I. NHểM VIRÚT CễN TRÙNG
4.củ iểm ứng dụng
đặc ủiểm sử dụng chế phẩm sinh học phụ thuộc vào cơ chế tỏc ủộng của chế phẩm và ảnh hưởng của ủiều kiện ngoại cảnh ủến hoạt tớnh của cỏc sinh vật trong chế phẩm. Chế phẩm sinh học từ virỳt cụn trựng núi chung và từ NPV, CPV, GV núi riờng ủều cú cơ chế tỏc ủộng ủường ruột. Cỏc thể virỳt trần hoặc thể vựi của virỳt cựng thức ăn xõm nhập qua miệng vào ruột cụn trựng. Tại ruột, dưới tỏc ủộng của dịch tiờu hoỏ, thể vựi bị hoà tan và giải phúng cỏc virion. Qua biểu mụ ruột giữa virion xõm nhập vào dịch mỏu, ủi tới cỏc tế bào. Khi tiếp xỳc với cỏc tế bào, chỳng xõm nhập vào bờn trong cỏc tế bào ủể sinh sản và gõy bệnh cho sõu hại. Phần lớn cỏc virỳt nhúm NPV, GV cú tớnh chuyờn húa cao, do ủú chế phẩm sinh học từ cỏc virỳt này thường cú phổ tỏc ủộng hẹp ủến rất hẹp. Mặt khỏc, cỏc chế phẩm virỳt cụn trựng núi chung, chế phẩm NPV bị mất hoạt tớnh dưới tỏc ủộng của súng ngắn và tia cực tớm. Như vậy, ủể sử dụng chế phẩm sinh học từ virỳt cú hiệu quả cao trong phũng chống cụn trựng hại cần lưu ý một số ủiểm sau ủõy:
- Phun ủều chế phẩm virỳt cụn trựng lờn bộ phận cõy là thức ăn ưa thớch của loài cụn trựng hại cần phũng trừ, tạo ủiều kiện cho chỳng cú thể ăn ủược thức ăn nhiễm virỳt càng nhiều càng tốt. Khi cụn trựng hại ăn ủược nhiều thức ăn nhiễm virỳt vào trong ruột thỡ khả năng bị nhiễm bệnh sẽ càng cao.
- để hạn chế ủến mức tối thiểu tỏc ủộng khụng tốt do bước súng ngắn và tia cực tớm của mặt trời gõy ra thỡ cần phun cỏc chế phẩm sinh học từ virỳt cụn trựng vào
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Giỏo trỡnh Biện phỏp sinh học trong Bảo vệ thực vậtẦẦ 90 buổi chiều mỏt. Ngay chiều tối hụm phun hoặc sỏng hụm sau, sõu hại ăn thức ăn ủó ủược phun chế phẩm virỳt cụn trựng chưa bị tỏc ủộng của mặt trời.
- đồng thời, khi sử dụng chế phẩm virỳt cụn trựng cú thể trộn thờm một số phụ gia như sữa bột, sữa lọc bộo, nước rỉ ủường, dầu thực vật sau và than hoạt tớnh nhằm làm giảm tỏc ủộng xấu của ỏnh nắng mặt trời ủối với chế phẩm virỳt cụn trựng.
- Nờn sử dụng những chủng virỳt ủịa phương ủể sản xuất chế phẩm sinh học ủể trừ sõu hại. Trong trường hợp như vậy sẽ làm tăng khả năng thớch ứng của virỳt với ủiều kiện ngoại cảnh nơi ứng dụng.
- để khắc phục phổ tỏc ủộng hẹp của chế phẩm từ NPV và GV, cú thể hỗn hợp vài loại virỳt với nhau hoặc hỗn hợp với Bt nhằm làm tăng phổ tỏc ủộng của chế phẩm (cựng lỳc trừ ủược nhiều loài sõu hại).
