Đề tài ứng dụng hóa chất tín hiệu nhằm góp phần thay thế thuốc bảo vệ thực vật để quản lý sâu tơ P. xylostella hại rau cải ở điều kiện ngoài đồng.
Tổng hợp pheromone giới tính sâu tơ
1. Ảnh hưởng của thành phần pheromone giới tính tổng hợp
2. Ảnh hưởng của hàm lượng thành phần Z11-16:OH lên hiệu quả hấp dẫn
3. Ảnh hưởng của hàm lượng mồi lên hiệu quả hấp dẫn
Kairomone
(thương mại)
AITC Z3-6:OAc
Đánh giá hiệu Đánh giá hiệu quả của hợp chất quả của hợp chất
(AITC) (Z3-6:OAc)
Đánh giá hiệu quả hấp dẫn phối hợp của pheromone giới tính và kairomone đối với sâu tơ
1. Khảo sát thời gian hoạt động của thành trùng sâu tơ
2. Khảo sát sự biến động mật số quần thể sâu tơ trong năm
3. Khảo sát sự biến động mật số quần thể và tỷ lệ rau cải bị hại do sâu tơ trong một vụ cải
Đánh giá hiệu quả của biện pháp đặt bẫy hấp dẫn đối với sâu tơ
3.2.1.Tổng hợp pheromone giới tính của sâu tơ
Mục tiêu: Tổng hợp các thành phần pheromone giới tính sâu tơ để sử dụng làm nguồn vật liệu cho các nghiên cứu trong điều kiện ngoài đồng.
a) Quy trình tổng hợp
Các hợp chất Z11-16:OH, Z11-16:Ald và Z11-16:OAc tổng hợp bằng con đường sử dụng phản ứng Wittig chọn lọc (selective Wittig reaction) làm phản ứng chính (key reaction) đã được mô tả bởi Vang et al. (2008). Quy trình thực hiện được trình bày ở Hình 3.8.
Sau khi bảo vệ nhóm hydroxyl (OH) của hợp chất 11-Bromo-1- undecanol (1) bằng methoxymethyl (MOM) ether. Hợp chất Bromo ether (2)
sau đó được đun với Triphenylphosphine ở 1000C trong 24 giờ để thu được muối phosphonium (3). Muối (3) được chuyển sang hình thức ylide bằng cách khuấy với Sodium bis(trimethylsilyl)amide [NaN(SiMe3)2] trong dung môi THF, sau đó kết hợp với hợp chất Pentanal để tạo thành MOM ether của hợp chất Z11-16:OH (4). Sự bảo vệ nhóm chức của MOM ether được loại bỏ bằng cách khuấy (4) trong dung dịch 0,5N HCl trong methanol để thu được hợp chất Z11-16:OH. Oxy hóa và acetyl hóa hợp chất Z11-16:OH lần lượt bằng chất oxy hóa PCC và acetic anhydride [(CH3CO)2O)] thu được các hợp chất
Z11-16:Ald và Z11-16:OAc. a b Br OH Br OMOM BrPh3 OMOM c OMOM O d OH e H Z11-16:OH f Z11-16:Ald O Z11-16:OAc O
Hình 3.8. Sơ đồ biễu diễn quy trình tổng hợp các hợp chất Z11-16:OH, Z11-16:Aldvà Z11-16:OAc và Z11-16:OAc
a = DMM/LiBr/p-TsOH; b = PPh3/1000C; c = 1) NaN(SiMe3)2/THF,
Điểm kết thúc ở mỗi phản ứng được xác định bằng kỹ thuật sắc ký lớp mỏng (Thin Layer Chromatography, TLC).
Điểm chất chuẩn ban đầu 10 cm Điểm của chất phản ứng 2cm Hình 3.9. Kỹ thuật sắc ký lớp mỏng
Phản ứng chỉ kết thúc khi trong mẫu không còn sự hiện diện của chất phản ứng ban đầu (không có đốm hiện diện của chất phản ứng ban đầu trên đường di chuyển theo dung môi của mẫu như ở Hình 3.10.
