Công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật

Kết quả này cho th ây chỉ cần có thuốc hóa học, con ngưòi có the giải quyết được việc phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng và thời gian đó biện pháp hóa học giữ vị trí khá quan trọng, gần nh

PHẠM THỊ THÙY ■ ■

CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG BẢO VỆ THỰC VẬT

BIOTECHNOLOGY IN PLANT PROTECTION

PHẠM THỊ THUỲ

CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG BẢO VỆ THỤC VẬT

BIOTECHNOLOGY IN PLANT PROTECTION

Sách được t à i trợ bởi Hôi đồ ng K h o a học tư nhiên (Thỉs p u b ỉ ỉ c a t i o n w a s s u p p o r t e d by the Council

fo r N a t u r a l Science o f V ỉ e t n a m )

1.2 Các hướng chính của phương ph áp sìn h học cơ sở

của công nghệ sin h học trong bảo vệ thực v ật 8

1.3 K hái niệm về công nghệ sin h học tro n g bảo vệ

C h ư ơ n g 2 C ác th à n h tự u v ề c ô n g n g h ệ c h u y ể n

g e n tr o n g b ả o v ệ th ự c v ậ t tr ê n t h ế g iớ i 17

2.1 Sự th iệ t h ại do sâu bệnh hại gây ra và h ậ u quả

của việc sử dụn g ồ ạ t các loại thuốc nông dược có

2.2 C hiến lược bảo vệ thực v ậ t mới và vai trò của công

2.3 Các th à n h tự u về công nghệ chuyển gen Genetically

Modiíĩed Oganism (GMO) trong bảo vệ thực v ậ t 26

3.5 M ột số loài th iên địch đã p h át triển th à n h dạng

thương m ại được sử dụng ở một sô' nước p h á t triển 64

C h ư ơ n g 4 Thành tựu về công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu

4.1 Cơ sở của việc sản xuất các thuốc trừ sáu VI sinh vật 654.1.1 Cơ sở của việc sản x uất thuốc trừ sâu có

4.1.4 Q uá trìn h lây nhiễm và nguyên nh ân gây

bệnh của ví sinh vật trên côn trù n g 694.2 T hành tự u về thuốc trừ sâu vì sinh vật trê n thê giới 70

4.2.1 T h àn h tự u vẽ thuốc trừ sâu BacLllus

4.2.2 T h à n h tựu về thuốc trừ sâu virus oôn trù n g 924.2.3 T hành tựu về thuốc trừ sâu vi nấm côn trù n g 1094.2.4 K ết quả ứng dụng các thuốc: Irừ sáu VL sinh

v ật để phòng trừ sâu hại cây trồng 144

C h ư ơ n g 5 T hàn h tư u vể các tác n h ân sinh h oc k hác

tron g ph òn g trừ dịch hại cây trồ n g 147

5.1 T h à n h tự u vể tuyến trù n g trừ sâu h ại 1475.2 Thành tựu về các chất có hoạt tính sinh học trừ sâu hại 1 505.3 T h àn h tựu về các loài vi tảo trừ sâu hại cây trồng 1515.4 T h à n h tự u vê' các thuốc sinh học trừ bệnh hại cầy

5.5 T h à n h tự u về các thuôc sinh học trừ cỏ dại 1545.6 T h àn h tự u về các thuốc sinh học từ nấm và Bt trừ

5.7 T h à n h tự u về thuốíc sinh học để phòng trừ các loài

6.2 N ghiên cứu sản x u ấ t ong vàng H abrobracon sp.

6.3 N ghiên cứư sản x u ấ t bọ m ắt vàng Chrysopa sp

6.4 N ghiên cứu sản x u ấ l ong đen kén đơn trắ n g

Cotesia pỉutellae Kurdj

C h ư ơ n g 7 C ô n g n g h ệ sả n x u ấ t c á c th u ố c trừ sâ u có

n g u ồ n gốc từ v i sin h v ậ t ở V iệ t N am

7.1 Công nghệ sản x u ấ t thuôc trừ sâu B aciỉlus

thuringiensis (Bt)

7.2 Công nghệ sản xu ất thuốc trừ sáu virus (NPVHa)

7.3 Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu vi nấm Boverit

(Beauvena basskma) và Mat {Metarhừium anìsopỉiae)

1A ứ n g dụng tổng hợp các loại thuổc tr ừ sâu vi sinh

dế phòng trừ sâu hại câv trồ n g ở một sô' địa

C h ư ơ n g 9 T ổng hợp nhữ ng k ết quả ứ n g d u n g cô n g

n gh ê sin h h ọc tron g bảo vệ thực v ậ t ở nư­

ớc ta thời gian qua và triển vọ n g tro n g thời gia n tới

9.1 Tổng hợp về k ết quả nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sin h học trong bảo vệ thực v ật thời ỄTÌan qua

9.2 T riển vọng của công nghệ sin h học trong bảo vộ thực v ật thời gian tới

T à i liệ u th a m k h ả o

208213

226

23Õ

235243

261

277

301301

CONTENT OF THE BOOK

“BÌOTECHNOLOGY IN PLANT PRQTECTION”

Author: Pham Thi Thuy, Doctor., Associate Protessor

National Institute for plant protection

C hapter 1: W hat is biotech n ology in p lan t p ro tectio n I

1.2.M ain m ethods of biological control is base of

1.3ễ W h at a re biotechnology in p lan t protection? 12

Chapter 2 : T he resu lts o f G enetically Modiíĩecl O rgaiũsm

2.1 The dam age bỵ p ests a n d h arm fu l effects of chem ical

2.2 New m ethods a n d role of biotechnology in p la n t

3.5 Some enim ìes have been tra d e pesticides 04

C h a p ter 4: T h e r e s u lts o f b io p e s tic id e s in th e w o r ld gg

4.1.2 M ain entomopathogenic strain s w as useđ in the

4.1.3 W hat are entomopathogenic and their symptoms? 0g4.1.4 Infection an d cautions of entom opathogenic

4.2 The re su lts of biopesticides in the-w orld 7Q

4.2.1 The results of BaciUưs thuringiensis biopesticides 70

4.2.2 The re su lts of virus biopesticides 924.2.3 The re s u lts of fungus biopesticides ^Qg4.2.4 The results of use biopesticides to control pests in

C h a p ter 5: T he r e s u lts for o th e r b io -a g en ts to c o n tr o l

5.1 The re su lts of entom opathogenic nem atodes (EPN) 147

5.2 The re s u lts of high virulencẹ biopesticides

5.3 The re su lts of A nabaena variabiỉis an d M ycrocystis

5.4 The re su lts of Trichoderm a to control p la n t d iseases 2525.5 The re su lts of biopesticides to control w eeds

5.6 The re su lts of Bacilỉus thuringiensis and íu n g u s to

5.7 The results of Salmoneỉla sp biopestícides to control ra ts Ị 55

C hapter 6 : T he resu lts o f b en eíĩcia l en im ies in V ietn a m 157

C h a p ter 7: R e se a r c h r e s u lts o n th e te c h n o lo g y for

b io p e s tic id e s p r o d u c tio n in V ie tn a m 235

7.1 Production of Baciỉỉus thuringiensis biopesticide 235

7.2 P roduction of v iru s (N P V H a ) biopesticide 2437.3 Production of fungi Beauveria bassiana and

7.4 A pplication of bìopestieides to control p ests on crops 277

C h a p ter 8 : R e se a r c h r e s u lts for p r o d u c tio n o f o th e r

b io -a g e n ts to c o n tr o l d is e a s e s a n d p e s ts

in V ie tn a m

8.1 Production of Entom opathogenic nem atodes (EPN)

8.2 Production of Trichoderm a haria n u m

8.3 Study on application of ELISA and PCR techniques

ỉor fast diagnose some plíint virus diseases

C hapter 9: R e se a r c h r e su lts for a p p lic a tio n o f

311

315

315317

323

LỜI GIỚI THIỆU

N hữ ng n ă m qua nển sản x u ấ t nông nghiệp ở nước ta cũng như trê n th ế giổi đã có n hữ ng chuyển biến m ạn h mẽ với sự x u ấ t hiện

h à n g lo ạt các giống cây trồng mới có giá trị k in h tế cao, có k hả

n àn g chống chịu sâu bệnh hại Đồng thời việc th â m can h theo phương p h áp mởi cũng đã n ân g cao được n ăn g s u ấ t và ch ất lượng

m ột cách đán g kể Trong xu hướng chung đó, công tác bảo vệ thực

v ật đang trở th à n h một vấn đề r ấ t qu an trọng, giúp cho việc th âm can h cây trồ n g đảm bảo được h iệu quả trê n cơ sở con người biết tác động vào trồ n g trọ t một cách có hiểu biết Một tro n g n h ũ n g biện

ph áp mới để n ân g cao sản lượng và phẩm ch ất nông sản là áp dụng các giải p h áp về các th à n h tự u của công nghệ sin h học vào sản xu ất nông nghiệp

