Chế phẩm vi sinh dùng làm thuốc bảo vệ thực vật tạo bởi vi sinh vật hoạt động như vi khuẩn, nấm, sinh vật đơn bào, siêu vi khuẩn, vi rút hoặc vi sinh vật biến đổi gen. Những mầm bệnh và sinh vật ký sinh này được phân lập và sản xuất làm thuốc bảo vệ thực vật. Nguyên tắc cơ bản để đăng ký sử dụng các chế phẩm này là sản phẩm phải có hiệu lực và không gây độc cho người sử dụng, người tiêu thụ, thực phẩm và môi trường.
Ưu điểm của thuốc trừ sâu vi sinh là an tồn mơi trường, chọn lọc. Nhược điểm là hiệu lực phịng trừ khơng ổn định ở điều kiện ngồi đồng. Vì vậy, thuốc trừ sâu vi sinh không thể cạnh tranh với thuốc hoá học bởi sự bền vững và hiệu quả như thuốc pyrethroid tổng hợp. Tuy nhiên gần đây công nghệ sinh học trong lĩnh vực protein và biến đổi gen đã làm nảy sinh sự quan tâm tới toàn bộ chế phẩm sinh học. Công nghệ sinh học đã tạo ra cơ hội khắc phục nhược điểm kém bền và giá thành cao của thuốc trừ sâu vi sinh. Ngoài lĩnh vực trừ sâu, chế phẩm vi sinh cũng được dùng để trừ bệnh, trừ tuyến trùng hoặc trừ cỏ.
Vi khuẩn được nghiên cứu rộng rãi nhất là dòng vi khuẩn Bacillus thurigiensis (Bt), phịng trừ những dịng cơn trùng nhạy cảm như bộ cánh vảy,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Vi khuẩn Bt tạo thành giữa tế bào và nội bào tử dạng oval “tinh thể” protein. Tinh thế này chiếm tới 40% trọng lượng khô của tế bào vi khuẩn và chứa nội độc tố. Khi cơn trùng ăn phải nội độc tố này nó phân huỷ thành chất kiềm, trong môi trường ruột côn trùng enzym phân huỷ nó thành protoxin hoạt động nhỏ hơn. Chất protoxin này phá huỷ lớp lót thành ruột giữa làm vỡ màng ruột. Vi khuẩn làm thủng ruột và chui vào khoang bụng nhân lên sinh sôi và giết chết côn trùng. Hơn nữa, vi khuẩn cũng làm cơn trùng ngừng ăn vì gây liệt phần miệng.
Tính chọn lọc của chủng vi khuẩn Bacillus thurigiensis phụ thuộc vào
giá trị pH của ruột giữa. Cơn trùng có độ pH của ruột giữa trong khoảng 8-10 nhạy cảm với thuốc (như ấu trùng bọ cánh phấn). Những loại cơn trùng khác có khoảng pH trong ruột giữa thấp hơn từ 6.2-7.1 không bị ảnh hưởng (như châu chấu sa mạc, Schistocerca gregoria) vì độc tố Bt khơng hồ tan trong
trong khoảng pH đó nên khơng có hoạt tính độc.
Chế phẩm vi sinh B. thurigiensis var. kurstaki với tên thương phẩm Bactospeine, Thuricide và Dipel có hiệu lực trừ sâu bướm và ấu trùng bọ cánh cứng. Chế phẩm vi sinh từ Bt var. israelensis với tên thương phẩm Bactimos
và Teknar có hiệu lực phịng trừ ấu trùng của muỗi, ruồi đen.
Vi khuẩn Bacillus spliaericus cũng tạo ra tinh thể độc, diệt trừ ấu trùng muỗi.
Chưa thấy tính kháng thuốc của ấu trùng muỗi với chế phẩm này ngoài đồng cũng như trong điều kiện thí nghiệm ở liều dưới độc. (Nguyễn Thành Đạt, 2000)[1].
Thuốc trừ sâu vi sinh nấm là những chủng nấm ký sinh có khả năng
thâm nhập trực tiếp vào lớp biểu bì cơn trùng. Sau khi thấm sâu vào lớp biểu bì bằng cách phá huỷ chitin và protein bởi enzym, nấm sinh sôi bên trong cơn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
trùng tạo ra chất độc cho sâu. Tỷ lệ chết cao thường xảy ra 5-10 ngày sau khi xử dụng tuỳ thuộc vào liều sử dụng và kích thước cơn trùng.
Thuốc trừ sâu vi sinh từ nấm như Beauveria bassiana, Verticillium lecanii, Entemophaga asiatica, E. grylli, Metharizium anisopliae, Zoophthora radicans. Nấm ký sinh thường có chủng ký chủ chọn lọc và khơng gây độc cho các cơ thể khác. Các chế phẩm này rẻ và được sử dụng như thuốc trừ sâu hoá học. Những loại nấm này xâm nhập trực tiếp qua biểu bì cơn trùng nên khơng cần đợi côn trùng ăn qua đường miệng, vì vậy thuốc trừ sâu vi sinh nấm tránh bị phân huỷ bởi tia tử ngoại, độ ẩm thấp và những điều kiện khí hậu khác có thể giải hoạt thuốc. Các thuốc vi sinh có nguồn gốc virut, vi khuẩn và sinh vật đơn bào tác động qua đường miệng gặp nhiều hạn chế vì phải đợi côn trùng ăn qua đường miệng. Điều kiện tự nhiên ảnh hưởng rất nhiều tới thuốc trừ sâu vi sinh.
