Xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Đồng bằng sông Cửu Long (Luận án tiến sĩ)

Xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Đồng bằng sông Cửu Long (Luận án tiến sĩ)Xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Đồng bằng sông Cửu Long (Luận án tiến sĩ)Xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Đồng bằng sông Cửu Long (Luận án tiến sĩ)Xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Đồng bằng sông Cửu Long (Luận án tiến sĩ)Xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Đồng bằng sông Cửu Long (Luận án tiến sĩ)Xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Đồng bằng sông Cửu Long (Luận án tiến sĩ)Xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Đồng bằng sông Cửu Long (Luận án tiến sĩ)Xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Đồng bằng sông Cửu Long (Luận án tiến sĩ)Xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Đồng bằng sông Cửu Long (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CHÂU NGUYỄN QUỐC KHÁNH

XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC HÓA HỌC, TỔNG HỢP VÀ ỨNG DỤNG PHEROMONE GIỚI TÍNH ĐỂ QUẢN LÝ

MỘT SỐ LOÀI THUỘC BỘ CÁNH VẢY (LEPIDOPTERA) Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: BẢO VỆ THỰC VẬT

Mã số ngành: 62 62 01 12

Cần Thơ, 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CHÂU NGUYỄN QUỐC KHÁNH

XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC HÓA HỌC, TỔNG HỢP VÀ ỨNG DỤNG PHEROMONE GIỚI TÍNH ĐỂ QUẢN LÝ

MỘT SỐ LOÀI THUỘC BỘ CÁNH VẢY

(LEPIDOPTERA) Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: BẢO VỆ THỰC VẬT

Mã số ngành: 62 62 01 12

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

PGS TS LÊ VĂN VÀNG

Cần Thơ, 2018

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

- -

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của NCS Châu Nguyễn Quốc Khánh với sự hướng dẫn của PGS TS Lê Văn Vàng Các số liệu, kết quả nêu trong luận

án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình luận án tiến sĩ nào khác

Người hướng dẫn khoa học Tác giả luận án

PGS.TS LÊVĂN VÀNG CHÂU NGUYỄN QUỐC KHÁNH

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án, trước hết cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới các Thầy PGS.TS Lê Văn Vàng và PGS TS Trần Văn Hai đã tận tình hướng dẫn, động viên trong lúc gặp khó khăn và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện công trình nghiên cứu này

Đặc biệt, Kính gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS TS Tetsu Ando đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi phân tích và tổng hợp các mẫu pheromone trong luận án tại phòng thí nghiệm Sinh thái học Hóa chất, trường Đại học Nông nghiệp

và Công nghệ Tokyo-Nhật Bản

Trân trọng gửi lời cảm ơn đến TS Yutaka Arita đã định danh sâu đục thân cây Mai dương, Carmenta mimosa và TS Utsugi Jinbo, Bộ môn Động vật học, Bảo tàng Khoa học và Tự nhiên Quốc gia Nhật Bản đã hỗ trợ trong việc định danh các mẫu ngài sâu cuốn lá cây có múi

Tôi xin được gửi lời cảm ơn tới Ban chủ nhiệm khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ Đặc biệt là quý Thầy, Cô và các anh chị trong

Bộ môn Bảo vệ Thực vật, những người đã giảng dạy, chia sẻ kinh nghiệm và giúp

đỡ cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài này

Tôi xin thành thật cảm ơn chị: Trịnh Thị Xuân, Đinh Thị Chi, bạn: Liễu Triều Tiến, Lâm Minh Đăng, Hồ Như Thủy, các em: Nguyễn Tiến Anh, Dương Kiều Hạnh, Nguyễn Thị Ngọc Nghĩa, Huỳnh Đức Hưng, Trần Văn Hiếu, Nguyễn Thị Ngân Giang, Nguyễn Phước Hậu ở các khóa Cao học và Đại học chuyên ngành Bảo vệ Thực vật, Trường Đại học Cần Thơ đã nhiệt tình giúp đỡ và hỗ trợ thực hiện một số nội dung nghiên cứu có liên quan đến đề tài

Xin chân thành cảm ơn chị Trần Thị Mỹ Hạnh, anh Nguyễn Thành Hiếu,chị Quan Thị Ái Liên, chị Trần Thị Thanh Thủy, bạn bè và các bạn Nghiên cứu sinh tại Trường Đại học Cần Thơ đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện

đề tài

Cuối cùng, xin dâng lên ba, mẹ đã sinh thành nuôi dưỡng con, ba mẹ vợ, cậu

mợ đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho con và xin được chia sẻ niềm vui này đến vợ thương yêu đã luôn ủng hộ trong suốt thời gian thực hiện luận án này

Cần Thơ, ngày tháng năm 2018 Nghiên cứu sinh

TÓM LƯỢC

Đề tài: “Xác định cấu trúc hóa học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ Cánh vảy (Lepidoptera) ở ĐBSCL” được thực hiện từ năm 2011 đến năm 2015 đạt được kết quả sau:

Kết quả phân tích GC-EAD và GC-MS của mẫu pheromone ly trích từ ngài cái thô và qua dẫn suất (DMDS và xà phòng hóa) đã xác định được thành phần và cấu trúc hóa học của pheromone giới tính của 05 loài thuộc bộ Cánh vảy

(Lepidoptera) ở ĐBSCL Trong đó, pheromone giới tính của Carmenta mimosa là hợp chất (3Z,13Z)-3,13-octadecadienyl acetate (Z3,Z13-18:OAc); pheromone giới tính của Archips atrolucens gồm các hợp chất tetradecyl acetate ( 14:OAc), (E)-11- tetradecenyl acetate (E11-14:OAc) và (Z)-11-tetradecenyl acetate (Z11-14:OAc) ở

tỷ lệ 1:1:2; pheromone giới tính của Adoxophyes privatana gồm Z11-14:OAc và

(Z)-9-tetradecenyl acetate (Z9-14:OAc) ở tỷ lệ 9:1; pheromone giới tính của

Homona tabescens gồm các hợp chất Z11-14:OAc và (Z)-9-dodecenyl acetate

(Z9-12:OAc) ở tỷ lệ 9:1; pheromone giới tính của Conogethes puctiferalis gồm các hợp

chất (E)-10-hexadecenal (E10-16:Ald) và (Z)-10-hexadecenal (Z10-16:Ald) ở tỷ lệ

phối trộn 9:1

Các hợp chất E10-16:Ald và Z10-16:Ald đã được tổng hợp thành công bằng các con đường tổng hợp thông qua phản ứng Wittig và phản ứng bắt cặp, sử dụng hợp chất 1,10-decanediol làm chất phản ứng ban đầu Trong đó, con đường tổng hợp thông qua phản ứng bắt cặp là tổng hợp chọn lọc cấu hình của nối đôi

Đánh giá ngoài đồng cho thấy mồi pheromone giới tính tổng hợp đã cho hiệu quả hấp dẫn cao đối với các đối tượng nghiên cứu Kết quả khảo sát diễn biến mật

số quần thể thể hiện trưởng thành của C mimosa, A atrolucens, A privatana, H tabescens và C punctiferalis hiện diện quanh năm với các cao điểm mật số thay đổi tùy theo loài Trong đó, C mimosa hiện diện chủ yếu vào nửa cuối tháng 08 dl đến

nửa đầu tháng 01 dl, cao điểm nhất vào giai đoạn từ tháng 12 dl đến đầu tháng 01

dl; các loài A atrolucens, A privatana và H tabescens xuất hiện nhiều từ cuối tháng 11 dl đến đầu tháng 05 dl; trong khi cao điểm mật số của C punctiferalis xảy

ra vào thời gian cây ký chủ ra hoa Đặt 16 bẫy pheromone/1.000 m2 đã cho hiệu quả

làm giảm tỷ lệ trái bị hại trên vườn ổi bởi C punctiferalis tương đương với biện

pháp xử lý thuốc trừ sâu theo nông dân ở các thời điểm từ 1,5-2,5 tháng Trong khi

đặt hợp chất (E)-10-pentadecenal (E10-15:Ald) (16 tuýp/1.000 m2

, 5 mg/tuýp) cho hiệu quả thấp hơn so với đặt bẫy pheromone và xử lý theo nông dân ở tất cả các thời điểm ghi nhận

Từ khóa: Adoxophyes privatana, Archip atrolucens, Carmenta mimosa,

Conogethes punctiferalis, Homona tabescens, pheromone giới tính và

(E)-10-pentadecenal

SUMMARY

The research "Chemical structure Determination, syntheses and application

of sex pheromones for management some Lepidopterous insect species in the Mekong Delta of Vietnam" had carried out from 2011 to 2015 The results are as

follows:

GC-EAD and GC-MS analyses of crude pheromone extracts and their derivatives (DMDS adduct and saponification) identified the sex pheromone of 05 species of Lepidopteran in the Mekong Delta Among those, the sex pheromone of

Carmenta mimosa was (3Z,13Z)-3,13-octadecadienyl acetate (Z3,Z13-18:OAc) compound; the sex pheromone of A atrolucens was comprised of tetradecyl acetate

(14:OAc), (E)-11-tetradecenyl acetate (E11-14:OAc) and (Z)-11-tetradecenyl

acetate (Z11-14:OAc) at a ratio of 1:1:2; the sex pheromone of A privatana was Z11-14:OAc and (Z)-9-tetradecenyl acetate (Z9-14:OAc) at a ratio of 9:1; the sex

pheromone of H tabescens was Z11-14:OAc and (Z)-9-dodecenyl acetate

(Z9-12:OAc) at a ratio of 9:1; the sex pheromone of C puctiferalis was hexadecenal (E10-16:Ald) and (Z)-10-hexadecenal (Z10-16:Ald) at a ratio of 9:1

(E)-10-E10-16:Ald and Z10-16:Ald compounds were successfully synthesized by synthetic routes using 1,10-decanediol as starting reagent and Wittig and coupling

as key reactions, in which, the synthetic route with coupling reaction was geometrically selective route for configuration of the double bond

In field evaluation, pheromone lures prepared from synthetic pheromone

components showed high attraction to adults of C mimosa, A atrolucens, A privatana, H tabescens and C punctiferalis as compared with those of control

Monthly trap catch data revealed that the adults of these species appeared throughout the year with the peaks of density varied between species High trap

catch of C mimosa was observed from later half of August to early January, especially from December to early January; high trap catches of A trolucens, A privatana and H tabescens were appeared from the end of November to May, while high density of C punctiferalis was recorded at flowering stage of its host plants

Trial plot hung with 16 pheromone traps/1,000 m2 showed efficacy in

reducing the damage of C punctiferalis on fruits at 1.5-2.5 months after petal fall

which was similar to that of farmer spraying insecticide plot Although the damage

of C punctiferalis in trial hung with (E)-10-pentadecenal (E10-15:Ald) (16

tubes/1,000 m2, 5 mg/septum) was significantly lower than that of untreated plot, the effectiveness of this treatment was lower than those of pheromone or insecticide treatments

Key words: Adoxophyes privatana, Archip atrolucens, Carmenta mimosa, Conogethes

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Tóm lược iii

Summary iv

Mục lục v

Danh sách bảng vii

Danh sách hình xi

Danh mục từ viết tắt xv

Chương 1: Giới thiệu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu và yêu cầu nghiên cứu 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 3

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 3

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 4

1.4.3 Những đóng góp mới của luận án 4

Chương 2: Lược khảo tài liệu 5

2.1 Các hóa chất tín hiệu (Semiochemical) 5

2.1.1 Allelochemical 5

2.1.2 Pheromone 5

2.2 Pheromone giới tính 7

2.2.1 Định nghĩa 7

2.2.2 Tính đa dạng cấu trúc của các thành phần pheromone giới tính của bộ Cánh vảy (Lepidoptera) 8

2.2.3 Một số hydrocarbon trong pheromone giới tính của côn trùng bộ Cánh vảy (Lepidoptera) 10

2.2.4 Ứng dụng của pheromone giới tính 13

2.2.5 Kỹ thuật xác định cấu trúc hóa học của pheromone giới tính 19

2.3 Đối tượng nghiên cứu 22

2.3.1 Sâu đục thân cây Mai dương, Carmenta mimosa Eichlin & Passoa 22

2.3.2 Nhóm sâu cuốn lá cây có múi (Lepidoptera: Tortricidae) 26

2.3.3 Sâu đục trái, Conogethes punctiferalis Guenée 31

2.4 Sử dụng chiến lược đẩy-kéo trong quản lý sâu hại 38

2.5 Tổng hợp pheromone mạch thẳng của một số côn trùng thuộc bộ Cánh vảy 38

2.5.1 Tổng hợp pheromone của ngài sâu tơ, Plutella xylostella (Lepidoptera: Yponomeutidae) 39

2.5.2 Tổng hợp pheromone của sâu đục vỏ trái, Prays sp (Lepidoptera: Yponomeutidae) 39

2.5.3 Tổng hợp pheromone của sâu xám, Agrotis ipsilon (Lepidoptera: Noctuidae)40 2.5.4 Tổng hợp pheromone của sâu đục thân khoai lang, Omphisa anastomosalis (Lepidoptera: Crambidae) 41