ở nưởc ta công nghệ sinh học (CNSH) trong bảo vệ thực vật (BVTV) vẫn còn là vấn đề mổi mẻ, n h ấ t là công nghệ sản x u ấ t và

sử dụng các loại th iê n địch trong đó có các loại thuốc trừ sâu vi sinh v ật để phòng trừ các loại sâu, b ệ n h hại, cỏ d ạ i Tuy n h iên trong n hữ ng năm qua, được sự đầu tư của N hà nưổc và các tổ chức phi ch ín h phủ, r ấ t nh iều các viện nghiên cứu, các trư ờng đại học đã tập tru n g ngh iên cứu để sản x u ấ t ra các chế p h ẩm sin h học cũng như một sô” loài th iê n địch có ích nhằm góp p h ầ n vào việc dập tắ t các n ạ n dịch gây ra trong sản x u ấ t nông, lâm nghiệp, bước đ ầu th u được m ột sô’ th à n h tự u r ấ t đáng khích lệ

Cuốn sách “C ô n g n g h ề s i n h h o c tr o n g b ả o vệ th ư c v ậ t ” do

PGS TS P h ạm T hị T hùy biên soạn n h ằm cung cấp cho bạn đọc

n h ữ ng th ô n g tin và k ế t quả n g hiên cứu về CNSH tro n g BVTV trê n

th ế giới và ở V iệt N am Với k in h nghiệm n h iều n ăm công tắc

nghiên cứu và triể n k h ai ứng dụng các k ết quả vể CN SH trong BVTV vào sản x u ấ t đồng thời giảng dạy thường xuyên cho m ột số trư ờng đại học về lĩn h vực trên , tác giả đã cố gắng tậ p hợp tài liệu

trong và ngoài nước, có lựa chọn, ph ân tích để viết n ên công trìn h này Đ ây là m ột tà i liệu có giá trị và bổ ích với n h iều b ạn đọc, đặc

b iệt cho các sin h viên, học viên cao học và n g hiên cứu sin h các

n g àn h CNSH và BVTV ở các trường đại học trong cả nước

Xin trâ n trọ n g giới th iệu cùng b ạn đọc

H à Nội ngày 25 th á n g 5 năm 2004

G S TSKH L ê V ă n N h ư ơ n g

C h ủ tíc h H ộ i C ô n g n g h ê s i n h h o c V iệ t N a m

N g u y ê n C h ủ n h iệ m c h ư ơ n g t r ì n h

C ô n g n g h ê s in h h ọ c N h à n ư ớ c

R ecently, a g ric u ltu ra l production in V ietn am a s well as in over th e w orld h a s been developed strongly M any crops new w ith high yielding an d good q u a lity h av e used T h ereío re p la n t pro tectio n ta s k h av e been considered as very ìm p o r ta n t problem

to prom ote in te n siíìe d s u sta in a b le a g ric u ltu re O ne of new

m ethods to ìn c re ase the yielđ is applying biology s e ttle m e n t to

a g ric u ltu ra l production

In Vietnam biotechnology is still new, in particularly produced and applied technology of parasìtoids and enemies as well as microbiological insecticides to control and prevent diseases, w eeds on many crops However, through in the years, our Government as well as

m any NGOs, Institutes, Universities h a ve íbcused researching to produce bio-product and some enemies to contribute preventing disinterring occurred in production of agriculture, forestry and obtained prospective achíevements

The book “Biotechnoỉogy in p la n t protection” is w ritten by Dr.,

Associate professor P ham Thì Thuy, Senior R esearcher, N ational

In stitu te for P lan t Protection A uthor w anted to supply to read ers the iníorm ation of researching results on biotechnology ín plant protection in over the world as well as V ietnam A uthor has researched for long tim e in laboratory as well as in the field and lectures through m any Universities, so th a t she has collected a lot of experiences to w rite this work

This is a precious document for readers, especially stu d en ts and post- graduated in biotechnology and plant protection in U niversities

of country

R espectful introduced to th e readers.

Hanoí, M ay 25 of 2004

Le Van N huong, Doctor o f Science, Professor

P resident o fV ie tn a m Biotecknology A ssociation Form er Chair- m an o f N atio n a l biotechnology program

LỜI NÓI ĐẦU

Trong n h ũ n g năm gần đây, nền nông nghiệp ỏ nước ta đang trê n đà p h á t triể n với h àn g loạt cây trồng mới được lai tạo có năn g

su ấ t cao, p h ẩm c h ấ t tốt đ a n g th a y th ế dần n h ữ ng giống cũ, bản địa

cổ tru y ề n n ăn g s u ấ t th ấ p N hiều biện ph áp th â m canh mới được áp dụn g vào sản x u ấ t đã h ìn h th à n h n h ữ ng vùn g chuyên can h cây trồ n g rộng lớn, trong đó công nghệ sin h học trong bảo vệ thực v ật

có n hữ ng đóng góp qu an trọ n g tạo nên nhữ ng sản p h ẩm h àn g hoá

có n ăn g s u ấ t cao, p h ẩm ch ất tốt, an toàn và bền vững

Thực t ế tro n g 15 n ăm qua, cùng vái sự p h á t triể n của th ế giỏi

th ì công nghệ sinh học ở nước ta đã đ ạ t m ột sô' th à n h tự u đáng khích lệ, CNSH trong BVTV đã được nghiên cứu ở m ột sô* viện nghiên cứu và các trưởng đại học, bước đ ầu đã k h a n g định được vai trò của chúng tro n g việc phòng trừ dịch h ại bảo vệ cây trồng Tuy

nh iên n h ữ n g tà i liệu tổng hợp về vấn đề này đến n ay h ầ u n h ư chưa

có, hoặc còn tả n m ạn Được sự động viên và cổ vũ của bạn bè, đồng nghiệp, bằn g n h ũ n g k ết quả đ ạt được tro n g quá trìn h công tác và

k in h nghiệm n g hiên cớu của m ình, tác giả đ ã m ạ n h d ạn tậ p hợp các tà i liệu tro n g và ngoài nước vổi hy vọng cuốn sách n ày sẽ đáp ứng được yêu cầu cấp bách trong giai đoạn h iện nay về nghiên cứu

và giảng dạy Cuốn sách gồm 2 phần chính;

Phẩn ĩ ằ Vai trò của CNSH trong BVTV và n h ữ n g th à n h tựu cơ

bản đ ạt được về công nghệ chuyển gen GMO, công nghệ sản xuất, ứng dụng các loài ký sinh, ăn th ịt và thuốc trừ s â u vi sin h v ậ t trong phòng trừ dịch hại cây trồng trên th ế giới (Chương 1, 2, 3, 4, 5).Với n h ữ n g k h á i niệm cơ b ả n vể công nghệ sin h học dựa trên nền tả n g của đ ấu tra n h sin h học, cuốn sách này khô n g chỉ là tài liệu chuyên khảo m à còn là giáo trìn h của từ n g học p h ầ n về CNSH trong BVTV giúp cho các sin h viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh n g àn h công nghệ sinh học ở trường Đ ại học B ách khoa, Đại

học Khoa học Tự nhiên, Viện Đ ại học mở và n g àn h bảo vệ thực

v ật ở các trư ờng Đ ại học nông nghiệp tro n g cả nước biết và hiểu được ý nghĩa, vai trò của CNSH trong BVTV

P h ầ n 2' N ghiên cứu công nghệ và bưóc đ ầu sản x u ấ t các loại

côn trù n g ký sin h ă n th ịt và các chế phẩm vi sin h v ậ t đê ứng dụng phòng tr ừ các loài sâu h ại cây trồng nông, lâm nghiệp ở V iệt Nam tro n g thời gian qua (Chương 6, 7, 8, 9)

Trong p h ầ n n ày ghi n h ậ n nhũ n g k ết quả đ ạ t được chủ yếu về công nghệ sản x u ấ t ong m ắ t đỏ (OMĐ), m ột sô' n g hiên cứu b an đầu

về th iên địch và cập n h ậ t n hữ ng k ết quả nghiên cứu về công nghệ sản x u ấ t và m inh họa ứng dụng của một sô' chế p h ẩm vi sin h vật trừ sâu h ạ i trong n h ữ ng n ăm qua ở V iệt N am của tác giả và đồng nghiệp Đây là n hữ ng tà i liệu tổng hợp m ang tín h ứng dụn g kết quả nghiên cứu vào thự c tiễn sản xuất, giúp các cán bộ kỹ th u ậ t ở các Viện nghiên cứu, các T ru n g tâ m nông nghiệp và các nghiên cứu sinh th a m khảo

Tác giả xin cám ơn Giáo sư, Viện sĩ N guyễn V ăn Đạo, C hủ tịch Hội đồng Khoa học tự nhiên, Giáo sư, T iến sĩ N guyễn Bá, C hủ tịch Hội đồng n g à n h K hoa học sự sông đã q u a n tâ m hỗ trd để cuốn sách được x u ấ t bản, tác giả ch ân th à n h cảm ơn bà Ngò Thị K huê

và B an th ư ký Hội đồng Khoa học tự n h iên , B an K hoa học công

n g h ệ Đ ại học Quốc gia H à Nội đã giúp đỡ n h iề u tro n g q u á trìn h

x u ấ t b ản cuốn sách

Tác giả biết đn sâu sắc tới GS.TSKH Evgenia Videnova, người thầy hướng dẫn khoa học về công nghệ sinh học trong BVTV tại Sophia B ungaria những năm 1985-1989, xin cám ơn GS TS

Y asuhisa K unim i, PGS TS M adoka N akai, Giảng viên môn công nghệ sinh học trường Đại học Nông nghiệp và Công nghệ Tokyo

N hật Bản đã cung cấp những tà i liệu và hợp tác nghiên cứu vể bệnh

lý côn trùng Tác giả kính trọng cố PGS TSKH Trương T h a n h Giản, nguyên Phó Viện trưởng Viện Bảo vệ thực vật, nguyên G iám đốc

