L ỜI MỞ ĐẦU
2.5.Cấu tạo và thành phần hóa học của tế bào vin ấm
Cũng như trong thành phần cấu tạo của các loại nấm lớn (nấm có quả thế)
và các nhóm vi sinh vật khác, tế bào vi nấm gồm có: thành tế bào, chất nguyên sinh, không bào, nhân tế bào và các thể ẩn nhập. Thành phần hóa học của các thể
bào vi nấm thay đổi theo loài, theo vị trí tế bào trên sợi nấm so với ngọn nấm (Gibatt, 1996). Các thành phần nguyên tố hóa học của tế bào vi nấm quan trọng
nhất là cacbon (40%), oxy (40%), nitơ (7 - 8%) và hydro (2 - 3%). Hydratcacbon quan trọng ở các tế bào nấm là Glycogen và Trehalogen.
Glycogen là hydratcacbon dự trữ của nấm. Tương đương với tinh bột ở
thực vật. Tỷ lệ hydratcacbon cũng như các thành phần khác của tế bào, thay đổi
theo từng loài vi nấm.
Sợi nấm, hệ sợi nấm và khuẩn lạc
Sợi nấm có vách ngăn, toàn bộ sợi nấm và các nhánh phát triển từ một bào tử nấm được gọi là hệ sợi nấm. Sợi nấm phát triển từ ống nảy mầm và bào tử mọc
ra, sợi nấm chỉ tăng trưởng ở ngọn và đều được đo theo chu kỳ thời gian.
Trên môi trường nuôi cấy nhân tạo và cả trên một số cơ chất tự nhiên, hệ
sợi của vi nấm thường phát triển thành một khối có hình dạng nhất định, thường
có tiết diện hình tròn, hoặc gần cầu gọi là khuẩn lạc. Một khuẩn lạc có thể phát sinh từ một đoạn sợi nấm nhưng thông thường nhất là từ bào tử. Tốc độ tăng trưởng của các loại vi nấm thường được tính bằng đường kính khuẩn lạc. Khuẩn
lạc của một vài loài nấm còn được đặc trưng bởi màu sắc của sợi nấm. Bề mặt
khuẩn lạc của vi nấm có thể mượt, nhẵn bóng, dạng bột, dạng hạt, dạng sợi hoặc
dạng xốp. Chưa có nhiều dẫn liệu về những biến đổi sinh lý, sinh hóa trong bào tử nấm thuộc các nhóm phân loại khác nhau, tuy nhiên vẫn có những công trình nghiên cứu nói tới sự biến đổi này. Trong quá trình nảy mầm, sợi nấm rất cần
glucoza hoặc các đường đơn khác từ môi trường bên ngoài, ngược lại không cần
cung cấp lipit. Glucoza cũng được xem là nguồn cacbon rất cần đối với sự nảy sợi ở nhiều loại vi nấm, chẳng hạn đối với sự nảy sợi của bào tử trần nấm
Penicillium griseofulvum.
Trong quá trình nảy mầm, sinh trưởng và hình thành bào tử, nấm
Hình 2.3. Khuẩn lạc Metarhizium anisopliae
2.6. Khả năng đồng hóa các nguồn cacbon, nitơ của nấm M. anisopliae [7, 8]
Nấm có thể sử dụng các nguồn thức ăn cacbon rất khác nhau, hầu như
không có loại hợp chất cacbon hữu cơ nào mà không được nhóm nấm này hay nhóm nấm khác sử dụng. Ví dụ như chi Metarhizium đã sử dụng các nguồn thức ăn cacbon mà các loại vi nấm vẫn thường sử dụng. Nhiều loài nấm còn có khả năng đồng hóa cả các hợp chất hữu cơ rất bền vững hoặc rất độc đối với nhiều
loài sinh vật khác (các chất n- alcan, alcaloit, phenol, sterin, nhiều chất kháng
sinh, nhiều độc tố, nhiều loại tactan, flavon v.v…).