- Cú thể sử dụng chế phẩm virỳt cụn trựng ủể trừ cụn trựng hại theo hai cỏch: + Phun chế phẩm virỳt cụn trựng nhằm cung cấp nguồn bệnh ban ủầu ủể tự tớch luỹ trờn ủồng ruộng. Theo cỏch này, vào ủầu vụ gieo trồng, chế phẩm virỳt cụn trựng ủược phun vài lần với lượng khụng nhiều khi mật ủộ loài cụn trựng hại cần phũng trừ ủạt mức thấp ủủ ủể chỳng cú thể tự lõy nhiễm ủược bệnh. Theo thời gian trong vụ, nguồn virỳt cụn trựng sẽ tăng lờn và tỷ lệ sõu hại bị nhiễm bệnh virỳt cũng gia tăng theo sự gia tăng số lượng của loài hại.
+ Phun tràn ngập chế phẩm virỳt cụn trựng như dựng thuốc húa học trừ sõu. Theo cỏch này, khi loài cụn trựng hại ủạt mật ủộ quần thể cao, cú khả năng gõy hại lớn thỡ tiến hành phun chế phẩm virỳt cụn trựng. Khi ủú phun với liều lượng lớn hơn lượng cần thiết nhằm cung cấp nguồn bệnh tối ủa, tạo ủiều kiện cho sõu hại bị nhiễm bệnh nhanh nhất với tỷ lệ cao nhất ủể ỏp ủảo sõu hại. Do ủú, sau khi phun chế phẩm vài ngày sẽ ủạt ủược hiệu quả nhất ủịnh trong tiờu diệt loài sõu hại cần phũng trừ.
Tuỳ theo ủối tượng sõu hại và ý nghĩa kinh tế của chỳng mà chọn một trong hai cỏch sử dụng chế phẩm nờu trờn sao cho hợp lý mà vẫn cho hiệu quả cao.
- Khụng sử dụng chế phẩm virỳt cụn trựng trong ủiều kiện nhiệt ủộ thấp. Khi ở nhiệt ủộ thấp thời gian ủ bệnh của sõu hại sẽ kộo dài, sõu hại vẫn cú thể tiếp tục gõy hại ủược.
CÂU HỎI ễN TẬP
1. Anh chị hiểu gỡ về vi rỳt cụn trựng ?
2. Nờu vai trũ và ủặc ủiểm ứng dụng virỳt cụn trựng ủể phũng chống sõu hại cõy trồng ?
TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH
1. Nguyễn Văn Cảm, Hoàng Thị Việt. Bệnh thối nhũn của sõu ủo xanh và hiệu quả sử dụng chỳng trong phũng trừ sinh học sõu ủo xanh haị ủay. Tạp chớ BVTV, 5:31-37. 1991.
2. Nguyễn Văn Cảm, Hoàng Thị Việt. Huger A.M. Một số Baculovirus gõy bệnh trờn sõu hại thuộc bộ Lepidoptera ở Việt Nam. Sach: Tuyển tập cụng trỡnh nghiờn cứu biện phỏp sinh học phũng trừ dịch hại cõy trồng, Nxb Nụng nghiệp, Hà Nội, tr. 17-23. 1996.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Giỏo trỡnh Biện phỏp sinh học trong Bảo vệ thực vậtẦẦ 91 3. Chukhrij M.G. Biologia Baculovirusov i vius txitoplazmatichexkovo poliedroza.
Kishinhev. 1988.
4. Coppel H.C., J.W. Mertins. Biological Insect Pest Suppression. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, New York. 1977.
5. Faulkner P., Boucias D.G. Genetic improvement of insect pathogens: emphasis on the use of Baculoviruses. In: Biological control in agricultural IPM systems (ed. by Hoy et al.). Academic Press, Inc. pp.263-281. 1985.
6. Nguyễn Thị Hai. Nghiờn cứu ủặc ủiểm sinh học, sinh thỏi của một số loài sõu hại chớnh và thiờn ủịch trờn cõy bụng ở đồng Nai và Ninh Thuận. Túm tắt luận ỏn Tiến sĩ nụng nghiệp, Hà Nội , 24 tr. 1996.
