KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN DÙNG CHO CÂY CẢI NGỌT (Brassica integrifolia) ĐẾN KHẢ NĂNG TỒN TẠI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA TUYẾN TRÙNG KÝ SINH GÂY BỆNH CÔN TRÙNG TRONG ĐẤT

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN DÙNG CHO CÂY CẢI NGỌT Brassica integrifolia ĐẾN KHẢ NĂNG TỒN TẠI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA TUYẾN TRÙNG KÝ SINH GÂY BỆNH CÔN TRÙNG TRONG ĐẤT Tác gi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM T.P HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN

DÙNG CHO CÂY CẢI NGỌT (Brassica integrifolia)

ĐẾN KHẢ NĂNG TỒN TẠI VÀ PHÁT TRIỂN

CỦA TUYẾN TRÙNG KÝ SINH GÂY BỆNH

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN

DÙNG CHO CÂY CẢI NGỌT (Brassica integrifolia)

ĐẾN KHẢ NĂNG TỒN TẠI VÀ PHÁT TRIỂN

CỦA TUYẾN TRÙNG KÝ SINH GÂY BỆNH

CÔN TRÙNG TRONG ĐẤT

Tác giả NGUYỄN THỊ HỒNG LỢI

Luận văn được đệ trình để hoàn tất yêu cầu cấp bằng Kỹ sư nông nghiệp ngành

BẢO VỆ THỰC VẬT

Giảng viên hướng dẫn

TS LÊ ĐÌNH ĐÔN

Tp HCM, Tháng 08/2010

LỜI CẢM ƠN

Thành kính khắc ghi ơn sinh thành, dưỡng dục của cha mẹ - điểm tựa tinh thần vững chắc cho con Cảm ơn gia đình đã luôn tin tưởng, yêu thương và tạo mọi điều kiện tốt cho con trong học tập

Xin gởi lời tri ân sâu sắc đến Thầy Lê Đình Đôn và Thầy Nguyễn Ngọc Hùng

đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập, hoàn thành khóa luận

Xin chân thành cảm ơn:

- Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM, ban Chủ Nhiệm Khoa Nông học, cùng toàn thể qúy thầy cô Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM đã tận tình dạy dỗ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập ở trường

- Các thầy cô, anh chị trong bộ môn Công Nghệ Sinh Học đã tận tình giúp đỡ, tao điều kiện thuận lợi để tôi thực hiện đề tài

- Các cô chú nông dân đã tạo điều kiện để tôi thực hiện đề tài được thuận lợi

- Các anh chị, các bạn trong và ngoài lớp đã tận tình giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2010

NGUYỄN THỊ HỒNG LỢI

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “Khảo sát ảnh hưởng của một số loại phân bón dùng cho cây cải ngọt (Brassica integrifolia) đến khả năng tồn tại và phát triển của tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng trong đất” được thực hiện tại phòng thí nghiệm Bộ môn Bảo

Vệ Thực Vật và Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường, Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM, thời gian thực hiện đề tài từ tháng 02/2010 đến tháng 06/2010

Mục đích của đề tài nhằm xác định ảnh hưởng của một số loại phân thường sử dụng để bón cho rau đến khả năng tồn tại và phát triển của tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng thu thập được từ vùng trồng rau xã Tân Phú Trung, huyện Củ Chi, tp.HCM

Để thu thập nguồn tuyến trùng ban đầu sử dụng nhộng sâu xanh (Helicoverpa

armigera) làm mồi bẫy Sau 4 ngày đặt bẫy thu mẫu nhộng bị ký sinh, mang nhân nuôi

bằng nhộng sâu xanh để giữ nguồn tuyến trùng làm thí nghiệm

Kết quả thử nghiệm khả năng tồn tại của tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng trên hai loại đất có xử lý nhiệt (bằng cách phơi nắng) và không xử lý nhiệt cho thấy số lượng tuyến trùng ở loại đất có xử lý nhiệt phát triển nhiều hơn ở loại đất không xử lý nhiệt, nhưng sự khác biệt này không có ý nghĩa về mặt thống kê Số lượng tuyến trùng trong hai loại đất này đều tăng cao nhất ở 5 ngày sau chủng, cụ thể trong đất có xử lý nhiệt có 687 tuyến trùng, và trong đất không xử lý nhiệt có 667 tuyến trùng Số lượng tuyến trùng giảm dần ở 10 và 15 ngày sau chủng

Phân gà và phân bò đã ủ hoai đều có ảnh hưởng tốt tới khả năng tồn tại và phát triển của tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng trong đất Số lượng tuyến trùng đều tăng cao nhất ở 10 ngày sau chủng, ở nghiệm thức sử dụng 8 gram phân gà/200 gram hỗn hợp phân đất đạt 122.925 tuyến trùng, ở nghiệm thức sử dụng 6 gram phân bò/200 gram hỗn hợp phân đất đạt 1640 tuyến trùng Số lượng tuyến trùng bắt đầu giảm ở 15

và 20 ngày sau chủng

Phân ure có ảnh hưởng không tốt tới khả năng tồn tại của tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng trong đất Số lượng tuyến trùng trong các nghiệm thức có sử dụng

phân tăng cao nhất ở 5 ngày sau chủng, đạt 440 tuyến trùng ở nghiệm thức sử dụng 2 mg/200 gram đất Số lượng tuyến trùng giảm dần ở 10, 15 và 20 ngày sau chủng

Đề tài đã xác định được loại phân và lượng phân bón cho cây rau có ảnh hưởng tốt tới khả năng tồn tại và phát triển của tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng trong đất, nhằm giúp cho việc sử dụng phân bón có hợp lý và có hiệu quả hơn

MỤC LỤC

Trang tựa i

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Mục lục v

Danh sách các chữ viết tắt ix

Danh sách các bảng x

Danh sách các hình xi

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích của đề tài 2

1.3 Yêu cầu của đề tài 3

1.4 Nội dung của đề tài 3

1.5 Giới hạn của đề tài 3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Khả năng và triển vọng thuốc sinh học tuyến trùng cho phòng trừ sâu hại 4