Các loài vi nấm kí sinh côn trùng thường không đòi hỏi khắt khe đối với
một loại thức ăn cacbon nào đấy. Chúng có khả năng sử dụng nhiều loại hợp chất
cacbon khác nhau, nhưng cũng có loại hợp chất này được đồng hóa tốt hơn loại hợp chất cacbon khác. Có rất nhiều trường hợp ở trong môi trường nuôi cấy có
mặt vài nguồn cacbon khác nhau, nấm sẽ phát triển mạnh hơn khi chỉ có riêng từng loài. Các công trình nghiên cứu của Hegendus và cs (dẫn theo Phạm Thị
Thùy, 2010) đã xác định môi trường tốt nhất để phân lập nấm M. anisopliae là (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
môi trường có chứa kitin làm nguồn cacbon.
Để thực hiện các quá trình sinh lý khác nhau, nấm thường có những nhu
cầu về các nguồn thức ăn cacbon khác nhau. Hegendus và cs, cho biết nấm M. anisopliae khi nuôi cấy chìm, nếu bổ sung thêm kitin hoặc hexosamines và glucoza thì thu được lượng bào tử cao nhất. Nhờ khả năng đồng hóa nguồn
cacbon phức tạp này mà trong cơ chế diệt côn trùng của các chủng vi nấm M. anisopliae và M. flavoviride, đã được rất nhiều tác giả trên thế giới nghiên cứu và họ đều khẳng định rằng quá trình xâm nhập của các chủng nấm trên, trước hết
phải là do quá trình phân hủy lớp vỏ kitin ở ngoài lớp da. Sau đó là phân hủy
protein của các mô, đồng thời với protein là sự phá hủy lipit. Quá trình này thực
Tùy từng loại nấm mà có nhu cầu C khác nhau. Khi nuôi các chủng nấm Metarhizium anisopliae trên môi trường có nguồn cacbon khác nhau người ta
thấy chúng đồng hóa tốt các loại đường glucoza, maltoza, sacharoza nhưng lại đồng hóa đường rafinoza yếu. Mối quan hệ giữa nguồn thức ăn cacbon với sự
hình thành và phát triển của bào tử nấm Metarhizium anisopliae đã được tác giả Jenking và Prior xác định. Các tác giả cho biết tỷ lệ thích hợp giàu sacharoza và peptone trong dịch nuôi cấy nấm Metarhizium anisopliae có ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và hình thành bào tử nấm.
Thành phần kitin trong môi trường nuôi cấy rất cần thiết đối với các chủng
vi nấm côn trùng vì chất kitin đã giúp cho sự sinh trưởng, phát triển và hình thành bào tử đính (conidiospore) cũng như bào tử chồi (blastospore) của nấm. Tuy
nhiên không phải tất cả nguồn thức ăn cacbon nào cũng đều hỗ trợ các loài cho sự sinh trưởng và phát triển cũng như sự nảy mầm và hình thành bào tử của nấm.
Nghiên cứu về hiệu quả của nguồn cacbon, nitơ và vitamin đối với nấm
Metarhizium anisopliae được phân lập từ sâu Inoplus ruoricus người ta nhận thấy
quá trình nảy mầm, sinh trưởng và hình thành bào tử nấm Metarhizium anisopliae đã sử dụng cả nguồn nitrat và nitơ amôn. Trong nguồn nitơ đã thử, chỉ
có axit amin cystein là ức chế cả sự sinh trưởng và sự hình thành bào tử nấm. Những vitamin đã thử cũng không làm tăng sự sinh trưởng và sự hình thành bào tử của nấm Metarhizium anisopliae.
Ngoài việc sử dụng các nguồn nitơ vô cơ, nấm còn có thể sử dụng tốt
những nguồn nitơ hữu cơ như protein, peptone và các axit amin. Axit glutamic là một trong những axit amin thích hợp hơn cả cho sự phát triển của nấm
Metarhizium anisopliae. Nguồn thức ăn nitơ là protein từ cơ thể côn trùng là nền cơ chất giàu dinh dưỡng nhất cho nấm gây bệnh côn trùng sinh trưởng và phát triển.
