Cỏc hoỏ chất BVTV sử dụng trước đõy như hợp chất clo hữu cơ, phospho hữu cơ, cacbamat... đều cú độ độc cao đối người và động vật mỏu núng, để lại dư lượng và tồn lưu lõu dài trong mụi trường và cơ thể người. Do vậy, trong giai đoạn hiện nay cần cấm dần hoặc hạn chế sử dụng trong nụng nghiệp và y tế, thay thế bằng những hoạt chất và sản phẩm mới.
Yờu cầu đối với những sản phẩm mới là cú nhiều ưu điểm vượt trội so với những sản phẩm đang sử dụng. Cụ thể là:
- Hoạt tớnh sinh học cao đối với sõu bệnh và cú hiệu quả đối phú với những loại dịch hại mới. Cú thể cú cơ chế tỏc động mới.
- Phổ tỏc động rộng (diệt được nhiều đối tượng) .
- Cú tớnh chọn lọc đối với đối tượng phũng trừ và ớt ảnh hưởng tới thiờn địch. - Ít gõy hiện tượng khỏng thuốc.
- Ít độc với người và động vật mỏu núng
- Dễ phõn huỷ và khụng để lại dư lượng trong nụng phẩm, đất, nước… - Dễ gia cụng sản phẩm.
Tuy nhiờn như trờn đó nờu, để nghiờn cứu tạo ra được một sản phẩm mới và ỏp dụng vào thực tế cần tiềm lực khoa học cụng nghệ hiện đại, cụng phu và tốn kộm, khụng phải cụng ty nào cũng thực hiện được. Vỡ vậy, cỏc hóng lớn trờn thế giới đó đề xuất và thực hiện một số phương phỏp tiếp cận để tỡm kiếm cỏc hợp chất mới sau đõy:
- Hợp tỏc nghiờn cứu giữa cỏc cụng ty về nghiờn cứu tổng hợp hoạt chất và thử hiệu lực sinh học sản phẩm, sau đú cú thể phõn chia sản phẩm hoặc phỏt triển hoạt chất trờn lónh thổ cụ thể khỏc).
- Trao đổi mua bỏn sản phẩm với nước thứ ba khỏc.
- Sỏt nhập hoặc mua lại cụng ty để phục vụ cho nghiờn cứu phỏt triển sản phẩm mới.
1. Nghiờn cứu lựa chọn và tổng hợp cỏc hoạt chất mới
Do nhu cầu sử dụng cho cụng tỏc phũng trừ dịch hại ngày càng tăng, đồng thời đảm bảo vấn đề mụi trường sinh thỏi ớt bị tỏc động xấu, cần nghiờn cứu và sản xuất cỏc loại thuốc BVTV mới, thay thế những sản phẩm cũ độc hại, tồn lưu lõu trong đất, nước và nụng phẩm và đó bị khỏng thuốc. Trong những năm gần đõy, đó cú nhiều cụng trỡnh
nghiờn cứu tổng hợp cỏc hợp chất cú những tớnh chất ưu việt trờn và được đăng ký sử dụng tại cỏc nước. Cỏc sản phẩm mới cú thể cựng dóy với những hoạt chất đó sử dụng, nhưng cú hoạt tớnh cao hơn, ớt độc hơn. Chỳng bao gồm cỏc hợp chất thuộc dóy pyrethroid thế hệ mới, cỏc hợp chất sulfonylure…Vớ dụ, một số hợp chất mới được đăng ký trong thời gian gõn đõy như: Meperfluthrin (thuốc trừ sõu dóy pyrethroid) do Cụng ty Youth Chemical Co., Ltd. đăng ký thỏng 1/2010; Fenoxasulfone (thuốc trừ cỏ dóy sulfonylure) do Hóng Kumiai Chemical Industry Co., Ltd. đăng ký thỏng 6/2009. Etofenprox là thuốc trừ sõu thuộc dóy pyrethroid đó được đăng ký từ năm 1987 nhưng do cú hiệu lực sinh học cao, độ độc rất thấp đối với người và đụng vật mỏu núng nờn hiện nay vẫn được ưa chuộng. Ở Việt Nam đó nghiờn cứu tổng hợp thành cụng trong phũng thớ nghiệm, cần tiếp tục hoàn thiện cụng nghệđể cú thểđưa vỏo sản xuất.