2.6 Các phản ứng cơ bản trong hóa học hữu cơ 41

2.6.1 Phản ứng ankyl helogenua 41

2.6.2 Phản ứng oxy hóa 41

2.6.3 Phản ứng acetyl hóa 42

2.6.4 Phản ứng bắt cặp acetylene 42

2.6.5 Phản ứng ester hóa 42

2.6.6 Phản ứng Wittig 42

Chương 3: Vật liệu và phương pháp 44

3.1 Vật liệu thí nghiệm 44

3.1.1 Thời gian và địa điểm 44

3.1.2 Dụng cụ và thiết bị 44

3.1.3 Hóa chất 45

3.1.4 Nguồn ngài 46

3.1.5 Mồi hấp dẫn, tuýp quấy rối, bẫy pheromone và cách treo 46

3.2 Phương pháp 48

3.2.1 Xác định cấu trúc hóa học của pheromone giới tính 48

3.2.2 Qui trình tổng hợp các hợp chất E10-16:Ald và Z10-16:Ald, thành phần pheromone giới tính của sâu đục trái cây, Conogethes punctiferalis 53

3.2.3 Sinh trắc nghiệm ngoài đồng 57

3.2.4 Số liệu khí tượng thủy văn 81

3.2.5 Xử lý số liệu 81

Chương 4: Kết quả và thảo luận 83

4.1 Xác định thành phần và cấu trúc hóa học pheromone giới tính của một số loài thuộc bộ Cánh vảy (Lepidoptera) 83

4.1.1 Pheromone giới tính của ngài sâu đục thân cây Mai dương, C mimosa 83

4.1.2 Pheromone giới tính của nhóm sâu cuốn lá cây có múi (Tortricidae) 85

4.1.3 Pheromone giới tính của ngài sâu đục trái cây, Conogethes punctiferalis 94

4.2 Tổng hợp thành phần pheromone giới tính của C punctiferalis: (E)-10-hexadecenal và (Z)-10-(E)-10-hexadecenal 99

4.2.1 Con đường thông qua phản ứng Wittig 99

4.2.2 Con đường phản ứng chọn lọc cấu hình 104

4.3 Nghiên cứu ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp ở điều kiện ngoài đồng 110 4.3.1 Sâu đục thân cây Mai dương, Carmenta mimosa 110

4.3.2 Nhóm sâu cuốn lá cây có múi (Tortricidae) 123

4.3.3 Sâu đục trái cây, Conogethes punctiferalis 132

Chương 5: Kết luận và đề nghị 155

5.1 Kết luận 155

5.2 Đề nghị 156

Danh mục các công trình đã công bố 157

Tài liệu tham khảo 158 Phụ lục

DANH SÁCH BẢNG

3.1 Các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng

của Z3,Z13-18:OAc; Z3,Z13-18:OH; Z3,Z13-18:Ald và

E3,Z13-18:OAc

59

3.2 Các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm đánh giá hiệu quả hấp

dẫn của các kiểu phối hợp hai thành phần Z3,Z13-18:OAc và

Z3,Z13-18:OH

60

3.3 Các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm đánh giá hiệu quả hấp

dẫn của 18:OAc và các đồng phân hình học của

Z3,Z13-18:OAc

60

3.4 Các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm so sánh hiệu quả hấp

dẫn của pheromone giới tính tổng hợp với trưởng thành cái C

mimosa chưa bắt cặp

61

3.5 Các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm vật liệu dùng làm chất

3.7 Các nghiệm thứ được bố trí ở thí nghiệm khảo sát khả năng hấp dẫn

3.8 Các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm khảo sát khả năng hấp

3.9 Các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm khảo sát khả năng hấp

3.10 Đặc điểm của các vườn cam sành dùng để khảo sát diễn biến mật số

quần thể ngài của nhóm sâu cuốn lá gây hại trên cây có múi

(Tortricidae) ở tỉnh Hậu Giang và Tp Cần Thơ

66

3.11 Các nghiệm thức bố trí trong thí nghiệm đánh giá khả năng hấp dẫn

của mồi pheromone giới tính tổng hợp đối với C punctiferalis 67

3.12 Các nghiệm thức bố trí trong thí nghiệm đánh giá hiệu quả hấp dẫn

của các kiểu mồi pheromone tổng hợp khác nhau đối với ngài C

punctiferalis

68

3.13 Các nghiệm thức của thí nghiệm đánh giá hiệu quả hấp dẫn của

3.14 Các nghiệm thức của thí nghiệm đánh giá hiệu quả hấp dẫn của

pheromone ở các liều lượng khác nhau so với ngài cái C

punctiferalis

69

3.15 Các nghiệm thức của thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của

E10-15:Ald lên khả năng hấp dẫn đối với ngài C punctiferalis của

pheromone giới tính tổng hợp

70

3.16 Các nghiệm thức của thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của 2 hợp

chất quan hệ E10-16:OH và E10-16:OAc lên khả năng hấp dẫn của

pheromone giới tính tổng hợp

71

3.17 Các nghiệm thức trong thí nghiệm khảo sát hiệu quả quấy rối bắt cặp

3.18 Đặc điểm của các vườn cây ăn trái được dùng để khảo sát diễn biến

3.19 Các nghiệm thức của thí nghiệm đợt 1: Đánh giá hiệu quả phòng trị

của pheromone đối với C punctiferalis trên vườn ổi, từ 13/10

11/01/2012 tại Phong Điền, Tp Cần Thơ

75

3.20 Các nghiệm thức của thí nghiệm đợt 2: Đánh giá hiệu quả phòng trị

của pheromone đối với C punctiferalis trên vườn ổi tại xã Nhơn

Nghĩa, huyện Phong Điền, Tp Cần Thơ, từ 01/09/2012 đến

30/10/2012

76

3.21 Các nghiệm thức của thí nghiệm phòng trị sâu đục trái trên các vườn

3.22 Các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm ứng dụng pheromone

giới tính tổng hợp và hợp chất quấy rối E10-15:Ald phòng trừ C

punctiferalis

81

4.1 Thời gian lưu (phút) và cường độ đáp ứng EAG (%) tại m/z 248 của

4.2 Thời gian lưu (phút) của các thành phần pheromone và hợp chất tổng

4.3 Số lượng ngài C mimosa bị hấp dẫn bởi các hợp chất quan hệ tại

khu dân cư Hưng Phú 1, quận Cái Răng, Tp Cần Thơ, từ 05/3/2013

đến 02/4/2013

110

4.4 Thời gian vào bẫy của ngài C mimosa tại KDC Hưng Phú 1, quận

Cái Răng, Tp Cần Thơ, từ 12/3/2013 đến 19/3/2013 (tuần thứ 2 của

Thí nghiệm 1)

111

4.5 Số lượng ngài C mimosa bị hấp dẫn bởi pheromone giới tính tổng

hợp được phối trộn từ hai hợp chất 18:OAc và

Z3,Z13-18:OH tại KDC Hưng Phú 1, quận Cái Răng, Tp Cần Thơ, từ

05/4/2013 đến 03/5/2013

112

4.6 Số lượng ngài bị hấp dẫn bởi 4 hợp chất khác nhau về đồng phân

hình học (khu dân cư Hưng Phú 1, quận Cái Răng, Tp Cần Thơ, từ

14/05 đến 11/06/2013

113

4.7 Số lượng ngài bị hấp dẫn vào bẫy bởi pheromone giới tính tổng hợp

và ngài cái C mimosa tại KDC Phú An, quận Cái Răng, Tp Cần

Thơ, từ ngày 10/6/2013 đến ngày 08/7/2013

114

4.8 Số lượng thành trùng bị hấp dẫn vào bẫy giữa 2 loại vật liệu nền tại

KDC Hưng Phú 1, quận Cái Răng, Tp Cần Thơ, từ 12/09/2013 đến

28/11/2013

114

4.9 Số lượng ngài C mimosa vào bẫy theo thời gian giữa hai đợt đặt bẫy

tại KDC Hưng Phú 1 và Hồng Phát, Tp Cần Thơ, từ 20/02/2014 đến

15/05/2014

116

4.10 Số lượng trung bình ngài C mimosa vào bẫy cao tại Tp Cần Thơ,

tại huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang

4.12 Hiệu quả hấp dẫn của pheromone giới tính tổng hợp đối với ngài A

privatana tại huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang, từ 25/02/2012 đến

06/04/2012

123

4.13 Hiệu quả hấp dẫn của pheromone giới tính tổng hợp đối với Homona

tabescens (Lepidoptera: Tortricidae) tại quận Cái Răng, Tp Cần

Thơ, từ 25/02/2012 đến 06/04/2012

125

4.14 Số lượng ngài C puntiferalis vào bẫy trong thí nghiệm được tiến

hành tại xã Tân Phú Thạnh, huyện Châu Thành A, tỉnh Hậu Giang,

từ 19/02/2011 đến 18/03/2011

132

4.15 Hiệu quả hấp dẫn ngoài đồng đối với ngài C puntiferalis trong thí

nghiệm được tiến hành tại xã Tân Phú Thạnh, huyện Châu Thành A,

tỉnh Hậu Giang, từ 20/03/2011 đến 18/04/2011

133

4.16 Số lượng ngài đực C punctiferalis vào bẫy pheromone tổng hợp tại

4.17 Số lượng ngài C punctiferalis đực vào bẫy pheromone tổng hợp và

bẫy ngài cái tại Phong Điền, Tp Cần Thơ, từ 04/11/2011 đến

04/12/2011

134

1.18 Ảnh hưởng của 15:Ald đến hiệu lực hấp dẫn của hỗn hợp

E10-16:Ald và Z10-E10-16:Ald đối với ngài C punctiferalis tại huyện Phong

Điền, Tp Cần Thơ, từ 19/09/2011 đến 19/10/2011

134

4.19 Ảnh hưởng của 2 hợp chất quan hệ E10-16:OH và E10-16:OAc đến

khả năng hấp dẫn của hỗn hợp E10-16:Ald và Z10-16:Ald (9:1) đối

với ngài C punctiferalis

135

4.20 Số lượng ngài C punctiferalis vào bẫy trong thí nghiệm tại xã Nhơn

Nghĩa, huyện Phong Điền, Cần Thơ, từ ngày 09/01/2014 đến

10/04/2015

136

4.21 Ảnh hưởng của hợp chất E10-15:Ald đối với mồi pheromone giới

tính tổng hợp và ngài cái ở điều kiện ngoài đồng, từ 27/09/2014 đến

25/10/2014

138

4.22 Số lượng trung bình ngài C punctiferalis vào bẫy tại các khu vực

4.23 Số lượng ngài C punctiferalis vào bẫy pheromone ở các vườn đặt

4.24 Số lượng trung bình ngài C punctiferalis đực vào bẫy ở thí nghiệm

phòng trị tại xã Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền, Tp Cần Thơ, từ

13/10/2011 đến 13/12/2011

144

4.25 Tỷ lệ (%) trái bị hại trên các vườn ổi của thí nghiệm phòng trị 145

4.27 Tỷ lệ gây hại (%) do C punctiferalis trên các vườn ổi, từ 01/09/2012

Long Hồ, tỉnh Vĩnh Long

4.30 Diễn biến số lượng ngài C punctiferalis vào bẫy pheromone trên các

4.31 Tỷ lệ trái bị hại (%) trên các vườn sầu riêng Cơm Vàng Hạt Lép 150 4.32 Số lượng trung bình ngài C punctiferalis đực vào bẫy trong 10 tuần,

4.33 Tỷ lệ trái ổi đánh dấu bị hại trên các vườn ổi trong thí nghiệm tại xã

Nhơn Nghĩa, huyện Phong Điền, Tp Cần Thơ, từ 05/11/2014 đến

14/01/2015

153

4.34 Tỷ lệ (%) trái đậu trên cây giữa các nghiệm thức trên vườn ổi tại

DANH SÁCH HÌNH

2.1 Ấu trùng, nhộng và trưởng thành Carmenta mimosa (A) Ấu trùng;

2.2 Trưởng thành loài Archips atrolucens (A) Trưởng thành đực và (B)

2.3 Trưởng thành loài H tabescens (A) Trưởng thành cái và (B)Trưởng

2.4 Ấu trùng, nhộng và trưởng thành C punctiferalis (A) Ấu trùng; (B)

Nhộng; (C) Trưởng thành đực và (D) Trưởng thành cái, được phân

biệt dựa vào đốt bụng cuối (trong vòng tròn đỏ)

33

2.5 Triệu chứng gây hại của C punctiferalis trên một số loại cây ăn trái

(A) Ổi; (B) Nhãn; (C) Sầu riêng; (D) Chôm chôm

35

3.2 (A) Triệu chứng gây hại của Sâu đục trái cây C punctiferalis; (B)

Triệu chứng gây hại của Sâu đục thân cây Mai dương C mimosa; (C)

Triệu chứng gây hại của Nhóm sâu cuốn lá cây có múi họ Tortricidae;

