra các phosphatase, chất enzyme, mà chúng xúc tác sự thủy phân 2 chất ester và anhydrides của H3PO4. Các enzyme được chia làm 5 nhóm: phosphoric monoester hydrolases (EC3.1.3); phosphoric diester hydrelases (EC 3.1.4); triphosphoric monoester (EC 3.1.5); enzymes họat động lên phosphoric_chứa anhydrudes (EC 3.6.1), và enzyme họat động trên những liên kết P_N (EC 3.9), như là phosphoamidase (EC3.9.1.1) (Tabatabai, 1982).
C.ỨNG DỤNG VI KHUẨN TRONG BẢO VỆ THỰC VẬT
Để phòng chống lại tác nhân gây hại này con người đã áp dụng thuốc trừ sâu hóa học để bảo vệ cây trồng. Cho đến nay không thể phủ nhận hiệu quả của thuốc trừ sâu hóa học trong việc kiểm soát côn trùng, sâu bệnh gây hại cho cây trồng, tuy nhiên do việc sử dụng quá mức thuốc trừ sâu hóa học đã dẫn đến những mối nguy khác như sự kháng thuốc của côn trùng gây hại, đáng ngại hơn một số thuốc trừ sâu chậm phân hủy và tồn lưu rất lâu
Giáo trình: Vi khuẩn học. 2010
Biên soạn: PGs.Ts. Nguyễn Hữu Hiệp
malacosomae, Bacillus cereus, Bacillus thuringiensis, Bacillus thuringiensis var. entomodius,…. Trong số nhiều loài vi khuẩn có khả năng gây bệnh cho côn trùng thì vi
khuẩn Bacillus thuringiensis (thường gọi tắt là B.t) là loài chủ yếu thường được dùng làm chế phẩm diệt sâu hại.
Việc sử dụng vi khuẩn Bacillus thuringiensis đã mang lại nhiều thuận lợi hơn sử dụng thuốc trừ sâu hóa học ở một số mặt: Bacillus thuringiensis có khả năng sản sinh ra
một lượng lớn protein độc tố với tính chuyên biệt với ấu trùng ký chủ rất cao. Do đó chúng an toàn và không gây hại cho các loại côn trùng có ích, động vật có xương sống và không gây ô nhiễm môi trường (Valadares, 2001; de Maagd, 2001; Siegel, 2001).
Có hơn 200 loài côn trùng có thể bị vi khuẩn B.t gây chết, trong số này đa số là các loài gây hại cho cây trồng và cây rừng như: sâu xanh hại bông (Heliothis armigera), sâu
xám hại rau (Agrotis upsilon), ngài đêm hại su hào, bắp cải (Barathra brassicae), sâu đục thân bắp (Pyrausta nubilalis), sâu xanh hại ớt (Heliothis assulta) (Nguyễn Lân Dũng, 1985).
Bacillus thuringiensis đã được ứng dụng trong công nghiệp thuốc trừ sâu lần đầu tiên
ở Pháp vào năm 1938 và trong những năm 1950 tại Mỹ. Nhiều năm sau đó thuốc trừ sâu sinh học B.t đã từng bước được đưa vào sử dụng trong sản xuất nông nghiệp.
Và cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu được tiến hành nhằm phân lập và xác định hiệu quả diệt sâu của nhiều loài Bacillus thuringiensis khác nhau để góp phần sản xuất thuốc trừ sâu sinh học ở phạm vi rộng hơn, trên nhiều đối tượng sâu hại hơn.
Các chủng vi khuẩn Bacillus thuringiensis được phân lập trong tự nhiên có khả năng tạo ra rất nhiều loại tinh thể protein gây độc khác nhau. Một trong số chúng có khả năng tiêu diệt nhiều loài côn trùng mục tiêu chuyên biệt (Lambert và Peferoen, 1992). Có 34 loài phụ của chủng Bacillus thuringienis đã được nhận diện, một trong số chúng thường được sử dụng như phụ loài kurstaki (kháng Lepidoptera), loài phụ israelensis (kháng
Lepidoptera gây hại cho cây trồng và cây rừng. Tuy nhiên, trong những năm gần đây các thuốc Bt sản xuất ra còn có thể tiêu diệt côn trùng thuộc bộ Coleoptera.
Ngoài ra, các thuốc Bt còn sử dụng để tiêu diệt các côn trùng thuộc bộ Diptera và các bệnh do vi rút gây ra trong chương trình bảo vệ sức khõe cộng đồng. Các dạng của thuốc Bt
được dùng để tiêu diệt côn trùng bằng cách xịt lên tán lá cây, trong đất, mội trường nước, hay trong các kho chứa thực phẩm. Sau khi một loài Bt được áp dụng, các tế bào dinh dưỡng và các bào tử có thể giảm dần mật số theo tuần, tháng hay năm tùy thuộc vào thành phần của hệ vi sinh thực vật có trong tự nhiên. Bt có nhiều loài phụ cũng được sử dụng làm thuốc diệt trừ côn trùng như:
Bacillus thuringiensis loài phụ kurtaki (Btk) được sử dụng để tiêu diệt các côn trùng họ Lepidoptera gây hại trên trái cây, rau cải, bông vải, đậu nành, đậu phộng và các cây hương liệu.* Bacillus thuringiensis loài phụ israelensis (Bti) được sử dụng để tiêu diệt muỗi, ruồi đen và vài loại côn trùng khác. Ở Trung quốc khoảng 10 tấn thuốc trừ sâu Bti được sử
dụng để tiêu diệt muỗi Anopheles sinensis.