Hình 3.10. Các khoảng cách di chuyển của mẫu và dung môi
Hiệu suất phản ứng (HSPƯ) được tính theo công thức: Số mol của sản phẩm
HSPƯ (%) = --- x 100 Số mol của chất phản ứng
b) Thẩm định cấu trúc hóa học của mẫu tổng hợp
Mẫu tổng hợp ở mỗi giai đoạn của quy trình sau khi tinh lọc sẽ được thẩm định cấu trúc hóa học bằng kỹ thuật Sắc ký khí - Khối phổ (Gas chromatography - Mass spectrometry, GC - MS) và phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (Infrared - IR) (tại khoa Khoa học, trường Đại học Cần Thơ).
trường Đại học Nông nghiệp và Công nghệ Tokyo để phân tích Cộng hưởng từ hạt nhân (NMR).
Hình 3.11. Hệ thống GC-MS dùng để đo phổi khối lượng của mẫu
3.2.2. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của pheromone tổng hợp đối với sâu tơ 3.2.2.1. Ảnh hưởng của thành phần pheromone giới tính tổng hợp đối với sâu tơ
- Mục tiêu: xác định ảnh hưởng của thành phần điều chế lên hiệu quả hấp dẫn của mồi pheromone giới tính đối với sâu tơ.
-Sự đánh giá được tiến hành ở hai địa điểm gồm:
+ Địa điểm 1 được thực hiện tại ruộng cải bắp, thời điểm 60 ngày sau khi trồng, có diện tích 4.000 m2 tại xã Thành Lợi, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long tiến hành từ ngày 17/7/2016 đến 14/8/2016.
+ Địa điểm 2 được thực hiện tại ruộng cải bắp ở thời điểm 50 ngày sau khi trồng, có diện tích 2.500 m2 tại xã Tham Đôn, huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng tiến hành từ ngày 9/9/2016 đến 11/10/2016.
- Cách tiến hành: thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố với 9 nghiệm thức và 3 lần lặp lại (Bảng 3.1). Mỗi lần lặp lại của một nghiệm thức tương ứng với một bẫy. Trong đó, có 7 nghiệm thức chứa ba hợp chất Z11-16:Ald, Z11-16:OAc và Z11-16:OH riêng lẻ hoặc kết hợp. Nghiệm thức với mồi là 01 thành trùng cái chưa bắt cặp làm đối chứng dương và một nghiệm thức với mồi là tuýp cao su chỉ nhồi 5µl n- hexane làm đối chứng âm.
- Chỉ tiêu ghi nhận: ghi nhận số lượng thành trùng sâu tơ đực vào bẫy 1 tuần/lần, chỉ tiêu theo dõi trong 4 tuần.
Bảng 3.1. Các nghiệm thức bố trí trong thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của thành phần pheromone giới tính đối với sâu tơ
Thành phần mồi
Nghiệm thức (mg/tuýp)
Z11-16:Ald Z11-16:OAc Z11-16:OH
A-1 0,5 0 0 A-2 0 0,5 0 A-3 0 0 0,5 A-4 0,25 0,25 0 A-5 0,5 0 0,05 A-6 0 0,5 0,05 A-7 0,25 0,25 0,05
A-8 01 TT cái chưa bắt cặp*
A-9 5 µl n-hexane
Ghi chú:*Thành trùng cái chưa bắt cặp được thay 3 - 4 ngày/lần
3.2.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng thành phần Z11-16:OH lên hiệu quả hấp dẫn của mồi pheromone giới tính tổng hợp đối với sâu tơ
Kế thừa kết quả từ Mục 3.2.4.1 chọn mồi gồm hai thành phần Z11- 16:Ald và Z11-16:OAc (tỷ lệ 1:1) để tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thành phần Z11-16:OH lên hiệu quả hấp dẫn của mồi pheromone giới tính.
- Mục tiêu: xác định tỷ lệ phối trộn của hợp chất Z11-16:OH lên hiệu quả hấp dẫn của mồi pheromone giới tính đối với sâu tơ.
- Thời gian: thí nghiệm được tiến hành từ ngày 30/02/2017 đến 27/03/2017.