7. Nguyễn Thị Hồng . Sõu keo da lỏng và bệnh thối nhũn của chỳng ở vựng Ninh Thuận. Tạp chớ BVTV, 4: 36-38.1995.
8. Jayaraj S. History and development of microbial control. In: Microbial control and pest management. TNAU, p. 16-21. 1985.
9. Phạm Văn Lầm. Biện Phỏp sinh học phũng chống dịch hại Nụng nghiệp. Nxb Nụng nghiệp, Hà Nội. 1995.
10. Phạm Hữu Nhượng. Nghiờn cứu sử dụng biện phỏp sinh học trong phũng trừ sõu hại bụng. Sỏch: Kết quả nghiờn cứu khoa học (1976-1996). Nxb Nụng nghiệp, Tp HCM, tr.88-107. 1996.
11. Ramakrishnan N. The use of Baculoviruses and cytoplasmic viruses for pest suppression. In: Microbial control and pest management. TNAU, p. 60-75. 1985. 12. Ngụ Trung Sơn. Nghiờn cứu sử dụng HaNPV trong phũng trừ tổng hợp sõu xanh
hại bụng tại Ninh Thuận. Túm tắt luận ỏn Tiến sĩ nụng nghiệp, Hà Nội , 24 tr. 1998.
13. Van Driesche R.G. and Bellows T.S.J. Biological control. Chapman & Hall. New York. 1996.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Giỏo trỡnh Biện phỏp sinh học trong Bảo vệ thực vậtẦẦ 92
II/ NHểM VI KHUẨN 1. Vi khuẩn gõy bệnh cụn trựng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Giữa thế kỷ XIX, Louis Pasteur (1822-1895) nghiờn cứu thực nghiệm thành cụng trong phũng chống bệnh tằm gai. Trong quỏ trỡnh nghiờn cứu bệnh gai trờn tằm L. Pasteur (1870) ủó phỏt hiện ra vi khuẩn ủược ủặt tờn là Bacillus bombyces cú Ấnhõn sỏngỘ trong tế bào. đõy chớnh là cỏc tinh thể ủộc cú bản chất protein của loài vi khuẩn này với tờn gọi chớnh xỏc là Bacillus thuringiensis. Sau này cỏc nhà khoa học ủó xỏc ủịnh ủược vi khuẩn gõy bệnh thối ấu trựng ong chõu Âu là Bacillus alvei (năm 1885), trờn tằm ở Nhật Bản Bacillus sotto (năm 1901)...
1. đặc ủiểm chung vi khuẩn gõy bệnh cụn trựng
Là cỏc giống hỡnh thành bào tử (sporeformers) như Bacillus,Clostridium và cỏc giống khụng thành bào tử (nonsporeformers) như Pseudomonas, Streptococcus,
Serratia, Xenorhabdus và Photorhabdus.
Kớch thước 1-2 àm (micromet hay 1 phần nghỡn milimet), nặng khoảng 1-2 pg (picogam hay 1 phần triệu gam), chỉ cú thể nhỡn thấy bằng kớnh hiển vi. Hỡnh dạng:
Bacillus: Trực khuẩn hỡnh que sinh bào tử, hiếu khớ hoặc hiếu khớ khụng bắt buộc, sản sinh catalaza
Clostridium: Trực khuẩn hỡnh que sinh bào tử, phần lớn kỵ khớ, khụng sản sinh catalaza
Pseudomonas: Vi khuẩn hỡnh que với 1 hay 1 chựm lụng roi ở 1 ủầu, cú khả năng sinh oxidaza, khụng lờn men ở mụi trường Hugh và Leifson
Serratia: Vi khuẩn hỡnh que ngắn, tạo sắc tố màu tỏ tớa sẫm khụng tan trong nước nhưng tan trong cồn
2. Bacillus thuringiensis
Trong cỏc loài vi khuẩn thỡ loài Bacillus thuringiensis (Bt) ủược sử dụng nhiều nhất. Hỡnh thỏi bào tử: hỡnh que, 3-6 X 0,8-0,9 àm, gram dương (khụng mất màu nhuộm khi tẩy bằng i ốt hay cồn), ủứng riờng rẽ hay thành chuỗi, xung quanh cơ thể cú tiờm mao dài 6-8 àm. Trưởng thành mỗi tế bào cú 1 bào tử hỡnh trứng và 1 tinh thể ủộc hỡnh quả trỏm. Căn cứ vào khả năng hỡnh thành loxitinaza, cấu trỳc tinh thể, khả năng gõy bệnh cho cỏc loài cụn trựng và ủặc tớnh huyết thanh học người ta chia Bt thành cỏc chủng (varieties) khỏc nhau.