*Bacillus thuringiensis loài phụ tenebrionis (Btt) tiêu diệt một số loài bọ cánh cứng *Bacillus thuringiensis loài phụ japonensis (Btj) có thể diệt một số loại bọ hung.
* Bacillus thuringiensis loài phụ aizawai (Bta) giết ấu trùng các loài bướm đêm
Thuốc trừ sâu sinh học Bt không ảnh hưởng đến con người, chim, trùn đất, nhện, động vật hoang dã, cá và động vật
Tuy nhiên, nhiều thí nghiệm hơn nữa cần được tiến hành để nghiên cứu số phận của các nội bào tử và các độc tố của Bt khi phóng thích ra ngoài môi trường để có thể tạo niềm tin cho người sử dụng cũng như cộng đồng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ưu điểm của thuốc trừ sâu sinh học Bt
* Không độc cho người, chim, động vật nuôi và hoang dã
* Không cần thời gian chờ đợi khi đi vào khu vực vừa mới áp dụng thuốc - Do thuốc có tính chuyên biệt nên chỉ diệt loại côn trùng nhất định mà không ảnh hưởng các côn trùng có lợi.
* Không làm tổn thương cây và không gây ô nhiểm môi trường như thuốc trừ sâu có nguồn gốc hoá học
Giáo trình: Vi khuẩn học. 2010
Biên soạn: PGs.Ts. Nguyễn Hữu Hiệp
trên lá cây bị giảm đi.
- Thời gian tồn trử ngắn hơn các thuốc trừ sâu có nguồn gốc hóa học và cần phải trử lạnh, nơi khô ráo và tránh ánh sáng trực tiếp của mặt trời.
- Do tính chuyên biệt cao nên thuốc trừ sâu sinh học Bt chỉ diệt được côn trùng nhất định chớ không diệt được các côn trùng khác.
- Chỉ hữu hiệu trên ấu trùng còn non của các bộ Diptera Lepidoptera, và Coleoptera
Tính kháng của côn trùng đối với thuốc trừ sâu Bt
Nhiều thí nghiệm đã được thực hiện ở điều kiện phòng thí nghiệm trong suốt 15 năm gần đây cho thấy nhiều côn trùng thuộc các loài khác nhau có khả năng kháng với Bt
ở những mức độ khác nhau. Các loài Plodia interpunctella, Cadra cautella, Leptinotarsa
decemlineata, Chrysomela scripta, Tricholplusia ni, Spodoptera littoralis, Spodoptera exigua, Heliothis virescens, Ostrinia nubilalis và Culex quinquefasciatus có khả năng
kháng với Btk, Bti, Ttte và các loài phụ Bt khác.
Trong những năm gần đây mật số của loài Diamondback moth (Plutella xylostella) kháng với Btk và Bta đã được phát hiện ở nhiều vùng địa lý khác nhau khi được xử lý với Bt rất mạnh như ở Hawaii, Philippines, Indonesia, Malaysia, Trung Mỹ và một số bang tại Mỹ. Điều này cho thấy rõ ràng là việc xuất hiện rộng rãi của các côn trùng kháng thuốc đã cảnh tỉnh chúng ta phải lưu ý hơn nữa về cách sử dụng Bt và các gen tạo độc tố của Bt trong công tác quản lý dịch bệnh.
Để tăng năng suất cây trồng người ta có thể chọn lọc, lai tạo nhằm tìm ra một giống mới có mang các tính trạng ta mong muốn. Phương pháp nầy tốn rất nhiều thời gian và đôi khi việc chọn lọc cũng không mang lai kết quả mong muốn.
Ä Một phương pháp khác rút ngắn được thời gian là cải tạo di truyền các giống cây trồng thông qua việc chuyển các gen mong muốn vào cây trồng ta cần.
- Tạo cây kháng côn trùng bằng cách chuyển gen tạo độc tố của vi khuẩn B. thuringiensis
vào các cây trồng như bắp, đậu nành và bông vải.
Lợi ích
- Giúp tăng năng suất cây trồng.
- Giảm được lượng thuốc trừ dịch hại có nguồn gốc hóa học. - Không gây ô nhiểm môi trường.
- Giảm được chi phí đầu tư cho sản xuất - Cây chuyển gen có phẩm chất tốt hơn
- Không độc đối với người, động vật, thú nuôi trong nhà, côn trùng có lợi, chim
Bất lợi
- Mặc dù chưa có nhiều bằng chứng cụ thể nhưng người ta cho là cây chuyển gen có thể gây dị ứng cho một số người.
- Gen kháng kháng sinh sử dụng trong qui trình chuyển gen lạ vào cây chủ có thể truyền sang côn trùng làm côn trùng có thể kháng lại kháng sinh nầy.
- Gen kháng thuốc diệt cỏ nếu vì lý do gì đó mà chuyển sang cỏ dại thì làm thế nào để diệt cỏ.
CHƯƠNG 4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});