- Địa điểm: thí nghiệm được thực hiện trên ruộng cải bắp có diện tích 1.500 m2 tại xã Tham Đôn, huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng.
- Cách tiến hành: thí nghiệm bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố với 5 nghiệm thức và 3 lần lặp lại (Bảng 3.2). Mỗi lần lặp lại của một nghiệm thức tương ứng với một bẫy. Trong đó, 3 nghiệm thức được phối với nồng độ thay đổi của Z11-16:OH. Nghiệm thức với mồi là 01 thành trùng cái chưa bắt cặp làm đối chứng dương và một nghiệm thức với mồi là tuýp cao su chỉ nhồi 5 µl n-hexane làm đối chứng âm.
- Chỉ tiêu ghi nhận: ghi nhận số lượng thành trùng sâu tơ đực vào bẫy 1 tuần/lần, chỉ tiêu theo dõi trong 4 tuần.
Bảng 3.2. Các nghiệm thức bố trí trong thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của Z11- 16:OH lên hiệu quả hấp dẫn mồi pheromone giới tính tổng hợp đối với sâu tơ
Thành phần mồi
Nghiệm thức (mg/tuýp)
Z11-16:Ald Z11-16:OAc Z11-16:OH
B-1 0,25 0,25 0,005
B-2 0,25 0,25 0,05
B-3 0,25 0,25 0,5
B-4 01 TT cái chưa bắt cặp*
B-5 5 µln-hexane
Ghi chú:*Thành trùng cái chưa bắt cặp được thay 3 - 4 ngày/lần
3.2.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng mồi lên hiệu quả hấp dẫn của mồi pheromone giới tính tổng hợp Z11-16:Ald, Z11-16:OAc và Z11-16:OH đối với sâu tơ
Kế thừa kết quả Mục 3.2.4.2 tiến hành tiếp thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng mồi lên hiệu quả hấp dẫn của mồi pheromone giới tính.
- Mục tiêu: xác định hàm lượng mồi pheromone giới tính cho hiệu quả hấp dẫn cao đối với thành trùng sâu tơ.
- Thời gian: thí nghiệm được tiến hành từ ngày 03/4/2017 đến 31/4/2017.
- Địa điểm: thí nghiệm được thực hiện trên ruộng cải bắp có diện tích 3.200 m2 tại xã Tham Đôn, huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng.
- Cách tiến hành: thí nghiệm bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố với 9 nghiệm thức và 3 lần lặp lại (Bảng 3.3). Mỗi lần lặp lại tương ứng với một bẫy. Trong đó, 7 nghiệm thức là dãy hàm lượng từ 0,01 – 1,0 mg/tuýp cao su của hỗn hợp ba hợp chất Z11-16:Ald, Z11-16:OAc và
Z11-16:OH ở tỷ lệ phối trộn 5:5:1, tương ứng. Nghiệm thức với mồi là 01 thành trùng cái chưa bắt cặp làm đối chứng dương và một nghiệm thức với mồi là tuýp cao su chỉ nhồi 5µl n-hexane làm đối chứng âm.
- Chỉ tiêu ghi nhận: ghi nhận số lượng thành trùng sâu tơ đực vào bẫy 1 tuần/lần, chỉ tiêu theo dõi trong 4 tuần.
Bảng 3.3. Các nghiệm thức bố trí trong thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng hàm lượng của mồi pheromone lên hiệu quả hấp dẫn đối với sâu tơ
Nghiệm thức Thành phần mồi pheromone Nồng độ
(tỷ lệ 5:5:1) (mg/tuýp) C-1 Z11-16:Ald, OAc, OH 0,01 C-2 Z11-16:Ald, OAc, OH 0,05 C-3 Z11-16:Ald, OAc, OH 0,1 C-4 Z11-16:Ald, OAc, OH 0,3 C-5 Z11-16:Ald, OAc, OH 0,5 C-6 Z11-16:Ald, OAc, OH 0,7 C-7 Z11-16:Ald, OAc, OH 1,0 C-8 01 TT cái chưa bắt cặp* - C-9 5 µl n-hexane -
Ghi chú:*Thành trùng cái chưa bắt cặp thay 3 - 4 ngày/lần
3.2.3. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của kairomone đối với sâu tơ
3.2.3.1. Đánh giá hiệu quả của hợp chất Allyl isothiocyanate (AITC) đối với sâu tơ
- Mục tiêu: xác định khả năng hấp dẫn của hợp chất AITC đối với thành trùng sâu tơ.
