BÁO cáo THUYẾT TRÌNH VI SINH ỨNG DỤNG

Từ năm 1960 đến nay, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng ồ ạt các chất hóa học để phòng trừ sâu bệnh.. + Nhược điểm:  Việc lạm dụng thuốc hóa học trong thời gian dài đã làm mất đi tính

BÁO CÁO THUYẾT TRÌNH VI SINH ỨNG DỤNG

NHÓM 7 LỚP K14S 1

CHUYÊN ĐỀ:

CÁC CHẾ PHẨM BẢO VỆ THỰC VẬT BẰNG

PHƯƠNG PHÁP VI SINH

A GIỚI THIỆU VỀ CÁC CHẾ PHẨM BẢO VỆ THỰC VẬT:

I Thuốc trừ sâu hóa học:

Hàng năm trên thế giới sản lượng lương thực, rau quả bị mất do sâu bệnh vào khoảng 20 -35% Từ năm 1960 đến nay, nhiều nước trên thế giới đã

sử dụng ồ ạt các chất hóa học để phòng trừ sâu bệnh

Bên cạnh những lợi ích trước mắt mà thuốc trừ sâu hóa học đem lại thì nó cũng tiềm ẩn những mối nguy hiểm bên trong

+ Ưu điểm: Khả năng tiêu diệt sâu bệnh rất lớn hiệu quả nhanh

Nhưng dần dần sau hơn 40 năm thế giới sử dụng nó bộc lộ ra những mặt xấu và có những nhược điểm khó chấp nhận được

+ Nhược điểm:

 Việc lạm dụng thuốc hóa học trong thời gian dài đã làm mất đi tính đa dạng trong sinh học về số lượng và số loài các côn trùng

có ích đã giảm rất nhiều dẩn đến mất cân bằng sinh thái là nguyên nhân chính dẫn đến xuất hiện ngày càng nhiều loại dịch hại như: chuột, ốc bưu vàng, rầy nâu, sâu xanh, vàng lá, v.v…

 Việc sử dụng không theo một chỉ dẫn cụ thể nào tạo ra sự dư thừa Thuốc dư thừa không chỉ tồn tại trong đất, trong nước mà còn bám vào các loại nông sản gây ra hiện tượng ngộ độc ngày càng nhiều Do đó ở một số quốc gia đã cảnh báo và cấm sử dụng rất nhiều loại hóa chất

 Hiện tượng kháng thuốc của một số loài sâu hại quan trọng cũng đã được ghi nhận

 Chi phí sử dụng thuốc trừ sâu bệnh và cỏ dại khá tốn kém

II Thuốc trừ sâu sinh học:

Trước những nhược điểm còn tồn đọng của thuốc trừ sâu hóa học đó là nguồn động lực thúc đẩy cho sự tiến bộ của ngành công nghệ sinh học, đặc biệt là công nghệ vi sinh Ngày càng nhiều các chế phẩm thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học ra đời và dần dần thay thế cho các loại thuốc trừ sâu hóa học vốn đã trở nên quen thuộc với người dân

Hiệu quả của thuốc trừ sâu sinh học là dựa trên nền tảng khoa học là

sự đấu tranh sinh tồn giữa các loài trong giới sinh vật.

Vi sinh vật vốn có khả năng tổng hợp ra các loại độc tố và kháng sinh trong suốt quá trình phát triển của chúng Người ta dựa vào điểm này để tiến hành phân lập, cải tạo và nâng cao khả năng tổng hợp các loại độc tố

và kháng sinh trên Từ đó nâng cao lên một bước nữa là đưa vào sản xuất với qui mô công nghiệp

Cũng như thuốc trừ sâu hóa học thuốc trừ sâu sinh học cũng có những mặt tích cực và tiêu cực cần khác phục của nó Tuy nhiên lợi ích mà nó mang lại vẫn vô cùng to lớn

+ Ưu điểm:

 Không làm ảnh hưởng đến cây trồng

 Không làm thay đổi hệ sinh thái

 Dễ dàng phân hủy, không tạo ra dư lượng độc hại cho sản phẩm

+ Nhược điểm:

 Tác động diệt trừ sâu bệnh chậm hơn so với thuốc trừ sâu hóa học

Nhược điểm của thuốc trừ sâu sinh học cần được nhanh chóng khắc phục vì vốn dĩ người dân đã quen với tác dụng nhanh chóng của thuốc trừ sâu hóa học Để giải quyết vấn đề này cần phải có những biện pháp đồng bộ giúp người dân thấy được lợi ích ngắn hạn và dài hạn trong việc sử dụng thuốc trừ sâu sinh học