Chế phẩm vi sinh nấm gây bệnh gốc dầu có tương lai hơn chế phẩm gốc nước vì khơng bay hơi nhanh ở điều kiện ngoài cánh đồng. Beauveria bassiana pha chế với dầu thực vật có hiệu lực cao hơn gấp 30 lần. Có thể lý
giải rằng biểu bì cơn trùng có tính kỵ nước, nên dầu trải đều và thấm sâu vào biểu bì cơn trùng giúp thuốc thâm nhập tốt vào côn trùng. Chế phẩm vi sinh nấm pha với nước bị rửa trơi khơng lưu lại trên cơn trùng. Vì vậy chế phẩm nấm gốc dầu thường được sử dụng với thiết bị phun liều thấp hoặc cực thấp. Dưới đây là các thí dụ về thuốc trừ sâu từ nấm:
Hirsutel/a thompson là loại nấm ký sinh tạo bào tử tiêu diệt đốm nâu trên cam quýt và nhện đỏ. Chế phẩm từ nấm Verticillium lecanii phòng trừ rệp, nhện đỏ, bọ trĩ. Những chế phẩm nấm khác cũng đang được nghiên cứu như Nomuraea spp. và Paecilomyces spp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Bảng 1.5: Thí dụ về thuốc trừ sâu vi sinh và đối tƣợng phòng trừ
Sản phẩm Nguồn bệnh Mục tiêu Công ty
Dipel Vi khuẩn: Bt
var.kurstaki
Ấu trùng bộ
cánh vảy Abbot Labs. (Mỹ)
MVP Vi khuẩn: Bt
var.kurstaki
Ấu trùng bộ
cánh vảy Mycogen Corp. (Mỹ)
Skeetal Vi khuẩn: Bt var.israelensis Ấu trùng muỗi và ruồi Novo BioKontrol (Đan Mạch) M-one Vi khuẩn: Bt var.san
diego
Bọ cánh cứng hại
khoai tây Mycogen Corp. (Mỹ) Nemasys Tuyến trùng/vi khuẩn Bọ đầu dài Agricultural Genetics
(Anh) Biosafe Tuyến trùng Steinemema
spp. Côn trùng đất Biosys (Mỹ)
Mamestrin MbNPyl Heliothis spp. Calliope (Pháp)
Spodopterin SINPV2 Spodoptera spp. Calliope (Pháp)
Virox NsNPy3 Neodiprion sertifer Oxford Virology
(Anh) Nolo bait Sinh vật đơn bào:
Nosema locustae Châu chấu Evans BioControl (Mỹ)
Vertalec* Nấm: Erynia neoaphidis Rệp Microbial Resources (Anh)
Mycotal* Nấm: Verticillium
lecanii
Glasshouse
whitefly Microbial Resources Phát triển
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Nguồn: Cannon, R.; Shell Agriculture: 5,1989; pp. 13 - 15.
Thuốc trừ sâu vi sinh dạng virut tạo từ nhân virut. Virut là tác nhân
gây bệnh cực nhỏ tạo bởi protein và axi nucleic, ARN, ADN. Protein tạo thành vỏ bao quanh, axit nucleic chứa thông tin về gen.
Virut Nuclear polyhedrosis gây bệnh cho loài Heliothis spp caterpillars,
đại diện là sâu bướm ăn bông vải và sâu ăn chồi thuốc lá. Virut Nuclear polyhedrosis có tính chọn lọc và tính lây bệnh nhanh, có thể sống sót nhiều năm vì có vỏ bọc bảo vệ. Khi sâu ăn phải virut, vỏ bọc protein bảo vệ hoà tan trong dịch kiềm ruột sâu. Virut thấm vào màng ruột, đôi khi tiến vào hệ tuần hoàn và phân chia nhanh dẫn đến cái chết của cơn trùng trong vịng 2-9 ngày tuỳ theo thời kỳ phát triển của côn trùng.
Các chủng virut được sản xuất trên cơ thể sống của sâu, đó là q trình đắt đỏ.
Tuyến trùng có trong đất tự nhiên và ký sinh trên cơn trùng trong đất, là
loại thuốc trừ sâu vi sinh rất tốt. Khi thâm nhập vào đất tuyến trùng phát triển rất nhanh và tấn cơng cơn trùng ký chủ. Q trình lây nhiếm sớm của chủng
Steinemema và Heterorhabditis thường là do cơn trùng ăn vào, nhưng tuyến trùng cũng có thể thâm nhập theo đường hậu môn và lỗ thở. Từ ruột sâu tuyến trùng đi qua thành ruột và hệ tuần hồn và giải phóng vi khuẩn. Vi khuẩn này sinh sản rất nhanh làm sâu chết trong vòng 1-2 ngày.
Tuyến trùng Neoplectana carpocapsae là vật trung gian truyền bệnh vi khuẩn cho mối, chế phẩm của nó đã có bán trên thị trường. (Phạm Thị Phong, 2008) [12]