2.2 Chiến lược sử dụng tuyến trùng EPN cho phòng trừ sinh học sâu hại 5

2.2.1 Phòng trừ sinh học tự nhiên 5

2.2.2 Phòng trừ sinh học ứng dụng 6

2.2.2.1 Phòng trừ sinh học cổ điển 6

2.2.2.2 Phòng trừ sinh học tăng cường 6

2.3 Hình thái tuyến trùng giống Steinernema 7

2.3.1 Đặc điểm hình thái 7

2.3.2 Đặc trưng sinh học 8

2.4 Hình thái tuyến trùng giống Heterorhabditis 8

2.4.1 Đặc điểm hình thái 8

2.4.2 Đặc trưng sinh học 10

2.5 Đặc điểm hình thái giống Neosteinernema 10

2.6 Hoạt động tìm kiếm ký chủ của EPN 10

2.7 Quá trình xâm nhiễm của EPN vào ký chủ 11

2.8 Sự cạnh tranh của các chủng EPN 12

2.9 Sự tồn tại và các nhân tố ảnh hưởng lên sự tồn tại của EPN 13

2.9.1 Các nhân tố hữu sinh 13

2.9.2 Các nhân tố vô sinh 14

2.10 Sự phân bố quần thể và phạm vi ký chủ 16

2.10.1 Sự phân bố 16

2.10.2 Phạm vi ký chủ 18

2.11 Tình hình nghiên cứu sử dụng EPNs trong phòng trừ sâu hại 18

2.11.1 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 18

2.11.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 21

2.12 Sơ lược về nghành trồng rau 25

2.12.1 Giá trị dinh dưỡng của cây rau 25

2.12.2 Giá trị kinh tế của cây rau 26

2.12.3 Tình hình sản xuất rau trên thế giới và ở trong nước 27

2.12.3.1 Trên thế giới 27

2.12.3.2 Trong nước 27

2.12.4 Tình hình sử dụng phân bón trên cây rau 28

2.13 Đặc điểm của các loại phân thường sử dụng trên rau dùng trong thí nghiệm 29

2.13.1 Phân chuồng (phà gà, phân bò) 29

2.13.2 Phân ure 30

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 31

3.2 Phương pháp thu thập mẫu tuyến trùng sử dụng nhộng sâu xanh làm mồi 31

3.2.1 Thời gian 31

3.2.2 Địa điểm 31

3.2.3 Vật liệu 31

3.2.4 Phương pháp thí nghiệm 31

3.2.5 Chăm sóc nhộng sau thu bẫy 32

3.2.6 Công thức tính tỉ lệ nhộng kí sinh 32

3.3 Thí nghiệm 1: Khảo sát khả năng tồn tại của EPN trong đất có xử lý nhiệt và đất không xử lý nhiệt 33

3.3.1 Thời gian 33

3.3.2 Địa điểm 33

3.3.3 Vật liệu thí nghiệm 33

3.3.4 Phương pháp thí nghiệm 30

3.4 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của việc bón phân gà và chế độ bón đến sự phát triển và khả năng tồn tại của EPN 34

3.4.1 Thời gian thí nghiệm 34

3.4.2 Địa điểm thí nghiệm 34

3.4.3 Vật liệu thí nghiệm 34

3.4.4 Phương pháp thí nghiệm 34

3.5 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của việc bón phân bò và chế độ bón đến sự phát triển và khả năng tồn tại của EPN 35

3.5.1 Thời gian thí nghiệm 35

3.5.2 Địa điểm thí nghiệm 35

3.5.3 Vật liệu thí nghiệm 35

3.5.4 Phương pháp thí nghiệm 35

3.6 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của việc bón phân ure và chế độ bón đến sự phát triển và tồn tại của EPN 36

3.6.1 Thời gian thí nghiệm 36

3.6.2 Địa điểm thí nghiệm 36

3.6.3 Vật liệu thí nghiệm 36

3.6.4 Phương pháp thí nghiệm 36

3.7 Phương pháp xử lý số liệu 37

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38

4.1 Điều tra sự hiện diện của EPNs ký sinh nhộng sâu xanh (Helicoverpa armigera) trên vùng rau Củ Chi, tp.HCM 38

4.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát khả năng tồn tại của EPNs trong đất có xử lý nhiệt và đất không xử lý nhiệt 39

4.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của việc bón phân gà và chế độ bón đến sự phát triển và khả năng tồn tại của EPN 40

4.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của việc bón phân bò và chế độ bón đến sự phát

triển và khả năng tồn tại của EPNs 41

4.5 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của việc bón phân ure và chế độ bón đến sự phát triển và tồn tại của EPNs 42

4.6 Thảo luận kết quả đạt được 43

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 46

5.1 Kết luận 46

5.2 Đề nghị 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

PHỤ LỤC 51

Phụ lục 1: Khảo sát khả năng tồn tại của EPNs trong đất có xử lý bằng phương pháp nhiệt và đất không xử lý nhiệt 51

Phụ lục 2: Khảo sát ảnh hưởng của việc bón phân gà đến khả năng tồn tại và phát triển của EPNs trong đất 52

Phụ lục 3: Khảo sát ảnh hưởng của việc bón phân bò và chế độ bón đến sự phát triển và khả năng tồn tại của EPNs 56

Phụ lục 4: Khảo sát ảnh hưởng của việc bón phân ure và chế độ bón đến sự phát triển và khả năng tồn tại của EPNs 60

Phụ lục 5: Đồ thị diễn biến sự phát triển của EPNs trong thời gian thử nghiệm phân gà đã ử hoai 64

Phụ lục 6: Đồ thị diễn biến sự phát triển của EPNs trong thời gian thử nghiệm phân bò đã ủ hoai 64

Phụ lục 7: Đồ thị diễn biến sự phát triển của EPNs trong thời gian thử nghiệm phân ure 65

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

NBKS Nhộng bị ký sinh

NS Nhộng sống

NVH Nhộng vũ hóa

EPNs Entomopathogenic nematodes (Tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng)

IJ Infective juveniles (Ấu trùng xâm nhiễm)

ĐHNL Đại học Nông Lâm

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng Trang Bảng 4.1 Số nhộng bị EPNs ký sinh trong tháng 3 tại vườn rau xã Tân Phú Trung,

huyện Củ Chi 37

Bảng 4.2 Khả năng tồn tại của EPNs trong đất có phơi năng và không phơi nắng 40

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của phân gà đến khả năng tồn tại và phát triển của EPNs 42

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của phân bò đến khả năng tồn tại và phát triển của EPNs 43