Vi nấm có mối quan hệ rất khác nhau đối với các loại vitamin và các chất sinh trưởng. Ngoài tác dụng kích thích nảy mầm của bào tử sinh trưởng và tăng trưởng của hệ sợi nấm, cũng có loại vitamin kìm hãm hoặc hạn chế sự sinh trưởng của nấm. Trường hợp bổ sung vitamin vào môi trường nuôi cấy người ta
thấy có sự ức chế khoảng 30- 40% quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm.
Các chủng nấm Metarhizium anisopliae,… nếu bổ sung thêm kitin tự nhiên của
châu chấu di cư Locusta migratonia vào môi trường nuôi cấy sẽ làm tăng khả năng sinh bào tử ( Li và Holdom).
Các nguyên tố vi lượng có tác dụng kích thích sự phát triển của vi nấm, ví
dụ nếu loại ra khỏi môi trường nguyên tố vi lượng Mo, người ta nhận thấy hàm
lượng nitratreductaza trong tế bào vi nấm cũng giảm đi 9 lần.
Một đặc tính sinh lý, sinh hóa vô cùng quan trọng của vi nấm là khả năng
biến đổi các cơ chất khác nhau nhờ hệ thống enzyme sinh ra trong quá trình trao
đổi chất. Đối với các chủng vi nấm diệt côn trùng thì hệ enzyme là một trong những yếu tố đặc trưng cho cơ chế lây nhiễm và xâm nhập bệnh vi nấm vào cơ
thể sâu bệnh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.8. Phổ ký chủ của nấm lục cương Metarhizium spp [4, 7, 8]
Những năm trước đây do chưa hiểu biết về vi sinh vật gây bệnh trên sâu bệnh, côn trùng nên không ai phát hiện, tìm thấy những nguồn vi sinh vật hữu ích
này mặc dù chúng xuất hiện trong tự nhiên với một tỷ lệ rất nhỏ. Nhiều nơi khi
có sâu hại bùng phát, không phun thuốc trừ sâu nhưng năng suất cây trồng cũng
không bị giảm sút. Nguyên nhân có thể do các vi sinh vật tấn công và lây lan
trong đó có nấm diệt sâu bệnh. Từ năm 1990 trở lại đây hiện tượng nấm kí sinh sâu hại cây trồng đã được Viện Bảo vệ thực vật nghiên cứu trên cơ sở thu thập và tuyển chọn những nguồn nấm có ích làm chủng giống để sản xuất ra các thuốc
nhiều nơi, nhiều vùng cũng xuất hiện rất nhiều loài sâu hại bị nấm kí sinh. Chúng có tác dụng rất lớn trong việc hạn chế một số dịch sâu hại nguy hiểm như châu
chấu, sâu róm thông, bọ hại dừa, sâu kèn hại keo tai tượng, sâu xanh ăn lá bồ đề,…. Đến nay nấm gây bệnh côn trùng không còn là một điều xa lạ với các nhà khoa học, các nhà quản lý và cả những người nông dân.
