Nghiên cứu sản suất chế tạo bào tử nấm kí sinh côn trùng từ chủng nấm lecanicillium lecaiil439 và đánh giá nhược điểm sinh học của chế phẩm

Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/MỞ ĐẦU Lí do chọn đề tài: Rệp Aphidoidae là nhóm côn trùng chích hút nhựa cây phổ biến nhất trên thế giới, phân bố rộng rãi ở c

Trang 1

Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

_o0o _

CHU HỒNG QUẢNG

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM BÀO TỬ NẤM KÍ

SINH CÔN TRÙNG TỪ CHỦNG NẤM LECANICILLIUM

LECANII L439 VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC

CỦA CHẾ PHẨM

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Thái Nguyên – 2013

Trang 2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

_o0o _

CHU HỒNG QUẢNG

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM BÀO TỬ NẤM KÍ

SINH CÔN TRÙNG TỪ CHỦNG NẤM LECANICILLIUM LECANII L439 VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA

CHẾ PHẨM

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

Mã số: 60420201

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ VĂN HẠNH

Thái Nguyên – 2013

Trang 3

MỞ ĐẦU

Lí do chọn đề tài:

Rệp (Aphidoidae) là nhóm côn trùng chích hút nhựa cây phổ biến nhất trên thế

giới, phân bố rộng rãi ở các vùng ôn đới, cận nhiệt đới và nhiệt đới Chúng kí sinh trên hơn 11000 loài cây thuộc 243 họ khác nhau, trong đó có nhiều cây trồng quan trọng như các loại ngũ cốc, bông, khoai tây, cà chua, họ cải [48] Chúng vừa hút cạn nguồn dinh dưỡng vừa làm cản trở quá trình hô hấp, quang hợp của cây, đồng thời truyền virus gây bệnh từ cây bị bệnh sang cây khỏe mạnh trên đồng ruộng [72] Theo thống

kê, rệp và côn trùng khác làm thiệt hại khoảng 15% sản lượng cây trồng trên thế giới [31] Biện pháp phòng trừ rệp hiện nay chủ yếu là dùng thuốc hóa học, thuốc có phổ tác dụng rộng trên nhiều đối tượng và hiệu quả tác dụng nhanh Tuy nhiên, thuốc hóa học có độc tính rất cao, khó phân hủy trong điều kiện bình thường, sẽ tích tụ lại trong đất, nước, không khí và các sản phẩm nông nghiệp, làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người và sinh vật có ích Ngoài ra, tính độc cao của thuốc trừ sâu hóa học có thể gây ra hiện tượng đột biến và kháng thuốc của rệp dẫn tới nguy cơ bùng phát dịch rệp hại trên nhiều loại cây trồng

Việc ứng dụng khống chế sinh học bằng các loài thiên địch và kí sinh trùng gây bệnh dùng để thay thế một phần cho thuốc hóa học bảo vệ thực vật trong trồng trọt có

ưu điểm vượt trội như an toàn đối với con người và môi trường sinh thái, góp phần duy trì sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp

Nấm kí sinh côn trùng Lecanicillium ssp là chi nấm có khả năng kí sinh tự

nhiên trên một số loài rệp và côn trùng Từ những năm 1960, trên thế giới đã có nhiều

công trình nghiên cứu ứng dụng nấm Lecanicillium ssp để diệt rệp hại cây trồng, một

vài sản phẩm đã được thương mại hóa tuy nhiên kết quả đạt được còn nhiều hạn chế

Vì vậy, việc tăng cường nghiên cứu và phát triển các chế phẩm diệt rệp từ

Lecanicillium ssp là cần thiết

Việc tối ưu môi trường lên men, sản xuất, bảo quản chế phẩm bào tử và thử nghiệm độc lực của bào tử là những vấn đề cần được giải quyết trong nghiên cứu này

Trang 4

2

Luận văn Thạc sĩ Chu Hồng Quảng

Vì những lí do trên, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sản xuất chế phẩm bào

tử nấm kí sinh côn trùng từ chủng nấm Lecanicillium lecanii L439 và đánh giá

đặc điểm sinh học của chế phẩm”, đề tài được thực hiện tại Phòng các chất Chức

năng sinh học, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Mục tiêu nghiên cứu: Sản xuất chế phẩm bào tử nấm diệt rệp hại cây trồng có

hiệu quả cao, an toàn, dễ sử dụng và có thể chuyển giao kĩ thuật cho hộ nông dân sản xuất và sử dụng