Cỏc chủng quan trọng: Bacillus thuringiensis subsp. israelensis (Bti) sử dụng phũng chống (Culex and Aedes). Loài Bacillus sphaericus ủược sử dụng trong phũng chống muỗi sống trong nước ụ nhiễm (Culex, Anopheles, Aedes)
Bacillus thuringiensis subsp. tenebrionis phũng chống (Bọ cỏnh cứng khoai tõy)
3. độc tố của vi khuẩn Bacillus thuringiensis:
Dựa vào cơ chế tỏc ủộng diệt cụn trựng người ta xỏc ủịnh ủược 4 loại ủộc tố của Bt:
a/ Nội ủộc tố δ endotoxin, cũn gọi là tinh thể ủộc/Crystal - cry I, cry II, cry III, cry IV. Cỏc loại tinh thể này chuyờn tớnh cho cỏc bộ cụn trựng khỏc nhau:
cryI Ờ Chuyờn tớnh bộ Cỏnh vẩy Lepidoptera
cryII - Chuyờn tớnh bộ Lepidoptera và bộ Hai cỏnh Diptera
cryIII - Chuyờn tớnh bộ Cỏnh cứng Coleoptera
cryIV - Chuyờn tớnh bộ Hai cỏnh Diptera
Năm 1955, C.L. Hannay và P. C. Fitz James xỏc ủịnh ủược bản chất protein cú liờn quan ủến ủộc tớnh của vi khuẩn. Tinh thể ủộc cú kớch thước lớn 1 àm x 0,5 àm chiếm 30% khối lượng khụ của vi khuẩn. Tinh thể dễ thấy khi nhuộm bằng
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Giỏo trỡnh Biện phỏp sinh học trong Bảo vệ thực vậtẦẦ 93 dung dịch Fuchsin cacbonic ủặc, xanh Victoria, khi ủú cú màu sẫm cũn bào tử khụng cú màu nhưng cú mộp sỏng. Quan sỏt tốt hơn nếu sử dụng kinh hiển vi ủối pha (Phase-contrast microscope).
Tinh thể cú hỡnh quả trỏm như 2 kim tự thỏp ỳp vào nhau, trờn bề mặt cú cỏc luống nổi lờn cỏch nhau 29 nm.
Bản chất húa học của tinh thể: Trong tinh thể ủộc cú trờn 1 180 loại axit amin, trong ủú cú 2 loại chiểm tỷ lệ cao nhất là axits glutamic, và axit asparaginic. Trong tinh thể cú chứa lượng khỏ lớn 5 nguyờn tố như C, N, H, O, S. Ngoài ra cũn chưa lượng nhỏ 19 nguyờn tố khỏc nhưng khụng cú P. Cỏc phõn tử cú khối lượng lớn (>800.000) cú ủộc tớnh cũn loại cú khối lượng nhỏ (10.000<) thỡ khụng cú ủộc tớnh.
Tinh thể ủộc ủược coi là 1 loại tiền ủộc tổ (Protoxin), ủược hoạt húa trong ruột cụn trựng hỡnh thành nờn cỏc phõn tử ủộc tố với khối lượng 50.000.