T rung tâm sinh học đ ầu tiên, ngươi rấ t tâm h u y ết với hướng nghiên cứu CNSH trong BVTV ỏ Việt N am về OMĐ và virus côn trù n g Trong quá trìn h biên soạn tác giả đã n h ậ n được r ấ t nhiều ý kiến quý báu của GS.TSKH Lê Vàn Nhương, Chủ tịch Hội Công nghệ

sinh học Việt N am , nguyên C hủ nhiệm Chương trìn h Công nghệ sinh học N hà nước, nguyên Viện trưởng Viện Công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm , PGS TS Đ ặng Thị Thu, nguyên Phó Viện trưởng Viện Công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm trưòng Đại học Bách khoa H à Nội, TS Đào H ũu Ngọc, Phó C hủ nhiệm khoa Công nghệ sin h học, Viện Đại học mở H à Nội, PGS TS Nguyễn Thị Thu Cúc, bộ m ôn bảo vệ thực vật, trường Đại học c ầ n Thơ Xin chân

th à n h cám ơn t ấ t cả những sự đóng góp nói trên

M ặc dù cố gắng đến th ế nào chăng nữa, n h ư ng thời gian có

h ạn , đồng thời đây còn là nguồn tài liệu mới với n h ữ n g khó k h ă n

n h ấ t địn h tro n g bôi cảnh nền CNSH về BVTV tro n g và ngoài nước

đ an g trả i qua quá trìn h p h á t triển phức tạ p để đ ạ t được chân' lý, nên không sao trá n h khỏi n h ũ n g th iế u sót về các th u ậ t ngữ chuyên môn, nội dung, bô" cục và h ìn h thức trìn h bày Râ't m ong bạn đọc gần xa lượng th ữ và tác giả mong n h ận được n h iề u ý kiến đóng góp quý b áu để lần tá i b ản được hoàn chỉnh hơn

Cuối cùng xin chân th à n h cám ơn B an G iám đốc N hà x u ấ t bản Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc biệt là PGS TS N guyễn Ngọc Q uyên

R ccently, our ag ricu ltu re hav& been developed an d brought series of new - high yielding and quality v arieties rep lacin g local- older low yielding ones M any intensive m ethod in a g rìc u ltu re have used and created special large areas in w hich biotechnology in

p la n t protectíon have played very im p o rtan t role co n trib u tin g to produce high q u ality and yielding Products for safety and

The book consist of two episodes:

Episode I: consist of 1, 2, 3, 4 and 5 chapter

The rolc of biological technology in p la n t protection and basic achivem ent, produced technology of G enetically M odiíìed O rganism (GMO), enim ies an d biopesticides in th e world

The book supplied no t only references b u t also th e docum ents for lectu res to help stu d en ts an d people u n d e rs ta n d th e m ean in g and role of biotechnology in p la n t protection

Episode 2\ consisl of 6, 7, 8 and 9 chapter

Researching and starting produced enimies and biopesticides to control disease on crops in Vietnam In this episode the results of

producing technology of Trứhogramma sp have supported Some of

researching about enemies and bio-product such as Bt, virus and fungi,

in this p art helped technìcìans and post- graduated students to refer.Many th an k to Doctor of the Science, Proíessor, Academician Ngưyen Van Đao, President of Council for N atural Science, Doctor, Professor Nguyen Ba, Prcsident of Section of life Science, M rs Ngo Thi

Khue, Secretary of Council for N atural Science and Science - technology deparm ent of National University was supported for this publication.Author is grateful for the efforts of Doctor., Professor Evginia Videnova in consultancy on biotechnology in plant protection in Sophia, B ungaria Thank the Doctor., Proíessor Y asuhisa Kunimi, the Doctor., associate Professor Madoka Nakai, lecturers of biotechnology

of Tokyo A gricultural and technological U niversity of Jap an in supporting documents on co-operation in enlhomopathogenic Author

is respectĩul to defunct Doctor of Science, associatc Proĩessor Truong Thanh Gian, the former vice director of N ational In stitu te for plant prolection, first Director of biology control contei’, who đevotcđ his

h e art to thc bioLecnology direction on plant protectìon in Vietnam Special acknowledgement is made to the following scicntists in revievving th is revised edition: The Doctor of Science Prnfessor Le Van Nhuong Director, Doctor,, Associate Professor Dang Thi Thu, vice Director of bio and food technology of Ilanoi Polytechnic University The Doctor Dao H uu Ngoe vice head dcpartm cní of Biotechnology of Hanoi open University The Doctor., Associate Professor Nguyen Thi Thu Cuc, D epartm ent of plan t protection of Cantho University

The tim e of au th o r have limited, as well as new đocum ents blooming a t situ atio n of biotechnology in- p lan t protection in country and over the world has suffered through the com plicate - improved

to obtain the real tru th , thereíbre this book could not avoided some

m istakes in contenl, stru ctu re, form and períorm Hoping to reccive opimons to im prove th is book in the followíng edition

LasL b u t by no m eans least, my th an k a to D irector of N ational

U n iv ersity P ub lish in g House, Gspecially to the? Doctor Associaí.e Professor N guyen Ngoe Quyon, for assistan ce in the e arlìer publishing th is publication

Hanoi, A p ril 22 o f 2004

A uthor

P h a m Thi Thuy, Doctor, Associate Professor

N atio n a l In stitu te for P la n t Protection

N hũng nám đầu của th ế kỷ XX, n g àn h hóa học bảo vệ thực v ật

đã p h á t triể n với tốc độ r ấ t n h an h , n h ấ t là sau Đại chiến th ế giới lần th ứ hai, toàn th ế giới đã sản x u ấ t ra hơn 15 triệu tân thuốc hóa học để phu n trê n diện tích hớn 4 tỷ h a cây trồ n g nông - lâm nghiệp Thực tế cho th ấ y trê n đồng ruộng đã giảm h ẳ n sô" lượng sâu bệnh hại và năng suất, sản lượng nống nghiệp tăng lên xấp xỉ hai lần Kết quả này cho th ây chỉ cần có thuốc hóa học, con ngưòi có the giải quyết được việc phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng và thời gian đó biện pháp hóa học giữ vị trí khá quan trọng, gần như là độc tôn trong phòng trừ dịch hại bảo vệ cây trồng

Từ giữa n h ữ n g năm 1950 trở đi việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu hóa học đã không ngừng được tă n g n h a n h và p h á t triển rộng

k h ắ p trê n nhiều đối tượng cây trồng, ỏ k h ắ p mọi nơi trê n toàn th é

giới vồi số lượng ngày càng lốn Vì vậy việc phòng tr ừ sâu bệnh hại

ỏ nhiều nước đã bị lạm dụng, có kh i còn quá tù y tiện, r ấ t n h iều nới chỉ tro n g m ột vụ đã p h u n tới 10-12 lần, th ậ m chí có kh i lên tới 2 0-

24 lần, đến lúc nào đó thì n ăn g s u ấ t cây trồng đã không th e tăng lên đượcì nữa m à bị chững lại và k ế t quả ngược lạ i là s â u bệnh hại lại có chiểu hướng gia tâ n g bởi vì chúng đã quen d ần với thuốc hóa

học Thực tế cho th ấ y k ết quả lố sâu hại đã p h á t sinh, p h ấ t triển ngày m ột n h iều hơn, chúng đã phá cây trồ n g n h a n h hơn và gây

th iệ t hại đán g kể Có nhiều loài sâu hại trước đây chỉ là th ứ yêu thì nay lại t.rở th à n h chủ yếu là do chúng đã p h á t sin h với số lường lỏn, rộng k h ắp trẽ n toàn diện tích trồng trọ t và p h á h ại r ấ t m ạnh

C hính điểu đó đã gây ra n h ữ ng tổĩi th ấ t và làm m ù a m àn g th iệt

h ại nghiêm trọng, ả n h hưởng rấ t lớn đến n ăn g s u ấ t và p h ẩm ch ất của nông sản

1.1.2 H ạn c h ế củ a th u ố c h óa h ọ c v à va i trò c ủ a b iệ n p h áp sin h h oc tr o n g bảo v ệ th ự c v ậ t và o th ậ p k ỵ 80 - 90 củ a

th ế k ỷ XX

Do p h u n thuốc trừ sâu hóa học định kỳ với nồng độ cao nên môi trư ờng sín h th á i chung bị ô nhiỗm trầ m trọng, các nông sản bị nhiễm độc và ít nhiều củng đê lại dư lượng hóa ch ất tro n g nông sản thực phẩm

Điều tra trên các cây trồng nông lâm nghiệp, các nh à khoa học

đã p h á t hiện th ấv có khoảng 500 loài sâu, nh ện hại m ang tính

k h áng thuốc Các quần thể côn trù n g ký sinh, th iên địch có ích như các loài ăn th ịt và b ắt mồi ngoài tự nhiên đã bị giảm h ẳn sô" lượng Ong bướm th ụ ph ấn hoa đã bị tiêu diệt khá nhiều, điều này đã gây

ản h hưỏng lớn đến năng su ất cây trồng đặc biệt là các loại côn trù n g

th ụ phấn chéo Các loài giun và côn trù n g sống trong đ ất có tác dụng làm xôp đ ất và ph ân hủy các chất hữu cơ trong lớp đ ấ t cày cũng ngày một ít dì Cá, tôm, cua, ếch, nhái ỏ các ao hồ giảm sú l rõ rệt, các loài chim th ú ăn sâu cũng dần dẫn biến m ất, có khi cạn kiệt.Chính vì vậy, vai trò của các biện pháp sinh học trong đ ấu tra n h sinh học đã được các nhà khoa học trong n hữ ng n ăm 80 - 90 của th ế kỷ XX đán h giá r ấ t cao khi m à biện pháp hóa học đã bộc Lộ