B CÁC LOẠI THUỐC TRỪ SÂU SINH HỌC TRONG BẢO VỆ THỰC VẬT:

I. Chế phẩm thuốc trừ sâu BT ( Bacillus Thuringiensis):

1 Nguồn gốc:

Là vi khuẩn hình que có đặc điểm:

- Kích thước 3-6 x 0,8-1,3 μm

- Thuộc vi khuẩn gram (+)

- Tế bào thường đứng riêng lẻ hay xếp thành chuỗi

- Có tiên mao mọc xung quanh tế bào

- Khi trường thành tạo 1 bào tử ở giữa

- Chứa 1 tinh thể độc hình quả trám có bản chất protein

Chủng vi khuẩn Bacillus Thuringiensis

BT có khả năng tạo ra 4 loại độc tố trong quá trình phát triển của chúng:

- Ngoại độc tố α (α-exotoxin) hay còn gọi là photpholipase-C.

- Ngoại độc tố β (β- exotoxin) hay còn gọi là ngoại độc tố bền

nhiệt

- Nội độc tố δ (δ- endotoxin) hay còn gọi là tinh thể độc.

- Độc tố tan trong nước

Tinh thể độc Bào tử

2 Cơ chế gây độc:

Trong cơ thể của BT tồn tại 1 loại tinh thể được hình thành khi BT bắt đầu tạo bào tử

Tinh thể độc thường làm chế các ấu trùng thuộc bộ cánh vảy Trong thành phần của nó có 2 loại axit amin, có số lượng nhiều nhất là axit glutamic và axit asparaginic

Người ta xem tinh thể độc như 1 loại tiền độc tố (protoxin) Nó chỉ trờ thành độc tố thực sự khi nó có mặt trong ruột của một số côn trùng Tinh thể độc thuộc loại bền nhiệt, thường gây ra sự hủy hoại đường tiêu hóa của sâu bệnh

Khi vào được đường ruột của côn trùng, có 2 yếu tố tạo ra tính độc đó là:

+ pH của đường ruột côn trùng pH ở phần ruột giữa và ruột trước của côn trùng nằm ở vùng pH kiềm ( >8,9) Khi ở giá trị pH này, tinh thể bị

vỡ và gây ra nhiễm độc trong máu của côn trùng

+ Một số loại côn trùng tạo ra protease trong đường ruột Các enzyme này sẽ chuyển tiển độc tố thành độc tố gây hại cho côn trùng

3 Kỹ thuật sản xuất BT:

a Phương pháp nuôi trên máy lắc:

 Môi trường nuôi cấy: Một trong các môi trường sau đây để sản xuất qui mô nhỏ

Môi trường 1:

Glucose 1,5g Cao ngô 4,5g

K2HPO4 3,5g NaOH 0,43g

Cao nấm men 6,0g

Môi trường 2:

Rỉ đường 10g Cao ngô 8,5g

v.v…

 Điều kiện nuôi cấy chìm:

- Máy lắc có tần số lắc 100 – 200 lượt/phút Khi lắc không khí qua nút bông và vào môi trường Nhu cầu Oxi trong nuôi cấy

BT rất cao

- Thời gian nuối < 2 ngày

- Nhiệt độ nuôi 280 – 320 C, pH = 6,5 – 7,2

Sau khi nuôi BT trong các môi trường có thành phần dinh dưỡng tối ưu, người ta thu nhận BT bằng cách lọc, ép Sau khi thu sinh khối tiến hành sấy chân không và thu thành phẩm

 Chỉ tiêu chất lượng:

- Kết thúc quá trình lên men phải đạt 2,44 tỷ tế bào trong 1 ml

- Sau khi sấy chân không ( thường sấy ở 600C trong 14 giờ) số lượng bào tử sống phải đạt 1,21 – 17,8 tỷ/ gam chế phẩm

b Phương pháp nuôi cấy trên môi trường đặc:

 Môi trường nuôi cấy:

Bột ngô dầu đậu tương 15 – 20% Cám 70%

 Môi trường được thanh trùng, làm nguội và đc gieo cấy giống vào Quá trình lên men: Toàn bộ môi trường sau khi trộn giống được tải ra khay với chiều dày môi trường 3 -5cm Nuôi trong phòng vô trùng, nhiệt

độ 28 – 320C trong 24 – 36 giờ

 Kết thúc quá trình lên men, đem chế phẩm BT thô đem sấy khô, nghiền mịn, bao gói

 Chất lượng chế phẩm qui định là 5-10 tỷ tế bào/1gam.