(D), (E) Sâu được nuôi bằng cây ký chủ; (F), (G) Nhộng được tách ra

nuôi riêng, (H) Trưởng thành C punctiferalis; (I) Trưởng thành C

mimosa và (G) Trưởng thành sâu cuốn lá họ Tortricidae

46

3.3 Qui trình điều chế mồi pheromone tổng hợp (A) Pheromone tổng hợp

hòa tan trong n-hexane (10 mg/ml); (B) Pheromone tổng hợp được

nhồi vào tuýp cao su; (C) Đóng gói và (D) Tồn trữ

47

3.4 Tuýp quấy rối bắt cặp (A) Vị trí nhồi E10-15:Ald và (B) Tuýp quấy

rối khi treo ngoài đồng

48

3.5 Bẫy pheromone và cách treo (A) Tấm dính và mái che Takeda; (B)

Lồng lưới nhốt ngài; (C) Tuýp cao su nhồi pheromone và (D) Cách

treo bẫy trên cây

48

3.6 Qui trình ly trích pheromone ngài cái (A) Ngài cái 2-3 ngày tuổi; (B)

Lọ thủy tinh (4 ml) có chứa 200 µl n-hexane; (C) Pasteur pipette có

chứa Na2SO4 và (D) Lưu trữ trong tủ lạnh (0oC)

50

3.7 Hệ thống sắc ký khí-điện râu (Gas

Chromatography-Electroantennogram Detector) (A) Bộ khuếch đại với hai đầu điện cực

có gắn râu đầu và (B) Hệ thống ghi nhận biểu đồ điện râu

52

3.8 Hệ thống sắc ký khí-khối phổ (Gas Chromatography-Mass

3.9 Con đường tổng hợp (E)-10-hexadecenal và (Z)-10-hexadecenal,

pheromone giới tính của ngài C punctiferalis

54

3.10 Con đường tổng hợp (E)-10-hexadecenal và (Z)-10-hexadecenal,

pheromone giới tính của ngài C punctiferalis

55

3.11 Cách tiến hành kỹ thuật sắc ký lớp mỏng (TLC) 56

3.13 Sơ đồ cách ghi nhận chỉ tiêu tỷ lệ đọt bị hại và tỷ lệ lá bị hại bởi sâu

cuốn lá cây có múi trên vườn thí nghiệm

67

3.15 Sơ đồ lấy chỉ tiêu tỷ lệ trái bị hại trên các vườn ổi và sầu riêng tại

huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ

4.1 Biểu đồ GC-EAD từ mẫu pheromone ly trích của C mimosa (0,2

tuyến pheromone)

83

4.2 Biểu đồ GC-MS từ mẫu pheromone ly trích của C mimosa (1,5 tuyến

pheromone) (A) biểu đồ Sắc ký tổng ion (TIC); (B) biểu đồ khối lượng (GC-MS)

84

4.3 Biểu đồ phân tích GC-EAD mẫu pheromone ly trích của A atrolucens

(A) mẫu pheromone ly trích (0,01 tuyến pheromone); (B) mẫu chuẩn tổng hợp

85

4.4 Biểu đồ khối lượng của 3 thành phần tạo đáp ứng EAG trong mẫu

pheromone lý trích từ ngài A atrolucens (0,5 tuyến pheromone)

86

4.5 Phổ khối lượng của dẫn xuất DMDS của Thành phần IIA và IIIA

trong mẫu pheromone ly trích từ ngài cái A atrolucens (1 tuyến

pheromone)

87

4.6 Biểu đồ khối lượng của dẫn xuất DMDS của Thành phần IIA và

Thành phần IIIA trong mẫu pheromone ly trích từ ngài cái A

atrolucens (1 tuyến pheromone)

4.9 Kết quả phân tích GC-MS của mẫu pheromone ly trích từ ngài A

privatana cái (20 tuyến pheromone) dẫn xuất với DMDS

91

4.10 Kết quả phân tích GC-MS của mẫu pheromone ly trích từ ngài

Homona tabescens cái (3 tuyến pheromone) (A) Biểu đồ sắc ký tổng

ion (TIC); (B) Phổ khối lượng của Thành phần IC và (C) Phổ khối lượng của Thành phần IIC

92

4.11 Kết quả phân tích GC-MS của mẫu pheromone ly trích từ ngài

Homona tabescens cái (20 tuyến pheromone) dẫn xuất với DMDS

(A) Biểu đồ sắc ký tổng ion; (B) Phổ khối lượng

93

4.12 Biểu đồ GC-EAD của mẫu pheromone ly trích và E10-16:Ald (A)

Biểu đồ GC-EAD mẫu pheromone ly trích của C punctiferalis (1

94

0,01

mV

hợp (5 ng)

4.13 Sắc ký khí-Khối phổ mẫu lý trích (A) Biểu đồ Sắc ký tổng ion (TIC)

của mẫu pheromone ly trích (2 tuyến pheromone); (B) Phổ khối lượng

của Thành phần II

95

4.14 (A) Biểu đồ TIC và (B) Phổ khối lượng của Thành phần II đã được

dẫn xuất với DMDS (15 tuyến pheromone)

96

4.15 Sắc ký khí khối phổ của hợp chất E10-16:Ald tổng hợp (A) Biểu đồ

TIC; (B) Biểu đồ phổ khối lượng (MS)

97

4.16 Biểu đồ sắc ký tổng ion của E10-16:Ald và Z10-16:Ald Cột: DB-23;

chương trình nhiệt độ: bắt đầu ở 80oC, giữ ở 80oC 1 phút, tăng lên

210oC ở tốc độ 8oC/phút, giữ ở 2100

C 10 phút

102

4.17 Số lượng ngài C mimosa vào bẫy theo thời gian giữa hai loại chất nền

(tuýp cao su) phóng thích pheromone tại KDC Hưng Phú 1, quận Cái

4.19 Diễn biến mật số quần thể sâu đục thân cây Mai dương C mimosa tại

khu vực cảng Cái Cui, quận Cái Răng, Tp Cần Thơ và KDC Hồng

Phát, quận Ninh Kiều, Tp Cần Thơ từ 12/08/2013 đến 11/08/2014

118

4.20 Diễn biến mật số quần thể sâu đục thân cây Mai dương C mimosa tại

khu Công nghiệp Hòa Phú, Long Hồ, Vĩnh Long từ 12/08/2013 đến

11/08/2014

118

4.21 Diễn biến mật số quần thể sâu đục thân cây Mai dương C mimosa tại

khu vực trong vườn quốc gia Tràm Chim và ngoài vườn quốc gia

Tràm Chim, huyện Tam Nông, tỉnh Đồng Tháp từ 12/08/2013 đến

120

4.23 Diễn biến mật số quần thể của A trolucens tại xã Đông Phú, huyện

Châu Thành, tỉnh Hậu Giang

126

4.24 Biểu đồ biểu diễn mối tương quan giữa số lượng ngài A trolucens vào

bẫy và trung bình đọt, lá bị hại

126

4.25 Diễn biến mật số quần thể của A privatana tại xã Đông Thành, huyện

Châu Thành, tỉnh Hậu Giang

127

4.26 Biểu đồ mối tương quan giữa số lượng ngài A privatana vào bẫy và

trung bình đọt, lá bị hại

128

4.27 Diễn biến mật số quần thể của H tabescens tại phường Tân Phú, quận

Cái Răng, Tp Cần Thơ

128

4.28 Biểu đồ mối tương quan giữa trung bình số lượng ngài H tabescens

vào bẫy và trung bình đọt, lá bị hại

129

4.29 Diễn biến mật số quần thể vườn tổng hợp 3 loài (A atrolucens, A

privatana và H tabescens) trên vườn cam sành tại xã Đông Thành,

huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang

130

4.30 Số lượng ngài C punctiferalis vào bẫy theo thời gian giữa bốn đợt đặt

bẫy, huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang

137

4.31 Diễn biến mật số quần thể C punctiferalis trên nhãn, ổi, sầu riêng và

chôm chôm tại tỉnh Hậu Giang và thành phố Cần Thơ, từ ngày

25/11/2011 đến ngày 12/11/2012

139

4.32 Diễn biến mật số quần thể và tỷ lệ gây hại của C punctiferalis trên

các vườn ổi tại huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ, từ ngày

11/11/2011 đến ngày 12/11/2012

141

4.33 Sự tương quan giữa số lượng ngài vào bẫy và tỷ lệ gây hại do C

punctiferalis trên vườn ổi tại huyện Phong Điền, Tp Cần Thơ, từ

11/11/2011 đến 12/11/2012

142

electroantennographic detector)

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng nông nghiệp trọng điểm với nhiều chủng loại cây trồng gồm lúa, rau màu, cây ăn trái và cây trồng khác Do nằm trong vùng khí hậu cận nhiệt đới, điều kiện thời tiết nóng ẩm thuận lợi cho cây trồng phát triển quanh năm, đồng thời cũng là yếu tố thuận lợi cho dịch hại,

cụ thể là côn trùng gây hại, phát triển và gây hại nghiêm trọng Thêm vào đó, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đã làm cho côn trùng gây hại thay đổi tập quán sống dẫn đến bùng phát dịch, gây không ít khó khăn cho người canh tác Trong khi đó, biện pháp phòng trị côn trùng gây hại phổ biến nhất là sử dụng thuốc trừ sâu hóa học Theo báo cáo về thực trạng và giải pháp quản lý thuốc BVTV nhập lậu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn trình Chính phủ ngày 13 tháng 05 năm 2014, từ năm 2012-2014, hàng năm Việt Nam nhập và sử dụng từ 70.000 đến 100.000 tấn thuốc BVTV thành phẩm, trong đó thuốc trừ sâu chiếm 20,4% Việc sử dụng quá nhiều thuốc BVTV hóa học đã làm nảy sinh các mặt tiêu cực như giá thành áp dụng tăng, tạo nên sự kháng thuốc và bộc phát của dịch hại (kể cả những loài bị phòng trị và những loài dịch hại thứ cấp), gây ô nhiễm môi trường và tác động xấu đến sức khỏe của con người Mặt khác, do yêu cầu của thị trường và sự phát triển nông nghiệp bền vững, sản phẩm nông nghiệp ngoài chất lượng cao, giàu dinh dưỡng, không bị nhiễm vi sinh vật và

dư lượng hóa chất nông nghiệp, còn được đòi hỏi phải sản xuất theo các quy trình an toàn, không ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người và môi trường

Do đó, nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp quản lý dịch hại theo hướng tổng hợp, bền vững, an toàn với sức khỏe của con người và thân thiện với môi trường đang ngày càng được nghiên cứu và phát triển

Pheromone giới tính (sex pheromone) là loại hóa chất tín hiệu được cá thể tiết ra để thu hút hoạt động giao phối của các cá thể khác giới trong loài Do đây là loại hóa chất có nguồn gốc tự nhiên, có tính chuyên biệt cao và hoạt động ở hàm lượng rất thấp, nên áp dụng pheromone giới tính để quản lý côn trùng gây hại trong nông/lâm nghiệp được xem là giải pháp không độc, bền

vững và an toàn (Gibb et al., 2005) Hàng năm ước tính có hàng chục triệu mồi

pheromone (pheromone lure) đã được sản xuất để ứng dụng cho việc khảo sát diễn biến mật số quần thể và bẫy tập hợp trên một diện tích hơn 10 triệu hecta, thêm vào đó hơn một triệu hecta được áp dụng các kỹ thuật quấy rối bắt cặp và

Từ công bố đầu tiên về cấu trúc hóa học của pheromone giới tính của ngài

tằm (Bombyx mori L.), hợp chất bombykol ol] (Butenandt et al., 1959), đến nay thành phần và cấu trúc hóa học của

[(10E,12Z)-10,12-hexadecadien-1-pheromone giới tính của hơn 663 loài côn trùng thuộc bộ Cánh vảy đã được xác định (Ando, 2015), hầu hết là nhằm ứng dụng trong quản lý côn trùng gây hại nông/lâm nghiệp bằng các hình thức: khảo sát diễn biến mật số quần thể (monitoring), bẫy tập hợp (mass trapping), thu hút và giết trưởng thành (lure

and kill) và quấy rối sự bắt cặp (mating disruption) (Ando et al., 2004; Witzgall

et al., 2010) Tại Việt Nam, nghiên cứu và áp dụng pheromone giới tính đã được thực hiện trên một số loài côn trùng gây hại như sâu tơ (Plutella xylostella L.) và sâu ăn tạp (Spodoptera litura Fab.) (Lê Văn Trịnh và ctv., 2005), sâu vẽ bùa cam quít (Phyllocnistis citrella Stainton) (Vang et al., 2008; Châu Nguyễn Quốc Khánh và ctv., 2009), sâu đục trái bưởi (Prays endocarpa Meyrick) (Châu Nguyễn Quốc Khánh và ctv., 2010; Vang et al., 2011), sùng khoai lang (Cylas formicarius F.) (Phạm Kim Sơn và ctv., 2011; Huỳnh Thị Ngọc Linh và

ctv., 2011) Tuy nhiên, kiến thức trong lĩnh vực nghiên cứu này còn nhiều hạn chế Nghiên cứu và ứng dụng pheromone giới tính như là một công cụ cho công tác quản lý côn trùng gây hại cây trồng, đồng thời bổ sung kiến thức về hóa chất tín hiệu của côn trùng ở ĐBSCL là cần thiết