- Thời gian: thí nghiệm được tiến hành từ ngày 10/9/2016 đến 8/10/2016.
- Địa điểm: thí nghiệm được thực hiện trên ruộng cải bắp, có diện tích 2.400m2 tại xã Tham Đôn, huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng.
- Cách tiến hành: thí nghiệm bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố với 7 nghiệm thức và 3 lần lặp lại (Bảng 3.4). Mỗi lần lặp lại của một nghiệm thức tương ứng với một bẫy. Trong đó, 5 nghiệm thức là các hàm lượng 0,1; 0,3; 0,5; 0,7 và 1 mg/tuýp của hợp chất AITC. Nghiệm thức với mồi là 1,0 ml dịch lá cải nghiền làm đối chứng dương và một nghiệm thức với mồi là tuýp cao su chỉ nhồi 5µl n-hexane làm đối chứng âm.
- Chỉ tiêu ghi nhận: ghi nhận số lượng thành trùng sâu tơ đực và cái vào bẫy 1 tuần/lần, chỉ tiêu theo dõi trong 4 tuần.
Bảng 3.4. Các nghiệm thức bố trí trong thí nghiệm đánh giá hiệu quả hấp dẫn của hợp chất AITC đối với thành trùng sâu tơ
Nghiệm thức Thành phần mồi Nồng độ (mg/tuýp) D-1 AITC 0,1 D-2 AITC 0,3 D-3 AITC 0,5 D-4 AITC 0,7 D-5 AITC 1 D-6 Dịch lá cải nghiền* 1 ml D-7 n-hexane 5 µl
Ghi chú:*Dịch lá cải nghiền được thay 3 - 4 ngày/lần
3.2.3.2. Đánh giá hiệu quả của hợp chất cis -3-hexenyl acetate (Z3-6:OAc) đối với sâu tơ
- Mục tiêu: xác định khả năng hấp dẫn của hợp chất Z3-6:OAc đối với thành trùng sâu tơ.
- Thời gian: thí nghiệm được tiến hành từ ngày 23/8/2016 đến 21/9/2016.
- Địa điểm: thí nghiệm được thực hiện trên ruộng cải bắp, có diện tích 2.500 m2 tại xã Tham Đôn, huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng.
- Cách tiến hành: thí nghiệm bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố với 7 nghiệm thức và 3 lần lặp lại (Bảng 3.5). Mỗi lần lặp lại của một nghiệm thức tương ứng với một bẫy. Trong đó, 5 nghiệm thức là các hàm lượng 0,01; 0,05; 0,1; 0,5 và 1,0 mg/tuýp của hợp chất Z3-6:OAc. Nghiệm thức với mồi là 1,0 ml dịch lá cải nghiền làm đối chứng dương và một nghiệm thức với mồi là tuýp cao su chỉ nhồi 5µl n-hexane làm đối chứng âm.
- Chỉ tiêu ghi nhận: ghi nhận số lượng thành trùng sâu tơ đực và cái vào bẫy 1 tuần/lần, chỉ tiêu theo dõi trong 4 tuần.
Bảng 3.5. Các nghiệm thức bố trí trong thí nghiệm đánh giá hiệu quả hấp dẫn của hợp chất Z3-6:OAc đối với thành trùng sâu tơ
Nghiệm thức Thành phần mồi Nồng độ (mg/tuýp) E-1 Z3-6:OAc 0,01 E-2 Z3-6:OAc 0,05 E-3 Z3-6:OAc 0,1 E-4 Z3-6:OAc 0,5 E-5 Z3-6:OAc 1
E-6 Dịch lá cải nghiền* 1 ml
E-7 n-hexane 5 µl
Ghi chú: *Dịch lá cải nghiền được thay 3 - 4 ngày/lần
3.2.4. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn phối hợp của pheromone giới tính và kairomone đối với sâu tơ
Kế thừa kết quả Mục 3.2.4.3, 3.2.5.1 và 3.2.5.2 tiến hành thí nghiệm đánh giá hiệu quả hấp dẫn phối hợp của pheromone và các hợp chất AITC và
Z3-6:OAc đối với sâu tơ.