- Liều lượng thuốc trừ sâu cứ tă n g d ần n ên dẫn đến môi sinh

bị ả n h hưởng, sức khỏe con người bị giảm sút

- Việc sử dụng liên tục một loại thuôc đã sin h ra n h ủ n g cá th ể

bị đột biến có k h ả năn g chịu đựng cao với thuốc trừ sâu, làm cho sâu h ại nhờn thuốc

Có thê diêm qua một vài ví dụ cụ thể về lịch sử p h á t triển của đấu tra n h sinh học: từ xa xưa con ngưài đã biết sử dụng nhữ ng loài

ký sinh th iên địch và các vi sình vật có ích để phòng trừ n h ữ ng loài côn trù n g và nhện gây hại cây trồng; ngay từ th ế kỷ I- IV, người nông dân Việt Nam đẵ biết dùng kiến vàng để phòng trừ sâu hại cam chanh; người T rung Hoa cổ xưa cũng biết dùng kiến vàng treo lên cây cho kiến ăn sâu, ãn bọ xít h ại cây

Năm 1856, tại P h áp n hà khoa học Fitch đã th í nghiệm dùng bọ

rù a ăn rệp h ại t:ây, tác giả n h ậ n th ấy có hiệu quả

Nám 1882 tác giả Cook Mc cho biết loài người đã biết sử dụng

các loài côn trù n g có ích như bọ m ắt vàng, bọ xít, k iế n đ è diệt sâu bảo vệ cây trồng

Đ ầu th ế kỷ XX có r ấ t n h iều công trìn h n g hiên cứu m ang tín h quy lu ậ t vê vai trò của các nhóm sâu ãn th ịt n h ư bọ rù a , bọ xít, kiến của nhóm ký sin h n hư ong, ruồi Vào n h ữ n g n ă m 1890-

1897 n h à khoa học Koben người Đức đã th u th ậ p được nấm

M e ta rh iziu m ký sin h trê n sáu h ại từ H a - oai, m an g vê Đức đề

nghiên cứu N ăm 1870-1895, nh à bác học Louis P a s te r cũng đã

p h á t h iện ra VI k h u ẩ n B a ciỉỉu s th u rin g ien sis và n ấm Beauueria gây h ại trê n con tằm vôi B om bỵx more, mở ra hướng n g h iên cứu

sử d ụ n g các vi sin h v ật gây bện h với sâu h ại nói riê n g và côn trù n g h ại nói chung

N hững 7iãm gần đây nhiêu nhà khoa học BVTV trê n th ế giới và trong nước dã nghiên cứu th à n h công việc k ết hợp các biện pháp sinh học vổi biện pháp hóa học để phòng trừ sâu bệnh hại đ ạt kết quả tốt Các kết quả nghiên cứu có giá trị của n g àn h hóa h ữ u cơ và hóa phân tích đã giúp cho một sô nhà khoa học tách được các chất dẫn dụ sinh dục đối với một sô" đối tượng sâu hại làm cho con cái m ất khả nàng sinh sản dãn đến loài sâu hại đó bị diệt vong

Năm 1965, nhà khoa học Steìner đã nghiên cứu ra ch ất dẫn dụ

ăn uông M etylengenol khi phôi hợp vói thuốc trừ sâu có nguồn gốc lân hũu cơ (phôt phát) theo tỷ lệ 97:3 (100%) Tác giả đã tẩm dịch hỗn hợp trên vào bã mía, kết quả cho th ấy ch ất dân dụ ă n uống có

th ể dẫn dụ dược các con đực của' ruồi đục quả ở phạm vi b án kín h xa

lk m Theo S tein er chỉ cần sử đụng 8 gram chất d ẫn dụ ă n uống cho

Ih a Lhì có thê tiêu diệt được hoàn toàn ruồi đục quả D acus dorsalis

hại cam chanh

C húng ta không ngạc nhiên với số lượng sách viết về côn trù n g

và dấu tra n h sinh học ờ nhũ n g nám đầu th ê kỷ XX bao gồm: Lịch sử

về côn trùng của tác giả E o Essing (1931), Phong trừ sin h học côn trùng H.L Sw eetm an (1936), N hữ ng nguyên lý về đấ u tra n h sinh học của nhiểu tác giả (1958), Côn trùng có ích của L.A.Swan (1964), Phòng trừ sinh học côn trùng và cỏ dại của p D ebach (1964), Đ ấu tranh sinh học bởi những thiên địch tự nhiên cũng do p Debach viết năm 1974, Lịch Sỉ^ của đấu tranh sinh học của các Lác giả K.s

H agcn và J M Franz (1977) Ngày nay còn nhiều tác giả khác đã phát triển và hoàn th iện sách về phương pháp sinh học trong BVTV trên cơ sở những nguồn tài liệu nói trên

Với những nguồn tài liệu bổ ích như vậy đã cho th ấ y đấu tra n h sinh học r ấ t quan trọng, chúng có vai trò hữ u ích trong việc điều chỉnh trạ n g thái cân bằng sinh học trong tự nhiên H iếu được vấn để này trong tương lai con ngưòi sẽ dễ dàng vượt qua được n hữ ng khó khăn, những th ách thức một khi điểu kiện khách quan và c h ả quan

b ấ t th u ậ n làm dịch hại bùng p h á t trở lại, chúng ta sẽ tự điểu chỉnh trên cớ sở khoa học của công nghệ sinh học trong BVTV.

Thực tế cho th ấy trê n th ế giới đấu tra n h sinh học đã dược các nhà khoa học nghiên cứu từ lâu, ở nước ta cũng đã được biết đến vấn

đề đâu tra n h sinh học từ thòi xa xưa nhưng n h ũ n g n ăm gần đây mâi được triển k h a i nghiên cứu trên cơ sỗ công nghệ sinh học để p hát triển và hoàn th iện quy trìn h m ột cách đồng bộ trê n quy mô lớn nhằm góp ph ần vào việc ứng dụng bảo vệ cây trồng theo hướng bển vững để đáp ứng nông sản thực phẩm an toàn cho cuộc sông chung của con người

ĩ 1.3.2 K h á i n iê m v ề đ ấ u t r a n h s in h hoc

Theo tài liệu của Hoàng Đức N huận th ì có rấ t nhiểu định nghĩa

vể đấu tra n h sinh học (ĐTSH), nhưng định nghĩa đdn giản và dẽ

hiểu hơn cẩ: Đ ấu tranh sình học là biện ph á p sử d ụ n g sinh vật hoặc các sần p h ẩ m của chúng nh ằ m ngăn chặn hoặc làm giảm bớt những thiệt hại do các sinh ưật hại gây ra.

Điều chỉnh sinh học là một quá trìn h trong đó các loài ký sinh,

ãn th ịt hoặc gây bệnh trên côn trù n g h ại xu ất hiện trong sinh quần

do sự tác động có ý thức của con người với m ục đích là làm giảm số lượng cá th ể của một loài vật hại nào đó đến mức sinh v ật hại đó

không còn gày hại, hoặc sự th iệ t h ại do nó gây ra không có ý nghĩa

về m ặt k in h tê

Sử dụng ke th ù tự nhiên trong đấu tra n h sinh học là: Khi sáu hại gặp diều kiện th u ậ n lợi m à p h á t triển m ạn h th ì nguyên tắc dầu tiên con người phải vận dụng là tạo mọi điều kiện không th u ậ n lợi nhằm ngăn chặn sự p h á t triển và th u hẹp phạm vi ản h hưởng của quần thể sâu h ại đối với cây trồng

Sử d ụ n g b iệ n p h á p Đ TSH là v ận d ụ n g h à i h ò a n h ữ n g nguyên lắc và biện pháp sinh học trong phòng trừ sâu bệnh hại, vì vậy trong bảo vệ thực vật nếu như biết ứng dụng ĐTSH th ì hiệu quả phòng trừ thưòng cao và hiệu quả được diễn ra liên tục trong thời gian dài Các n h à khoa học coi đấu tra n h sinh học là sin h th ái học ứng dụng

a Cơ sớ khoa học củã đấu tranh sinh hục trong B Ỵ T V

Tạo ra môì quan hệ mới không th u ận lợi cho đôì tượng gâv hại trên cư sở vận dụng sáng tạo nghĩa là đưa vào môi trường sốn£ cùa sâu hại một yếu lô’ sinh học mới là kẻ th ù tự nhiên để phá vở điếu kiện mới không th u ậ n lợi cho sự p h á t triển của qu ẩn thể sâu hại Yếu tố sính học mới dó là các loài àn thịt, b ắt mồi th a v ký sinh ong, ruồi và các VI sinh vật gây bệnh côn trù n g như Bụ viruií, VI nấm ,