Đề tài “Xác định cấu trúc hóa học, tổng hợp và ứng dụng pheromone

giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ Cánh vảy (Lepidoptera) ở Đồng bằng sông Cửu Long” được thực hiện nhằm tạo tiền đề để ứng dụng hóa chất

tín hiệu trong việc quản lý một số loài côn trùng gây hại ở ĐBSCL cũng như tạo cơ sở dữ liệu cho các nghiên cứu tiếp theo tại ĐBSCL và xa hơn là Việt Nam và các nước thuộc bán đảo Đông Dương

1.2 Mục tiêu và yêu cầu nghiên cứu

- Xác định cấu trúc hóa học pheromone giới tính của ngài sâu đục trái cây

(Conogethes punctiferalis), sâu đục thân cây Mai dương (Carmenta mimosa) và

nhóm sâu cuốn lá cây có múi (họ Torticidae) gây hại tại ĐBSCL

- Xây dựng qui trình tổng hợp và điều chế mồi pheromone giới tính của

ngài sâu đục trái cây (Conogethes punctiferalis), theo hướng đơn giản, rẻ tiền,

cho hiệu suất cao; phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm tại Trường Đại học Cần Thơ

- Ứng dụng mồi pheromone giới tính tổng hợp để luân phiên hoặc thay thế nông dược trong việc quản lý các loài thuộc bộ Cánh vảy (Lepidoptera) trên ở vùng ĐBSCL

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

ĐBSCL là vùng đất thấp nằm trong khu vực khí hậu cận nhiệt đới với thành phần vi sinh vật, côn trùng và cỏ dại đa dạng và phong phú, rất nhiều loài trong số chúng có ý nghĩa kinh tế quan trọng Đây là nguồn vật liệu đầy tiềm năng cho các lĩnh vực nghiên cứu về sinh thái học hóa chất, cụ thể là pheromone giới tính của côn trùng Tuy nhiên, kiến thức được thiết lập cho lĩnh vực nghiên cứu này tại ĐBSCL là còn rất hạn chế

Đề tài là nghiên cứu có hệ thống về pheromone giới tính của bộ Cánh vảy tại ĐBSCL từ phân tích xác định thành phần, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính trong quản lý sâu hại ở một số tỉnh tại ĐBSCL Trong đó,

các nghiên cứu trên các loài ngài Carmenta mimosa (Sesiidae), Archips atrolucens, Adoxophyes privatana, Homona tabescens (Tortricidae) là những

nghiên cứu mới Vì vậy, kết quả thu được của đề tài là những ghi nhận mới, đồng thời là kiến thức bổ sung hữu ích cho lĩnh vực Sinh thái học hóa chất của côn trùng ở ĐBSCL

Kết quả của đề tài sẽ mở ra hướng mới để quản lý một số loài sâu hại quan trọng ở vùng ĐBSCL nhằm luân phiên hoặc thay thế cho thuốc trừ sâu hóa học Ngoài ra, đây cũng cơ sở dữ liệu cho các hướng nghiên cứu tiếp theo

về pheromone giới tính bộ Cánh vảy (Lepidoptera)

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là pheromone giới tính của sâu đục

thân cây Mai dương (Carmenta mimosa), nhóm sâu cuốn lá cây có múi gồm các loài Archips atrolucens, Adoxophyes privatana, Homona tabescens và sâu đục trái cây, Conogethes punctiferalis tại ĐBSCL

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu pheromone giới tính của sâu đục thân cây Mai dương C mimosa, các loài sâu cuốn lá cây có múi gồm A atrolucens, A privatana, H tabescens và sâu đục trái cây Conogethes punctiferalis: xác định thành phần và

cấu trúc hóa học, tổng hợp và đánh giá hiệu quả ngoài đồng ở ĐBSCL

1.4.3 Những đóng góp mới của luận án

Luận án đã nghiên cứu được một số kết quả mới như sau:

- Xác định được thành phần và cấu trúc hóa học của pheromone giới tính

của sâu đục thân cây Mai dương C mimosa, các loài sâu cuốn lá cây có múi gồm A atrolucens, A privatana, H tabescens và sâu đục trái cây Conogethes punctiferalis tại ĐBSCL

- Tổng hợp các thành phần pheromone giới tính, các hợp chất hexadecenal (E10-16:Ald) và (Z)-10-hexadecenal (Z10-16:Ald), của sâu đục trái cây, C punctiferalis theo hướng ngắn gọn, điều kiện phản ứng đơn giản và

(E)-dễ thực hiện

- Nghiên cứu ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp để khảo sát diễn

biến mật số quần thể và quản lý sự gây hại của sâu đục trái cây Conogethes punctiferalis tại ĐBSCL

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Các hóa chất tín hiệu (Semiochemical)

Hóa chất tín hiệu là những chất hóa học được phóng thích ra ngoài môi trường như là những tín hiệu mùi đảm nhận chức năng thông tin liên lạc giữa các cá thể sống Tùy theo phạm vi hoạt động mà hóa chất tín hiệu được chia làm 2 loại: allelochemical và pheromone (Lê Văn Vàng, 2016)

2.1.1 Allelochemical

Allelochemical là những hóa chất tín hiệu được tiết ra ngoài môi trường

để đảm nhận chức năng thông tin liên lạc giữa các cá thể khác loài (Interspecific activity) Allelochemical được chia làm các nhóm sau:

- Kairomone: khi loài đáp ứng với tín hiệu được lợi như trong trường hợp các loài gây hại hoặc ký sinh dựa vào hóa chất tín hiệu tiết ra từ ký chủ để tìm đến ký chủ

- Allomone: khi loài đáp ứng với tín hiệu bất lợi thường gặp trong các trường hợp tự vệ ở côn trùng

- Synomone: là những tín hiệu trong quan hệ khác loài mà khi cả loài phóng thích và loài đáp ứng tín hiệu đều có lợi

2.1.2 Pheromone

2.1.2.1 Định nghĩa

Thuật ngữ pheromone được Karlson và Butenandt đề xuất vào năm

1959, bắt nguồn từ sự kết hợp giữa “pherein” và “horman” theo tiếng Hy Lạp

có nghĩa là chất mang sự kích thích (Regnier and Law, 1968) Theo Nguyễn Văn Đĩnh (2004) pheromone là những tín hiệu hóa học được côn trùng tiết ra ngoài cơ thể để gây ảnh hưởng lên tập tính và sinh lý những cá thể khác trong cùng một loài Cho đến nay đã xác định được pheromone của hơn 1.500 loài côn trùng khác nhau Mặt khác, pheromone còn được tìm thấy ở nhiều loài động vật bậc cao (Seybold, 2010)

2.1.2.2 Đặc tính

Đa số thành phần hóa học của nhiều pheromone là ester, acid, rượu hoặc những chuỗi dài, thẳng acetate với một liên kết đôi Pheromone phân tán trong không khí tương đối chậm nhưng duy trì trong thời gian dài và khoảng cách xa

Pheromone là một chất lỏng, dễ bay hơi trong điều kiện tự nhiên, tốc độ bay hơi và khuyếch tán phụ thuộc vào tốc độ gió, sự vận động của dòng khí hay dòng nước, nhiệt độ và ẩm độ Trong môi trường tự nhiên, pheromone chỉ tồn tại ở một giới hạn nhiệt độ nhất định Nhìn chung nhiệt độ càng cao, tốc độ khuếch tán và phân huỷ của pheromone càng nhanh (Bùi Công Hiển, 2002) Pheromone giới tính có khả năng khuếch tán xa hơn cả (tối đa 2 km) và pheromone đánh dấu đường đi có độ khuếch tán kém nhất Trong khi các pheromone tập hợp, pheromone giới tính có thời gian lưu trong không khí lâu hơn nhiều lần so với pheromone báo động hay pheromone xua đuổi

Hầu hết các pheromone được nghiên cứu cho thấy chúng là các alcol, ester hoặc ete…., một số khác là các alkaloid và dẫn xuất của alkaloid Chúng

có khả năng hòa tan trong một số dung môi hữu cơ như n-hexane, methyl,

ethanol, petrol, chloroform, benzen, ether-ethylic (C2H5-O-C2H5),…

Cấu hình và vị trí của nối đôi (double bond) giữ vai trò cực kỳ quan trọng trong hoạt tính sinh học của pheromone Phần lớn các phân tử pheromone chứa liên kết nối đôi riêng lẻ mà vị trí và cấu trúc không gian có

thể là cis hoặc trans sẽ là yếu tố quyết định sự thể hiện hoạt tính sinh học của

chúng (Đào Văn Hoằng, 2005)

2.1.2.3 Phân loại pheromone

Theo Mori (2010) dựa vào sự tác động lên hành vi, sinh lý và những đặc tính tồn tại của pheromone ngoài tự nhiên mà phân loại pheromone thành hai nhóm: releaser pheromone và primer pheromone

* Phần lớn pheromone được mô tả thuộc nhóm releaser pheromone, làm thay đổi lập tức hành vi của côn trùng, chủ yếu gồm 4 loại có chức năng khác

nhau gồm pheromone giới tính (sex pheromones), pheromone tập hợp (aggregation pheromones), pheromone báo động (alarm pheromones) và pheromone đánh dấu (trail pheromones)

- Pheromone đánh dấu: được tiết ra để đánh dấu, nhằm chỉ đường cho những cá thể trong bầy tìm đến nguồn thực phẩm mới hoặc không bị lạc nhau trong quá trình di cư Nhóm pheromone này ổn định và tồn tại trong môi trường lâu hơn so với các nhóm pheromone khác Thường gặp ở những bộ Dictyoptera (Lepidoptera) và bộ côn trùng có tổ chức xã hội cao như bộ Cánh màng (Hymenoptera)

- Pheromone báo động: được tiết ra để báo động đến các cá thể khác trong cùng một loài Pheromone báo động thường gặp ở những loài côn trùng

thuộc các bộ như bộ Cánh cứng (Coleoptera), Cánh nửa cứng (Hemiptera), Cánh đều (Homoptera) và Cánh thẳng (Orthoptera) Có 2 hình thức báo động:

+ Tập hợp (aggregative): tập hợp các cá thể trong bầy đàn lại trong phạm vi của nguồn pheromone cho vệc: chọn bắt cặp (mate selection), chống lại những kẻ thù ăn thịt, vượt qua sức đề kháng của thực vật ký chủ bằng cách tấn công số đông (mass attack)

+ Xua đuổi (repellent): xua đuổi các cá thể khác ra khỏi một giới hạn không gian nhất định của nguồn pheromone

* Primer pheromone: kích thích tố làm thay đổi hay làm chậm lại sinh lý của côn trùng được xác định bởi tế bào thần kinh cảm giác gửi tín hiệu đến não để phóng thích hormone của hệ thống tuyến nội tiết (Wyatt, 2003) Theo Jain và Bhargava (2007) đây là loại được sử dụng chủ yếu bởi côn trùng có tập tính xã hội [bộ Cánh màng (Hymenoptera): ong, kiến…và bộ Mối (Isonoptera)] để ngăn cản việc sinh sản của các cá thể khác trong loài

2.1.2.4 Ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng pheromone trong việc phòng trừ dịch hại cây trồng

* Ưu điểm

Giảm lượng thuốc hóa học tổng hợp, từ đó làm giảm sự ngộ độc và giảm

dư lượng thuốc trong môi trường; ít gây hại cho côn trùng có ích và các sinh vật khác; giảm số lần phun, thời gian phun và giảm giá thành; phát hiện sớm

sự xuất hiện của loài, mức độ phát sinh dịch hại làm cơ sở cho dự tính dự báo

* Nhược điểm

Việc sử dụng pheromone trong phòng trừ côn trùng gây hại còn gặp một

số khó khăn như: chất lượng sản phẩm còn kém, giá cao, thời gian bảo quản

để sử dụng ngắn (Bùi Công Hiển, 2002)

2.2 Pheromone giới tính

2.2.1 Định nghĩa

Pheromone giới tính là một chất hóa học hay hỗn hợp của những chất hóa học được cá thể tiết ra môi trường để hấp dẫn sự giao phối của những cá thể khác giới trong cùng một loài Do hoạt động như những hóa chất có nguồn gốc sinh học với tính chọn lọc cao và ở nồng độ rất thấp, việc áp dụng pheromone giới tính không để lại dư lượng, thân thiện với môi trường và an toàn đối với sức khỏe của con người Bên cạnh là đối tượng nghiên cứu của các lĩnh vực như hóa học hữu cơ, hóa chất sinh thái học (Chemical ecology)

và côn trùng học ứng dụng (Applied Entomology) (Ando et al., 2004)

Pheromone giới tính còn là một sự thay thế hiệu quả cho nông dược trong

công tác quản lý sâu hại (Gibb et al., 2005) và được đánh giá như là một công

cụ hữu hiệu của IPM (Wakamura et al., 1992; Cardé and Minsk, 1995)

Từ khi pheromone giới tính đầu tiên là hợp chất Bombykol 10,12-hexadecadien-1-ol) của ngài tằm (Bombyx mori L.) được xác định bởi Butenandt et al (1959) cho đến nay, pheromone giới tính của gần 663 loài

([10E,12Z]-trưởng thành và chất hấp dẫn giới tính của hơn 1.235 loài côn trùng bộ Cánh vảy đã được xác định (Ando, 2015; El-Sayed, 2015)

