Tuy tiềm năng của cỏc cụn trựng ký sinh và thiờn ủịchlà rất lớn, song ngoài việc sử dụng Pheromon giới tớnh, việc phỏt triển cỏc sản phẩm sinh học từ cụn trựng là rất khú thực hiện. Cho ủến nay, cỏc hướng nghiờn cứu phỏt triển cỏc thuốc trừ sõu sinh học chủ yếu dựa vào cỏc vi sinh vật và thuốc thảo mộc. Cựng với sự phỏt triển của ngành hoỏ học và cỏc cụng nghệ hiện ủại, việc phỏt triển cỏc sản phẩm thuốc trừ sõu sinh học khụng chỉ dừng ở việc sử
dụng trực tiếp cỏc tỏc nhõn sinh học mà ủó phỏt triển những bước cao hơn như
chiết xuất ủộc tố từ vi sinh vật hay cỏc nguồn cõy ủộc ủể nõng cao hiệu quả
trừ, hạn chế lượng sinh khối, giảm chi phớ vận chuyển và dễ dàng ứng dụng trờn diện rộng hơn. Với những nổ lực vượt bậc của ngành cụng nghệ sinh học, cho ủến nay chỳng ta ủó cú ủược nhiều sản phẩm sinh học cú ưu ủiểm tương
ủương thuốc hoỏ học, ủược ứng dụng rộng rói trong sản xuất. Cỏc sản phẩm sinh học cú thể ủược phỏt triển từ cỏc nguồn tỏc nhõn sinh học ủa dạng ủể
phũng trừ nhiều ủối tượng sõu thậm chớ cả bệnh hại cõy trồng khỏc nhau.
1.2.2.1. Nghiờn cứu phỏt triển và ứng dụng cỏc thuốc trừ sõu sinh học cú nguồn gốc từ virut
Ngay từ năm 1720 Phillip ủó phỏt hiện virut gõy bệnh trờn cụn trựng. Từủú nhiều nhà khoa học ở cỏc nước phỏt triển của Chõu Âu ủó ủi sõu nghiờn cứu sản xuất và sử dụng virut, một nhúm vi sinh vật gõy bệnh cú triển vọng ủể
phũng chống sõu hại cõy trồng và ủược phỏt hiện ủầu tiờn trờn sõu non sõu xanh ở miền nam Chõu Phi năm 1891 (Maleg 1891 Ờ 1892) nhưng mói ủến năm 1936, sau một thời gian dài cú nhiều tỏc giả nghiờn cứu mới xỏc ủịnh
ủược nguyờn nhõn gõy bệnh (Saxena R. C., 1987 [63]). Virut gõy bệnh cho cụn trựng chỉ cú khả năng sống, sinh sản ở trong cỏc mụ, tế bào sống.
Xearian và Young ủó liệt kờ ủược 29 loài Baculovirut cú ớch chống sõu hại nụng nghiệp. Theo Falcon ở Tõy bỏn cầu cú khoảng 30% sõu hại ủược
ủiều khiển bằng virut cụn trựng trong ủú họ Baculovirutus chiếm ủa số. Năm 1960 - 1975 ủó cú 17 loại chế phẩm thuộc họ Baculovirutus ủược sản xuất trờn thị trường Mỹ trừ sõu bộ cỏnh vảy như virion/s, Biotrol.V.SẦ
Trong thời gian gần ủõy virut gõy bệnh cụn trựng ủó ủược nhiều nước trờn thế giới như Mỹ, Nga, Phỏp, Ấn độẦsản xuất thành chế phẩm sinh học, sử dụng rộng rói ủể phũng trừ sõu non bộ cỏnh phấn và thị trường húa dưới tờn thương phẩm như : Eclear viron H, Bio VHZ, Virin, Saudoz, TM4, Biocontrol 1Ầ
1.2.2.2. Nghiờn cứu phỏt triển và ứng dụng cỏc thuốc trừ sõu sinh học cú nguồn gốc từ vi khuẩn
Từ năm 1911 và ủến 1914, Herelle ủó nghiờn cứu sử dụng vi khuẩn
Coccobacilus acridiorum ủể trừ chõu chấu Schistocera paranensis
(Simmonds et al., 1976 [67]; Weiser, 1966 [69]). Năm 1911 Berlinner ở
Thuringia (một tỉnh của đức) phõn lập ủược vi khuẩn từ sõu non loài Ephestia kuehniella chết bệnh và mụ tả ủặt tờn là Bacillus thuringiensis. Cỏc thử
nghiệm vi khuẩn này ủể trừ sõu hại ủược bắt ủầu từ sõu ủục thõn ngụ Hungari (Husz, 1928). Sau ủú vi khuẩn này ủược thử nghiệm với sõu hồng hại bụng, sõu xanh bướm trắng hại rau cải và nhiều loại sõu hại khỏc ở chõu Âu. Chế
phẩm thương mại ủầu tiờn từ vi khuẩn Bt là ỘSporeineỢ ủược sản xuất tại Phỏp trước năm 1938 (dẫn theo P.V.Lầm, 1995 [13]).