Tinh thể bền vững với nhiệt ủộ cao so với ủộc tố ở dạng hũa tan. Chẳng hạn tinh thể B. thuringiensis var. Sotto ở 650C sau 1 giờ vẫn cũn họat tớnh trong khi ở dạng khỏc sẽ mất hũan toàn ủộc tớnh. Khụng tan trong dung mụi hữu cơ. Gần ủõy cỏc nhà khoa học Mỹ ủó phõn lập ủược 72 chủng Bt trừ sõu non bộ cỏnh vẩy, trong ủú cú những chủng cú ủộc lực cao hơn 20 lần thuốc trừ sõu (dẫn theo Phạm Thị Thựy, 2004).
Trong sản xuất, ủể thu ủược nhiều tinh thể người ta ủó sử dụng cỏc nguyờn liệu chứa protein như khụ ủậu tương, bột cỏ ... ủưa vào mụi trường nuụi cấy vi khuẩn.
Vi khuẩn hoạt ủộng tốt nhất ở nhiệt ủộ 300C với lượng thụng khớ lớn. Nhiệt ủộ 150C trở xuống khụng hỡnh thành bào tử. Khi bào tử và tinh thể hỡnh thành thỡ thành tế bào sẽ bị phõn giải.
Tỏc ủộng của tinh thể lờn cụn trựng là rất phức tạp. Tỏc ủộng ủiển hỡnh là làm liệt ủường ruột và xoang miệng. Sau khi ăn tinh thể 1-7 giờ tằm dõu (Bombyx mori) bị liệt toàn thõn. Cỏc tế bào thượng bỡ biến ủổi. Sau ăn 1 phỳt, tinh thể ủó xuất hiện tại thượng bỡ ruột giữa sõu xanh bướm cải (P. brassicae). Một số tế bào bị tỏch rời, biến hỡnh, cỏc chất bờn trong chảy ra ngoài màng (như trờn sõu ủục thõn ngụ,
Ostrinia nubinalis và nhiều loài khỏc). Làm tăng tớnh thẩm thấu Kali và ủó chứng minh tăng K+ trong mỏu và bạch huyết là nguyờn nhõn tờ liệt ủường ruột và toàn thõn tằm dõu. Liều gõy chết 50% (LD 50) ủối với tằm dõu và bướm cải từ 0,60 Ờ 5 àg/g sõu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sự thay ủổi tỏc ủộng của tinh thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Chẳng hạn, bỡnh thường, khi vào ruột trước và ruột giữa, nếu pH cao (>7.0) và cơ thể khụng cú cơ chế giải ủộc, tinh thể sẽ vỡ ra làm nhiễm ủộc mỏu. Hiện tượng thấy phổ biến trờn tằm, sõu rúm, bướm cải.... Tuy vậy trong nhiều trường hợp khi tinh thể ủộc vỡ ra, một số loài sõu cú cơ chế tự giải ủộc, ngừng ăn, pH ủường ruột giảm xuống, sau một thời gian nhất ủịnh ủường tiờu húa ủược hồi phục. Trong khi ủú, nhiều loài cụn trựng sản sinh ra men chuyển Protoxin của tinh thể thành ủộc tố.