Cỏc sản phẩm mới cũng cú thể là những chất cú phương thức tỏc động mới. Vớ dụ hai sản phẩm thuốc trừ sõu mới đăng ký năm 2008 là Flubendiamide và Chlorantraniliprole cú cựng cơ chế tỏc động như chất alkaloid trong cõy ryanodine bằng cỏch liờn kết với cỏc kờnh canxi trong mạng sarcoplastic, từ đú tạo ra dũng ion canxi đi vào bờn trong tế bào, gõy chết rất nhanh sau đú. Cả hai hợp chất này đều rất hiệu quả đối với loài Lepidoptera. Hoặc sản phẩm Spinosyn của hóng Dow AgroScience cũng cú cơ chế tỏc động mới là kớch hoạt tỏc nhõn thụ cảm acetylcholine nicotinic, nhưng khỏc với nicotin và neonicotinoids. Một dẫn xuất mới của spinosyn là Spinetoram cũng được nghiờn cứu, phỏt triển và đăng ký năm 2005.
Một số sản phẩm mới đăng ký trong thời gian gần đõy được liệt kờ tại Phụ lục kốm theo [8].
Tuy nhiờn, do chi phớ nghiờn cứu cho một sản phẩm mới là rất cao và cần thời gian dài, việc lựa chọn đối tượng sản phẩm cần xem xột đến nhiều yếu tố ban đầu như đối tượng phũng trừ, điều kiện trang thiết bị nghiờn cứu, đội ngũ cỏn bộ nghiờn cứu, cỏc cơ quan hợp tỏc triển khai, v.v…sao cho phự hợp với khả năng của từng nước, từng cụng ty. Từđú xõy dựng kế hoạch triền khai dài hạn. Giai đoạn đầu cú thể kết hợp với nhiều cơ sở nghiờn cứu để cựng tiến hành.
2. Nghiờn cứu sản xuất và sử dụng cỏc thuốc BVTV cú nguồn gốc sinh học (Biopesticides)
Nằm trong những hướng nghiờn cứu tạo ra cỏc hợp chất mới cú hoạt tớnh sinh học cao và ớt gõy ụ nhiễm mụi trường thỡ cỏc thuốc BVTV cú nguồn gốc sinh học đang rất được quan tõm. Chỳng là những chế phẩm cú nguồn gốc tự nhiờn, kiểm soỏt dịch hại theo cơ chế khụng độc, thõn thiện với mụi trường sinh thỏi. Cỏc biopesticide chủ yếu bao gồm cỏc thuốc cú nguồn gốc vi khuẩn (microbial pesticide), nguồn gốc húa sinh (biochemical pesticide) và nguồn gốc thảo mộc (plant hoặc botanical-pesticide).
Đặc điểm ưu việt của thuốc BVTV cú nguồn gốc sinh học so với cỏc thuốc BVTV thụng thường là: ớt độc đối với người, gia sỳc và khụng ảnh hưởng tới cỏc loài cú ớch như chim, cỏ và cỏc thiờn địch; tớnh chọn lọc và hiệu lực sinh học cao (liều lượng sử dụng thấp); phõn hủy sinh học nhanh, ớt để lại dư lượng trong mụi trường và nụng phẩm nờn thuốc rất thõn thiện với mụi trường và thường được thay thế cỏc thuốc BVTV thụng thường trong cỏc chương trỡnh quản lý dịch hại tổng hợp (IPM). Do vậy, cỏc thuốc sinh học là đối tượng quan tõm của Húa học xanh và thường được khuyến cỏo sử dụng trong cỏc lĩnh vực sản xuất nụng nghiệp sạch núi riờng và nền nụng nghiệp bền vững núi chung. Do những tớnh chất ưu việt đú, hiện nay tốc độ phỏt triển về nghiờn cứu và ứng dụng cỏc thuốc BVTV cú nguồn gốc sinh học trờn thế giới khoảng 20% và được coi là cú thể thay thế dần cỏc thuốc BVTV húa học trong tương lai. Ngày nay, mối quan ngại ngày càng tăng về ụ nhiễm mụi trường và ảnh hưởng độc hại do thuốc BVTV húa học gõy ra đó thỳc đẩy nhu cầu phỏt triển cỏc thuốc sinh học. Rất nhiều hóng lớn trờn thế giới đó đầu tư cho nghiờn cứu phỏt triển lĩnh vực này như hóng Dow Agrochemicals.