- Mục tiêu: xác định hiệu quả phối hợp của pheromone giới tính và các hợp chất hữu cơ bay hơi trong hấp dẫn thành trùng sâu tơ.
- Thời gian: thí nghiệm được tiến hành từ ngày 30/5/2017 đến 27/6/2017.
- Địa điểm: thí nghiệm được thực hiện trên ruộng cải bắp, có diện tích 2.400 m2 tại xã Tham Đôn, huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng.
- Cách tiến hành: thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố với 9 nghiệm thức và 3 lần lặp lại (Bảng 3.6). Mỗi lần lặp lại của một nghiệm thức tương ứng với một bẫy. Trong đó, 7 nghiệm thức chứa 3 hợp chất pheromone giới tính tổng hợp, AITC, Z3-6:OAc riêng lẻ hoặc kết hợp. Nghiệm thức với mồi là 01 thành trùng cái chưa bắt cặp làm đối chứng dương và một nghiệm thức với mồi là tuýp cao su chỉ nhồi 5µl n- hexane làm đối chứng âm.
- Chỉ tiêu ghi nhận: ghi nhận số lượng thành trùng sâu tơ đực và cái vào bẫy 1 tuần/lần, chỉ tiêu theo dõi trong 4 tuần.
Bảng 3.6. Các nghiệm thức bố trí trong thí nghiệm đánh giá hiệu quả hấp dẫn phối hợp của pheromone giới tính và các hợp chất AITC, Z3-6:OAc đối với thành trùng sâu tơ
Thành phần mồi
Nghiệm thức (mg/tuýp)
Pheromone (5:5:1) Z3-6:OAc AITC
F-1 0,01 0,01 0,7 F-2 0,01 0 0,7 F-3 0,01 0,01 0 F-4 0 0,01 0,7 F-5 0,01 0 0 F-6 0 0,01 0 F-7 0 0 0,7 F-8 01 TT cái chưa bắt cặp* F-9 n-hexane
Ghi chú: *Thành trùng cái chưa bắt cặp được thay 3 - 4 ngày/lần
3.2.5. Ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp và kairomone trong quản lý sâu tơ lý sâu tơ
3.2.5.1. Khảo sát thời gian hoạt động của thành trùng sâu tơ
- Mục tiêu: xác định thời gian hoạt động của thành trùng sâu tơ trong điều kiện ngoài đồng.
- Thời gian: thí nghiệm được tiến hành từ ngày 30/12/2017 đến 02/01/2018.
- Địa điểm: thí nghiệm được thực hiện trên ruộng cải bắp de, có diện tích 900 m2 tại xã Tham Đôn, huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng.
- Cách tiến hành: trên ruộng khảo sát tiến hành đặt 3 bẫy pheromone giới tính tổng hợp (Z11-16:Ald, Z11-16:OAc; Z11-16:OH; tỷ lệ 5:5:1; hàm lượng 0,01 mg/tuýp) vào lúc 17:00 giờ mỗi ngày. Mỗi bẫy tương ứng với một lần lặp lại.
- Ghi nhận chỉ tiêu: ghi nhận số lượng thành trùng đực vào bẫy ở các thời điểm 18:00 giờ, 19:00 giờ và 20:00 giờ, trong suốt thời gian thí nghiệm.
3.2.5.2. Khảo sát sự biến động mật số quần thể sâu tơ trong năm
- Mục tiêu: xác định diễn biến mật số quần thể thành trùng sâu tơ theo các tháng trong năm tại tỉnh Sóc Trăng nhằm cung cấp thông tin cơ sở cho các chương trình quản lý sâu tơ hiệu quả.