2.2.2 Tính đa dạng cấu trúc của các thành phần pheromone giới tính của bộ Cánh vảy (Lepidoptera)

Trong các loài thuộc bộ Cánh vảy (Lepidoptera), sự phóng thích pheromone giới tính xảy ra tại một thời gian cụ thể trong ngày tùy thuộc vào loài Khi phóng thích, trưởng thành cái thường nâng cao vùng bụng, phồng tuyến pheromone kết hợp với cơ quan đẻ trứng ở cuối bụng để phóng thích pheromone với tốc độ vài chục picogram trong mỗi giây Trưởng thành đực có cùng thời gian hoạt động trong ngày với trưởng thành cái và đáp ứng với pheromone của con cái phát ra Chúng có khả năng đáp ứng lại với pheromone bằng cách bay đến nơi đầu hướng gió từ hàng chục, thậm chí hàng trăm mét để xác định vị trí (Baker, 2011)

Dựa vào cấu trúc của chuỗi mạch carbon và con đường sinh tổng hợp của

nó mà pheromone giới tính bộ Cánh vảy có thể chia thành 3 kiểu: kiểu I, kiểu

II và kiểu khác (Ando et al., 2004)

* Kiểu I

Kiểu I chiếm khoảng 75% số lượng các thành phần pheromone đã được xác định, bao gồm những hợp chất hữu cơ mạch thẳng, no hoặc chưa no, có độ dài chuỗi từ 10 đến 18 carbon và có mang một nhóm chức ở đầu mạch, thông thường là hydroxyl (-OH), acetoxyl (-O2CCH3) hoặc formyl (-CHO) Ví dụ

pheromone của ngài tằm, Bombyx mori L là bombykol,

(10E,12Z)-10,12-hexadecadinenyl-1-ol (E10,Z12-16:OH) Trong nhóm này, mạch carbon với số lượng carbon chẵn chiếm ưu thế do pheromone kiểu I là những dẫn xuất từ acid béo như acid palmitic (16 carbon) và acid stearic (18 carbon) Tuy nhiên,

đã có một số phát hiện pheromone kiểu I với số lượng carbon lẻ trong mạch,

ví dụ như pheromone các loài ngài sâu đục thân khoai tây, Phthorimaea operculella Zeller (Lepidoptera: Gelechiidae) gồm 2 thành phần (4E,7Z)-4,7- tridecadienyl acetate (E4,Z7-13:OAc) và (4E,7Z,10Z)-4,7,10-tridecatrinenyl

acetate (E4,Z7,Z10-13:OAc); pheromone của loài ngài đục lá cà chua,

Keiferia lycopersicella (Gelechiidae) là hợp chất (E)-4-tridecenyl acetate

(E4-13:OAc); sâu đục thân thuốc lá, Scrobipalpa heliopa (Gelechiidae) là hợp chất (E)-3-tridecenyl acetate (E3-13:OAc); sâu đục thân mía, Chilo auricilius (Pyralidae: Crambinae) là 2 hợp chất (Z)-8-tridecenyl acetate (Z8-13:OAc) và (Z)-10-pentadecenyl acetate (Z10-15:OAc); sâu đục trái Cranberry, Acrobasis vacinii (Pyralidae: Phycitinae) gồm 2 thành phần (8E,10Z)-8,10- pentadecadinenyl acetate (E8,Z10-15:OAc) và (E)-9-pentadecenyl acetate (E9-15:OAc); sâu ăn tạp trên cải bắp, Mamestra brassicae (Noctuidae: Hadeninae) là hợp chất (Z)-11-heptadecenyl acetate (Z11-17:OAc)

Bảng 2.1: Cấu trúc hóa học của các kiểu pheromone (Lê Văn Vàng, 2009)

(tên viết tắt)

Tên loài (họ)

I (Z)-8-dodecenyl

acetate

(Z8-12:OAc)

Cryptophlebia amamiana (Tortricidae)

* Kiểu II

Pheromone thuộc kiểu II chiếm khoảng 15% trong tổng số các thành phần pheromone của côn trùng thuộc bộ Cánh vảy, hiện diện ở 65 loài thuộc các họ Geometridae (30 loài), Noctuidae (12 loài), Lymantriidae (7 loài) và Arctiidae (6 loài)

Những pheromone trong kiểu này được tạo thành từ những hợp chất hữu

cơ không phân nhánh, có độ dài chuỗi 17-23 carbon không có nhóm chức ở đầu mạch Trái ngược pheromone kiểu I, trong nhóm này chuỗi carbon lẻ chiếm đa số, chỉ một số loài có thành phần pheromone là 18, 20 hoặc 22 carbon Phần lớn các hợp chất của kiểu II có 2-3 nối đôi, được sinh tổng hợp

từ linolic, linolenic acid với những dẫn xuất epoxy Qua khảo sát thì các pheromone thuộc kiểu II được tạo thành với ba liên kết đôi và một dẫn xuất epoxy nhiều hơn các pheromone được tạo thành từ hai liên kết đôi và một dẫn xuất epoxy Các liên kết đôi và dẫn xuất epoxy thường được cố định ở các vị

trí thứ 3, 6, 9 (Ando et al., 2004) Ví dụ pheromone của loài ngài sâu đo lớn gây hại trên lá trà Nhật Bản (Japanese giant looper), Ascotis selenaria

OH

*

cretacea Bulter được cấu thành từ hỗn hợp của nonadecatriene (Z3,Z6,Z9-19:H) và (6Z,9Z)-6,9-epoxy-3-nonadecadiene

(3Z,6Z,9Z)-3,6,9-(Z3,Z6,epo3-19:H) với tỷ lệ 1:100

* Kiểu khác

Những pheromone được tạo thành từ những chất hữu cơ không thuộc hai nhóm trên sẽ được xếp vào kiểu này, thường hiện diện ở các loài thuộc họ Eriocraniidae, Nepticulidae,…Ví dụ pheromone các loài ngài sâu cuốn lá cây

cà phê, Leucoptera coffeella được tạo thành từ hỗn hợp của

5,9-dimethylpentadecane là thành phần chính và 5,9-dimethylhexadecane là thành phần phụ

2.2.3 Một số hydrocarbon trong pheromone giới tính của côn trùng

bộ Cánh vảy (Lepidoptera)

Thành phần pheromone của côn trùng bộ Cánh vảy được phân thành kiểu

I bao gồm các hợp chất C10-C18 chứa các nhóm chức alcohol, acetate và aldehyde; kiểu II bao gồm các hợp chất hydrocarbon C17-C23 không phân cựchoặc dẫn xuất epoxy của chúng và một số thành phần khác rất khó phân loại

(Millar, 2000; Ando et al., 2004; Xiao et al., 2012)

Những hydrocarbon ở lớp biểu bì da được biết đến như là hóa chất tín

hiệu của côn trùng (Howard, 1993; Howard and Blomquist, 2005; Xiao et al.,

2012) Tuy nhiên, các hydrocarbon này chỉ đảm nhận vai trò mang tín hiệu khi

được kết hợp với pheromone giới tính (Xiao et al., 2010)

Gần đây, trong pheromone giới tính của một số loài thuộc họ Pyralidae

(Millar et al., 2005; Strong et al., 2008; Xiao et al., 2012) và họ Crambidae (Cabrera et al., 2001; Gibb et al., 2007; Xiao et al., 2012) được tìm thấy cả

kiểu I và kiểu II Cụ thể:

- Sâu gây hại cây lá kim, Dioryctria abietivorella (Lepidoptera:

Pyralidae): thành phần pheromone đã được xác định trước đây chỉ có 1 thành phần là Z9,E11-14:OAc Tuy nhiên, thử nghiệm ngoài đồng của hợp chất này

lại cho hiệu quả hấp dẫn thấp Millar et al (2005) bằng phương pháp GC-EAD

và GC-MS đã xác định thêm 1 thành phần phụ có vai trò thiết yếu trong việc

hấp dẫn trưởng thành đực loài D abietivorella là hợp chất hydrocarbon không

no Z3,Z6,Z9,Z12,Z15-25:H Thực nghiệm cho thấy khi sử dụng mồi gồm hỗn hợp 2 thành phần trên ở tỷ lệ acetate:hydrocarbon là 1:5 cho hiệu quả hấp dẫn cao hơn đáng kể so với hợp chất Z9,E11-14:OAc đơn lẻ có cùng nồng độ

- Sâu hại quả hạnh nhân, quả hồ trăn và quả óc chó, Amyelois transitella

(Lepidoptera: Pyralidae): thành phần pheromone giới tính của loài này gồm có

4 thành phần: Z11,Z13-16:Ald; Z11,Z13-16:OH; Z11,E13-16:OH và Z3,Z6,Z9,Z12,Z15-23:H Trong đó, 2 hợp chất Z11,Z13-16:Ald và Z3,Z6,Z9,Z12,Z15-23:H được xác định là các thành phần thiết yếu trong hỗn hợp pheromone giới tính loài này Hai hợp chất còn lại Z11,Z13-16:OH và

Z11,E13-16:OH được xem là các thành phần phụ (Kanno et al., 2010)

- Sâu đục trái cà chua, Neoleucinodes elegantalis (Lepidotera:

Crambidae): thành phần pheromone giới tính ly trích từ tuyến pheromone của

loài đã được Cabrera et al (2001) xác định bằng phương pháp phân tích

GC-EAD và GC-MS gồm 5 thành phần: E11-16:OH; Z11-16:OH; E11-16:Ald; E11-16:OAc và Z3,Z6,Z9-23:H Trong đó, E11-16:OH được xác định là thành phần chính, khi được sử dụng riêng lẻ cho hiệu quả hấp dẫn cao hơn 2 trưởng thành cái chưa bắt cặp Hợp chất Z3,Z6,Z9-23:H khi được phối trộn với E11-

16:OH làm tăng hiệu quả hấp dẫn đối với trưởng thành đực N elegantalis cao

hơn 60 lần so với 2 trưởng thành cái ở tỷ lệ alcohol:hydrocarbon 20:1, nồng độ 1.000 µg Ba thành phần còn lại (Z11-16:OH; E11-16:Ald và E11-16:OAc) khi được thêm vào hỗn hợp trên gây ức chế sự hấp dẫn làm giảm đáng kể số lượng trưởng thành đực vào bẫy

- Sâu đục trái xoài, Deanolis sublimbalis (Lepidoptera: Crambidae) gây

hại ở Đông Nam Á, Ấn Độ và miền Bắc Australia: thành phần pheromone giới tính của loài gồm 3 thành phần Z11-16:Ald; Z11-16:OH và Z3,Z6,Z9-23:H Không hợp chất nào trong cả 3 hợp chất có khả năng hấp dẫn trưởng thành đực khi được sử dụng đơn lẻ Hỗn hợp Z11-16:Ald và Z11-16:OH cho hiệu quả hấp dẫn khá yếu Z11-16:Ald và Z3,Z6,Z9-23:H được ghi nhận là 2 thành

phần thiết yếu trong việc hấp dẫn trưởng thành đực D sublimbalis Ở nồng độ

1.000 µg, tỷ lệ 1:1 hai hợp chất này cho hiệu quả hấp dẫn cao hơn so với trưởng thành cái chưa bắt cặp Z11-16:OH được ghi nhận không làm tăng số lượng trưởng thành vào bẫy khi được thêm vào hỗn hợp Z11-16:Ald và

thành đực C pluto vì khi vắng mặt hydrocarbon này hỗn hợp các thành phần

còn lại cho hiệu quả hấp dẫn không khác biệt so với đối chứng (mồi trống)

- Sâu đục trái cây, Conogethes punctiferalis (Lepidoptera: Crambidae):

pheromone giới tính của loài bao gồm kiểu I (E10-16:Ald và Z10-16:Ald) và

kiểu II (Z3, Z6, Z9-23:H và Z3, Z6, Z9-27:H) (Xiao et al., 2012)

Trước đây, Konno et al (1982) đã xác định pheromone giới tính của loài SĐT (C punctiferalis) tại Nhật Bản là hỗn hợp của (E)-10-hexadecenal (E10- 16:Ald) và (Z)-10-hexadecenal (Z10-16:Ald) từ tuyến pheromone của C punctiferalis cái Đến năm 2010, Xiao và Honda đã phát hiện sự hiện diện của những thành phần không phân cực trong lớp sáp của cơ thể trưởng thành C punctiferalis, những thành phần này có chức năng hỗ trợ trưởng thành cái

trong việc hấp dẫn trưởng thành đực trong cùng một loài

Bằng kỹ thuật phân tích GC-MS, Xiao et al (2012) đã xác định được

bốn hợp chất trienyl hydrocarbon trong nhóm không phân cực trên lớp sáp của

cơ thể trưởng thành C punctiferalis bao gồm (3Z,6Z,9Z)-3,6,9-tricosatriene

(Z3,Z6,Z9-23:H), (3Z,6Z,9Z)-3,6,9-pentacosatriene (Z3,Z6,Z9-25:H),

(3Z,6Z,9Z)-3,6,9-heptacosatriene (Z3,Z6,Z9-27:H) và

(3Z,6Z,9Z)-3,6,9-nonacosatriene (Z3,Z6,Z9-29:H) Tuy nhiên, trong số những hydrocarbon được xác định chỉ có hai hợp chất Z3,Z6,Z9-23:H và Z3,Z6,Z9-27:H làm gia tăng hoạt động của hợp chất pheromone E10-16:Ald và Z10-16:Ald