Tạo nên hiện tượng nhiều ký sinh cá tro n g điêu kiện tự

nhiên cũng như trong nghiên cứu th í nghiệm dựa trôn cớ S('i côn

Irù n g hại thường có các loại sinh vật có ích ký sinh Bình thường thì chỉ có một, loại ký sinh nhưng trong thực tê cũng có cá thổ côn trù n g có từ hai loài ký sinh trở lên, hiện tượng này dược các nhà khoa học gọi là nhiổu ký sinh dẫn đến sự cạnh tra n h thức án trực

tiếp giửa cốc loài ký sinh (ví dụ như ong O pius sp ký sin h trê n ruồi

dục quà trong cùng một thòi gian đã tạo nên sự cạnh tra n h quyêt hệt) Theo I Iow ard năm 1911 thì Việc nghiên cứu tác dộng' của hiện tượng nhiểu ký sinh đê tiêu diệt loài sâu róm đã dẫn tới lý ih u y ê l

tu ần tự trong d;Vu tra n h Hình học, nghĩa là tạo cho mỗi loại ký sinh

sẽ tác dộng vào một giai đoạn ph át triển của sâu hại H iện nay lìiộn tượng nh iều ký sinh ít thực hiện vì Iheo các n h à khoa học thì chí cần một loài ký sinh Lác dộng có hiệu quả cũng đủ kiểm chê khá năng p h á i triển của sâu hại

- Vai trò củiỉ ký sinh và b ắt mồi, ăn th ịt trong dấu tra n h sinh học: Tùy điều kiện cụ thổ người ta thường căn cứ vào mốì qu an hộ sinh học đặc th ù giũa sâu hại vói kẻ th ù tự nhiên m à quyết định sủ dụng loài ký sinh hoặc loài b ắl mồi ân th ịt đe phòng trừ trôn cờ sở của công nghệ sinh học

Đấu tra n h sinh học theo vùng địa lý: K ết quả th í nghiệm Irên dồng ruộng cho thấy côn trù n g Lhưòng p h á t triển th ích hợp trong điều kiện th u ậ n lợi vế nhiột độ, ẩm độ, lượng chiếu sáng, lượng m ưa cũng như chế độ dinh dưỡng d ất đai Đ ấu tra n h sinh bọc với các loại côn trù n g hại này thường dễ dàng hơn và ngưực lại

b Các nhóm sinh vật có ích trong Đ T SH

Có r ấ t n h iều nhóm sin h v ật đ a n g được sử d ụ n g rộ n g rãi tro n g ĐTSII:

- Nhóm th iên địch gồm ký sinh và b ắt mồi ă n th ịt.

- Nhóm vi sinh v ậ t như vi k h u ẩ n Bt, v iru s (NPV, GV, CPV ),

vi nấm Beauveria, M etarhizium , N om uraea

- N hóm vi tảo, tuyến trù n g ăn sâu

- N hóm nguyên sinh động vật

- Nhóm chim, th ú

ơ mỗi nhóm sinh v ậ t có ích đều p h á t huy vai trò và tác dụng to lớn của chúng trong từng biện pháp sinh học để phòng chông các loài dịch hại cây trồng nông, lâm nghiệp

1.1.4 Vi trí c ủ a p h ư ơ n g p h áp sin h h ọ c tr o n g b ả o v ệ th ư c v ậ t

Trong m ấy thập kỷ gần đây, chiến lược bảo vệ cây trồng trên

th ế giói đã được thay đổi một cách cơ b ản vì vậy biện pháp sinh học ngày càng thổ hiện rõ tín h ưu việt và vị trí đặc biệt của nó trong hệ thông tổng hợp bảo vệ cây trồng Nội dung chính của biện pháp sinh học trong BVTV là:

Tăng cường sự điều hòa tự nhiên để làm giảm lâu dài số lượng các cơ th ể sinh vật gây hại xuống mức không th ể gây tổn th ấ t lớn về kinh tế đôi với cây trồng Vì vậy tấ t cả các phương pháp được vận dụng để đấu tra n h chông các cơ thê gây hại đểu ph ải nhằm nâng cao

th ế năn g sinh học của các kẻ th ù tự nhiên để tạo nên môi quan hệ sinh học mới trong sinh quần đồng ruộng làm cho các sinh v ật hại không th u ậ n lợi cả về m ặt sinh sản cũng như sự tiếp tục p h á t triển.Con người phải luôn luôn kìm hãm sự tă n g trưởng về sô’ lượng của các cớ the có hại trong các quần the tự nhiên trê n cơ sỏ tác động tôi ưu đễn môi trường sông, nghĩa là bảo vệ và tảng cường sự hoạt động của các loài thiên địch có ích trong tự nhiên cũng n hư nghiên cứu và sủ dụng các tác nh ân sinh học mới trong công tác phòng trừ dịch hại

N hững năm vừa qua ở Việt Nam việc sử dụng các giông cây trồng chông chịu với sâu bệnh và các biện pháp phòng trừ sâ u bệnh một cách tổng hợp tu y đã có nhiều tiến bộ, n h ư ng thực sự chưa được

n h ân rộng Biện pháp hóa học vẫn giữ vị trí ch ủ đạo trong bảo vệ

thực vật mặc dù số lượng thuốc hóa học được dùng còn th ấ p so VỚI nhiều nước trên th ế giới, nhưng vì sử dụng thuốc một cách tùy tiện thiếu hiểu biết nên đã gây ra những hậu quả tiêu cực tương tự như

đã xảy ra trê n thê giới trước đây

Đã đến lúc nền sản x u ấ t nông nghiệp ỏ Việt N am dòi hỏi công tác BVTV phải bảo đảm và ổn định lâu dài về hiệu quả phỏng trừ sâu bệnh cũng như việc ngần ngừa được dư lượng độc h ại của thuổc trừ sâu trên nông sản thực phẩm , đồng thòi bảo vệ được môi trường sông th ì vấn đề nghiên cứu các biện pháp sinh học trong bảo vệ thực vật phải được nghiên cứu một cách nghiêm túc Công tác bảo vệ thực vật phải n h a n h chóng từng bước chuyến dần sang m ột chiến lược mới đó là hệ thống chiến lược bao gồm nhiều biện ph áp phòng trừ tổng hợp, lấy các biện pháp sinh học và sinh th á i học làm trọng tâm, kết hợp hài hòa sử dụng thuôc hóa học vổi liều lượng th âp m ột cách hợp lý mà vẫn đạL hiệu quả phòng trừ cao, nhằm khắc phục dần những hiện tưđng tiêu cực do thuốc hóa học gây ra, đồng thòi góp phần tạo dựng và th iết lập nên một nền nông nghiệp sạch, an Loàn,

ổn dịnh và bền vững

Ngày nay, đế đ ạt được điều đó đòi hỏi các n hà khoa học, các nhà doanh nghiệp và qu ản lý, đặc biệt là ngươi nông d ân tạo ra các sản phẩm hàng hóa như rau, quả, củ phải hiểu đúng vị trí và ý nghĩa của các biện pháp sinh học trong BVTV Từ đó hoạch định chính

sách đầu tư cho nghiên cứu CNSH, cắc nhà khoa học có cơ hội

nghiên cứu chuyển giao cho cơ sở sản x u ấ t và người nông dân tự nguyện m ua các sản phẩm sinh học đế sử dụng như m ua thuốc trừ sâu khác có chất lượng, đạt hiệu quả phòng trừ dịch h ại cao, đảm hảo cây trồng an toàn theo đúng phương châm liên k ết giữa 4 nhà:

N hà nông, n h à khoa học, nhà doanh nghiệp và N hà nước mà Bộ Nông nghiệp và P h á t triển nông thôn đã để ra

l ẵ2ẽ Các hướng ch ín h củ a phương pháp sin h h ọ c cơ sở

củ a cô n g n g h ệ sin h học tron g bảo v ệ th ự c vật

Ớ nước ta trong ba th ậ p kỷ gần đây, trê n cơ sổ p h á t trien với nhịp độ n h a n h của các môn khoa học nói chung và các biện pháp

sinh học điều hòa sô lượng các cơ thê gây hại nói riêng Ihì các hướng chính của phương pháp sinh học phòng trừ sâu, bệnh hại, cỏ dại gây ra đã được các nhà khoa học định hướng và xác lập th à n h một thể thống n h ấ t, dựa trên hai hướng chính sau đây.

1.2.1Ế T ín h to á n đ ể n â n g ca o h o ạ t lự c c ủ a c á c n g u ồ n sin h

v ậ t có íc h n g o à i tự n h iê n

- Xác định th à n h phần và hiệu quả của các loài côn trù n g ký sinh- ăn Ih ịt có ích và các tác nh ân vi sinh vật gây bệnh trê n C(ỉ thể sinh v ật hại có sẵn ngoài tự nhiên nhằm mục đích duy trì sự x uất hiện của chúng trên đồng ruộng để làm giảm một ph ần hoặc tiến

tâ] giảm khối lượng sử dụng thuốc trừ sâu hóa học.