 Ngoài ra cũng có thể nuối trên môi trường bán rắn

c Phương pháp nuôi BT qui mô công nghiệp:

 Trong công nghiệp, BT được nuôi trong thiết bị lên men dung tích

từ 5000 – 10.000 lít với hệ thống thanh trùng, làm nguội, điều hòa oxi, pH hoàn toàn tự động Kiểm soát chặt chẽ chế độ thổi khí Giữ cho nhiệt độ và pH luôn ổn định Thời gian lên men 24 -30 giờ

 Kết thúc quá trình lên men người ta tách sinh khối và sấy thăng hoa để thu sản phẩm

II Chế phẩm thuốc trừ sâu từ virut:

1 Nguồn gốc:

Có 3 loại virut sử dụng trong việc phòng trừ sâu bệnh cho cây trồng:

+ Virut đa diện dạng nhân ( Nuclear polyhedrosis virus - NPV)

+ Virut thể hạt ( granulosis virus- GV)

+ Virut đa diện dạng tế bào chất ( cytoplasmic polyhedrosis virus CPV)

2 Cơ chế:

Virut sẽ diệt trừ các loại sâu hại thông qua cơ chế ký sinh trong cơ thể vật chủ để từ đó sinh sản và làm tan tế bào chủ

3 Kỹ thuật sản xuất thuốc trừ sâu từ virut:

Để sản xuất virus người ta không thể nuôi chúng trong một loại môi trường nhân tạo nào, vì virut chỉ có thể sinh sản và phát triển trong cơ thể vật chủ Do đó muốn có virut để trừ sâu bệnh với mật độ lớn, ta chỉ có cách là nhiễm virut vào 1 loại sâu bệnh, sau đó thu nhận sinh khối virut Rồi làm lây nhiễm loại virut này đến các loại sâu bệnh trên cây

III Chế phẩm thuốc trừ sâu từ nấm bạch cương ( Beauveria):

1 Nguồn gốc:

- Là loại nấm gây ra bệnh bạch cương ở tằm, loài nấm này có khả năng tạo bào tử trần, không màu hình cầu hoặc hình trứng Bào

tử khi chín sẽ bay theo không khí, khi rơi vào con tằm, chúng sẽ phát triển mạnh thành sợi màu trắng

- Khi phát triển trên tằm, chúng phá hủy lớp kitin của tằm, ăn sâu vào trong cơ thể và phát triển trong cơ thể tằm

2 Cơ chế:

Khi nấm bạch cương mới phát triển trên cơ thể tằm, cơ thể tằm huy động hệ bạch huyết chống lại sự xâm nhập này Nấm bạch cương khi đó sẽ tổng hợp ra một loại độc tố có tên là bôverixin

(beauvericin) Độc tố này sẽ phá vỡ các tế bào bạch huyết Khi toàn bộ tế bào bạch huyết chết cũng là lúc con tằm bị tiêu diệt

3 Kỹ thuật sản xuất:

Trong trường hợp chưa có giống nấm bạch cương, ta có thể phân lập chúng từ những con tằm bị bệnh bạch cương

 Môi trường:

Môi trường 1:

Pepton 10g Nước mắm 20ml Nước máy 1000ml

Môi trường 2:

Glucose(hay mantose) 40g Pepton 10g

Môi trường nước mạch nha:

Dùng nước mạch nha 10,80 Brix

Môi trường 4:

Saccharose 30g NaNo3 2g K2HPO4 1g MgSO4.7H2O 0,5g KCl 0,5g FeSO4 0,01g

 Ta có thể áp dụng cả 2 phương pháp là nuôi cấy bề mặt và bề sâu để nuôi cấy nấm bạch cương Trong quá trình nuôi luôn giữ nhiệt độ ổn định ở 28 – 320C Thời gian nuôi lâu hơn so với nuôi cấy BT ( nấm bạch cương thời gian nuôi cần 5 – 7 ngày thì bào tử mới tạo ra nhiều)

 Sau khi thu nhận sinh khối, tiến hành sấy khô nhiệt độ < 400C, cho đến khi độ ẩm < 10%, thu được bào tử sống

 Đóng gói và đem sử dụng

IV Chế phẩm EM ( EFFECTIVE MICROORANISMS) trong

nông nghiệp:

1 Nguồn gốc:

Chế phẩm EM hay còn gọi là EM1, AMO Là một cộng đồng các vsv có ích, do giáo sư Nhật Bản Teruo Higa tạo ra năm 1978 tại trường đại học tổng hợp Ryukyus Nhật Bản

EM là chế phẩm sinh học bao gồm 87 chủng vi sinh vật khác nhau, trong

đó 5 nhóm vi khuẩn lên men là Lactic, lên men rượu, vi khuẩn quang hợp, xạ khuẩn và nấm men

2 Cơ chế:

Năm nhóm vi khuẩn trên tạo ra axít amin tự do, axít hữu cơ, vitamin hòa tan trong nước, kháng sinh tự nhiên và tạo ra các hoóc môn tự nhiên Vì thế khi các vi khuẩn này được sử dụng vào trong tự nhiên sẽ tạo ra mối liên kết nhằm khống chế các vi khuẩn gây hại đối với các loại cây trồng

EM dùng để bảo quản nông sản nông sản, thực phẩm chống lại các loài gây hại Dùng EM làm tăng thành phần ký sinh ăn thịt EM có thể dùng làm rối loạn oxy hóa trong sâu hại, rối loạn khả năng tiêu hóa của sâu hại

và dẫn đến sâu chết

EM còn làm tăng khả năng quang hợp của cây trồng, tăng khả năng cố định đạm trong khí quyển và trong đất và do đó làm tăng hiệu lực các chất hữu cơ làm phân bón, đồng thời cải thiện tính chất lý hóa của đất

3 Kỹ thuật sàn xuất chế phẩm EM:

Chế phẩm gốc có tên gọi là EM1, có màu nâu, mùi thơm, vị chua ngọt, độ

pH < 3,5 Chế phẩm được bảo quản ở nhiệt độ bình thường, tránh ánh nắng mặt trời trực tiếp chiếu vào Thời gian bảo quản từ 6 tháng đến 1 năm

Từ chế phẩm EM1 có thể chế ra các chế phẩm khác như EM thứ cấp, EM Bokashi B (làm thức ăn cho gia súc) và EM Bokashi C (để xử lý môi trường)

+ EM thứ cấp: Nguyên liệu cần dùng để tạo ra bao gồm chế phẩm EM1, rỉ

đường hoặc đường nâu, nước sạch Cách làm: Pha trộn các vật liệu trên theo

tỷ lệ EM1: rỉ đường : nước là 1:1:20 Trước tiên hòa tan rỉ đường hoặc đường nâu với nước sạch, sau đó đổ EM1 vào và trộn đều Cho hỗn hợp này vào can nhựa sạch và để trong thời gian từ 5 đến 10 ngày, tuỳ theo nhiệt độ không khí Khi đo thấy độ pH < 4,0 là sử dụng được

+ EM Bokashi B: Dung dịch EM1, rỉ đường (hoặc đường nâu), nước sạch,

được pha trộn theo tỷ lệ 3:3:100 Sau đó phun dung dịch trên vào thức ăn và trộn đều cho đến khi độ ẩm đạt khoảng 30 đến 40% là được Cho vào bao hoặc thùng chứa, bao kín để lên men kỵ khí Sau 7-10 ngày, khi hỗn hợp lên men, thơm mùi rượu, có mốc trắng trên bề mặt, nghĩa là EM Bokashi B đã làm xong và có thể đem dùng

+ EM Bokashi C: Vật liệu khô là cám gạo và mùn cưa được pha trộn theo

tỷ lệ 1:1 Dung dịch EM được chuẩn bị như trên Cách làm tương tự như đối với EM Bokashi B

V Tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng (Entomopathogenic

nematodes – EPN):

1 Nguồn gốc:

Thuộc hai giống Steinernema và Heterorhabditis hiện được sử dụng như một tác nhân phòng trừ sinh học sâu hại rất có hiệu quả trên thế giới Cơ chế gây bệnh của EPN là nhờ vào vi khuẩn cộng sinh (VKCS)

(Xenorhabdus ở Steinernema và Photorhabdus ở Heterorhabditis) mà ấu trùng của chúng mang theo trong ruột

2 Cơ chế:

Khi thâm nhập vào vật chủ qua miệng, hậu môn, tuyến tơ hoặc nơi có lớp cutin mỏng, ấu trùng giải phóng VKCS vào xoang máu của vật chủ Ở đây, các vi khuẩn này nhân lên nhanh chóng và tạo ra độc tố giết chết vật chủ trong vòng 48h