Vào những năm ủầu của thế kỷ XX nhà khoa học Louis Pasteur phỏt hiện ra loài vi khuẩn Bacillus thuringiensis gõy bệnh trờn sõu non tằm. Tiếp
ủến năm 1915 E. Bertiner (người đức) cũng ủó phõn lập và xỏc ủịnh vi khuẩn
Bacillus thuringiensis gõy bệnh cho sõu non ngài địa Trung Hải Anagasta kuchniella. Từủú nhiều nước ở Chõu Âu ủó tập trung nghiờn cứu sản xuất và sử dụng thuốc trừ sõu vi sinh Bt. ủể phũng chống trờn 525 loài sõu hại cõy trồng nụng, lõm nghiệp cú kết quả tốt.
Theo Augus, 1968 [46], thuốc trừ sõu vi sinh Bacillus thuringiensis (Bt) là một trong những loại thuốc sinh học an toàn, khụng ủộc hại cho người, vật nuụi, cụn trựng cú ớch, an toàn cho nụng sản thực phẩm và bảo vệ mụi trường trong sạch.
Cơ chế tỏc ủộng: Vi khuẩn Bacillus thuringiensis thuộc nhúm vi sinh vật cú tỏc ủộng ủường ruột. đường nhiễm trựng là cơ quan tiờu hoỏ. Chỗ phỏ huỷ của vi khuẩn là ruột giữa cụn trựng.
Từ năm 1968, Taylor ủó cụng bố vi khuẩn Bacillus thuringiensis cú triển vọng dựng ủể phũng trừ sõu ủục quảủậu Maruca vistrataở Nigeria (theo Kearney. P. C. and D. D. Kaufman, 1976 [56]), cũng kết luận vi khuẩn Bt cú khả năng trừ sõu ủục quả ủậu. Ở Tanzania ủó dựng chế phẩm Bt trừ sõu
M.Vitrata trờn ủậu cụ ve cú hiệu lực (Kandybin N.V, 1989 [55]). Khụng chỉ
cú khả năng trừ sõu ủục quả ủậu, kể từ năm 1950, cỏc nhà khoa học ủó xỏc
ủịnh ủược tiềm năng to lớn của Bt trong việc phũng trừ nhiều loài sõu bộ cỏnh vảy khỏc. Kể từủú ủến nay Bt ủó ủược sử dụng rộng rói ở nhiều nước trờn thế
giới ủặc biệt là cỏc nước phỏt triển ở chõu Âu, Mỹ, Nhật Bản hay cỏc nước
ủang phỏt triển khỏc như Trung Quốc và cỏc nước đụng Nam Á. Theo thống kờ thỡ hiện nay Mỹ và Trung Quốc ủó sử dụng mỗi năm tới hàng trăm nghỡn tấn ủể trừ sõu hại trờn nhiều ủối tượng khỏc nhau. Tại Trung Quốc sau khi xưởng sản xuất chế phẩm Bt ủầu tiờn ủược thành lập tại Vũ Hỏn, thỡ hoạt
ủộng và sản lượng ngày càng tăng (800.000 kg năm 1990; 1.000.000 kg năm 1992; 1.200.000 kg năm 1993) chế phẩm Bt ủó ủược sử dụng phổ biến tại Trung Quốc cho nụng nghiệp, lõm nghiệp... Cho tới nay cỏc chế phẩm Bt của Trung Quốc ủó ủược xuất khẩu sang khu vực đụng Nam Á. (Piao Youngpan, 1994 [61]; Xie Tianjian, 1994 [68]).