Việt Nam là nước cú hệ thực vật phong phỳ với nhiều loại cõy cú dầu, tinh dầu chứa cỏc chất cú hoạt tớnh sinh học cao và đa dạng. Tận dụng nguồn nguyờn liệu sẵn cú này cú thể tạo ra nhiều sản phẩm thuốc sinh học cú giỏ trị sử dụng cao. Đõy là lợi thế quan trọng giỳp phỏt triển cỏc thuốc sinh học phục vụ sản xuất nụng nghiệp bền vững. Tuy nhiờn, so với cỏc loại thuốc BVTV húa học, cỏc chế phẩm sinh học cũn một số yếu điểm như: giỏ thành cao, hiệu lực chậm hơn thuốc húa học nờn nụng dõn khụng thớch. Do vậy, việc ứng dụng chế phẩm sinh học vào thực tếở nước ta cũn ớt. Cụng tỏc nghiờn cứu triển khai trong lĩnh vực sinh học gặp khú khăn do chỳng ta cũn thiếu điều kiện, trang thiết bị và cả con người. Từ đú dẫn đến số lượng thuốc phũng trừ dịch hại cú nguồn gốc sinh học, đặc biệt, nhúm thuốc vi khuẩn, vi sinh vật cũn ớt. Tỷ trọng cỏc chế phẩm cú nguồn gốc sinh học được sử dụng chỉ chiếm khoảng < 5% so với tổng lượng thuốc BVTV hàng năm. Do vậy, khi xõy dựng định hướng phỏt triển cho tương lai, cần xỏc định lộ trỡnh lõu dài, xem xột cỏc điều kiện cụ thể và lựa chọn những hướng khả thi, tận dụng lợi thế của nước ta về nguồn nguyờn liệu từ thiờn nhiờn là cỏc loại dầu, tinh dầu thực vật sẵn cú và cỏc kết quả nghiờn cứu trước đõy. Đõy là lợi thế quan trọng để chỳng ta cú thể nghiờn cứu chiết, tỏch hoặc chuyển húa thành cỏc sản phẩm cú hoạt tớnh phũng trừ cụn trựng gõy hại (trong nụng nghiệp và y tế).
a. Nghiờn cứu cụng nghệ chiết tỏch và tổng hợp cỏc hoạt chất cú khả năng phũng trừ sõu bệnh từ nguồn nguyờn liệu tỏi tạo tự nhiờn:
Trong hệ thực vật phong phỳ của Việt Nam, nhiều cõy cú dầu hoặc tinh dầu cú hoạt tớnh sinh học và khả năng phũng trừ sõu bệnh. Trờn cơ sở cỏc kết quả nghiờn cứu và ứng dụng trước đõy như chiết nicotin từ cõy thuốc lào hoặc thuốc lỏ, rotenon từ cõy ruốc cỏ, củ đậu, hạt thàn mỏt hay gần đõy, hoạt chất azadirachtin từ hạt xoan Ấn độ, trồng ở Ninh
Thuận…cần tiếp tục đẩy mạnh nghiờn cứu cụng nghệ chiết, tỏch những hợp chất mới cú hoạt tớnh cao, ứng dụng vào cụng tỏc phũng trừ dịch hại, phục vụ phỏt triển nụng nghiệp bền vững. Dựa vào cỏc điều kiện và nhu cầu thực tế, một số sản phẩm sau đõy cần được quan tõm trong thời gian tới:
+ Sử dụng hoạt chất saponin (Quillaja saponaria) chiết từ cõy bồ kết, chố, sở…dựng làm thuốc trừ bệnh, trừốc bươu vàng; chitosan thủy phõn cú tỏc dụng trừ nấm, vi khuẩn và kớch thớch sinh trưởng thực vật; dầu thụng xua đuổi chuột, dầu hạt tiờu xua đuổi một số cụn trựng hại gia sỳc.
+ Hoạt chất matrine là dịch chiết từ cõy khổ sõm, cú tỏc động tiếp xỳc và vịđộc, trừ được nhiều loại sõu thuộc bộ cỏnh vảy, chớch hỳt và nhện hại.
+ Sorbitol octanoat là este của axit bộo cú tỏc dụng trừ rệp và cụn trựng thõn mềm trong nụng nghiệp, trồng vườn (do tớnh chất HĐBM).