Trong cơ thể vật chủ, các ấu trùng ăn vi khuẩn và phát triển qua 1-2 thế

hệ Khi thức ăn trong vật chủ cạn kiệt, ấu trùng của EPN thoát ra ngoài

và tiếp tục tìm vật chủ mới Vòng đời của EPN khoảng 10-12 ngày và trung bình từ 1 vật chủ cho khoảng 5 × 104 đến 50 × 104 ấu trùng tùy thuộc vào loài và trọng lượng vật chủ

EPN có nhiều ưu thế trong phòng trừ sinh học bởi lẽ chúng hoàn toàn vô hại với cơ thể động vật và môi trường Ấu trùng cảm nhiễm của chúng có thể sống khá lâu trong đất trong thời gian chờ vật chủ, chúng có phổ vật chủ rộng, có khả năng tìm kiếm vật chủ, khả năng sinh sản mạnh và đặc biệt chúng còn tương thích với nhiều loại thuốc trừ sâu hóa học và các tác nhân phòng trừ sinh học khác

3 Kỹ thuật sản xuất:

EPN rất dễ dàng nhân nuôi trong phòng thí nghiệm bằng ấu trùng bướm sáp lớn Galleria mellonella hoặc bằng chính đối tượng phòng trừ (in-vivo) hoặc nhân nuôi bằng môi trường nhân tạo (in-vitro)

Hiện nay, người ta sử dụng 2 phương pháp nhân nuôi in-vitro:

1 Nhân nuôi trong môi trường đặc với nguyên liệu là ruột gia súc, gia cầm: Với phương pháp này có thể thu được tối đa 30,58 ×105 ấu trùng cảm nhiễm cho 1 bình nhân nuôi dung tích 250 ml

2 Nhân nuôi trong môi trường lỏng bằng thiết bị lên men tự động:

Phương pháp này cho phép sản xuất EPN tới dung tích 8 ×104 lít với năng suất 1.5 × 105 ấu trùng trong 1ml dung dịch Phương pháp này hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất thuốc trừ sâu sinh học ở Đức, Nhật Bản, Trung Quốc và Mỹ

C ĐỊNH HƯỚNG:

Công nghệ sinh học đã tỏa sáng trong lĩnh vực nông nghiệp và thực phẩm

Ví dụ, bông, đỗ tương, ngô và các cây trồng khác đã được biến đổi chứa nhiều protein từ vi khuẩn Bacillus Thuringgiensis (BT), giúp chúng chống được các loại côn trùng quấy phá Cây trồng BT được trồng rộng rãi ở nhiều nước Việc canh tác bông BT ở Trung Quốc đã giảm rõ rệt việc dùng thuốc

trừ sâu gây nguy hiểm cho sức khỏe con người, mang lại lợi nhuận cho những người nông dân

Mặt khác, đã có nhiều sự quan ngại đối với các nông sản BT Starlink là một loại ngô BT làm thức ăn gia súc ở Mỹ, đặt ra những câu hỏi về sự tiềm ẩn của nó trước dị ứng nguyên của con người Tuy nhiên, nó đã làm nhiễm bệnh ngẫu nhiên một số sản phẩm từ ngô thực phẩm dùng cho người Tương

tự, gen BT protein đã được tìm thấy trong nhiều loại ngô khác nhau ở

Mehicô, mặc dù Mehicô đã tạm ngừng việc trồng ngô BT Truyền nhiễm này đã gây quan ngại vì Mehicô là trung tâm địa lý đa dạng cho cây ngô và nhiều người muốn lưu giữ các giống ngô bản xứ vì những lý do nông học và văn hoá Vì vậy, để thu được những thành quả từ các cây trồng đã được biến

đổi gen, điều quan trọng là cần phát triển thể chế an toàn sinh học quốc tế

để tránh rủi ro cho tương lai và thúc đẩy niềm tin trong khi sử dụng

những loại cây nông sản này

MỤC LỤC

A GIỚI THIỆU VỀ CÁC CHẾ PHẨM BẢO VỆ THỰC VẬT 1

I. Thuốc trừ sâu hóa học 1

II Thuốc trừ sâu sinh học 2

B CÁC LOẠI THUỐC TRỪ SÂU SINH HỌC TRONG BẢO VỆ THỰC VẬT 3

I Chế phẩm thuốc trừ sâu BT ( Bacillus Thuringiensis) 3

II Chế phẩm thuốc trừ sâu từ virut 7

III Chế phẩm thuốc trừ sâu từ nấm bạch cương ( Beauveria) 8

IV Chế phẩm EM ( EFFECTIVE MICROORANISMS) trong nông nghiệp 9