- Xâv dựng cơ cấu cây trồng thích hợp để tạo ra các nguồn thức

ãn có các cơ ch ế kh ô n g thích hựp VÓI các loài sâu, bệnh, n h ệ n hại gâv

ra như gieo trồng các loại cây có khả năng chuyên gcn độc, các cây có khả năng miỗn dịch, các giông mới có khả nàn g k h án g đưực sâu bệnh hại

Xác lập các biện pháp canh tác thích hợp để nâng cao hoạt lín h của các sinh vật có ích

- Sử d ụ n g các loại thuốc tr ừ sâu hóa học có ả n h hưỏng th ấ p

n h ấ t dôi với các q u ần th ể côn trù n g ký sin h • à n th ịt và b ắ l mồi cũng n h ư khô ng ả n h hưởng tới môi trư ờ n g sông cộng dồng

1,2.2 N g h iê n cứ u tạ o ra c á c th u ố c trừ sâ u s in h h ọ c và sử

d ụ n g c á c vũ k h í sin h h ọ c đ ể ứ n g d ụ n g tr o n g p h ò n g

Irừ s in h v ậ t gâ y h ạ i

- S ản x u ấ t và sử dụng rộng rãi các loại thuổíc trừ sâu vi sinh

v ật trôn C<1 sỏ các nguồn VI khuấn virus, vi nấm , vi táo và các Ihuổc k h á n g sinh

- Sử d ụ n g các c h ấ t có h o ạ t tín h sin h học như các pherom on

s i n h dục, các h o o c m o n Sinh t rư ở n g , các c h ấ t d ẫ n d ụ ă n uôYig, các

ch ất gây n g á n và các c h ấ t xua duối côn trù n g v.v

- S ản x u ấ t trê n quv mô công nghiệp đê phóng th ả các loại côn trù n g và nh ện ký sinh - àn th ịt có ích lên đồng ruộng n h àm hạn chê q u ần th ế sâu hại

- Phóng th ả các côn trù n g có hại đã được gây vô sin h nhằm tạo

ra sự cạn h tr a n h sin h dục với q u ần th ể sâu h ại ngoài tự nhiên

- Sử dụng các côn trù n g ăn thực vật, các tu y ến trù n g và các tác n h â n gây bệnh chuyên tín h hẹp đã qua kiểm dịch để diệt trừ các loài cỏ gây h ạ i trê n cây trồng

Trong hai hướng p h á t triển trên, hiện nay các n h à khoa học đặc biệt chú ý đến hướng nghiên cứu thứ hai, bởi hướng này h ầu h ết phải dựa trên nền tả n g nghiên cứu của công nghệ sinh học mổi có thể p h át triển được phương pháp sản x u ấ t các loại thuốc trừ sâu sinh học đ ạt chất lượng cao, m ang tín h ổn đ ịnh để sử dụng rộng rãi trong phòng trừ dịch h ai cây nông, lâm nghiệp

Ngày nay trê n th ế giới đã có r ấ t nhiều công trìn h khoa học nghiên cứu về CNSH trong bảo vệ thực v ật và rấ t nhiều nưốc đã th u dược những kết quả k h ả quan trong quá trìn h triển khai ứng dụng các hướng sinh học phòng ti*ừ sầu hại, bệnh hại, cỏ dại và chuột hại

để bảo vệ cây trồng

1.2.3 N h ữ n g ph ư ơ ng p háp sin h h ọ c đ ể p h ò n g trừ c á c d ịc h h ạ i

1.2.3.1 T r ừ s â u h a i

- Sử dụng các loại côn trù n g và nhện ký sinh - ăn thịt, b ắ t mồi.

- N ghiên cứu các tác n h ân gây bệnh côn trù n g n h ư sử dụng các loại thuôc vi sinh v ậ t trừ sâu h ại có nguồn gốc từ vi k h u ẩn , virus và vi n ấm , trê n cơ sở của công nghệ gen, công nghệ n h â n

tế bào, công nghệ vi sinh

Theo S tein h au s (1963) thì bệnh côn trù n g đóng vai trò qu an trọng trong việc điều chỉnh sô" lượng dịch h ại cây trồng Trong sô' nhóm côn trù n g h ại chính phải kể đến nhiều loài thuộc các bộ cánh

th ẳn g O rthoptera, cánh đểu H om optera, cánh nửa H em ip tera, cánh vẩy Lepidoptera, cánh cứng Coleoptera, hai cán h D iptera, cánh

m àng H ym enoptera, thậm chí cả những ỉoài trong lớp nhện Acarina

- Gâỵ vô sin h sâu h ại cây trồng.

- Chọn tạo ra các nòi nh ện ăn th ịt và các côn trù n g ký sinh -

ăn th ịt có khả n ă n g chống chịu, sinh sản cao

- Chọn tạo các chủng vi sinh v ật có độc tín h cao

1.2.3.7 S ả n x u ấ t c ô n g n g h iê p c á c côn tr ù n g g â y h a i

- S ản x u ấ t ra các thuốc trừ sâu sinh học (NPV, GV ).

- Phương p h áp di tru y ền trừ sâu

- Phương ph áp thử thuốc trừ sâu

1.3 Khái n iệm về cô n g n gh ệ sinh h ọc tr o n g bảo vệ

th ư c vât

1.3.1 K h ái n iệ m v ề c ô n g n g h ệ s in h h ọ c

Công nghệ sinh học là tập hợp tấ t cả các n g àn h khoa học vê sự sông n hư sinh học phân tử, di truyền học, sinh hóa học và vi sinh vật học trô n cd sở đó kh ai thác k h ả năng các h oạt động sông của các vi sinh vật, tế bào động, thực vật, các cơ th ể sống để nân g cao các quá trìn h sinh học đó trê n quy mô công nghiệp

Hiện nay trẽn th ế giói cũng như ở Việt N am công nghệ sinh học nói chung thưòng bao gồm các loại công nghệ m ang tín h kỹ th u ậ t cao theo hướng sinh học tập tru n g chủ yếu:

- Công nghệ gen (sinh học p h ân tử, kỹ th u ậ t di tru y ền , sinh hóa học, sinh lý học)

- Công nghệ tế bào và mô

- Công nghệ vi sinh

- Còng nghệ enzym

- Công nghệ điều khiển và tin học sin h học

Công nghệ sinh học nói chung chỉ có th ể h ìn h th à n h và p h át triển khi các ngành khoa học cơ bản khác đã đ ạ t ở mức công nghệ cao và đã được tích lũy, sáng tạo Ngày nay CNSH nói chung đang được p h á t triển dựa trên cơ sở của các ngành khoa học tự nhiên khác nhau với những th à n h tự u đạt được của h ầu h ết các cuộc cách m ạng

về công nghiệp Vì vậy CNSH đòi hỏi phải có kiến thức không chỉ về khoa học tự nhiên m à còn phải có kiến thức về công nghệ, ơ những nước tiên tiến trê n th ế giới khi có ngành CNSH p h á t triển , thường phải k ết hợp hài hòa giữa các ngành khoa học công nghệ cao như điện tử, sinh học, vật liệu mới với kinh tế, sinh thái và môi trường nói chung

Khái niệm CNSH (Biotechnology) ra đời và thực tế nhiều nước

tiên tiến trên th ế giới đã nghiên cứu và sử dụng k h á phô biến ở cuôi

th ế kỷ XX như là một tấ t yếu CNSH là một quá trìn h chuyến hóa các tri thức của khoa học kỹ th u ậ t về sự sông th à n h n g àn h công nghiệp sinh học

Công nghiệp sinh học là quá trìn h sản x uất hàn g loạt, đồng bộ theo quy mò lổn bằn g công nghệ ỉền m en các sản phẩm sinh học bao gồm: sinh khôi tế bào động vật, thực vật, vi sinh v ật và các chê phẩm sinh học khác n hư enzym, protcin, peptin ho ạt tính, các ch ất kháng sinh, các hoóc môn sinh trương, các vacxin chữa bện h cho người và động vật

Như vậy CNSH là cơ sở khoa học của nến công nghiệp sinh học

nghĩa là cơ sở chuyển tải các kỹ th u ậ t sinh học th à n h công nghiệp với quy mô sản x u ấ t lớn Điều đó đòi hỏi người làm công nghệ phải biết k ết hợp giữa kỹ th u ậ t công nghệ với các th iế t bị công nghệ cao

để có th ể sản xuâ't và thương m ại hóa sản phẩm cũng n hư ứng dụng được những sản phẩm khoa học vào đòi sông, sản x u ấ t để phục vụ cho cuộc sông của con người

1.3.2 K hái n iê m c ô n g n g h ê s in h h ọ c tr o n g b ả o v ệ th ự c v ậ t

Cóng ng h ệ sin h học tro n g bẳo vệ thự c v ậ t là vận d ụ n g các kỹ

th u ậ t cao m an g tín h công ngh iệp vê' sin h học tro n g bảo vệ thực

v ậ t để sản x u ấ t ra các loại thuốc tr ừ s â u sin h học và các loài ký sin h ăn ih ịt góp p h ầ n q u a n trọ n g tro n g việc phò n g trừ sâu , bệnh, chuột, cỏ dại h ại cây trồ n g n h ằ m đ ạ t h iệ u q u ả k in h tế cũng n hư xã hội cao, theo hướng bảo vệ môi tru ờ n g sin h th á i cộng đồng, tạo ra các nông sản p h ẩm sạch, an to àn P h ầ n lổn công ng hệ sin h học được thự c hiện trê n cơ sở ch u y ển các gen tá i

tổ hợp để tá i sin h tế bào th à n h cây h o àn c h ỉn h m a n g gen mới

G en etically M odiíìcd O rg an ism (GMO), các n h à k h o a học gọi là câv trồ n g biến đổi gen

Việc các n h à kh o a học p h á t hiện ra n h ữ n g gen q u a n trọng tro n g tự n h iê n là cơ sở tạo ra các cơ th ể biến đổi di tru y ề n Các phương p h áp sin h học p h â n tử đã giúp con người p h á t h iệ n ngày càng n h iểu các gen mới có th ể tạo ra cuộc cách m ạn g tro n g nông nghiệp như:

- P h á t h iệ n các gen chống ch ịu với các loại s â u b ệ n h h ại cây trồ n g

- P h á t hiện các gen kháng thuốc trừ cỏ để đ ư a gen này vào cây trồng nhằm giảm chi phí thuốc trừ cỏ, đồng thời nân g cao năn g suất.