+ Axit L-lactic, sản phẩm từ cụng nghệ lờn men sữa hoặc cú trong một số thực phẩm, hoa quả...cú tỏc dụng khỏng khuẩn, khỏng nấm, sỏt trựng.
+ Một số sản phẩm mới đăng ký gần đõy trờn thế giới là: thuốc trừ sõu, trừ nhện Mibemectin (Sankyo Co., Ltd.); Karanjin (Som Phytofarma Ltd. India); thuốc trừ nấm, trừ cỏ Clove Oil (hoạt chất là eugenol của EcoSMART Technologies, Inc.)…
Tuy nhiờn, do cỏc quỏ trỡnh tổng hợp húa học hoặc sinh tổng hợp phức tạp, khi nghiờn cứu cỏc chế phẩm sinh học cú tỏc dụng phũng trừ dịch hại cần lựa chọn những hoạt chất sẵn cú trong tự nhiờn hoặc chuyển húa một phần thành sản phẩm cú ứng dụng thực tế.
b. Nghiờn cứu và ứng dụng cỏc sản phẩm cú nguồn gốc vi khuẩn:
- Thuốc trừ sõu vi sinh BT (Bacillus thuringiensis) được sử dụng từ lõu trong lĩnh vực nụng nghiệp và sỏt trựng gia dụng (phũng trừ muỗi).Đó cú nhiều cơ quan nghiờn cứu cụng nghệ lờn men và phõn lập thành cụng cỏc độc tố tinh thể khỏc nhau như α, β, γ, δ- endotoxin, từ đú tạo ra cỏc sản phẩm thương mại, cung cấp cho thị trường. Tuy nhiờn, khả năng sản xuất chưa đỏp ứng nhu cầu do chỳng ta chưa chủđộng được nguồn chủng, cụng nghệ chưa hoàn thiện, mới chỉ ổn định trong phũng thớ nghiệm hoặc ở qui mụ nhỏ. Theo dự bỏo, cỏc sản phẩm cú nguồn gốc từ BT vẫn chiếm tỷ trọng lớn trờn thị trường thế giới về thuốc trừ sõu sinh học. Trong thời gian tới cần tập trung hoàn thiện cụng nghệ sản xuất hoạt chất đồng thời nghiờn cứu cụng nghệ gia cụng hỗn hợp với cỏc loại thuốc khỏc nhằm hạn chế những nhược điểm của loại thuốc này.
Ngoài ra, cần mở rộng qui mụ sản xuất và nõng cao chất lượng một số sản phẩm đó sản xuất được trong nước như thuốc trừ bệnh cú nguồn gốc khỏng sinh từ hoạt chất validamycin A, thu được từ quỏ trỡnh lờn men nấm Streptomyces hygroscopicus var.
- Đẩy mạnh nghiờn cứu trong lĩnh vực sinh tổng hợp, cụng nghệ lờn men tạo ra cỏc chế phẩm vi sinh khỏc cú hoạt tớnh sinh học, vớ dụ như thuốc khỏng khuẩn Fumaramidmycin từ chủng Streptomyces kurssanovi, hay sản phẩm Spinosyn (hoặc Spinosad do Hóng Dow AgroSciences đăng ký) thu được từ quỏ trỡnh lờn men vi khuẩn
Saccharopolyspora spinosa. Spinosyn là hỗn hợp của hai đồng phõn A và D, cú hoạt tớnh sinh học cao, diệt được nhiều loài sõu ăn lỏ, rệp..., độ độc với người và động vật mỏu núng rất thấp (LD50 > 5.000 mg/kg), an toàn với mụi trường và chim, cỏ. Trờn cơ sở cỏc kết quả nghiờn cứu, cú thể tận dụng dõy chuyền thiết bị sẵn cú của cỏc nhà mỏy sản xuất thuốc vi sinh hiện nay để sản xuất cỏc sản phẩm tương tự.