- Sâu đục dây khoai lang, Omphisa anastomosalis (Lepidoptera: Crambidae): thành phần pheromone giới tính của O anastomosalis bao gồm hợp chất (10E,14E)-10,14-hexadecadienal (E10,E14-16:Ald) là thành phần chính, (E)-10-hexadecenal (E10-16:Ald) và (E)-14-hexadecenal (E14-16:Ald)

là thành phần phụ Tuy nhiên, bẫy mồi với các hợp chất pheromone tổng hợp

lại cho hiệu quả hấp dẫn đối với trưởng thành đực O anastomosalis kém hơn

so với trưởng thành cái chưa bắt cặp ở điều kiện ngoài đồng Tuy nhiên, đã xác định được hợp chất hydrocarbon (3Z,6Z,9Z)-3,6,9-tricosatriene (Z3,Z6,Z9-23:H) từ tuyến pheromone giới tính của trưởng thành sâu đục dây

khoai lang (O anastomosalis) từ Việt Nam bằng kỹ thuật phân tích sắc ký khí

ghép khối phổ Mồi pheromone phối trộn từ ba hợp chất E10,E14-16:Ald, E10-16:Ald và Z3,Z6,Z9-23:H ở tỷ lệ 1:0,2-1:2 có khả năng hấp dẫn đối với trưởng thành đực ở Việt Nam Ngoài ra, hai hợp chất hydrocarbon Z3,Z6,Z9-21:H và Z3,Z6,Z9-22:H cũng cho hiệu quả hấp dẫn tương tự như đối với Z3,Z6,Z9-23:H, cho thấy tác dụng mạnh mẽ của các hợp chất kiểu II đối với

hiệu quả hấp dẫn của pheromone giới tính tổng hợp (Yan et al., 2014)

- Sâu đục trái cà phổi, Leucinodes orbonalis Guenée (Lepidoptera:

Crambidae): phân tích GC-EAD và GC-MS mẫu ly trích từ tuyến pheromone,

thân và cánh của trưởng thành cái L orbonalis đã xác định được ba thành

phần gồm (E)-11-hexadecenyl acetate (E11-16:OAc), docosatriene (Z3,Z6,Z9-22:H) và (3Z,6Z,9Z)-3,6,9-tricosatriene (Z3,Z6,Z9-

(3Z,6Z,9Z)-3,6,9-23:H) Các hợp chất Z3,Z6,Z9-22:H và Z3,Z6,Z9-23:H khi được thêm vào mồi chứa E11-16:OAc đã làm gia tăng có ý nghĩa số lượng trưởng thành đực

của L orbonalis vào bẫy trong các thí nghiệm đánh giá ngoài đồng (Nguyễn

Thị Ngọc Nghĩa, 2014)

2.2.4 Ứng dụng của pheromone giới tính

2.2.4.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng pheromone trên thế giới

Kể từ pheromone giới tính đầu tiên, hợp chất bombykol 10,12-hexadecadien-1-ol] của bướm tằm (Bombyx mori L.) được xác định bởi Butenandt et al (1959), việc nghiên cứu và ứng dụng pheromone giới tính đã được phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia trên thế giới (Ando et al., 2004)

[(10E,12Z)-Cho đến nay, chỉ tính riêng trên côn trùng thuộc bộ Cánh vảy, pheromone giới tính của hơn 663 loài và chất hấp dẫn giới tính của hơn 1.235 loài đã được xác định và ghi nhận (Ando, 2015; El-Sayed, 2015) Trong gần 20 năm, các sản phẩm pheromone tổng hợp đã được công nghiệp hóa ở Anh, Pháp, Mỹ, Đức, chủ yếu là để phát hiện và dự tính dự báo Riêng tại Pháp, sản phẩm được sử dụng để dự tính dự báo cho trên 25 loài côn trùng gây hại phổ biến cho nhiều loài cây trồng (Nguyễn Thị Thu Cúc, 2009) Bên cạnh là đối tượng nghiên cứu cho ngành hóa học hữu cơ, hóa chất sinh thái học và côn trùng học ứng dụng, pheromone giới tính còn được xem là một công cụ hiệu quả trong quản lý côn

trùng gây hại (Ando et al., 2004) Theo ghi nhận của Ando et al (2004) và

Buekens (2012) có thể sử dụng pheromone giới tính với bốn mục đích sau:

a) Phát hiện và theo dõi sự hiện diện của côn trùng gây hại

Do có đặc tính chuyên biệt, chỉ hấp dẫn các cá thể trong cùng một loài và hiệu lực hấp dẫn rất cao, pheromone giới tính được xem là một trong những công cụ hữu hiệu nhất để phát hiện sớm, xác định thời gian hoạt động của côn trùng, từ đó đưa ra các biện pháp quản lý hiệu quả các loài gây hại (Buekens, 2012) Pheromone được sử dụng để khảo sát thời gian và địa điểm hiện diện của côn trùng gây hại bằng cách đặt bẫy chứa mồi pheromone (Buekens, 2012) Tại miền Trung Valley của California vào những năm 1970, đã thành

công phát hiện sâu đục quả màu hồng, Pectinophora gossypiella (Lepidoptera:

Gelechiidae) khi đặt 1 bẫy pheromone/250 ha Các chương trình sử dụng bẫy

pheromone để theo dõi sự xuất hiện quần thể di cư hằng năm của loài Agrotis ipsilon (Lepidoptera: Noctuidae) ở miền Trung Tây hoặc sự lan truyền của quần thể loài Lymantria dispar (Lepidoptera: Erabidae) (Baker, 2009)

Khi biết được pheromone của một loài côn trùng gây hại nào đó, thì việc phát hiện sự hiện diện hoặc xác định vùng nhiễm cũng như cảnh báo sớm sự xuất hiện của loài côn trùng đó sẽ trở nên đơn giản, nhanh chóng với độ chính xác rất cao Ứng dụng pheromone trong kiểm dịch thực vật trước khi nhập nội một loại cây trồng mới là đều cần thiết và phù hợp với xu hướng hiện nay của thế giới (Nguyễn Công Thuật, 1996)

b) Khảo sát sự biến động quần thể, dự tính dự báo côn trùng gây hại

Pheromone giới tính được xem là một công cụ hữu hiệu để thay thế cho bẫy đèn và bẫy màu vàng trong việc khảo sát sự biến động mật số quần thể của

côn trùng gây hại (Wakamura et al., 2004) Giai đoạn mới trưởng thành của

quần thể một loài ngài gây hại nào đó có thể được phát hiện dễ dàng bằng cách

đặt bẫy pheromone (Vang et al., 2006) và như vậy sẽ cung cấp thông tin để đề

xuất thời điểm phòng trị đúng lúc và hợp lý Thông thường, một lượng từ

0,1-1 mg pheromone giới tính tổng hợp được nhồi vào một tuýp cao su (đường kính 8 mm) cho hiệu quả hấp dẫn trưởng thành đực ít nhất là một tháng và có

thể kéo dài đến 2 tháng (Ando et al., 2004)

Để khảo sát sự biến động quần thể, bẫy pheromone được đặt trên một khu vực cụ thể rồi đếm mật số ngài vào bẫy định kỳ (thường là 2 tuần/lần) trong suốt chu kỳ một năm Thông tin về mật số côn trùng gây hại trong vùng canh tác và trên một đơn vị thời gian cho phép ta dự tính dự báo sớm sự gây hại của côn trùng đó để có thể áp dụng những biện pháp xử lý thích hợp Mặt khác, ngưỡng kinh tế của một số loài côn trùng gây hại đã được xây dựng trên

số lượng côn trùng vào bẫy pheromone (Mudavanhu et al., 2011)

c) Phòng trị côn trùng gây hại bằng biện pháp bẫy tập hợp

Bẫy tập hợp (mass trapping) là biện pháp sử dụng một số lượng lớn bẫy pheromone để thu hút và giết hết trưởng thành đực trên một vùng không gian

cụ thể để ngăn chặn sự bắt cặp giữa trưởng thành đực và trưởng thành cái, dẫn đến giảm mức độ thiệt hại do sâu gây ra xuống mức độ dưới ngưỡng kinh tế Biện pháp này, đặc biệt hiệu quả đối với việc quản lý côn trùng trong kho vựa thuộc bộ Cánh cứng (Coleoptera) Tuy nhiên, bẫy tập hợp thường không thành công trong việc làm giảm mật số của các loài ngài có tính di động cao và mức

độ quần thể lớn (Wakamura et al., 2004) Theo Bakke và Lie (1989) thì

Trematerra và Battaini (1987) đã áp dụng thành công bẫy pheromone tập hợp với mật độ 260-270 m3/bẫy để phòng trừ loài sâu bột mì, Ephestia kuehniella (Zeller) tại vùng Địa Trung Hải Báo cáo của Sternlicht et al (1990) cho thấy

với mật độ 120 bẫy/ha (0,4-0,6 mg/bẫy, thay mồi 4 tháng/lần), bẫy pheromone

tập hợp đã cho hiệu quả phòng trị loài ngài gây hại hoa chanh (Prays citri

Millière) ở Israel cao và rẻ tiền hơn so với phun Azinphos-methyl (gốc lân

hữu cơ) 3-6 lần/năm Wang et al (2005) đã áp dụng thành công bẫy pheromone tập hợp để quản lý sâu hại trà, Euproctis pseudoconspersa

(Lepidoptera: Lymantriidae) ở tỉnh Guizhou, với 1,5 mg của dimethylpentadencyl isobutyrate/tuýp cao su/bẫy, mật độ 25 bẫy/ha Trong 2 năm đã bắt được 146,77 trưởng thành đực; mật số của ấu trùng và nhộng giảm 27,87-50,85 và 38,89-51,11%, tương ứng Sâu đục quả bông màu hồng,

10,14-Pectinophora gossypiella Saunders (Lepidoptera: Gelechiidae) ở Brazil được

kiểm soát hiệu quả nhờ vào bẫy tập hợp Bẫy dạng bẫy dầu chứa 0,2 g pheromone, mật độ 20 bẫy/ha và đặt ngay sau khi cây ra bông đầu tiên (hoặc vào quả) (Mafra-Neto and Habib, 1996)

Nghiên cứu và ứng dụng pheromone giới tính dưới hình thức bẫy tập hợp

đã được tiến hành trên 100 loài côn trùng gây hại, trong đó có 48 loài thuộc bộ Cánh vảy (Lepidoptera), 45 loài thuộc bộ Cánh cứng (Coleoptera), 10 loài thuộc bộ Hai cánh (Diptera), 4 loài thuộc bộ Cánh đều (Homoptera) và 4 loài thuộc các bộ côn trùng khác: Cánh bằng (Isoptera), Cánh nửa cứng (Hemiptera), Cánh tơ (Thysanoptera) và Cánh màng (Hymenoptera) (El-Sayed, 2014)

d) Phòng trị côn trùng gây hại bằng biện pháp quấy rối sự bắt cặp

Hoạt động tìm bắt cặp ở côn trùng bộ Cánh vảy chủ yếu dựa vào tín hiệu (mùi) của pheromone giới tính do con cái tiết ra Khi tín hiệu mùi pheromone

bị quấy rối thì các cá thể đực sẽ không tìm được các cá thể cái và ngược lại, như vậy chúng không thể bắt cặp và sinh sản Phương pháp quấy rối bắt cặp (Mating disruption) là làm tràn ngập vùng không gian của cây trồng với mùi pheromone tổng hợp của loài ngài gây hại để quấy rối tín hiệu pheromone do trưởng thành cái tiết ra nhằm ngăn chặn sự tiếp xúc giữa trưởng thành đực và trưởng thành cái làm cho chúng không thể bắt cặp và sinh sản trên vùng không gian của cây trồng So với việc sử dụng thuốc trừ sâu, phương pháp quấy rối

bắt cặp có tính chọn lọc cao và bảo đảm cho sự tồn tại của thiên địch

Mặt khác, pheromone giới tính đã được chỉ rõ là không gây độc đối với động vật hữu nhũ và không ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Đây là biện

pháp đang được áp dụng rất rộng rãi ở những nước phát triển Theo Ando et

al (2004), pheromone giới tính của hơn 20 loài ngài đã được thương mại hóa

dưới hình thức chất quấy rối bắt cặp với diện tích áp dụng lên đến 415.300 ha cây trồng, bao gồm bông vải, cây ăn trái, cây trà và cây rừng ở Mỹ, Nhật và Châu Âu vào năm 2002

Quấy rối sự bắt cặp là một phương pháp tác động lên hành vi nên côn trùng gây hại hiếm khi phát triển được tính kháng Một minh chứng cho

trường hợp này là loài sâu hại nụ bông vải, Pectinophora gossypiella đã được

kiểm soát bởi phương pháp quấy rối bắt cặp trong hơn 20 năm mà không hề

xuất hiện tính kháng (Ando et al., 2004)

