CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.5. Thuốc trừ sâu sinh học Bacillus thuringiensis
1.5.1. Tình hình nghiên cứu sản xuất thuốc trừ sâu sinh học BT
Nghiên cứu sản xuất và sử dụng các chế phẩm sinh học phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng là một bộ phận của ngành bảo vệ thực vật (BVTV). Trên thế giới nhiều cơng trình nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực này đã đạt đƣợc những kết quả khả quan nhƣ chế phẩm sinh học Beauveria & Metarhizium trừ côn trùng, Entomopthoragrylli trừ rầy nâu, châu chấu, sâu róm trên thơng.... Các loại chế phẩm vi khuẩn Pseudomonas cepacia, P. corrugata, P. fluorescents, Bacillus amyloliquefaciens trừ bệnh hại ở thân và rễ cây trồng. Một số loại chế phẩm nấm
đối kháng nhƣ: Gliocladium, Scytalidium, Paecilomyces, Chaetomium... trừ bệnh đạo ôn, đốm lá....
B. thuringiensis ở quy mơ lớn có chi phí tƣơng đối thấp. Do đó, B. thuringiensis đã
đƣợc Edward Steinhaus sử dụng làm thuốc trừ sâu thƣơng mại ở Hoa Kỳ từ năm 1958 bằng việc sử dụng bào tử đƣợc tạo ra do quá trình lên men (Andrews và cộng sự, 1987). Chế phẩm Sporeine đã đƣợc sử dụng từ năm 1938 tại Pháp, nhƣng đến năm 1961 mới đƣợc đăng ký dƣới dạng thuốc trừ sâu. Mặc dù sản phẩm B. thuringiensis có nhiều đặc tính có lợi, nhƣng do hiệu suất kém, chúng không cạnh
tranh đƣợc với thuốc trừ sâu hóa. Do đó, việc nâng cao hiệu quả của các sản phẩm
B. thuringiensis và cải tiến nhằm tăng tính độc của B. thuringiensis là mục tiêu
đƣợc đặt ra trong giai đoạn sau (Osman và cộng sự, 2015).
Trong suốt những năm 1960, nhiều chế phẩm thƣơng mại của B. thuringiensis đã đƣợc sản xuất ở nhiều quy mô khác nhau tại Mỹ, Pháp, Đức. Sự cải
tiến về các chủng sử dụng đã dẫn đến việc tạo ra các chế phẩm mới có hiệu lực gấp 10 lần so với các chủng B. thuringiensis trƣớc đó. Hầu hết các sản phẩm B. thuringiensis đều có nguồn gốc từ kurstaki HD1 (ví dụ Biobit, Dipel và Thuricide),
chế phẩm thƣơng mại đầu tiên là Thurincide, đƣợc sản xuất từ B. thuringiensis
subsp. kurstaki (Beegle và Yamamoto, 1992; Osman và cộng sự, 2015). Mặc dù có nhiều dịng khác đã đƣợc sử dụng để loại trừ các loài sâu bệnh cánh cứng (kurstaki SA-11, kurstaki SA-12), hai cánh (israeliensis) và cánh màng (tenebrionis) (Kaur, 2000).
Thành tựu đáng kể nhất là thuốc trừ sâu sinh học B. thuringiensis đã đƣợc nhiều nƣớc nhƣ Mỹ, Anh, Canada, Pháp, Nga, Trung Quốc... sản xuất và sử dụng phổ biến phòng trừ các loại sâu ăn lá, mọt hại cây trồng và trừ muỗi do chất lƣợng thuốc trừ sâu BT rất ổn định, giá thành rẻ và không gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng. Số lƣợng thuốc trừ sâu BT chiếm từ 3 – 5% trong tổng số thuốc BVTV và chiếm tới 90% thị phần của thuốc trừ sâu sinh học. Đặc biệt tại Mỹ và một số nƣớc đã chuyển gen phòng trừ sâu xanh (Heliothis armigera) từ B. thuringiensis vào cây bông với diện tích hàng vạn hécta. Ngồi ra một vài gen độc tố từ B. thuringiensis còn đƣợc chuyển gen vào các cây trồng (đậu đỗ, rau thập tự...) để phòng chống các loại sâu hại kháng thuốc hoá học (sâu tơ, sâu khoang, sâu keo da láng, sâu xanh...) (Nguyễn
Văn Tuất., 2004; George và Crickmore, 2012).