đó ghi nhận trờn 200 loài cỏnh vẩy bị tinh thể ủộc tấn cụng mạnh. Cỏch ủặt tờn gene tinh thể của Bacillus thuringiensis (Bt) và phổ tỏc ủộng trờn cụn trựng của chỳng như sau:
Gene + Protein của chủng Bt như:
cryI CryI kurstaki (HD-1) aizawai sotto Lepidoptera
cryII CryII kurstaki (HD-1) kurstaki (HD-263) Lepidoptera and Diptera (muỗi) cry IIIA CryIIIA tenebrionis Coleoptera (chrysomelids) cryIIIB CryIIIB japonensis Coleoptera (scarabaeids)
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Giỏo trỡnh Biện phỏp sinh học trong Bảo vệ thực vậtẦẦ 94 Phổ tỏc ủộng lờn ký chủ chớnh ủược ghi thờm bằng chữ La mó. Chẳng hạn, CryI và CryII chỉ protein chuyờn cho Lepidoptera và Diptera/Lepidoptera. Cũn gene hoặc protein cú thể phõn biệt bởi chữ cỏi (cryIA hoặc CryIA) ủể chỉ sự khỏc biệt trỡnh tự của amino acid. Sự khỏc biệt nhỏ ủược ghi theo cỏc chữ thường, như cryIA(a) hoặc CryIA(a).
Cỏc ủộng vật cú vỳ khụng bị ngộ ủộc khi ăn phải tinh thể là do chất Pepsin trong ruột ủộng vật (hoạt ủộng thớch hợp khi pH = 2) ủó làm mất tớnh ủộc của tinh thể vi khuẩn. đó ghi nhận ủộc lực của Bt ủối với kiến và tuyến trựng.
b/ Ngoại ủộc tố α exotoxin, cũn ủược gọi là phospholipaza. Thực chất ủõy là 1 loại men liờn quan ủến sự phõn hủy phospholipit dẫn ủến cụn trựng chết. Cho ủến nay, tỏc ủộng của ủộc tố này là ớt ỏi, ngoài nhúm ong Tenthredinidae do cú ủộ pH của ruột phự hợp.
c/ Ngoại ủộc tố β exotoxin, cũn gọi là ngoại ủộc tố bền nhiệt. Chỳng cú khối lượng phõn tử thấp (707-850). Sau 15 phỳt ở nhiệt ủộ 1200C vẫn cũn hoạt tớnh. Chỳng tỏc ủộng lờn cụn trựng làm cản trở việc tổng hợp ARN thụng tin. Chỳng cũn cú tỏc ủộng cộng hưởng với nội ủộc tố, sau khi nội ủộc tố phỏ hủy biểu bỡ ruột giữa, chỳng nhanh chúng xõm nhiễm vào huyết tương và mỏu ủi ủến cỏc cơ quan làm thay ủổi quỏ trỡnh trao ủổi chất và làm cho cụn trựng chúng chết. Pu Zhelong (1994) ghi nhận khả năng mẫn cảm của 34 loài cụn trựng ủối với β exotoxin.
d/ Ngoại ủộc tố γ exotoxin, cũn gọi là ủộc tố tan trong nước. Chỳng cú khối lượng phõn tử thấp từ 200-2000, cú một số axit amin tự do, tan trong nước, mẫn cảm với ỏnh sỏng và ủặc biệt mất hoạt lực trong 15 phỳt ở nhiệt ủộ 600C trở lờn.
Cho tới nay Bt ủược sử dụng rất rộng rói ủể phũng chúng sõu hại do những ưu ủiểm như hoạt tớnh trừ sõu cao, dễ sử dụng và ủặc biệt là an toàn nụng sản. Tuy vậy, Bt cũng bộ lộ một số ủiểm yếu như:
- Kộm bền vững so với thuộc trừ sõu húa học dưới tỏc ủộng của mụi trường - Giảm hoạt tớnh trong nước và trong mụi trường hữu cơ do bị hấp phụ - Sự gia tăng ủỏng kể tớnh khỏng Bt của cụn trựng hại. Từ năm 1983 ủó chứng
minh nhiều loài cụn trựng khỏng ủược Bt. Khả năng khỏng tăng nhanh nếu sử dụng Bt liờn tục.
4. Sản xuất chế phẩm Bt
Cú 2 phương phỏp sản xuất chế phẩm Bt là lờn men xốp và lờn men chỡm (Phạm Thị Thựy, 2004).
a/ Lờn men xốp
đõy là cụng nghệ ớt ủược sử dụng hiện nay do hiệu quả thấp và trong quỏ