- P h á t hiện các gen chín sốm để chuyển gen n ày vào cây nhằm

r ú t ngắn thời gian sin h trưởng của cây trồng

- P h á t hiện các gen kiểm soát quá trìn h chín sớm và các gen kìm hãm sinh tổng hợp ethylen để bảo qu ản hoa quả cả trê n đồng ruộng và sau th u hoạch

- P h á t hiện các gen chìa khoá của quá trìn h q u an g hđp trong

đó có 3 gen đóng vai trò chủ đạo trong chu trìn h quang hợp của cây C4 đã được tách ra và chuyến vào cây C3 Nhò sự p h á t hiện đó các

n hà khoa học đã tạo được giống lúa nước có n ăn g s u ấ t cao hơn giông lú a không chuyển gen từ 30 - 50%

Các kỹ th u ậ t của CNSH trong BVTV tập tru n g chủ yếu là:

- Công nghệ biến đổi gen GMO để chuyển các gen như gen Bt, gen virus, gen kìm hãm men ,tiêu hóa, gen k h án g thuôc trừ cỏ vào cây nhằm h ạn c h ế sự p h á t sinh sâu, bệnh, cỏ dại h ại cây trồng

- Công nghệ vi sinh đê sản x uất ra các thuốc trừ sâu vi sinh vật như Bt, nấm và các thuốc đốĩ kháng trừ bệnh hại cây trồng

- Còng nghệ tế bào để n h â n nhiễm và tạo ra các c h ế phẩm virus trừ sâu hại

- Công nghệ chẩn đoán n h a n h bệnh cây bằng các bộ KIT (ELISA, PCR T)

- Công nghệ sinh học chọn tạo các giống cây trồng có k hả năng chống chịu vổi sâu bệnh, cỏ dại và điểu kiện b ấ t lợi của ngoại cảnh

- Công ng h ệ s ả n x u ấ t các loài ký sin h , ă n th ịt, tu y ế n trù n g

có ích

N hư vậy k hái niệm về công nghệ sinh học BVTV p hải được hiểu rộng hớn và được p h á t triên ỏ mức độ cao hơn để n â n g cao và làm tăng k h ả năng sử dụng của các biện pháp sinh học trong phòng trừ dịch hại cây trồng, góp phần rấ t quan trọng vào việc điểu khiển trạ n g th á i cân bằng sinh học trong tự nhiên

Công nghệ sinh học m ang ý nghĩa về m ặt công nghệ gắn liền với quy mô công nghiệp hay nói khác đi CNSH phải luôn luôn đi liển với

th iế t bị h iện đại, với công nghệ cao vì chính th iế t bị là cầu nốì giữa

khoa học và sản xuất.

Công nghệ sính học trong BVTV dựa trê n nên tản g của các phương pháp sinh học, ngược lại các biện pháp sinh học m uốn triển khai tố t vào thực tiễn sản xu ất phải dựa trê n nền CNSH được p h át triển , hay nói khấc đi phương pháp sinh học chỉ là cơ sở để CNSH

p h á t triển Như vậy, biện pháp sinh hộc có môì qu an h ệ chặt chẽ và

m ật th iế t với CNSH Biện pháp sinh học chỉ được p h á t h uy tác dụng

khi CNSH được đầu tư thỏa đáng, vể m ậ t công nghệ đòi hỏi các n hà

khoa học chủ trì cùng n hư cán bộ thực hiện p hải có k iến thức để nghiên cứu bằn g tư duy sáng tạo và sử dụng những th iế t bị hiện đại nhằm thực hiện tốt quy trìn h công nghệ vào sản xuất, tạo ra các sản phẩm sinh học nói chung đảm bảo ch ất lượng ở quy mô công nghiệp,

có k hả năng ứng dạng rộng rãi vào sản x u ấ t trê n diện tích lớn.

Công nghệ sinh học trong BVTV còn đòi hỏi các cán bộ khoa học

và cán bộ kỹ th u ậ t phải biết vận dụng các phương ph áp sinh học ở mức công nghệ cao vào bảo vệ cây trồng, phải tâ m hu y ết với nghề, phải say mê với đồng ruộng th ì mới mong đ ạt được hiệu quả kinh tê

và xã hội

Thực tế hiện nay CNSH trong BVTV còn bị p h ân tâm bởi nển CNSH nói chung đang trong quá trìn h p h á t triể n phức tạp để đ ạ t được chân lý nên còn gặp khá nhiều khó k h ăn P h ầ n lớn thuốc trừ sâu vi sinh v ật đang trong giai đoạn sản x u ấ t bằng dây chuyền đơn giản từ th ủ công đến b án công nghiệp, do đó tiêu ch u ẩn ch ất lượng không ổn định, ngoài ra còn nhiều hàn g giả r ấ t khó n h ậ n biết, dẫn đến th iệt h ại cho N hà nưốc, cho người nông dân sử dụng và h ậu quả

là khôn lường

N hững n ăm qua trên th ế giới, công nghệ sin h học BVTV ở nhiều

nước đã p h á t triể n ỗ mức độ cao, thực tế trên m ột sô' đồng ruộng đã

điểu chỉnh được trạ n g th ái cân bằng sinh học trong tự nhiên, nghĩa

là khi trên đồng ruộng có sâu hại x u ấ t hiện th ì chúng chính là nguồn ký chủ cho h àn g loạt nhũng loài ký sinh, th iên địch và những

vi sinh v ật có ích tấn công, nông sản phẩm thực sự an toàn Hy vọng trong tương lai không xa, CNSH trong BVTV ở nưóc ta được đầu tư

để p h á t triển và chính những n h à khoa học BVTV sẽ góp phần không nhỏ vào sự nghiệp p h á t triển nông thôn, tạo ra n h ữ ng nông

sản thực phẩm hàn g hóa an toàn, có chất lượng cao, để tiên kịp với các nước trê n th ế giới, trước m ắt là các nước trong kh u vực Đông Nam Á.

Chương 2.

CÁC THÀNH Tựu ■ VỂ CÔNG NGHỆ CHUYÊN GENm

TRONG BẢO VỆ THỰC VẬT TRÊN THẾ GIỚI

2.1 Sự th iệ t h ạ i do sâu b ện h h ại gây ra và h ậ u quả của

v iệ c sử d ụ n g ồ ạt các loại n ôn g dược có n gu ồn gốc hóa học

2.1.1 S ư t h iệ t h ạ i d o sâ u b ê n h h ạ i g â y ra

2.1.1.1 T á c đ ô n g x ấ u đ ế n s in h tr ư ở n g v à p h á t tr i ê n c ủ a c á c

lo a i c â y tr ồ n g

- Các loại dịch hại đã làm đảo lộn, làm rối loạn các quá trìn h

sinh lý sinh hóa của cây, làm hủy hoại các bộ p h ậ n của cây và gây độc cho cày cũng như các sản phẩm nông nghiệp

- Dịch h ại cây trồ n g làm giảm giá trị h àn g hóa

- Làm thoái hóa giông cây trồng

2 Ì ỄÌ Ễ2 C á c l o ạ i d ic h h a i đ ã g â y ra n h ữ n g t h i ệ t h a i k i n h t ế

- Làm m ấ t sản lượng hoặc làm giảm sú t n ăn g suất.

- Làm giảm c h ấ t lượng nông sản

- Làm giảm k h ả n à n g chế biến nông sản phẩm

- Làm tă n g chi phí sản xuất

Đ án h giá về sự th iệ t hại của nông sản do sâu bện h hại gây ra thì th ậ t khó ch ín h xác, song theo ước tín h của Tổ chức Nông lương quốc tế (FAO) thì:

+ Chi phí sử dụng thuốc hóa học để phòng tr ừ các loại sâu bệnh

hại cây trồng là rấ t lớn, vì có khoảng 67.000 loài gây hại cây trồng nông lâm nghiệp, trong đó khoảng 9000 loài côn trù n g và nhộn hại

qu an trọng

+ B ình qu ân h à n g năm sản lượng nông nghiệp bị m ất đi khoảng 20-30% tổng sản lượng trị giá h à n g tră m tỉ đô la Mỹ (USD)

SỐ liệu th u th ậ p được trìn h bày ò bảng 2.1

Bảng 2.1 Thiệt hại do sâu bệnh đối với nông nghiệp thế giâi năm 1993

(theo A.F Krer, ISAAA a tig N °2 ,1997) Thiêt hai Thiệt hại do sâu

Cây trổng do bênh Có dùng thuổc trừ sâu Không dùnci thuốc

(Tỉ USD) % Triêu tấn TĨ USD % Triêu tấn Tỉ USD

Bảng 2.2 Phàn bổ sử dụng thuốc trừ sâu bệnh trên thê' giớĩ theo cây trống, năm 1994

Với lượng thuốc sử dụng lổn như vậy th ì chi ph í để sản x uất lượng thuốc này tấ t nhiên là r ấ t lớn N hưng tro n g cuộc chiến phòng chống sâu bệnh h ạ i cây trồng bằng thuốc hóa học, con người d ù đã

cố g ắn g đến đ âu ch ăn g n ữ a n h ư n g vẫn bị th ấ t bại, vì sâ u bệnh

h ại vẫn tồn tại liên tục với số lượng ngày càng n h iều , thực c h ấ t đây

là b ản ch ất của sự cạnh tra n h sinh tồn trong đ ấu tra n h sin h học

Mặc dù chi phí quá lớn như trên song h iệu quả không cao Do vậy thuốc trừ sâu hóa học chỉ là giải pháp tìn h th ế cấp bách m à thôi.