Bên cạnh đó, nghiên cứu và sản xuất chế phẩm sinh học virus côn trùng nhƣ NPV (virus nhân đa diện) để trừ sâu hại thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) cũng đƣợc các nƣớc trên thế giới quan tâm. Nga đã có chế phẩm NPV dạng bột thấm nƣớc với tên VIRIN Ha; VIRIN Dp... trừ sâu xanh hại cây thuốc lá, cà chua, sâu róm thơng…. Tại Trung Quốc đã nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học đa chức năng V-B.
thuringiensis (virus + vi khuẩn) với hiệu quả trừ sâu cao hơn dạng đơn lẻ để trừ sâu
hại trên hàng vạn hécta bông, thuốc lá, cà chua, đậu đỗ. Để sản xuất chế phẩm NPV trừ sâu hại cây trồng, các nƣớc Nga, Mỹ, Đức… đã dùng công nghệ tế bào để nhân nuôi virus côn trùng ở dạng invivo cũng nhƣ invitro nhằm thoả mãn nhu cầu sử
dụng chế phẩm trong sản xuất nông - lâm nghiệp (Nguyễn Văn Tuất, 2004).
Ngày nay, thị trƣờng thuốc trừ sâu BT bị chi phối bởi Abbott Laboratories (Chicago, IL) và Novartis (đƣợc thành lập năm 1996 bởi Ciba và Sandoz), chiếm 70% lƣợng chế phẩm sản xuất tồn cầu. 30% chế phẩm cịn lại thuộc về khoảng 30 công ty với hơn 100 công thức sản phẩm BT khác nhau. Hầu hết các chế phẩm chứa một độc tố B. thuringiensis đơn lẻ, một số kết hợp tới 5 độc tố (Osman và
cộng sự, 2015).
Ở Việt Nam, thuốc trừ sâu BT đƣợc ứng dụng đầu tiên tại Viện Bảo vệ thực vật năm 1971. Năm 1973, Viện Sinh vật đã tiến hành sản xuất BT bằng phƣơng pháp thủ công và bán công nghiệp trong phịng thí nghiệm. Năm 1973-1976, BT đƣợc sản xuất chủ yếu trên môi trƣờng đặc với giá thể là agar tự chế tạo từ rong câu và các nguyên liệu khác nhƣ: khô lạc, bột đậu tƣơng, bột cá,.... Các chủng giống sử dụng để sản xuất ở thời kỳ này chủ yếu có nguồn gốc từ Trung Quốc. Các chế phẩm này đã đƣợc sử dụng cho vùng rau ngoại thành Hà Nội và thu đƣợc kết quả tốt. Năm 1975, chế phẩm BT đƣợc sản xuất theo phƣơng pháp lên men chìm trong nồi lên men tự tạo tại phòng Sinh học Thực nghiệm thuộc phân viện Khoa học Việt Nam tại thành phố Hồ Chí Minh. Năm 1982, Viện Công nghiệp Thực phẩm cũng sản xuất chế phẩm BT theo phƣơng pháp lên men chìm với dung tích nồi lên men
lên đến 5 m3. Từ năm 1984 - 1993, việc sản xuất chế phẩm BT đã giảm sút vì các chế phẩm BT sản xuất ra có chất lƣợng khơng cao, tốc độ tiêu thụ giảm. Trong khoảng 10 năm trở lại đây, việc ứng dụng BT đƣợc mở rộng hơn. Hiện nay, có rất nhiều cơ quan đi sâu vào nghiên cứu và sản xuất chế phẩm BT nhƣ viện Công nghệ sinh học, viện Bảo vệ thực vật, viện Công nghệ sau thu hoạch, Viện Công nghiệp thực phẩm (Ngơ Đình Bính và cộng sự, 2012)