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của phân ure đến khả năng tồn tại và phát triển của EPNs 46

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình Trang Hình 2.1 Chu trình xâm nhập và phát triển của tuyến trùng EPN bên trong cở thể vật

chủ côn trùng 6

Hình 3.1 Cách đặt bẫy và thu mẫu nhộng sau đặt bẫy 32

Hình 3.2: Hình ảnh bố trí thí nghiệm và cách lọc đất thu tuyến trùng 37

Hình 4.1 Đặc điểm mẫu nhộng sau đặt bẫy 39

Chương 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Những năm gần đây, việc sử dụng thuốc trừ sâu trong nông nghiệp mang lại lợi ích kinh tế to lớn, song việc lạm dụng thuốc đã gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho sức khoẻ cộng đồng, gây ô nhiễm môi trường, tiêu diệt nhiều loại động vật có ích, từ

đó làm phát sinh nhiều bệnh dịch do sâu hại kháng thuốc và do không còn thiên địch trên đồng ruộng để đảm nhận chức năng tự nhiên là hạn chế sâu hại phát triển thành dịch Trước thực tế đó, nhu cầu cấp bách là phải nghiên cứu các chế phẩm sinh học có khả năng thay thế, hoặc giảm thiểu thuốc hoá học, tiến tới xây dựng nền nông nghiệp sinh thái không sử dụng hóa chất, duy trì sự cân bằng tự nhiên

Trong các giải pháp sinh học, tuyến trùng EPN (viết tắt tên tiếng Anh

Entomopathogenic Nematodes của nhóm tuyến trùng ký sinh và gây bệnh cho côn

trùng) được coi là tác nhân có nhiều triển vọng bởi nó có nhiều ưu thế như có khả năng diệt sâu nhanh, phổ diệt sâu rộng, an toàn cho người, động vật và không gây khả năng

"kháng thuốc" ở sâu hại Thực chất, EPN là một tổ hợp cộng sinh của tuyến trùng và vi khuẩn, trong đó tuyến trùng là vật ký sinh và mang truyền vi khuẩn, vi khuẩn này sẽ sản sinh độc tố mạnh giết chết côn trùng Một trong những ưu thế quan trọng của EPN

là từ vật liệu ban đầu (một chủng EPN) có thể nhân nuôi để sản xuất sinh khối lớn

cung cấp cho phòng trừ sinh học sâu hại trên đồng ruộng

Thực tế cho thấy tiềm năng kí sinh và gây bệnh của EPN còn rất lớn bởi theo Wooding & Kaya (1988) các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và ngoài đồng đã xác định hơn 200 loài côn trùng hại khác nhau, trong đó hầu hết các loài sâu hại có một phần đời sống trong môi trường đất đều là mục tiêu ký sinh gây bệnh của các loài tuyến trùng EPN Thực tế, có hơn 90% các loại côn trùng có ít nhất một phần vòng đời phát triển qua môi trường đất (Kaya, 1993) Ngoài ra, chế phẩm EPN được phối chế

với chất bám dính và giữ ẩm để phun trực tiếp lên lá, hoa có thể phòng trừ sâu hại các phần cây trên mặt đất

Một trong những ưu điểm nổi bật của EPN là có khả năng tồn tại lâu dài trong đất và nhân nhanh số lượng khi có sâu hại nên tạo được ổ dự trữ thiên địch trong tự nhiên Sự tồn tại và độc tính của EPN trong đất bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố, bao gồm các yếu tố sinh vật như thành phần các loài côn trùng gây hại, tính mẫn cảm của côn trùng ký chủ và các yếu tố phi sinh vật như tính chất vật lý của đất, nhiệt độ, ẩm độ đất, hàm lượng các chất có trong đất

Theo Nyasani (2008), tần số xuất hiện của EPNs trong đất canh tác rau là thấp nhất so với các hệ thống sinh thái đất đồng cỏ, đất trồng cà phê và đất trồng rừng Số lượng EPNs giảm cùng với sự xáo trộn đất cao do làm đất thường xuyên, sử dụng nhiều hóa chất nông nghệp và tính hay thay đổi của điều kiện môi trường Việc canh tác đất thường xuyên trên vườn rau đã phơi tuyến trùng ra làm chúng bị sấy khô và bị giết chết bởi bức xạ mặt trời Thêm vào đó, việc bổ sung chất hữu cơ, phân bón hóa học, thuốc trừ dịch hại một cách phổ biến trong sản xuất rau đã làm giảm hiệu quả của EPNs Theo Shapiro và cs (1999), phân tươi và tỷ lệ phân hóa học cao có thể làm hại đến sự tồn tại và hiệu lực của EPNs

Việc sử dụng phân bón nhằm cung cấp thêm dinh dưỡng cho đất và tăng năng suất cây trồng là việc làm không thể thiếu trong quá trình canh tác của người nông dân

Có rất nhiều loại phân bón đã được sử dụng từ phân hữu cơ, phân vi sinh cho đến các loại phân vô cơ, phân bón lá.Trên các cây trồng ngắn ngày đặc biệt là trên cây rau, việc bón phân trở nên thường xuyên và chia thành nhiều lần nhằm rút ngắn thời gian sinh trưởng và tăng năng suất cũng như mẫu mã cho nông phẩm Câu hỏi đặt ra là việc sử dụng các loại phân bón này gây ảnh hưởng như thế nào tới khả năng tồn tại và phát triển của tuyến trùng kí sinh gây bệnh côn trùng có trong đất? Để hiểu thêm về vấn đề này tôi

đã tiến hành thực hiện đề tài: “Khảo sát ảnh hưởng của một số loại phân bón dùng cho

cây cải ngọt (Brassica integrifolia) đến khả năng tồn tại và phát triển của tuyến trùng

ký sinh gây bệnh côn trùng trong đất”

1.2 Mục đích của đề tài

Khảo sát khả năng tồn tại của tuyến trùng EPN trong hai loại đất: đất có xử lý bằng phương pháp nhiệt và đất không xử lý, tiến tới khảo sát khả năng tồn tại và phát

triển của tuyến trùng EPN trong đất, khi sử dụng một số loại phân bón cho đất nhằm xác định loại phân nào và lượng phân bón là bao nhiêu thì có ảnh hưởng tốt hay xấu đến khả năng phát triển và tồn tại của tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng

1.3 Yêu cầu của đề tài

So sánh sự tồn tại của tuyến trùng trong đất khi sử dụng 2 loại đất: đất có xử lý

(bằng phương pháp nhiệt) và đất không xử lý

Xác định loại phân bón và lượng phân bón vào đất có ảnh hưởng tốt đến khả năng tồn tại và phát triển của EPN trong đất

1.4 Nội dung của đề tài

Thu thập nguồn tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng có trong đất ở vùng trồng rau xã Tân Phú Trung, huyện Củ Chi, tp.HCM

Sử dụng nhộng sâu xanh (Helicoverpa armigera) để nuôi tuyến trùng EPN đã

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Khả năng và triển vọng sử dụng thuốc sinh học tuyến trùng cho phòng trừ sâu hại

Trong tự nhiên, nhiều loài côn trùng bị các nhóm, loài tuyến trùng ký sinh

Trong đó có nhiều loài tuyến trùng ký sinh gây chết cho côn trùng (Entomopathogenic

Nematodes – EPN) và trở thành thiên địch của nhiều loài sâu hại Các loài tuyến trùng

này đều thuộc hai giống Steinernema (Steinernematidae) và Heterorhabditis

(Heterorhabtidae) Khả năng ký sinh và gây bệnh này thực chất là một tổ hợp liên kết

của tuyến trùng và vi khuẩn (thuộc hai giống Xenorhabdus và Photorhabdus), trong đó

tuyến trùng có vai trò mang vi khuẩn vào trong cơ thể côn trùng và vi khuẩn sản sinh độc tố để giết chết côn trùng

Tác nhân sinh học này có các ưu điểm: Có khả năng ký sinh gây chết cho nhiều loại sâu hại khác nhau; an toàn cho người, động vật, thực vật và môi trường; sâu hại không có khả năng kháng thuốc; có khả năng sản xuất sinh khối lớn bằng công nghệ

nhân nuôi in vitro; tồn tại lâu dài trong đất và nhân nhanh số lượng khi có sâu hại nên

tạo được ổ dự trữ thiên địch trong tự nhiên; dễ tuyển chọn di truyền để tạo ra các chủng tốt theo ý muốn

Thuốc sinh học tuyến trùng để phòng trừ sâu hại đã được thương mại hoá ở nhiều nước có nền nông nghiệp phát triển Tuy nhiên hiện nay thuốc sinh học tuyến trùng có một số nhược điểm là giá thành còn cao so với thuốc hoá học và một số thuốc sinh học khác; chưa có giải pháp tối ưu cho khâu đóng gói và bảo quản lâu dài vì thế

nó mới chỉ được sử dụng hạn chế cho một số đối tượng sâu hại và cây trồng có giá trị kinh tế cao

Ở Việt Nam, cho đến nay trong ngành nông lâm nghiệp để phòng chống dịch hại vẫn dựa chủ yếu vào biện pháp hoá học đã mang lại lợi ích kinh tế không thể phủ nhận nhưng việc lạm dụng thuốc hoá học đã gây ra nhiều hậu quả xấu cho môi trường và

sức khoẻ con người Nhằm khắc phục những nhược điểm của thuốc hoá học, đáp ứng yêu cầu xây dựng và phát triển một nền nông nghiệp sinh thái bền vững việc nghiên cứu và ứng dụng biện pháp sinh học đang là vấn đề quan tâm của nhiều ngành trong cả nước

Trong các giải pháp sinh học, tuyến trùng ký sinh gây chết cho công trùng (EPN)

đã và đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm phát triển mạnh mẽ Nhiều chế phẩm thuốc sinh học tuyến trùng đã được thương mại hoá ở Mỹ, liên minh EU, Nhật Bản, Australia, Thái Lan và Trung Quốc (http://www.dostbinhdinh.org.vn)

2.2 Chiến lược sử dụng tuyến trùng EPN trong phòng trừ sinh học sâu hại

Phòng trừ sinh học (PTSH) được xác định như hành động của thiên địch (ăn thịt, ký sinh và các vi sinh vật gây bệnh chân khớp) và duy trì một quần thể vật chủ

ở mức thấp hơn mức có thể có khi không có mặt thiên địch Như vậy, ngoài các nhóm thiên địch là côn trùng ăn thịt, côn trùng ký sinh và các vi sinh vật gây bệnh, còn có nhóm tuyến trùng EPN, một nhóm khá đặc biệt vì với các phạm trù như trên thì chúng vừa là ký sinh, vừa gây bệnh lại cũng là ăn thịt

Nhìn chung phòng PTSH chia thành 2 phạm trù lớn: PTSH tự nhiên (natural biological control) và PTSH ứng dụng (appied biological control) Điều quan trọng là nghiên cứu và minh chứng PTSH đang xảy ra một cách tự nhiên, bất chấp có hay không các côn trùng mục tiêu là các loài sâu hại Các kiến thức có được từ các nghiên cứu này không những có lợi cho phòng trừ sinh học tự nhiên mà còn có thể thích hợp cho cả PTSH ứng dụng và quản lý dịch hại

hệ tự nhiên đó mà hệ sinh thái được duy trì một cách cân bằng và bền vững (Nguyễn Ngọc Châu, 2008)

2.2.2 Phòng trừ sinh học ứng dụng

Là hiệu lực phòng trừ do sự can thiệp của con người Trong lĩnh vực PTSH ứng

dụng lại được chia thành PTSH cổ điển và PTSH tăng cường

2.2.2.1 Phòng trừ sinh học cổ điển

Là sử dụng thiên địch ngoại nhập để phòng trừ sâu hại Nhìn chung, quy trình

PTSH cổ điển gồm 5 bước sau: (1) khảo sát bên ngoài (thường nơi hiện diện vật hại);

(2) kiểm dịch vật liệu ngoại nhập; (3) sản xuất sinh khối tác nhân sinh học EPN; (4)

tiến hành phun rải EPN ra đồng ruộng; (5) đánh giá hiệu quả của PTSH Một nguyên

tắc chung được áp dụng trước khi phun rải đồng loạt EPN hay một tác nhân sinh học bất kỳ là phải thử nghiệm trước ở quy mô nhỏ nhằm xác định các nguy cơ môi trường

có thể (Nguyễn Ngọc Châu, 2008)