Nội dung nghiên cứu:

1 Tối ưu môi trường lên men

2 Sản xuất bào tử, phối trộn với chất phụ gia tạo chế phẩm và bảo quản

3 Thử nghiệm độc lực của chế phẩm trên rệp hại cây

Trang 5

NỘI DUNG Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 Giới thiệu về rệp hại cây trồng

1.1.1 Cấu tạo, phân loại rệp và đặc điểm sinh thái

Rệp (Aphidoidae) là một họ lớn thuộc lớp côn trùng thuộc ngành chân khớp – động vật không xương sống, cơ thể chia thành ba phần (đầu, ngực, bụng), có ba cặp chân phân đốt, mắt kép và có một cặp râu, cơ thể được bao bọc bởi bộ xương ngoài bằng chitin, chiều dài từ 1 – 10 mm (Hình 1.1) Rệp có một lớp biểu bì mềm, có cánh (dạng màng) hoặc không cánh Phần lớn thân rệp có màu xanh lá cây, đen, nâu, hồng hoặc không màu Rệp là nhóm côn trùng chích hút phổ biến nhất hiện nay, phân bố tập trung nhất ở các vùng ôn đới [72], một số sống ở cả cận nhiệt đới và nhiệt đới với số lượng khoảng 3700 loài rệp đã được biết trên thế giới [48]

Hình 1.1 Cấu tạo ngoài của rệp

(University of Birmingham, England) [105]

Rệp có thể sinh sản theo cả hình thức đơn tính và hữu tính Vào mùa thu, khi có

sự thay đổi về cường độ chiếu sáng, nhiệt độ, sự giảm sút về nguồn thức ăn hoặc chất lượng thức ăn, rệp cái sinh ra cả rệp đực và rệp cái con Đặc điểm di truyền của rệp đực giống hệt rệp mẹ ngoại trừ việc ít hơn một nhiễm sắc thể giới tính Rệp con hữu tính có thể thiếu cánh, thậm trí thiếu vòi chích hút [72] Khi trưởng thành, rệp cái giao

Trang 6

4

phối với rệp đực rồi đẻ trứng Trứng sống sót qua mùa đông khắc nghiệt rồi nở ra rệp cái có cánh hoặc không cánh (Hình 1.2) Các rệp cái sẽ sinh sản vô tính ra rệp cái không cánh hoặc rệp cái có cánh (khi khan hiếm thức ăn) để bay đến cây kí chủ khác Tuy nhiên, trong môi trường ấm áp như ở vùng nhiệt đới hoặc trong nhà kính, rệp có thể sinh sản vô tính trong nhiều năm Trong vòng đời, một rệp cái có thể sinh ra 31 đến

93 rệp con theo hình thức sinh sản này [12], [111], [115] Đặc biệt, một số loài có khả năng sinh sản lồng, khi rệp cái mẹ sinh ra rệp cái con thì rệp cái con cũng chuẩn bị sinh ra thế hệ tiếp theo đã có sẵn trong cơ thể nó Cách sinh sản này có thể ảnh hưởng đến kích thước của rệp và tốc độ sinh sản tăng lên [54], [81]

Hình 1.2 Vòng đời của rệp

(BMC Developmental Biology) [99]

Trong điều kiện thuận lợi, vòng đời trung bình của một cá thể rệp khoảng 30 ngày Rệp con sinh ra sẽ phát triển trong khoảng 4 đến 10 ngày để trưởng thành và bắt đầu sinh sản ra các thế hệ mới [68]

Phần lớn rệp có thân mềm nên chúng dễ dàng bị giết bởi nhiều kẻ thù tự nhiên như bọ rùa, ong bắp cày kí sinh, ấu trùng muỗi kí sinh, nhện cua, vi khuẩn, virus, các

loài nấm kí sinh côn trùng như Neozygites fresenii, Entomophthorales, Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, Lecanicillium lecanii,…