Tuy nhiên, Mochizuki et al (2002) đã ghi nhận trường hợp kháng đầu tiên đối với chất quấy rối bắt cặp của quần thể sâu cuốn lá trà, Adoxophyes honmai Yasuda Quần thể A honmai gây hại các cánh đồng trà ở Shimada

thuộc quận Shizuoka (Nhật Bản) đã được quản lý bằng phương pháp quấy rối

sự bắt cặp với chất quấy rối là (Z)-11-tetradecenyl acetate kể từ năm 1983

Vào 4 năm sau đó, tỷ lệ con đực bị bắt dính bằng bẫy pheromone là 96% Tuy nhiên, từ năm 1996 đến 1998, tức 14 đến 16 năm sau khi áp dụng biện pháp quấy rối sự bắt cặp, thì tỷ lệ này giảm xuống chỉ còn 50% trong khi áp dụng sự quấy rối ở các cánh đồng trà chưa từng được áp dụng thì tỷ lệ đạt được là 99% Kết quả này cho thấy việc liên tục áp dụng chất quấy rối ở Shimada đã tạo nên một áp lực chọn lọc lớn và hiện tượng này được gọi là “sự kháng” của

A honmai đối với (Z)-11-tetradecenyl acetate Khi phối hợp 4 thành phần pheromone (Z)-9-tetradecenyl acetate, (Z)-11-tetradecenyl acetate, (E)-11-

tetradecenyl acetate và 10-methyldodecyl acetate với tỷ lệ 63:31:4:2 thì tỷ lệ

trưởng thành bị bắt dính tăng lên 99% và mật số của ấu trùng A honmai ở các

thế hệ sau đã giảm lại Kết quả này chứng tỏ 4 thành phần pheromone phối

hợp này là một công cụ quản lý hiệu quả đối với “quần thể kháng” A honmai

Hầu hết, pheromone tổng hợp được nhồi vào một tuýp nhựa tổng hợp dài 20 cm (50-100 mg pheromone tổng hợp/tuýp) và sẽ tiếp tục phóng thích

pheromone hơn 2-3 tháng (Ando et al., 2004) Cho đến nay, pheromone giới

tính đã được nghiên cứu và ứng dụng dưới hình thức quấy rối bắt cặp trên 140 loài côn trùng gây hại gồm 121 loài thuộc bộ Cánh vảy, 9 loài thuộc bộ Cánh cứng và 10 loài thuộc các bộ côn trùng khác (El-Sayed, 2014)

2.2.4.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng pheromone tại Việt Nam

Tại ĐBSCL, thử nghiệm ngẫu nhiên ngoài đồng bằng các pheromone giới tính tổng hợp đã ghi nhận được chất hấp dẫn giới tính của 19 loài ngài Trong đó, 4 loài ngài thuộc họ Noctuidae, họ phụ Plusiinae, là những loài ngài sâu hại rau màu Diễn biến mật số quần thể của 3 trong 4 loài ngài này đã

được ghi nhận (Hai et al., 2002)

Từ năm 2001-2004, các thí nghiệm về khả năng hấp dẫn của pheromone đối với một số đối tượng sâu hại trên rau họ thập tự, cà chua, nho, hành tây, hành ta, dưa hấu, lạc và vải thiều tại Hà Nội, Bắc Ninh, Hà Nam, Vĩnh Phúc,

Bắc Giang, Hải Phòng và nhiều địa phương khác (diện tích mỗi điểm triển khai 5-10 ha/vụ) Kết quả ghi nhận được số lượng trưởng thành sâu tơ,

Plutella xylostella; sâu ăn tạp, Spodoptera litura; sâu xanh, Helicoverpa armigera và sâu xanh da láng, Spodoptera exigua vào bẫy khá lớn (125,8- 139,2 con/bẫy/ngày), riêng sâu đục cuống quả vải, Camellia sinensis thì rất ít

(7,6 con/bẫy/ngày) (Lê Văn Trịnh và ctv., 2005) Kết quả nghiên cứu của

Wang et al (2004) cũng đã khẳng định việc áp dụng bẫy pheromone tập hợp phối hợp với sử dụng thuốc Bacillus thuringiensis (2-3 lần/vụ) trên các ruộng cải bắp và su hào ở miền bắc Việt Nam cho hiệu quả làm giảm mật số P xylostella cao hơn so với việc sử dụng thuốc trừ sâu hóa học 7 lần/vụ

Tại Hải Dương, thí nghiệm đặt 400 bẫy pheromone/ha cho khả năng

khống chế sâu tơ, P xylostella và sâu ăn tạp, S litura mà không cần phải phun

thuốc trừ sâu (Lê Văn Trịnh và ctv., 2005) Trong năm 2003 bẫy pheromone

đã triển khai áp dụng trên tổng diện tích 656,8 ha tại 9 tỉnh trong cả nước, phòng trừ 6 loài sâu hại trên 7 loại cây trồng là rau họ Thập tự, hành tây, cà chua, lạc, dưa hấu, nho và vải thiều Trong đó, cây trồng áp dụng lớn nhất là rau hoa thập tự với tổng diện tích 245 ha (Lê Văn Trịnh và ctv., 2005) Wang

et al (2004) đã nghiên cứu ảnh hưởng của các dạng bẫy và các loại mồi pheromone giới tính đến sự bắt dính P xylostella tại các ruộng cải bắp ở ngoại

ô Hà Nội từ tháng 2/2002 đến tháng 5/2002 Bên cạnh đó, thí nghiệm còn kết hợp so sánh hiệu quả hấp dẫn của 2 loại mồi pheromone giới tính: mồi Trung

Quốc gồm 3 thành phần pheromone tổng hợp (Z)-11-hexadecenal 16:Ald), (Z)-11-hexadecenyl acetate (Z11-16:OAc) và (Z)-1-hexadecen-1-ol

(Z11-(Z11-16:OH) với tỷ lệ phối hợp là 50:50:1, 50 mg/tuýp cao su màu xanh được cung cấp từ viện Động vật học, Học Viện Khoa học Tự nhiên Trung Quốc); mồi Nhật Bản (Z11-16:Ald, Z11-16:OAc, Z11-16:OH và butylated hydroxyl toluene như là chất chống oxy hóa với tỷ lệ 50:50:1:5, 106 mg/mỗi tuýp cao su màu đỏ được cung cấp từ Shin-etsu Chemical Co Ltd, Japan Kết quả được ghi nhận là hiệu quả hấp dẫn giữa 2 loại mồi pheromone giới tính này khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê

Lê Văn Vàng và ctv (2006) và Vang et al (2008) đã xác định thành phần pheromone giới tính của ngài sâu đục vỏ trái bưởi, Prays sp và ngài sâu

vẽ bùa cam quít, Phyllocnistis citrella Stainton tại ĐBSCL Hiệu quả áp dụng

của hai loại pheromone giới tính tổng hợp này đã được khảo sát tại thành phố

Cần Thơ, tỉnh Hậu Giang và Vĩnh Long (Lê Văn Vàng và ctv., 2009) Bên cạnh đó pheromone giới tính của ngài sâu đục vỏ trái, P endocarpa là hợp chất (Z)-7-tetradecenal (Z7-14:Ald) đã được tổng hợp thông qua phản ứng

Wittig và theo sau là việc tinh lọc bằng cột sắc ký mở sử dụng hỗn hợp 15%

nitrat bạc (AgNO3) trong silica gel làm pha tĩnh (Lê Văn Vàng và ctv., 2006) Theo Lê Văn Vàng và ctv (2007) phân tích Gas Chromatography (GC)-Electroantennogram detector (EAD) cho thấy râu đầu trưởng thành đực

Conopomorpha litchiella đáp ứng với hai thành phần pheromone (ký hiệu là

thành phần I và II) trong mẫu ly trích với cường độ đáp ứng và thời gian lưu lần lượt như sau: 43 μV ở Rt 15,60 phút và 264 μV ở 16,14 phút Trong phân

tích GC-EAD của những hợp chất 16 carbon mạch thẳng tổng hợp, hexadecen-1-ol và (7E,11E)-7,11-hexadecadienyl acetate có cùng thời gian

(10Z)-10-lưu với thành phần pheromone I ở 15,60 phút Tuy nhiên, đáp ứng EAG của

(7Z,11Z)-7,11-hexadecadienyl acetate (288 μV) là mạnh hơn rất nhiều so với (10Z)-10-hexadecen-1-ol (183 μV) Một cách tổng quát, giữa những hợp chất

được phân tích, râu đầu trưởng thành đực đáp ứng EAG mạnh với acetate

(-CO2CH3), trong khi đáp ứng yếu hoặc không đáp ứng với rượu (-OH) và aldehyde (-CHO)

Vang et al (2008) qua quá trình nghiên cứu tổng hợp và đánh giá ngoài

đồng ở Việt Nam và Nhật Bản đối với 7,11,13-hexadecatrienal – thành phần pheromone giới tính mới được xác định từ trưởng thành sâu vẽ bùa cái,

Phyllocnistis citrella đã chỉ ra rằng trưởng thành sâu vẽ bùa đực tại thành phố

Cần Thơ, Việt Nam bị hấp dẫn mạnh khi phối hợp 7,11-hexadecadienal và 7,11,13-hexadecatrienal với tỷ lệ 1:3 mà không hề bị thu hút khi chỉ có một thành phần 7,11-hexadecadienal, trong khi ở Nhật Bản thì hiệu quả thu hút trưởng thành đực vào bẫy sẽ giảm khi pha thêm thành phần 7,11,13-

hexadecatrienal vào mồi pheromone Từ đây, Vang et al (2008) đã khẳng định rằng pheromone giới tính của dòng ngài sâu vẽ bùa, P citrella tại Việt Nam thì tương tự như dòng ngài sâu vẽ bùa, P citrella tại Brazil và California; còn dòng ngài sâu vẽ bùa, P citrella ở Nhật Bản thì được thiết lập từ một hệ thống

truyền đạt thông tin khác biệt từ những dòng khác

Diễn biến mật số quần thể của ngài sâu vẽ bùa, Phyllocnistis citrella

Stainton gây hại cây có múi ở thành phố Cần Thơ và huyện Châu Thành tỉnh Hậu Giang đã được khảo sát bằng biện pháp đặt bẫy pheromone giới tính (Châu Nguyễn Quốc Khánh và ctv., 2009)

Theo Vang et al (2011) đã xác định pheromone giới tính của Prays endocarpa là hợp chất (Z)-7-tetradecenal (Z7-14:Ald) được chiết xuất từ

trưởng thành cái Trên vườn bưởi, đặt bẫy mồi tổng hợp Z7-14:Ald đã hấp dẫn

tốt đối với trưởng thành đực P endocarpa Hợp chất tổng hợp Z7-14:Ald

được ứng dụng giám sát và kiểm soát loài này trên các vườn bưởi tại tỉnh Vĩnh Long Việc khảo sát cho thấy lượng trưởng thành luôn hiện diện suốt trong

năm với cao điểm vào tháng 12, tháng 3 và tháng 4 Thử nghiệm bẫy tập hợp,

sử dụng 20 bẫy trên 0,1 ha vườn bưởi cho hiệu quả hạn chế trái bị hại đạt mức tương tự như sử dụng thuốc trừ sâu (Karate 2.5 EC) Các thử nghiệm quấy rối bắt cặp, sử dụng tuýp nhựa polyethylene (PE) chứa 80 mg hợp chất Z7-14:Ald đặt từ 200-400 tuýp/ha cũng khống chế sự gây hại của loài này như nghiệm thức phun thuốc trừ sâu Điều này đã chứng minh được tiềm năng sử dụng pheromone để kiểm soát loài này tại Việt Nam Lê Kỳ Ân (2009) phân tích và

tổng hợp thành công pheromone giới tính của sâu đục vỏ trái bưởi Prays sp với một thành phần duy nhất là (Z)-7-tetradecenal Ở điều kiện ngoài đồng,

Z7-14:Ald được sử dụng để theo dõi diễn biến mật số của quần thể sâu đục vỏ trái bưởi ở huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long Đồng thời mồi pheromone nồng

độ 0,5 mg/tuýp, mật độ 20 bẫy/1.000 m2

vàthay mới mỗi 6 tuần/lần để phòng

trị trực tiếp sâu đục vỏ trái bưởi Prays sp ở Vĩnh Long

Tại Viện Khoa học và Công nghệ đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp các pheromone giới tính của côn trùng và thu được những thành công bước đầu

trong tổng hợp thành phần chính của pheromone sâu tơ (Plutella xylostella), sâu đục vỏ trái bưởi (Prays sp), kiến vương (Oryctes rhinoceros), đuông hại dừa (Rhychophorus ferrugineus), sùng khoai lang (Cylas formicarius), sâu xám (Agrotis ipsilon), sâu đục trái cây (Conogethes punctiferalis),…(Nguyễn

Công Hào, 2009) Trung tâm nghiên cứu Hóa sinh ứng dụng nghiên cứu tổng hợp một số thành phần hóa học các pheromone của mọt hại kho, sâu đục thân mía, sâu xám hại rau màu và một số sâu khác (Trần Kim Qui, 2005 trích dẫn bởi Lê Văn Trịnh, 2007)

Vang et al (2012) phân tích GC-MS của dịch chiết từ tuyến pheromone trưởng thành cái sâu đục thân cây Mai dương, Carmenta mimosa (Lepidoptera: Sesiidae) là hợp chất (3Z,13Z)-3,13-octadecadienyl acetate Ở