- Để khắc phục những khú khăn của cụng nghệ sản xuất cỏc thuốc vi sinh truyền thống (sản xuất từ dõy chuyền lờn men vi sinh vật), gần đõy trờn thế giới đó nghiờn cứu và phỏt triển thành cụng một số thuốc sinh học thế hệ mới được sản xuất theo quy trỡnh chiết xuất cỏc độc tố của vi sinh vật như nấm, xạ khuẩn hay hoạt chất độc của cỏc loài cõy độc. Cụng nghệ này cho phộp tạo ra sản phẩm cú phổ tỏc động rộng, hiệu lực cao và ổn định hơn cũng như giỏ thành hạ hơn do cú thể sản xuất ở quy mụ lớn. Phỏt triển tiếp cỏc chế phẩm đó nghiờn cứu và ứng dụng cú kết quả như thuốc trừ bệnh cú nấm đối khỏng như Trichoderma, trừ cỏc bệnh hại rễ như bệnh thối rễ, bệnh vàng hộo rũ do nấm
Furasium solari.. . (đó được nghiờn cứu thành cụng tại VIPESCO và một sốđơn vị khỏc); hoặc hai chế phẩm nấm trừ cụn trựng Ometar (Metarhizium anisopliae) và Biovip
(Beauveriabassiana) do Viện Lỳa đồng bằng sụng Cửu Long thực hiện…
c. Nghiờn cứu và ứng dụng cỏc thuốc BVTV cú nguồn gốc virus:
Tiềm năng ứng dụng virus trong sản xuất thuốc trừ sõu sinh học là rất lớn.Tuy nhiờn, do đặc thự cụng nghệ phức tạp nờn khả năng nhõn rộng trong sản xuất cũn hạn chế. Trong số này, nhúm sản phẩm chiết từ virus đa nhõn diện nucleopolyhedrosisvirus (NPV) là loại virus chọn lọc, chỉ lõy nhiễm và diệt một số sõu như sõu xanh da lỏng
(Spodoptera exigua) trờn bụng, sõu xanh (Heliothis armigera) hại nho; sõu khoang (Spodoptere litura) hại đậu đỗ... Đó cú nhiều người quan tõm nghiờn cứu ở Việt Nam. Gần đõy, Viện BVTV đó cải tiến qui trỡnh cụng nghệ để nõng cao chất lượng sản phẩm (tăng cường kỹ thuật nhõn nuụi, loại bỏ tạp chất và cỏc vi sinh vật khỏc để đảm bảo độ thuần từ 95 -100%). Cần tiếp tục nghiờn cứu để cú thể ỏp dụng vào sản xuất lớn, phục vụ nhu cầu sử dụng.
d. Nghiờn cứu và ứng dụng cỏc sản phẩm cú nguồn gốc tuyến trựng:
Thuốc cú nguồn gốc tuyến trựng EPN (Entomopathogenic nematodes) được coi là cú nhiều triển vọng bởi khả năng diệt sõu nhanh, phổ rộng, an toàn và khụng gõy khả năng khỏng thuốc ở sõu hại. Nhúm cỏc nhà khoa học ở Viện Sinh thỏi và Tài nguyờn sinh vật - Viện Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam đó phõn lập 2 giống Steinernema và
trong đú Biostar-3 và Biostar-5 đó được thử nghiệm rộng rói trờn đồng ruộng. Trong thời gian tới, cần nghiờn cứu cụng nghệ sản xuất để cú sản phẩm sử dụng đại trà.
Cỏc thuốc BVTV sinh học cú nguồn gốc từ nấm cũng là đối tượng cần quan tõm. Từ đầu thập kỷ 1990, cỏc chế phẩm từ nấm Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, Metarhizium flavoviride đó được nghiờn cứu và sản xuất dưới dạng thụ (hỗn hợp mụi trường và bào từ nấm) ở Viện BVTV. Một số chế phẩm cú hiệu lực khỏ cao với cụn trựng gõy hại như chế phẩm Beauveria cú hiệu lực sau 7 –10 ngày sử dụng đối với sõu non bộ cỏnh vảy hại rau và cỏc cõy trồng khỏc; chế phẩm Metarhizium đối với chõu chấu lưng vàng; nấm bột Nomuraea rileyi diệt trừđược cỏc loài sõu xanh, sõu khoang và một số loại sõu hại rau khỏc với tỷ lệ khỏ cao; nấm bạch cương Beauveria bassiana và nấm lục cương
Metarhizium anisopliae trừ nhiều đối tượng sõu bệnh hại bộ cỏnh vẩy (sõu tơ, sõu xanh, sõu khoang) hay cỏnh thẳng (chõu chấu) v.v… Cỏc chế phẩm này cần được nghiờn cứu tiếp để hoàn thiện cụng nghệ và nhõn rộng sản xuất đại trà.