Trang 7

Rệp (Aphididae) có khoảng 4700 loài, chúng có thể kí sinh trên nhiều loại cây

trồng và cỏ dại khác nhau như các cây ngô, lúa mì, khoai tây, bông, ớt, hoa hồng, cam, quýt,… thuộc các họ lúa, họ dưa, họ cà, họ có múi,… gây thiệt hại hàng tỷ đô la Mỹ

mỗi năm cho ngành nông nghiệp trồng trọt [48] Các loài rệp phá hoại cây trồng mạnh như rệp đào Myzus persicae Sulzer, rệp bông Aphis gossypii Glover, rệp ngô Aphis maydis, rệp đậu đũa Aphis craccivora Koch,… chúng thường ẩn ở phần mặt dưới của

lá, thân non và chích hút nhựa tại đó [106], vừa làm cạn nguồn dinh dưỡng của cây vừa tiết ra chất đường mật không chỉ làm đóng khí khổng của lá mà còn góp phần tăng

sự phát triển của mốc đen, làm ngăn cản ánh sáng đến các mô quang hợp, ảnh hưởng nghiêm trọng tới trao đổi chất và năng suất cây trồng Ngoài ra, việc chích hút nhựa cây của các loài rệp làm lây lan virus gây bệnh từ những cây bệnh sang các cây khỏe mạnh [72]

Loài rệp ngô Aphis maydis là một loại sâu hại phổ biến trên toàn thế giới, chúng

kí sinh trên nhiều loại cây trồng như lúa miến (Sorghum), ngô và lúa mì,… với mật độ

cá thể cao sẽ làm giảm sản lượng hạt và lây truyền virus gây bệnh Rệp có thể chích hút nhựa, làm tổn thương ở tất cả các bộ phận khác nhau của cây ngô nhưng chúng phá hoại mạnh nhất ở bộ phận bắp non và râu ngô gây ra các mức độ khô cháy khác nhau, ảnh hưởng tới quá trình thụ phấn, thụ tinh và hình thành hạt, dẫn tới giảm năng suất, chất lượng hạt ngô [28]

1.1.2 Tình hình rệp hại cây trồng trên thế giới và Việt Nam

Tình hình rệp hại trên thế giới:

Rệp là một trong những loài côn trùng có tác hại nguy hiểm nhất trên thế giới Chúng không chỉ gây hại trực tiếp, hút cạn nguồn dinh dưỡng mà còn là vật trung gian truyền nhiều loại virus gây bệnh cho thực vật, đồng thời rất khó kiểm soát chúng bằng một loại thuốc bảo vệ hóa học thực vật thông thường bởi khả năng kháng thuốc rất mạnh của rệp nên số lượng cá thể tăng nhanh [34]

Đậu tương là loại hạt dầu được trồng nhiều nhất trên thế giới nhưng năng suất

bị đe dọa nghiêm trọng bởi rệp đậu tương (A glycines) Sản lượng hạt bị thiệt hại ước

tính khoảng 34%, theo tính toán của Catangui và cộng sự (2009), con số thiệt hại thậm

Trang 8

6

chí lên đến 48 – 72% Nguyên nhân do rệp chích hút có thể làm giảm 50% tốc độ quang hợp của lá cây [29]

Đậu đũa (Vigna unguiculata) là loại cây được trồng nhiều ở châu Phi, ước tính

sản lượng hàng năm ở khu vực này khoảng 3,36 triệu tấn Không giống như ở cây

bông vải bị phá hoại chủ yếu bởi A gossypii, đậu đũa bị phá hoại bởi nhiều loài rệp như A craccivora, A leguminosae, A labburni, A fabae, Myzus persica và cả A gossypii Ở những khu vực không có biện pháp bảo vệ, sản lượng thiệt hại có thể lên

đến 20 – 100% [83]