2.2.2.2 Phòng trừ sinh học tăng cường

Là tăng cường các thiên địch đã có sẵn tại chỗ thông qua tác động môi trường

để bảo tồn sinh học hoặc nhân nuôi sản xuất thiên địch để phun rải ra đồng ruộng Ngoài việc tăng cường thiên địch thông qua bảo tồn, giải pháp tăng cường thiên địch bằng việc tiến hành nhân nuôi, sản xuất thiên địch để phun rải ra đồng ruộng cũng là giải pháp hữu hiệu để phòng trừ một số loài sâu hại trong những hoàn cảnh nhất định

cần phải can thiệp nhanh chóng để hạn chế sâu hại

Có 2 phương pháp phun rải EPN: phun gây nhiễm (inoculative release) là biện pháp phun rải một lượng nhỏ tác nhân sinh học ra đồng ruộng như là tác nhân mồi ban đầu nhằm mục đích tạo ra thiên địch để hạn chế và duy trì mật độ quần thể sâu hại lâu dài; phun cấp tập (inundative release) là phun một lượng lớn thiên địch trong thời gian ngắn nhằm mục đích đình chỉ ngay lập tức quần thể sâu hại trên đồng ruộng Cả hai biện pháp đều được áp dụng trong những điều kiện khác nhau tùy thuộc vào mật độ sâu hại và môi trường sinh thái

Giải pháp phun rải tăng cường EPN thường được khuyến khích bởi 2 lý do: thứ nhất, về mặt lý thuyết phun rải cấp tập là tương đối nguyên thủy và vì số lượng các chủng EPN được thương mại hóa tăng nhanh trong thời gian gần đây Thứ hai, việc cải thiện về mặt di truyền các chủng EPN thông qua việc tuyển chọn nhân tạo, lai chéo hoặc kỹ thuật di truyền sẽ dẫn đến những tiến bộ quan trọng về khả năng chống chịu

của EPN trong môi trường đất hoặc tăng hoạt lực của vi khuẩn cộng sinh (Nguyễn Ngọc Châu, 2008)

2.3 Hình thái của tuyến trùng giống Steinernema

2.3.1 Đặc điểm hình thái

Steiner (1923) mô tả tuyến trùng EPNs đầu tiên là loài Aplectana kraussei Travassos (1927) đặt tên giống mới cho loài Aplectana kraussei thành Steinernama Đến năm 1929 Steiner xác lập một giống mới và đặt tên là Neoplectana nhưng không xác định được đặc điểm phân biệt với giống Steinernema Sau đó Filipjev (1934) đã

chỉ ra sự tương đồng giữa hai giống này và đề nghị thành lập phân họ mới là Steinernematidae Phân họ này sau đó được Chitwood và Chitwood (1937) nâng lên

thành họ Steinernematidae Wouts và ctv (1982) đã nghiên cứu lại hai loài S kraussei

và N glaseri và kết luận hai loài này thuộc hai giống giống hệt nhau Đến năm 1994 Nguyen và Smart đã mô tả một giống mới là Neosteinernema, như vậy họ Steinernematidae có hai giống là Steinernema và Neosteinernema (Nguyễn Ngọc

Châu, 2008)

™ Con cái: kích thước lớn và có thể thay đổi Lớp cutin nhẵn hoặc phân đốt Vùng bên không có Lỗ bài tiết rõ ràng Đầu bằng hoặc bẹt Đỉnh đầu có 6 môi riêng rẽ hoặc dính với nhau, mỗi môi có một nhú lồi, đôi khi có cấu trúc giống dạng nhú ở gần các nhú môi Có 4 nhú đầu Xoang miệng bị xẹp Các tấm cheilorhabdion dễ thấy, tạo thành một vòng Nhìn từ mặt bên như 2 chấm lớn Phần còn lại của xoang miệng tạo thành dạng phiễu bất đối xứng với vách dày ở phía trước Thực quản gần như hình trụ, phần metacarpus hơi phình ra, phần isthmus hẹp và bao quanh bởi vòng thần kinh, phần sau dạng diều lớn có van tiêu giảm bên trong Van thực quản ruột thường dễ thấy Lỗ sinh dục nằm giữa cơ thể Con cái đẻ trứng hoặc đẻ trứng thai, ấu trùng phát triển tới giai đoạn IJ trước khi thoát ra ngoài từ cơ thể con cái Đuôi ngắn hơn hoặc dài hơn kích thước lỗ hậu môn

™ Con đực: nhỏ hơn con cái Toàn bộ cơ thể cong về bụng tạo thành dạng chữ J hoặc chữ C khi xử lý nhiệt Vỏ cutin có cấu trúc phân đốt mịn và khó quan sát dưới kính hiển vi quang học Phần đỉnh đầu có 6 nhú môi và 4 nhú đầu nhú lên Thực quản giống như của con cái Miệng dạng vòng tòn mở, xoang miệng hình phiễu và hường được kitin hóa trên vách miệng Tinh hoàn đơn, gấp khúc ở phần cuối, có đôi gai giao

cấu, ống dẫn tinh dài, không có bìu Đuôi hình chóp, cong lồi về phía lưng, tận cùng đuôi tù, tròn Tận cùng mút đuôi có hoặc không có đầu nhọn (mucro) Phasmid thường không rõ

™ Ấu trùng xâm nhiễm (IJ): Xoang miệp xẹp, cơ thể mảnh, có hoặc không có lớp bao bên ngoài (lớp cutin của ấu trùng xâm nhiễm tuổi 2) Cutin phân đốt Vùng bên có

4 – 9 rãnh và 3 – 8 gờ Lỗ bài tiết rõ ràng Tận cùng đuôi nhọn hoặc tù Phasmid ở phần giữa của đuôi, không dễ thấy hoặc không quan sát thấy (Byron J Adams và Khuong B Nguyen, 2002; http://entnemdept.ufl.edu)