Bảng 2.3 Lượng thuốc bảo vệ thực vật đã sử dụng ỏ Việt Nam từ 1991 - 2000 (tấn)

Chủng loại

1991 1993 1995 1997 2000

Khối lượng %

Khối lượng %

Khối lượng %

Khối lưọng %

Khổì lượng

%

Thuốc trừ sâu 17,59 82,2 18,10 74,13 17,70 69,15 20,50 68,33 68,92 67,10

Thuố ctrừ bệnh 2,70 12,6 2,800 11,50 3,800 14,84 4,650 15,50 13,50 13,14 Thuốc diệt cỏ 5,00 3,3 2,600 10,65 3,050 11,91 3,500 11,70 15,70 15,28 Thuốc khác 4,10 1,9 0,915 3,75 1,050 4,10 1,350 4,50 4,60 4,46 Tổng số 29,39 100 24,415 100 25,600 100 30,000 104 102,72 100

các hóa châ't độc hại

- Cấu trúc đồng ruộng ở khắp mọi nơi bị m ất cân bằng sinh thái.

- Thuốc hóa bọc gây độc hại và làm ản h hưỏng tới sức khỏe của người và các gia súc, gia cầm, động v ật khác

các loại thuốc hóa học có nguồn gổc lân và clo h ữ u cơ S âu xanh hại bông cũng đã chông thuốc Các loài nấm hại cây trồng và cỏ dại cũng

k h án g thuốc

2.1.2.3 L à m m ấ t đ i tín h đ a d a n g sin h hoc

R ất nhiều tài liệu cho biết thuốc hóa học trừ sâu không chỉ tiêu diệt các loài sâu có hại m à còn tiêu diệt cả n h ữ ng loài ký sinh thiên địch có ích khác Thuốc M etylparathion rấ t độc đối với các loài ong

ký sinh trứ ng và sâu non của sâu đục th â n lúa (Van d er L aan 1965)

- Các q u ầ n th ể côn trù n g ký sin h - ăn th ịt đ ã bị giảm h ẳ n về

số lượng Cụ th ể thuốc Thiodan, M onitor, W ofatox đã làm giảm đán g kể m ậ t dộ của bạ rù a đỏ, bọ x ít m ù x a n h và các loại nh ện

kể năng suất Ví dụ như trê n cây bông, nếu phòng trừ được sâu xanh đục quả bông th ì chỉ sau một thỏi gian ngắn sâu loang lại nổi lên và gây h ại chủ yếu, chúng cùng làm giảm đáng kể năn g suất

2.1.2.5 G ây h iê n tư ơ n g t á i p h á t d i c h h a i

Việc sử dụng thuốc Irừ sâu hóa học chỉ là giải pháp cấp bách

m ang tín h tìn h th ế bởi thuôc chỉ có hiệu q u ả trước m ắt, sau khi

p h u n m ậ t độ sâu h ại tuy có giảm đi, n h ư n g tro n g thự c tê th ì m ật

độ sâu khô n g n h ũ n g không giảm đi m à còn gia tă n g hơn trước dù

rằ n g đã Làng nồng độ, tă n g lượng thuốc lên, h ậu q u ả là m ùa m àng

bị giảm sút N guyên n h â n là do thuốc hóa học chỉ d iệ t đựợc sâu

h ại và các loại th iê n địch có ích tạ i chỗ, còn các p h a khác như

trứ n g , nhộ n g chưa bị chết; k h i lớp trứ n g mới nở ra th ì chúng đã quen với thuốc; m ặ t khác n h ữ ng cá th ể sâu h ại còn sông sót đã tỏ

ra có sức sống m ạ n h hơn, h ậ u quả gây h ại lớn hơn, n h iề u n h à côn trù n g gọi h iện tượng tá i p h á t dịch h ại n h ư trê n là h iệ n tượng “bột

p h á t” dịch hại

2.2 C hiến lược bảo vệ thực vật mới và v a i trò củ a cô n g

n gh ệ sin h h ọc tron g bảo vệ th ự c v ậ t

2.2.1 C h iế n lư ợ c b ảo v ệ th ự c v ậ t m ớ i trư ớ c đ â y đư ơ c đ ặ t

- Phòng trừ lổng hợp (Integrated Control - IC) được ra đời năm

1970, IC là hài hòa, xen kẽ giữa các biện pháp để phòng trừ dịch h ại nhằm làm giảm số lần phun thuổc hóa học một cách hợp lý

- Phòng trừ dịch hại tổng hợp IPC (In teg rated P est Control) được ra đời năm 1985, IPC nghĩa là phòng trừ dịch hại m ột cách tổng hợp vì những n ăm 50 - 60 của th ế kỷ XX, các n h à khoa học cho rằng, những biện pháp đơn lẻ không m ang lại hiệu quả cao mong muôn, do đó kh ái niệm IPC ra đòi IPC có nghĩa là th a y đổi việc sử dụng biện ph áp hóa học làm sao bảo vệ được th iê n địch đe tự chúng

có thổ điều k h iển dịch h ại m ang tín h tự nhiên, IPC là sự phổi hợp giũa biện ph áp hóa họe và biện ph áp sin h học hoặc biện pháp hóa học với di tru y ề n học

- Q uản lý cây trồng tổng hdp (In teg rated Crop M an ag em en t - ICM) dược ra đời sau IPC nghĩa là điều k h iển cây trồ n g tổng hợp trê n cơ sở phòng tr ừ dịch hại tổng hợp trên cây trồng

- Q uản lý dịch h ại tổng hợp (In teg rateđ P e st M an ag em en t - IPM) được ra đời nãm 1992, IPM là m ột hệ thông điểu líh iển dịch hại bằng cách sử dụng tấ t cả n h ữ ng kỹ th u ậ t th ích hợp trê n cơ sở sinh thái hợp lý để giữ cho qu ần th ể dịch h ại p h á t triể n dưới ngưỡng gây h ại kin h tế (ngưỡng gây hại của các cơ th ể gây hại)

Q u ản lý dịch h ại tổng hợp IPM p h á t triể n cao hơn h ẳ n IPC và

PC ở chỗ:

- Phòng trừ dịch hại PC là khái niệm b an đ ầu trong BVTV Biện pháp này chỉ dựa trê n từng biện pháp đơn lẻ, (ví dụ biện pháp canh tác, biện ph áp cơ giới, biện pháp hóa học ) đe thực h iện phòng trừ các loại dịch hại cây trồng nói riêng Phòng trừ dịch hại chỉ mang

ý nghĩa phun thuốc trừ dịch hại trên đồng ruộng đ ạt hiệu quả

- Phòng trừ dịch h ại tổng hợp IPC có nghĩa là th a y đổi biện pháp hóa học, làm th ế nào có thể bảo vệ được các loài th iên địch, giữ cho trạ n g th ái cân bằng sinh học được h ài hòa trong tự nhiên, hay nói khác đi phòng trừ dịch hại một cách tổng hợp là sự phối hợp một cách tốt n h ấ t giữa biện pháp hóa học với biện pháp sinh học

N hững năm 70 của th ế kỷ XX, Tổ chức Nông lương quốc tê FAO

đã đưa ra định nghĩa về phòng trừ dịch h ại một cách tổng hợp là hệ thống điều khiển dịch h ại trong mối quan hệ giữa môi trường và m ật

độ quần th ể dịch hại Sủ dụng tấ t cả những biện pháp phòng trừ thích hợp sẽ giũ cho m ật độ quần th ể dịch h ại dưới ngưỡng gây hại kinh tế

Biện pháp qu ản lý dịch h ại tổng hợp IPM nghĩa là điều khiển dịch hại một cách tổng hợp K hái niệm IPM mới được đưa ra thích hợp hơn phòng trừ dịch h ại tổng hợp IPC vì chỉ kh i nào cơ th ể gây hại p h á t sinh ngoài đồng ruộng trên ngưỡng k in h tê th ì người nông dân mới tiến h à n h p h u n thuốc để vừa trừ được sâu h ại lại vừa p h á t huy được các qu ần th ể côn trù n g ký sinh - ăn th ịt có ích Biện pháp IPM là sử dụng nhũ n g nguyên tắc sinh th á i hợp lý (mối qu an hệ giữa các sinh v ật trong hệ sinh th ái, cân bằng sinh học trong tự nhiên, quy lu ậ t tự điều chỉnh ) mục đích là giữ cho qu ần thê dịch hại p h á t triển dưổi ngưỡng gây hại k in h tế

Biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp mỏ rộng cho t ấ t cả các loài sinh vật gây h ại như sâu, bệnh, tuyến trùng, cỏ dại, chuột

Biện pháp qu ản lý dịch hại tổng hợp đòi hỏi các n h à khoa học phải hiểu biết tổng hợp vể phương pháp phòng trừ cũng n h ư tấ t cả các chuyên n g àn h khoa học về cây trồng, về công nghệ sin h học trong bảo vệ thực v ật m ột cách toàn diện Nếu chỉ sử dụng m ột biện pháp riêng lẻ nào trong IPM đểu không có ý nghĩa làm giảm m ậ t độ