điều kiện ngoài đồng, mồi tổng hợp chứa nhóm acetate đã thành công trong việc hấp dẫn trưởng thành đực Bổ sung một lượng nhỏ của nhóm rượu tương ứng không làm giảm số lượng trưởng thành bị hấp dẫn; trong khi một lượng

rất nhỏ của dẫn xuất aldehyde hoặc đồng phân (3E,13Z) thêm vào đã ức chế sự

(Ando et al., 2004), trừ các loài thuộc họ Psychidae có tuyến pheromone nằm

ở đốt ngực giữa (Subchev et al., 2000; Gries et al., 2006) Việc thu thập

pheromone giới tính ở côn trùng nói chung và côn trùng thuộc bộ Cánh vảy nói riêng thường được tiến hành vào giai đoạn côn trùng kêu gọi bắt cặp (calling period) khi lượng pheromone được sản xuất và phóng thích ra môi trường nhiều nhất

a) Bằng dung môi ly trích

Tuyến pheromone của trưởng thành cái đang ở giai đoạn gọi bắt cặp (calling period) được cắt và ngâm trong một lượng từ 5-10 µl/tuyến của các

dung môi không phân cực như n-pentane hoặc n-hexane trong khoảng từ 5-15

phút để ly trích pheromone Đối với các loài ngài có kích thước nhỏ, trưởng thành cái thường được làm cho ngưng hoạt động trước khi cắt tuyến pheromone bằng cách xử lý trưởng thành với khí CO2 (Choi et al., 2009) hoặc làm lạnh lọ đựng mẫu (Vang et al., 2006) Một số dung môi phân cực như

dichloromethane hay methanol cũng đã được sử dụng để ly trích pheromone Tuy nhiên, các dung môi phân cực cũng ly trích đồng thời các acid béo từ mô của tuyến pheromone làm cho mẫu ly trích bị nhiễm dẫn đến gây trở ngại cho quá trình giải đoán các kết quả phân tích (Jones and Oldham, 1999) Mặt khác, pheromone giới tính là những hợp chất bay hơi rất dễ hòa tan trong các dung môi không phân cực, nên việc ly trích chỉ cần tiến hành với một lượng dung môi vừa đủ trong một khoảng thời gian vừa phải

b) Bằng chất hấp phụ

Sử dụng các chất hấp phụ như Porapak-K, Haysep-K, Super-K, Tenak, than hoạt tính, bông thủy tinh, hạt thủy tinh hay cột thủy tinh mao dẫn để thu giữ mùi pheromone giới tính được phóng thích ra từ trưởng thành cái, sau đó

ly trích pheromone trong các chất hấp phụ bằng các loại dung môi không phân cực Điểm thuận lợi của phương pháp này là cho phép sự thu thập pheromone được tiến hành liên tục qua đó khảo sát được thời điểm trưởng thành cái phóng thích pheromone Tuy nhiên, do hàm lượng pheromone tiết ra từ trưởng thành cái là rất thấp, nên hiệu suất ly trích pheromone của biện pháp này là không

cao (Ando et al., 2004)

2.2.5.2 Sắc ký khí – Điện râu (GC-EAD)

Côn trùng cảm nhận mùi bằng những bộ phận cảm nhận (receptors), được gọi là sensilla, hiện diện nhiều nhất trên râu đầu (antennae) của chúng Khi râu trưởng thành đáp ứng với một kích thích mùi (olfactory stimulation)

sẽ sản sinh ra bên trong nó một điện thế Electroantennogram (EAG) là biểu

đồ ghi nhận sự thay đổi điện thế giữa đỉnh và gốc của râu đầu côn trùng trong suốt thời gian nó bị kích thích bởi những hợp chất bay hơi (volatile compounds) Tín hiệu điện ghi nhận được từ sự kích thích cụ thể trên râu đầu

bởi hợp chất bay hơi được gọi là đáp ứng điện râu (EAG-response); hoạt động tạo nên sự kích thích của hợp chất bay hơi trên râu đầu được gọi là hoạt động điện râu (EAG-activity) Trong trường hợp chất bay hơi là thành phần của một mẫu pheromone ly trích, đáp ứng điện râu được xem như là kết quả của sự kích thích pheromone (Lê Văn Vàng, 2009) Từ áp dụng đầu tiên vào năm

1957 để đo sự thay đổi điện thế trong râu đầu trưởng thành tằm đực (Bombix mori L.) khi nó bị kích thích bởi mùi của hợp chất bombykol (Schneider,

1957), kỹ thuật điện râu (Electroantennogram technique) và theo sau là sự liên hợp sắc ký khí-điện râu (Gas Chromatographic-Electroantennogram Detector,

GC-EAD) (Arn et al., 1975) đã tạo nên một cuộc cách mạng trong công tác

xác định cấu trúc hóa học của pheromone giới tính với vai trò là một hệ thống

trắc nghiệm sinh học Từ sau công bố của Arn et al (1975) hầu hết việc xác

định cấu trúc hóa học của các thành phần pheromone giới tính trên côn trùng

thuộc bộ Cánh vảy, bao gồm các loài Prays citri Millière, Prays olae Bernard

và Prays nephelomima Meyrick, được trắc nghiệm sinh học bằng kỹ thuật

GC-EAD (Lê Văn Vàng, 2009)

Trong liên hợp GC-EAD, một khớp nối hình chữ Y chia luồng khí mang (Helium) của máy sắc ký khí ra làm 2 phần bằng nhau, một phần đi về đầu dò

cố định của máy (thông thường là đầu dò ion hóa ngọn lửa, FID) và phần còn lại đi qua một bộ phận chuyển nhiệt trước khi vào một ống dẫn thủy tinh (bên trong được thổi không khí ẩm) để đến EAD Bộ phận ghi nhận tín hiệu của EAD là râu đầu của trưởng thành đực 2 đến 3 ngày tuổi, được cắt cẩn thận ở gần gốc và đỉnh, lắp vào 2 đầu điện cực (được làm bằng bạc và áo bên ngoài

bằng một lớp chlorua bạc) đã được tẩm nước muối sinh lý Bombyx mori của EAD (Vang et al., 2005) Tín hiệu đáp ứng pheromone từ râu đầu trưởng

thành đực sẽ được khuếch đại và lọc trước khi in ra dưới dạng biểu đồ Kỹ thuật GC-EAD cung cấp thông tin về thời gian lưu (retention time, Rt) và hoạt động EAG của mẫu phân tích

Do đầu dò điện râu (EAD) sử dụng râu đầu của trưởng thành đực còn sống làm bộ phận ghi nhận tín hiệu đáp ứng pheromone, nên đây là một loại đầu dò sinh học có độ nhạy cảm (Sensitivity) rất cao, có thể ghi nhận được tín hiệu đáp ứng ngay cả khi hàm lượng mẫu phân tích thấp hơn ngưỡng xác định của đầu dò FID hoặc đầu dò khối lượng (Mass selective detector) như trường

hợp của loài ngài sâu đục hạt ca cao, Conopomorpha cramerella Snellen và loài ngài sâu đục gân lá nhãn, Conopomorpha litchiella Bradley (Lê Văn Vàng

và ctv., 2007) Báo cáo của Ando et al (2004) cho thấy râu đầu trưởng thành đực của một loài ngài thuộc họ Geometridae, Hemerophila artilineata Butler,

bị kích thích ngay cả ở hàm lượng 0,01 ng của thành phần pheromone chính

Khi những loài được nghiên cứu có hàm lượng pheromone rất thấp thì đáp ứng điện râu là thông tin quý giá để làm sáng tỏ cấu trúc hóa học của các thành

phần pheromone (Ando et al., 2004) Ngay cả không sử dụng các phương pháp phân tích phổ, thành phần pheromone giới tính [(8E,10Z)-8,10- tetradecadienal] được tiết ra bởi trưởng thành cái của loài Cameraria ohridella

Deschka & Dimic (Gracillariidae) với hàm lượng ở mức độ pg (picogram) đã

được xác định bằng kỹ thuật GC-EAD (Svatos et al., 2001)

2.2.5.3 Sắc ký khí- Khối phổ

GC-MS (Gas Chromatography combined with Mass Spectrometry) là một kỹ thuật phân tích trong đó cột (column) của máy sắc ký GC đảm nhận vai trò tinh lọc mẫu, còn đầu dò khối lượng (MSD) đảm nhận vai trò ghi nhận

sự xuất hiện của mẫu (thời gian lưu) và cung cấp phổ khối lượng của mẫu Mẫu ly trích từ tuyến pheromone của trưởng thành cái có thể được phân tích trực tiếp bằng GC-MS mà không cần phải tinh lọc Kiểu va chạm ion (Electron impact, EI) với điện thế 70 eV là biện pháp được sử dụng rộng rãi, có thể ghi nhận được phổ khối lượng của mẫu ở hàm lượng phân tích vài nanogram (ng)

(Ando et al., 2004)

Do ion phân tử (M+) của những hợp chất mạch thẳng, một nối đôi, có

độ dài chuỗi từ C10-C18 rất khó phát hiện bằng kiểu phân tích EI, nên sự hiện

diện của chúng thường được giải đoán thông qua giá trị m/z của các ion phân

rã (fragment ions) có giá trị chuẩn đoán cao như [M-H2O]+ cho các hợp chất

rượu OH) (m/z: 138, 166, 194, 222, và 205) và các hợp chất aldehyde CHO) (m/z: 136, 164, 192, 220, và 248), và [M-AcOH]+ cho các hợp chất

(-acetate (-O2CCH3) (m/z: 138, 166, 194, 222, và 205) Thêm vào đó, các hợp

chất rượu và acetate có cùng một độ dài chuỗi sẽ có cùng sự phân rã ion, ngoại

trừ ion ở m/z 61 hiện diện ở các hợp chất acetate (Ando et al., 2004)

2.3 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài hướng đến các đối tượng nghiên cứu là một số loài côn trùng gây hại thuộc bộ Cánh vảy (Lepidoptera) hiện diện ở vùng đồng bằng sông Cửu Long bao gồm:

2.3.1 Sâu đục thân cây Mai dương, Carmenta mimosa Eichlin & Passoa

2.3.1.1 Phân loại

Theo Eichlin và Passoa (1983) sâu đục thân cây Mai dương có tên khoa

học là Carmenta mimosa thuộc họ Ngài cánh trong (Sesiidae), bộ Cánh vảy

(Lepidoptera)

2.3.1.2 Phân bố và ký chủ

Theo Eichlin và Passoa (1983) sâu đục thân Carmenta mimosa có nguồn

gốc từ Mexico và các nước thuộc Trung Mỹ (Honduras, Nicaragua)

C mimosa có độ chuyên tính rất cao, chỉ sống được trên cây Mai dương

Các thí nghiệm xác định tính chuyên biệt về ký chủ của sâu đục thân cây Mai dương đã tiến hành trên 101 loài thực vật đại diện cho 20 họ thực vật Hầu hết các loài được lựa chọn từ chi trong các họ có liên quan chặt chẽ: Mimosaceae, Fabaceae và Caesalpiniaceae (Forno et al., 1991)

Ngoài ra, Nguyễn Văn Cảm và ctv (2002) xác định sâu đục thân C mimosa chỉ sống và hoàn thành vòng đời trên cây Mai dương Trong khi, tiến

hành thử nghiệm trên 21 loài cây (cây Mai dương hay trinh nữ thân gỗ, trinh

nữ thân bò, điền thanh, so đũa, keo dậu, cốt khí, đậu xanh, đậu nành, bắp, cải xanh, cà tím, xoài, nhãn, vải, mãng cầu ta, ổi, cam, quất, đào, sa pô chê) thuộc

12 họ thực vật khác nhau, chủ yếu là cây họ đậu và cây thân gỗ cho thấy C mimosa chỉ sống trên các loài thực vật trên nhưng không hoàn thành được

và có thể lâu hơn (Eichlin and Passoa, 1983; Nguyễn Văn Cảm và ctv., 2002)

* Ấu trùng

Sâu non mới nở có màu kem, đầu màu nâu vàng, dài 15-18 mm có màu trắng hồng Khi mới nở sâu đục vào các mắt đốt ở phần ngọn cây hoặc đục vào gốc cuống lá Sâu đục thân cây và sống bên trong đường đục, đùn phân ra tại vết đục Phân đùn ra ngoài tùy thuộc vào tuổi sâu Có thể có từ 1-4 sâu non/cành Ấu trùng có thể đục vào khu vực rễ và giết chết cây kí chủ (Eichlin

and Passoa, 1983; Forno et al., 1991; Nguyễn Văn Cảm và ctv., 2002)

Ấu trùng sâu đục thân cây Mai dương nhả tơ làm thành bao kén mỏng và

hóa nhộng bên trong đường đục của sâu (Forno et al., 1991; Nguyễn Văn Cảm

và ctv., 2002) Thời gian phát triển của sâu non khoảng 44-91 ngày (Nguyễn

Văn Cảm và ctv., 2002) và 44-99 ngày (Forno et al., 1991) trong điều kiện

260C ban ngày và 210C ban đêm, khác về ẩm độ trung bình