2.3.2 Đặc trưng sinh học

Các loài tuyến trùng thuộc giống Steinernema đều thuộc nhóm tuyến trùng ký

sinh bắt buộc côn trùng và đều có phổ ký sinh rất rộng Ấu trùng xâm nhiễm tuổi 3 thường được bao bọc bằng vỏ cutin của ấu trùng tuổi 2 và trong ống tiêu hóa chúng

chứa các tiểu bào của vi khuẩn cộng sinh thuộc giống Xenorhabdus Ấu trùng xâm

nhiễm có khả năng tồn tại khá lâu trong môi trường đất mà không cần dinh dưỡng, chúng có khả năng xâm nhập vào cơ thể côn trùng vật chủ và tiếp tục phát triển thành con đực và con cái trưởng thành Trong cơ thể côn trùng vật chủ, chúng có thể phát triển 1, 2 hoặc nhiều thế hệ và tạo ra nhiều ấu trùng xâm nhiễm sau khi kết thúc quá trình sinh sản phát triển trong cơ thể vật chủ (Nguyễn Ngọc Châu, 2008)

2.4 Hình thái của tuyến trùng giống Heterorhabditis

2.4.1 Đặc điểm hình thái

Giống Heterorhabditis Poinar, 1976 là giống duy nhất thuộc họ Heterorhabditidae được Poinar xác lập năm 1976 và hiện có số loài ít hơn nhiều so với giống Steinernema, nhưng cũng như giống Steinernema tình trạng phức tạp về hình thái đã gây khó khăn không nhỏ trong việc phân loại tới loài

Tuyến trùng trưởng thành của các quần thể lưỡng tính và phân tính chỉ được tìm thấy bên trong xác côn trùng vật chủ bị nhiễm tuyến trùng và chết trong tự nhiên Sau khi xâm nhập vào cơ thể côn trùng ấu trùng xâm nhiễm nhanh chóng phát triển thành con cái lưỡng tính Vì vậy, thế hệ trưởng thành đầu tiên của các loài Heterorhabditis là con cái lưỡng tính (hermaphroditic) và thường tiếp theo bằng 1 hoặc nhiều hơn thế hệ phân tính (amphimitic), nghĩa là từ ấu trùng phát triển thành đực, cái riêng (Nguyễn Ngọc Châu, 2008)

™ Con cái lưỡng tính: Có kích thước cơ thể lớn và cong phía bụng tạo thành dạng chữ C khi xử lý nhiệt Vỏ cutin nhẵn khi quan sát dưới kính hiển vi quang học Đầu hình chóp cụt, hơi tròn, 6 môi hình nón phát triển đều nhau, riêng lẻ, đôi khi hợp với nhau ở phần gốc của chúng, khoang miệng rộng và nông Phần cuối của khoang miệng được bao quanh bởi thực quản, phần trước và phần giữa thực quản hình trụ, thực quản

có metacorpus hơi phồng lên, eo thực quản nhỏ, bầu diều phồng lên với van rõ ràng ở bên trong Vòng thần kinh ở giữa eo thực quản Lỗ bài tiết thường ở đáy thực quản Van thực quản ruột lồi rõ và nhô về phía ruột Lỗ đẻ có dạng khe ngang, lỗ đẻ ở giữa

cơ thể, có hai môi giống nhau, Hệ sinh dục có hai nhánh sinh dục nằm đối xứng nhau qua lỗ đẻ và đều gấp khúc về phần cuối, phần gấp khúc kéo dài Ở giai đoạn đầu con cái đẻ trứng nhưng ở giai đoạn sau, khi con cái về già chúng đẻ trứng thai (oviviparous) Đuôi nhọn, đuôi dài hơn chiều rộng cơ thể tại lỗ hậu môn, thường có mấu lồi (swelling) sau hậu môn

™ Con cái phân tính: Tương tự như con cái lưỡng tính nhưng nhỏ hơn, nhú môi nhọn, nhỏ và nhô lên, Hệ sinh dục có hai nhánh sinh dục nằm đối xứng nhau qua lỗ đẻ

và đều gấp khúc về phần cuối, lỗ đẻ không có chức năng đẻ trứng nhưng có chức năng giao phối, trứng nở trong cơ thể con cái

™ Con đực: Cơ thể thon, cong về mặt bụng tạo thành hình chữ C khi xử lý nhiệt Vỏ cutin nhẵn khi quan sát dưới kính hiển vi quang học Đầu bằng hoặc tròn, Lỗ miệng có dạng phễu hoặc hình trụ, xoang miệng nông Phần trước và phần giữa thực quản hình trụ ống, eo thực quản nhỏ, phần sau thực quản có cấu tạo dạng diều Cấu trúc van thực quản ruột nhô về phía ống ruột Có một tinh hoàn, gấp khúc ở đầu Có một cặp gai giao cấu, tách rời nhau và hơi cong ở mặt bụng, đầu gai cụt, gai đệm sinh dục thường dài bằng một nửa chiều dài của gai giao cấu Cánh đuôi rất phát triển, cánh đuôi bao quanh đuôi và không kéo dài đến tận nút đuôi (bursa peloderan) với 9 đôi nhú sinh dục dạng nan quạt Đuôi dạng hình chóp, tận cùng đuôi không có đầu nhọn (mucro)

™ IJs: Ấu trùng cảm nhiễm thường có lớp vỏ bọc bên ngoài đó là lớp vỏ cutin của

ấu trùng tuổi 2 (J2) miệng và lỗ hậu môn đóng, thực quản và ruột nhỏ dần, lỗ bài tiết ở phía dưới vòng thần kinh Tế bào vi khuẩn cộng sinh được tìm thấy trong ruột của

tuyến trùng Đuôi nhọn Đây là đặc điểm điển hình và chỉ có ở giống Heterorhabditis

(Byron J Adams và Khuong B Nguyen, 2002)

2.4.2 Đặc trưng sinh học

Các loài tuyến trùng Heterorhabditis spp thuộc nhóm tuyến trùng ký sinh bắt

buộc đối với côn trùng Về mặt sinh học, các loài tuyến trùng họ Heterorhabditidae, ngoại trừ chúng có vòng đời với các thế hệ con cái không đồng nhất Về hình thái, chúng giống với nhóm tuyến trùng rhabditids ăn vi khuẩn (microbotrophic) (Nguyễn Ngọc Châu, 2008)

2.4 Đăc điểm hình thái của giống Neosteinernema

™ Con đực nhỏ hơn con cái, mặt bụng ở phía đuôi có 13-14 đôi nhú sinh dục (genital papillae), có 8 đôi ở phía trước lỗ huyệt, phamids lồi lên, đỉnh đuôi hình ngón tay, gai giao cấu hình dạng giống cái chân người với một cái bướu ở mặt lưng Phần lớn gai đệm sinh dục dài bằng gai giao cấu