1.2.2.3. Nghiờn cứu phỏt triển và ứng dụng cỏc thuốc trừ sõu sinh học cú nguồn gốc từ nấm
Balisneri (1709) ủó phỏt hiện nấm gõy bệnh trờn cụn trựng ủó tạo ủiều kiện cho nhiều nhà khoa học ở cỏc nước Chõu Âu nghiờn cứu và sử dụng nấm gõy bệnh cụn trựng ủể phũng chống cỏc loài sõu hại cõy trồng. Năm 1878, Metschnhikov ủó phỏt hiện và phõn lập ủược nấm xanh Metarhizium anisopliae trừ sõu non bọ cỏnh cứng hại lỳa mỡ Anisoplia austriaca cú hiệu quả phũng chống sõu non, trưởng thành bọ ủầu dài hại củ cải ủường
Bothynoderes punctiventris.
Từ năm 1972 ở Bungari ủó sử dụng chế phẩm Beauveria ủể phũng trừ
bọ lỏ khoai tõy, sõu hại lỳa, sõu hại mận cú hiệu quả tốt. Cũng từ năm 1930 ở
Phỏp ủó sử dụng nấm Arthrobotrys oligospora, Dactylella ellpsospora ủể
phũng chống tuyến trựng hại cõy cải ủường, khoai tõy, cà chua...
Ở Hoa Kỳ, việc nghiờn cứu và phỏt triển cỏc sản phẩm sinh học từ nấm
ủược phỏt hiện rất sớm ngay từ năm 1888, cỏc nhà khoa học ủó nghiờn cứu dụng nấm bạch cương Beauveria globulifera ủể trừ bọ xớt hại lỳa mỡ. Nấm
ủược sản xuất với khối lượng lớn, ủúng thành gúi nhỏ. Trong cỏc năm 1891 Ờ 1892, hơn 50.000 gúi chế phẩm ủó ủược phỏt cho cỏc trang trại ủể rải lờn
ủồng ruộng trồng lỳa mỳ. Hiệu quả của nấm ủối với bọ xớt hại lỳa mỡ khụng giống nhau và chủ cỏc trang trại khụng thớch dựng biện phỏp này (Coppel et al.., 1977 [45]; Weiser, 1966 [69]).
Ở chõu Á ngay từ những năm 80 của thế kỷ XX, Trung Quốc ủó sản xuất chế phẩm nấm Metarhizium anisopliae (nấm xanh) và Beauveria Bassiana (nấm trắng) phũng chống bọ cỏnh cứng hại khoai tõy, sõu ủục thõn ngụ, loài sõu hại khỏc thuộc bộ cỏnh vảy Lepidoptera hại rau, ủậu... cú hiệu quả hơn hẳn ủối chứng khụng sử dụng biện phỏp ủấu tranh sinh học.
Khụng chỉ cú nghiờn cứu phỏt triển cỏc sản phẩm từ nấm ủể trừ sõu hại, cỏc nhà khoa học cũn phỏt hiện ra tiềm năng ủối khỏng của cỏc loài vi sinh vật với nhau, từủú ủó sử dụng cả tỏc nhõn nấm ủể trừ bệnh hại.
Hiện nay, ủó cú nhiều nghiờn cứu và sử dụng thành cụng nấm
Trichoderma ủược ủể ứng dụng rộng rói trong sản xuất. Người ta ủó thử
nghiệm sử dụng nấm Trichoderma trong nhà lưới, nhà kớnh ủể trừ bệnh cho cà chua, dưa chuột, ớt, cải tớm, rau diếp... Trong một số trường hợp, hiệu lực của nấm Trichoderma khỏ cao (Saxena R. C., 1987 [63]). Nấm này cú thể bảo vệ
cà chua khụng bị thối thõn do Sclerotium rolfsii gõy ra trong nhà lưới ở Thỏi Lan (Heimpel A. M, 1971 [52]). Theo DeBack P, 1974 [47]), nấm
Trichoderma viride làm giảm ủỏng kể tỷ lệ bệnh thỏn thư do C.truncatum trờn
ủậu ủũa ở Nigeria. Theo Falcon L. A., 1971 [51] ở Ấn độ, nấm T.viride cú thể ức chế sự phỏt triển của bệnh R.solani gõy ra trờn khoai tõy, hiệu lực ức chế tối ủa là 83,4% (Sing at al,1991). Nấm T.viride cú khả năng bảo vệ hoàn toàn cà chua khụng bị thối thõn do S.rolfsii gõy ra. Cõy sống sút ở nơi xử lý nấm T.viride ủạt 100%, cũn ủối chứng chỉ ủạt 61,9% (DeBack P, 1974 [47]).
đến nay nhiều nước chõu Âu ủó nghiờn cứu sản xuất và sử dụng nấm
Trichoderma ủể phũng chống hơn 150 loài vi sinh vật gõy bệnh hại trờn 40 loại cõy trồng khỏc nhau.