Ở Việt Nam, các tác giả đã xác định được nhiều loài sâu hại là kí chủ của
nấm Metarhizium spp ( Phạm Thị Thùy và cs , 2003)
Dưới đây là danh sách tên những loài hại cây trồng và mối đất bị nấm lục cương Metarhizium anisopliae, Metarhizium flavoviride ký sinh
- Châu chấu sống lưng vàng pantanga sucincta
- Châu chấu mía Hieroglyphus tonkinensis
- Châu chấu múa Hieroglyphus banian
- Châu chấu lúa Oxya chinensis
- Châu chấu lúa Oxya duminuta
- Châu chấu Locusta sp
- Bọ hại dừa Brontispa longissima
- Họ hại dừa Brontispa sp - Mối đất Coptotermes sp
- Mối đất Coptotermes squamosus
- Sâu kèn hại keo tai tượng Amasstisa sp - Sâu đo hại quế Culculla paterianria
- Sâu keo da láng Spodotera exigua
- Sâu xanh bông Helicoverpa armigera
- Sâu xanh thuốc lá Helicoverpa assulta
- Sâu xanh bướm trắng Pieris rapae
- Sâu tơ Plutella xylostella
- Sâu đục quả đậu Maruca testulalis
- Sâu đục thân ngô Pyrausta nubilalis
- Sâu ăn lá đậu Etiella sp - Bọ xít hôi Leptinotasa acuta
- Bọ xít đen Scotinophora lurida (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Bọ xít xanh Neraza viridulla
- Sâu cắn gié Leucania separate
- Rầy nâu Nilaparvata lugent
- Rầy điện quang Nephotetix bipunstatus
- Bọ hà khoai lang Cylas formicarius
- Sâu đo xanh Anomis flava
- Châu cấu Hypomesces squamosus
- Sâu xanh ăn là bồ đề Fentonia sp - Mọt gạo Sitotroga sp
- Sâu róm thông Dendrolimus punctatus
- Bọ hung đen hại mía Alissonotum impressicolle
- Bọ hung nâu Exolontha sp - Canh cam Anomala cupripes
- Sâu róm quế Malacosoma dentate
- Sâu đục cành quế Arbela bailbarana
Hình 2.5. Sâu xanh hại bông
A. Trứng
B. Ấu trùng và Bướm trưởng thành
Hình 2.6. Bọ lá khoai tây
A. Bọ
B. Nhộng
Hình 2.7 Châu chấu bị nấm tấn công
CHƯƠNG 3
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG NẤM METARHIZIUM SPP.
3.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng Metarhizium trên thế giới [4,8]
Những năm cuối của thế kỷ XX, rất nhiều công trình nghiên cứu đã khẳng định trong điều kiện tự nhiên vi nấm là một nhân tố gây chết quan trọng đối với
nhiều loài sâu, côn trùng. Mỗi nhóm có thể bị ảnh hưởng bởi một số vi nấm nhất định. Người ta đã xác định hơn 700 loài vi nấm là mầm bệnh cho các loài côn trùng, sâu bệnh. Tuy nhiên, căn cứ vào mức độ gây chết, điều kiện nuôi cấy, điều
kiện sản xuất và tác dụng, người ta chỉ tập trung nghiên cứu vào 4 nhóm vi nấm:
Metarhizium, Beauveria, Verticilum và Paecilomvces.
Những năm gần đây, xuất hiện ngày càng nhiều các công trình nghiên cứu
sử dụng vi nấm để diệt sâu bệnh, côn trùng. Và kết quả là 11 chế phẩm vi nấm
diệt côn trùng đã được đưa vào sử dụng, trong đó có 3 chế phẩm Metarhizium: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
chế phẩm BioBlast của Mỹ dùng để diệt mối đất Đài Loan (Coptotermes formosanus); chế phẩm GreenMuscle của Nam Phi để diệt châu chấu (Locusts); chế phẩm BioGreen của Úc để diệt bọ ngô đầu đỏ (Red- headed cockchafer).
Từ những năm 80 của thế kỷ trước (1880-1886), Metschnhikov cùng học
trò của mình là Isac Craxinstic đã nghiên cứu hàng loạt môi trường nuôi cấy nấm
M. anisopliae và đã sản xuất thử hàng nghìn kilogram nấm để tách bào tử thuần
khiết, sau đó dùng bào tử nấm trộn với đất bột và đem tung ra đồng ruộng, theo
các tác giả thì sau 10 - 14 ngày thí nghiệm cả sâu non và dạng trưởng thành của
bọ đầu dài hại củ cải đường chết với tỷ lệ 55 - 80%.
Một số nước (Liên Xô, Ba Lan…) bằng kỹ thuật công nghệ hóa sinh hiện đại đã chiết từ hạt gấc, đậu tương…các loại chất có khả năng kìm hãm sinh
trưởng và phát triển của sâu bệnh để tạo chế phẩm sinh học BVTV bước đầu đã có những kết quả rất khả quan.