™ Con cái giống như giống Steinernema, phamids lồi lên dễ thấy, được tìm thấy ở

phía dưới hậu môn khoảng giữa đuôi Đuôi dài hơn chiều rộng cơ thể tại lỗ hậu môn (chiều dài đuôi/rộng hậu môn =1,1 – 1,68), đẻ trứng thai, ấu trùng tuyến trùng phát triển thành IJs trước khi rời khỏi cơ thể con cái

™ IJs đầu hơi phồng lên, phasmids lớn, đuôi thon dài hay dạng sợi chỉ, chiều dài đuôi bằng chiều dài thực quản, thường cong ở phần cuối, tỉ lệ (chiều dài cơ thể/chiều dài đuôi) khoảng 5,5 (Byron J Adams và Khuong B Nguyen, 2002)

2.5 Hoạt động tìm kiếm kí chủ của EPN

Ấu trùng xâm nhiễm có 2 tập tính (strategy) để tiếp cận với côn trùng và xâm

nhập vào vật chủ côn trùng: hầu hết IJs của giống Heterorhabditis và một số loài của giống Steinernema có tập tính săn lùng (hunter – cruiser) tìm vật chủ, nhờ khả năng

nhận biết vật chủ thông qua khí CO2 mà vật chủ thải ra chúng định hướng được mục tiêu và di chuyển nhanh về phía vật chủ để xâm nhập Nhóm còn lại bao gồm hầu hết

IJs của giống Steinernema thì có tập tính phục kích (ambusher) – tức là ngồi một chỗ

trong đất để phục kích, chờ côn trùng vật chủ đi qua sẽ nhanh chóng tiếp cận và xâm nhập (http://vinhphucnet.vn)

Giai đoạn ấu trùng xâm nhiễm tuổi lớn của EPNs thường di chuyển theo hướng

có CO2 và các hợp chất hóa học dễ bay hơi khác được thải ra bởi côn trùng ký chủ, rễ cây, và những hợp chất hữu cơ có trong đất (Gaugler và ctv, 1980; Lewis và ctv, 1992, 1993; O’Halloran và Burnell, 2003; Rasmann và ctv, 2005) Theo Schmidt và All,

1978, 1979; Hui và Webster, 2000, giai đoạn ấu trùng xâm nhiễm tuổi lớn của EPNs (hay còn gọi là IJs) có thể bị hấp dẫn bởi chất bài tiết và phân của ký chủ hoặc côn

trùng bẫy, như ấu trùng tuổi lớn của bướm sáp lớn Galleria mellonela (trích dẫn bởi

Donald R Strong và cs, 2006)

2.7 Quá trình xâm nhiễm của EPN vào ký chủ

Khi tìm được vật chủ thích hợp, IJs xâm nhập vào cơ thể côn trùng qua các lỗ

tự nhiên như miệng, hậu môn, lỗ thở hoặc một số dạng IJs được trang bị mấu kitin dạng sừng (hook) có thể đục thủng thành cơ thể côn trùng ở một nơi xung yếu là ranh giới giữa các đốt cơ thể để xâm nhập Những loài Heterorhabditis cũng có thể xâm nhập xuyên qua những khe hở trên lớp áo giáp của côn trùng (lớp màng mỏng bao ngoài khung cỏ thể) bằng cách cào xước nó bằng những chiếc răng đặc biệt (Bedding

và Molyneux, 1982) Sau khi vào cơ thể vật chủ IJs nhanh chóng xâm nhập vào xoang máu (haemocoel), tại đây VKCS được giải phóng khỏi cơ thể tuyến trùng qua đường

miệng (đối với các loài Heterorhabditis spp.) hoặc qua hậu môn (đối với các loài

Steinernema spp.) để vào xoang máu của côn trùng Tại đây, nhờ môi trường thích hợp

là huyết tương vật chủ VKCS nhân nhanh số lượng và tạo ra độc tố giết chết vật chủ (septicaemia) trong vòng 24 – 48 h VKCS cũng cung cấp điều kiện thuận lợi cho IJs của tuyến trùng phát triển thành giai đoạn trưởng thành và cho sự tái sinh sản của tuyến trùng Vi khuẩn biến đổi côn trùng thành thức ăn thích hợp cho tuyến trùng và sản xuất một loại kháng sinh (Akhurst & Bedding, 1986) và antiphidin (chất bảo vệ cây chống sâu ăn) để bảo quản xác chết côn trùng khỏi sự thối rữa trong khi tuyến trùng vẫn ăn và tái sinh sản trong xác côn trùng (Nguyễn Ngọc Châu, 2008;

http://www.patentstorm.us; http://indjst.org)

Hình 2.1 Chu trình xâm nhập và phát triển của tuyến trùng EPN bên trong cở thể vật

chủ côn trùng ( http://www.nysaes.cornell.edu)

2.8 Sự cạnh tranh của các chủng EPN

Theo Kaya và Koppenhofer (1996), bên trong cơ thể vật chủ, giữa các chủng EPNs luôn diễn ra sự cạnh tranh cùng loài và cạnh tranh khác loài Sự cạnh tranh cùng loài diễn ra khi số lượng IJ xâm nhiễm vào một vật chủ vượt quá nguồn thức ăn có sẵn Sự cạnh tranh khác loài diễn ra khi các loài khác nhau cạnh tranh để giành nguồn thức ăn, môi trường sống từ đó làm giảm sự thích nghi cũng như tính đa dạng của các loài tuyến trùng và có thể gây ra sự biến mất của một loài trong vật chủ đó Ví dụ, loài

Steinernematid khi đã xâm nhập vào vật chủ trước thì thường ngăn chặn sự xâm nhập

của loài Heterorhabditid Để có khả năng này, có lẽ một loại chất kháng sinh đã được sản xuất bởi VKCS của Steinernematid – Xenorhabdus Những chất kháng sinh này được tạo ra nhanh chóng, ngăn chặn những VKCS với Heterorhabditid Theo Trịnh Hồng Thái và cs (2005), Xenorhabdus sp XS4 là vi khuẩn cộng sinh với tuyến trùng