Ngoài ra, người ta cũn phỏt hiện thấy nấm Trichoderma cú tỏc dụng làm tăng năng suất cõy trồng, làm cõy trồng khỏe hơn, tăng sức ủề khỏng với vi sinh vật gõy bệnh, kớch thớch sinh trưởng ủối với cỏc cõy trồng.
Theo Schwarz M.R, 1992 [64] khi sử dụng Trichoderma, năng suất cà rốt cú thể tăng 13,6 Ờ 16,6%, dưa chuột tăng từ 18,3 Ờ 22,3%, cải bắp tăng 20%, củ cải ủường tăng 30%.
Theo cỏc nhà khoa học thỡ tỏc ủộng ủối khỏng của nấm Trichoderma
Cơ chế ký sinh: Trước tiờn sợi nấm Trichoderma võy xung quanh sợi nấm gõy bệnh cõy, sau ủú cỏc sợi nấm Trichoderma thắt chặt lấy cỏc sợi nấm, xuyờn thủng qua màng ngoài của nấm bệnh và phõn hủy cỏc chất nguyờn sinh trong sợi nấm bệnh.
Cơ chế khỏng sinh:Nấm Trichoderma sinh ra một số khỏng sinh như
Gliotoxin, Viridin tỏc ủộng lờn vi khuẩn, nấm (Ascochyta, pisi; Botrytis,
R.solani) hạn chế khả năng sinh trưởng phỏt triển của chỳng.
Cơ chế cạnh tranh: Nấm Trichoderma cạnh tranh với nguồn gõy bệnh cõy về dinh dưỡng nơi cư trỳ. Do ủú, chỳng chiếm cỏc chỗ ủịnh cư cũng như
dinh dưỡng của nấm gõy bệnh.
Việc nghiờn cứu sản xuất chế phẩm sinh học từ Trichoderma cũng ủó
ủược cỏc nước nghiờn cứu và sản xuất từ những năm 1980. Trong quỏ trỡnh sản xuất cần phải tạo ra ủược một sinh khối nấm lớn, ủõy là một khõu quan trọng vỡ hiệu lực phũng trừ phụ thuộc vào chất lượng chế phẩm. Ở cỏc nước khỏc nhau người ta dựng cỏc nguồn liệu khỏc nhau ủể làm mụi trường nhõn giống. Ở Mỹ dựng cỏm, than bựn hoặc cỏm và mạt cưa; ở Israel dựng cỏm lỳa mỳ hoặc than bựn; ở Phỏp dựng yến mạch và agar, ở Ấn độ dựng cỏc phế liệu chế biến nụng sản (vỏ cà phờ, vỏ cỏc loại quả cõy, phế liệu sản xuất nấm ăn, phõn gà, phõn vịtẦ), ởđài Loan dựng vỏ trấu làm mụi trường. Tuy nhiờn, khi sử dụng trờn ủồng ruộng ở nhiều nước lại cho thấy hiệu lực của nấm
Trichoderma cú sự thay ủổi. Cú những trường hợp hiệu lực rất cao, nhưng cũng cú trường hợp hiệu lực thấp thậm chớ khụng cú hiệu lực.
1.2.2.4. Nghiờn cứu phỏt triển và ứng dụng cỏc thuốc thảo mộc trừ sõu hại
Cỏc nước trờn thế giới ủó nghiờn cứu và sản xuất thành cụng nhiều sản phẩm thảo mộc trừ sõu như Rotenon chiết xuất từ cõy Derris; Altermisia chiết xuất từ cõy thanh hao hoa vàng, Azadrachtin chiết xuất từ cõy xoan Ấn độ, Matrinechiết xuất từ cõy khổ sõm v.v... từ nửa sau thế kỷ XVII. Từ thập niờn
40 của thế kỷ XX, thuốc trừ sõu hoỏ học hữu cơ ra ủời ủó làm lóng quờn thuốc thảo mộc. Tuy nhiờn trờn thế giới vẫn cú những nghiờn cứu sử dụng cõy thực vật cú tớnh ủộc ủể trừ dịch hại và ủặc biệt ủối với cõy xoan Ấn độ
Aradirachta indica (Ahmed et al., 1987 [40]; Saxena, 1987 [63]). Hàm lượng chất ủộc phụ thuộc loài cõy, bộ phận cõy, ủiều kiện sống và thời gian thu hỏi chỳng. Núi chung cỏc chất này dễ bị phõn huỷ dưới tỏc ủộng của oxi hoỏ, ỏnh sỏng (ủặc bịờt là cỏc tia cực tớm), ẩm ủộ, nhiệt ủộ và pH mụi trường, nờn chỳng ớt gõy ủộc cho mụi sinh, mụi trường. Nhưng cũng vỡ ủặc tớnh này, nờn
ủiều kiện thu hỏi, bảo quản và kỹ thuật chế biến ảnh hưởng nhiều ủến chất lượng của sản phẩm.