Rệp đào (Myzus persicae Sulzer) là một trong những loài rệp nguy hiểm nhất

với cây trồng Chúng đươc biết đến từ năm 1776, cơ thể có hình quả lê dài 2 mm với nhiều mầu sắc khác nhau Rệp đào kí sinh trên hàng trăm loài cây thuộc 40 họ khác nhau Các cây này phân bố rộng khắp thế giới, nhiều cây phân bố ở những vùng khá lạnh như Atiso, bắp cải, cà rốt, súp lơ, ngô, su hào, cải dầu, củ cải đường, cà chua,…[75] chúng hút nhựa làm cho chồi non cong queo, lá xoăn, làm rụng hoa quả non gây ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây Kennedy và cộng

sự (1962) đã liệt kê hơn 100 loại virus lây truyền qua loài rệp này Một số bệnh gây thiệt hại nghiêm trọng như virus khoai tây, cà chua, củ cải, súp lơ, dưa hấu, dưa chuột,…[27] Rệp đào truyền virus gây bệnh khảm có thể làm thiệt hại 60% năng suất dưa chuột [101] Chúng cũng gây bệnh trầm trọng ở cải bắp ngay từ giai đoạn 3 – 4 lá, chúng chích hút dịch cây, lá, bẹ lá, dẫn đến lá cây héo, thân ủ rũ rồi chết [114]

Rệp cải bắp (còn gọi là rệp cải hay rệp muội) (Brevicoryne brassicae) là một

trong những loài rệp gây thiệt hại lớn cho người trồng rau cải và sản xuất dầu hạt cải Tùy theo từng vùng địa lý và mùa vụ mà thời điểm rệp xuất hiện cũng như gia tăng mật độ cá thể cao nhất có sự khác nhau Rệp thường chích hút nhựa trên lá, cụm hoa

và thân cây đồng thời gián tiếp truyền virus gây bệnh cho cây cải Thiệt hại do rệp cải bắp gây ra từ 35 – 75% năng suất rau cải và 6% hàm lượng dầu hạt cải [20]

Rệp ngô (Aphis maydis): Rệp ngô phân bố rộng rãi ở các vùng nhiệt đới và cận

nhiệt đới, kí sinh trên nhiều loài cây khác nhau thuộc họ lúa như đại mạch, lúa mì, lúa

miến (cao lương – sorghum), ngô, các loại cỏ làm thức ăn gia súc,… đồng thời là vật

Trang 9

trung gian truyền virus gây bệnh khảm lá mía, đốm lá ngô, Trong điều kiện thuận lợi, rệp ngô có vòng đời khoảng 15 ngày và có nhiều thế hệ liên tiếp trong một năm Rệp non và trưởng thành hút nhựa ở nõn ngô, bẹ lá, phiến lá, bông cờ, lá bi, làm cho cây ngô mất hết dinh dưỡng, lá quăn giảm khả năng quang hợp, cây ngô trở nên gầy yếu, bắp bé đi hoặc không hạt, chất lượng hạt rất kém Thường phát dịch ở những ruộng khô hạn hoặc cằn cỗi vào thời kì ngô sắp trổ cờ, kết bắp [28], [110]

Theo thống kế trong những năm 1965 – 1970 về năng suất của ngô cho thấy mức độ phá hoại của rệp ngô phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện nhiệt độ và độ ẩm của môi trường Ngô bị nhiễm rệp ở mức độ nhẹ (mật độ khoảng 400 cá thể rệp trên chùm râu bắp ngô) sẽ khiến cho năng suất bình quân giảm tới 8,3% khi cây đang bị thiếu nước, nếu cây đủ nước thì mức độ thiệt hại do rệp gây ra không đáng kể Nếu mức độ nhiễm rệp ở mức trung bình thì mức độ thiệt hại lên đến 34,8% trong điều kiện cây trồng thiếu nước và 11,8% trong điều kiện cây đủ nước Nếu mức độ nhiễm rệp nặng (mật độ rệp lên đến hàng trăm cá thể trên hầu hết các chùm râu bắp ngô) sẽ làm năng suất suy giảm nghiêm trọng, trung bình dao động từ 43,2 – 91,8% khi cây ngô đang bị thiếu nước và 58,9% khi cây ngô đủ nước [39]

Lipaphis erysimi (rệp cải dầu) kí sinh trên một số loài cây nhưng chủ yếu là các

loại cải và cải dầu, ngoài ra nó còn kí sinh trên cà rốt, cà chua và bí xanh Ở phía đông

miền Trung Ấn Độ, L erysimi cùng với M persicae và Brevicoryne brassicae là ba loại rệp nguy hiểm đối với cây cải dầu (Brassica juncea) Trong đó L erysimi phá hoại

nhiều nhất, riêng nó gây thiệt hại 35,4 – 91,3% sản lượng [24] Theo nghiên cứu của