Nói tóm lại việc nghiên cứu và sản xuất chế phẩm các loại không chỉ chế
phẩm nấm xanh Metarhizium đã được các nhà khoa học trên thế giới sản xuất
hàng vạn tấn chế phẩm sinh học để phòng trừ cho hàng chục triệu hecta cây
trồng.
3.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng Metarhizium ở Việt Nam
Việc nghiên cứu nấm gây bệnh trên sâu bệnh đã được các cán bộ khoa học
kỹ thuật ở một số trường đại học và viện nghiên cứu bắt đầu tìm hiểu và đi sâu
nghiên cứu chúng từ những năm 70 của thế kỷ trước. Theo Phạm Bình Quyền (1994), cơ sở khoa học của phòng trừ sinh học, phòng trừ tổng hợp là hiểu đúng
quy luật cơ chế tự nhiên của sự điều chỉnh số lượng sâu bệnh, nhằm sử dụng tối ưu các cơ chế đó vào việc hạn chế tác hại do chúng gây ra.
Năm 1981 GS.TS Nguyễn Lân Dũng nghiên cứu nấm lục cương
Metarhizium mô tả hình thái, phân tích cơ chế tác dụng, hướng dẫn cách phân lập
nuôi cấy và phương pháp sản xuất sinh khối Metarhizium.
Từ năm 1992, Phạm Thị Thùy và cs thuộc viện Bảo vệ thực vật đã phân lập, nuôi cấy và thử nghiệm các chủng Metarhizium thuộc 2 loài Metarhizium anisopliae và Metarhizium flavoviride để phòng trừ cho các loài sâu bọ hại cây
nông, lâm nghiệp bằng phương pháp phun trực tiếp bào tử Metarhizium trên đồng
ruộng.
Năm 1996, Tạ Kim Chỉnh đã phân lập, nuôi cấy một số chủng
Metarhizium anisopliae và thử nghiệm để diệt châu chấu di cư và các loài sâu
bệnh hại cây nông nghiệp.
Phạm Thị Thùy và cộng sự (2002 - 2003), đã nghiên cứu sử dụng nấm
Metarhizium anisopliae để diệt bọ hại dừa cho tỉnh Bình Định bằng phương pháp
phun trực tiếp. Kết quả cho thấy chế phẩm nấm Metarhizium anisopliae đều có (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nấm không gây ô nhiễm môi trường và nguy hiểm đối với con người, không làm mất đi những loài kí sinh thiên địch có ích khác.
Từ năm 1998 đến năm 2002, Trịnh Văn Hạnh và cs ở Trung tâm nghiên cứu phòng trừ mối đã nghiên cứu tuyển chọn các chủng Metarhizium có hiệu lực cao để phòng trừ các loài gây hại điển hình ở nước ta, như loài mối nhà nguy hiểm nhất Coptotermes formosanus Shiraki.
Chế phẩm Metarhizium từ nghiên cứu của Lê Thùy Quyên để diệt trừ các loài sâu xanh bướm trắng, sâu khoang ăn lá và đặc biệt là khả năng tiêu diệt được
một số loài côn trùng hại cây trồng trong đất như bọ hung, mối đất. Nấm có hiệu
quả cao để phòng trừ bọ hung đen ăn mía, mối đất ăn thông trắng, bồ đề, hại cây điều, cây ăn quả, sâu xanh bướm trắng ăn su hào, bắt cải, sâu khoang hại cà chua…cho kết quả diệt trừ sâu bệnh hơn 70%.
Mặc dù có nhiều nghiên cứu đã được tiến hành nhưng chế phẩm thuốc
BVTV có nguồn gốc từ sinh học ở Việt Nam trong thời gian qua còn có những
mặt hạn chế:
- Giá thành sản phẩm cao vì công nghệ sản xuất phức tạp, đòi hỏi chi phí