Thuốc trừ sõu thảo mộc trừ cụn trựng bằng con ủường tiếp xỳc vị ủộc hoặc xụng hơi. Phổ tỏc ủộng thường khụng rộng, một số loại cũn cú khả năng diệt cả nhện hại cõy. Sau khi xõm nhập thuốc nhanh chúng tỏc ủộng ủến hệ
thần kinh, gõy tờ liệt và làm chết cụn trựng. Thuốc thảo mộc rất an toàn ủối với thực vật, ớt ủộc, nhanh bị phõn huỷ, nờn chỳng khụng tớch luỹ trong cơ thể
sinh vật, trong mụi trường và khụng gõy hiện tượng sõu chống thuốc.
Từ năm 1960, cõy neem ủó nổi tiếng trờn thế giới do từ lỏ, hạt, cành của cõy neem cỏc nhà hoỏ học ủó chiết xuất ủược hoạt chất limonoid cú tỏc dụng ngăn ăn và xua ủuổi cụn trựng rất hiệu lực. Cỏc loại thuốc BVTV cú nguồn gốc từ cõy neem như Margocide, neemrich, Neemta 2100 ủược ưa chuộng ở Ấn độ. Hai sản phẩm Neem Azal và Neem Azal F sản xuất ở đức ủược bỏn khắp chõu Âu. Tại Mỹ năm 1985 cơ quan bảo vệ mụi trường ủó cho bỏn trờn khắp nước Mỹ hai loại thuốc BVTV trớch từ hạt neem với tờn thương mại Margosan - O và Izatin. Tại Trung Quốc cũng ủó cú một số sản phẩm ủựơc chiết xuất ủược người dõn rất ưa chuộng ủú là hai sản phẩm cú tờn thương mại là Yu teng và Ku seng (Xie Tianjian, 1994 [68]).
Tại Bangladesh, lợi dụng tập tớnh ghột tỏi của cụn trựng, một nhà khoa học ủó chế biến thành cụng TTSSH.
Qua cỏc nghiờn cứu của mỡnh, (Ahmed et al., 1987 [40]; Saxena, 1987 [63]) ủó ủỏnh giỏ ủược hiệu lực của thuốc thảo mộc ủối với ủối với những sõu chớnh hại ủậu ăn quả. Dầu xoan Ấn độ (Neem oil) với nồng ủộ 5%; 10%; 20% biểu hiện hoạt tớnh diệt sõu cao ủối với sõu non M. virtaraở tuổi 3. Khụ dầu xoan Ấn ủộ (Neem cake) khụng chỉ làm giảm mật ủộ sõu M. virtara mà cũn làm tăng ủỏng kể năng suất ủậu ủũa.
Chế phẩm Neem Azal Ờ F (từ cõy Neem) cú hiệu lực gõy ngỏn ăn, làm giảm tuổi thọ của rệp trưởng thành loài A.craccivora. Chế phẩm cú tỏc dụng ngăn cản sự phỏt triển và kộo dài thời gian sinh trưởng của rệp non (Heimpel A. M,. 1971 [52]). Dịch chiết từ cõy Zingiber officinale, Aframomum melegueta cú
ủộc tớnh rất cao ức chế sinh sản của rệp A.craccivora. Dịch chiết từ cõy
Momordica charantia gõy tỷ lệ chết cao ủối với rệp non (Ofuya và ctv, 1996).
1.2.2.5. Nghiờn cứu phỏt triển và ứng dụng cỏc thuốc trừ sõu sinh học cú nguồn gốc từ tuyến trựng
Tuyến trựng thường ớt gõy ủộc cho ấu trựng nhưng lại gõy ủộc mạnh cho cụn trựng trưởng thành (Shapiro, 2005 [66]).
Một số loài cụn trựng là kớ chủ của tuyến trựng ủó ủược nghiờn cứu tạo nờn chế phẩm sinh học ủể phũng chống sõu hại (Neoaplactana carpocapsae,