Patel và cộng sự (2004), nếu không có biện pháp bảo vệ, L erysimi có thể gây thiệt hại

80,6 – 97,6% [87] Trong một nghiên cứu khác, Razaq và cộng sự (2011) cũng chỉ ra

rằng, M persicae và Brevicoryne brassicae cũng gây thiệt hại 75,1 – 81,9% sản lượng

cải dầu ở Multan, Punjab, Pakistan [94]

Aphis craccivora (rệp đậu lăng) cũng là một loài rệp kí sinh trên nhiều loại cây

trồng khác nhau như đậu đũa, bông vải, táo, cà rốt, lúa mì, đậu lăng Theo nghiên cứu

của Hossain và cộng sự (2006), A craccivora gây thiệt hại tới 9% cho sản xuất đậu

lăng Tuy nhiên, sản lượng đậu lăng đã tăng 0,91 – 9,89% khi áp dụng các biện pháp

Trang 10

8

diệt rệp hoặc gieo trồng tránh rệp [50] A craccivora truyền virus gây bệnh rụng lá ở

đậu lăng, đậu răng ngựa, đậu gà [56], [80]

Diuraphis noxia (rệp lúa mì Nga) chuyên phá hoại lúa mì, lúa mạch đen, lúa

mạch trắng, yến mạch Theo nghiên cứu của Akhtar và cộng sự (2010), năng suất lúa

mì có thể bị giảm 7,9 – 34,2% do D noxia phá hoại [15]

Tình hình rệp hại cây trồng ở Việt Nam

Tại Việt Nam, theo nghiên cứu và thống kê của các nhà khoa học, nước ta chịu

sự phá hoại của hơn 250 loài rệp khác nhau Tại đồng bằng sông Cửu Long, cây sầu riêng bị rệp sáp phá hoại Một số cây ăn quả ở thành phố Hồ Chí Minh và vùng phụ cận cũng bị ảnh hưởng bởi nhiều loài rệp làm giảm năng suất và thiệt hại về kinh tế Cây cà phê tại một số vùng ở Tây Nguyên cũng đang gặp phải vấn nạn rệp sáp và rệp bông Tại tỉnh Đắc Lắc, rệp sáp kí sinh trên chùm hoa và quả non gây thiệt hại từ 8 – 25% Tại tỉnh Đắc Nông, rệp đã tấn công gây hư hại trên 500 ha, trong đó gây thiệt hại nặng cho hơn 200 ha [10]

Trong những năm gần đây, thống kê các loài gây hại cho cây trồng tại nước ta, rệp đào đang là mối đe dọa cho ngành nông nghiệp với sự gia tăng nhanh chóng về diện tích và số lượng cây trồng bị hại Chúng có thể gây hại trên 300 loại cây trồng khác nhau, trong đó thường thấy trên các cây như: các loại rau họ cải như cải trắng, cải

củ, cải xanh, cải bắp; một số cây ăn quả như đào, hồng, lê, mận Trong điều kiện nước

ta, rệp đào có thể xuất hiện và gây hại quanh năm, trong đó tập trung nhiều khi thời tiết dịu mát, độ ẩm cao vào tháng 4 – 5 (vụ đông xuân) và tháng 9 – 10 (vụ thu đông) Rệp ngô ở Việt Nam cũng rất phổ biến, chúng có ở khắp các vùng trồng ngô từ đồng bằng đến miền núi, rệp thường phát triển nhiều trong mùa xuân và mùa thu, lúc độ ẩm trong không khí cao Rệp thường phá hại ở cây ngô từ giai đoạn 8 –10 lá cho tới khi ngô chín hoàn toàn Chỉ tính riêng ở 3 huyện Trà Ôn, Tam Bình và Vũng Liêm (Vĩnh Phúc), diện tích ngô bị nhiễm rệp từ 2 – 7%, như vậy nếu tính trên cả nước thì thiệt hại gây bởi rệp ngô là rất lớn [110], [116]

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	459,04 KB