Steinernema sp XS4 được phân lập ở Việt Nam Khi gặp côn trùng, tuyến trùng có khả

năng xâm nhập qua lớp biểu bì ngoài của côn trùng để vào xoang máu và giải phóng vi

khuẩn Xenorhabdus sp XS4 Vi khuẩn nhân lên rất nhanh, giết côn trùng và trợ giúp

cho sự sinh sản của tuyến trùng Trong quá trình này, vi khuẩn đã tạo ra các sản phẩm trao đổi thứ cấp như chất kháng sinh và các enzym thủy phân như lipaza và proteinaz Người ta cho rằng các sản phẩm trao đổi thứ cấp này tham gia vào sự sinh sản và phát triển của tuyến trùng trong côn trùng bằng cách ức chế sự phát triển của các sinh vật

khác và tạo ra các chất dinh dưỡng do hoạt động của các enzym thủy phân.Theo Grewal và cs (1997), để tránh sự cạnh tranh này, tuyến trùng cảm nhiễm của một số loài có khả năng xem xét loại ký chủ trước khi xâm nhập vào Những tuyến trùng cảm

nhiễm của S carpocapsae bị đẩy lùi bởi những loài xâm nhập được 24 giờ bằng mùi

đặc trưng được tạo bởi vi khuẩn cộng sinh của loài đó (http://en.wikipedia.org;

http://www.sinhhocvietnam.com)

2.9 Sự tồn tại và các nhân tố ảnh hưởng lên sự tồn tại của EPNs

Theo Selcul Hazir và ctv (2004), ấu trùng cảm nhiễm (IJs) sau khi đưa ra ngoài cánh đồng tiếp tục tồn tại và thường là chu kỳ ngắn Các nhân tố vô sinh như ẩm độ, nhiệt độ của đất, áp suất thẩm thấu, cơ cấu đất, bức xạ mặt trời và tia tử ngoại (UV) và các nhân tố hữu sinh như sự cạnh tranh, thiên địch là những nhân tố bên ngoài ảnh hưởng tới sự tồn tại của IJs

2.9.1 Các nhân tố hữu sinh

Theo Minchella và Scott (1991), vật ký sinh ảnh hưởng rất lớn đến ký chủ của chúng cũng như cấu trúc cộng đồng nơi mà chúng và vật chủ sinh sống EPNs có ảnh hưởng dưới dạng tiềm tàng đến loại quần thể cây trồng và côn trùng ký chủ cũng như cấu trúc các loài vật nuôi sinh sống xung quanh cộng đồng đó Ngược lại, tính mẫn cảm cũng như thành phần các loài côn trùng gây hại cũng là một trong những yếu tố tác động đến khả năng tồn tại và tính đối kháng của EPNs (http://en.wikipedia.org)

Các nhân tố hữu sinh khác như thiên địch ảnh hưởng đến sự tồn tại của tuyến trùng Nằm trong số thiên địch của EPNs phổ biến và được chú ý nhiều nhất là nấm

gây bệnh cho tuyến trùng, nấm Hirsuutella rhossiliensis là nguyên nhân gây chết cho IJs của Steinernema glaseri nhiều hơn IJs của Heterorhabditis bacteriophora, tỷ lệ chết khác nhau của hai loài Steinernema glaseri và Heterorhabditis bacteriophora liên quan đến sự giữ lại lớp vỏ cutin ở giai đoạn ấu trùng tuổi 2 của IJs Heterorhabditis

bacteriophora Những thiên địch tự nhiên khác của tuyến trùng như nhện và động vật

ăn thịt tuyến trùng…, nhưng những ảnh hưởng của chúng trong điều kiện ở ngoài cánh đồng thì chưa được hiểu rõ Côn trùng ăn xác chết như kiến sẽ ít ăn côn trùng bị giết chết bởi tuyến trùng, cách ăn của con kiến liên quan đến yếu tố cản trở do vi khuẩn

Photorhabdus và Xenorhabdus (Selcul Hazir và ctv, 2004)

2.9.2 Các nhân tố vô sinh

Độ ẩm của đất là yếu tố quyết định khả năng tiếp cận, di chuyển và khả năng xâm nhiễm của tuyến trùng (Koppenhofer và cs, 1995) Theo Selcul Hazir và ctv (2004), IJs có thể tồn tại trong điều kiện ẩm độ thấp bằng cách làm giảm quá trình trao đổi chất hoặc bằng cách ở trong xác chết của ký chủ cho đến khi ẩm độ đất được cải thiện

Theo Fan và Horminick (1991), nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tìm kiếm và xâm nhiễm vào vật chủ Ở vùng có khí hậu ôn hòa, nhiệt độ thấp dường như

là yếu tố cản trở lớn, làm giảm hoạt động của enzym và làm enzym bị biến tính, cả 2 nguyên nhân này làm giảm quá trình trao đổi chất từ đó gây ra tình trạng kém hoạt động của IJs Theo Hazir và ctv (2004), mỗi loài EPNs thích hợp ở một nhiệt độ khác nhau, nếu nhiệt độ nhỏ hơn 0oC hoặc lớn hơn 40oC thì phần lớn những loài EPNs ở trong môi trường đất bị chết Nhiệt độ từ 5 - 15oC là khoảng nhiệt độ tuổi thọ của IJs kéo dài nhất trong khi dự trữ, nhiệt độ cao hơn IJs tăng hoạt động trao đổi chất nên làm cạn kiệt nguồn năng lượng dự trữ của chúng, thu ngắn vòng đời

Tia UV có thể giết chết tuyến trùng trong khoảng một thời gian ngắn Tia UV ảnh hưởng nhiều nhất khi tuyến trùng được ứng dụng như thuốc trừ sâu sinh học Để giảm tối thiểu ảnh hưởng trực tiếp của tia UV bằng cách đưa IJs ra cánh đồng vào buổi sáng sớm hay buổi chiều tối hoặc tưới nước làm đất ẩm trước khi đưa IJs vào đất (Selcul Hazir và ctv, 2004)

Các thí nghiệm của Kung và cs (1990b) cho thấy pH đất ít ảnh hưởng đến độc tính và khả năng sinh tồn của tuyến trùng Trong hầu hết các hệ sinh thái nông nghiệp,

pH đất nằm trong phạm vi từ 4 – 8, và pH không có ảnh hưởng nhiều đến EPNs, tuy nhiên nếu pH đất là 10 hoặc hơn sẽ gây hại cho EPNs (Nyasani và cs, 2008)

Độ mặn không ảnh hưởng lớn đến sự tồn tại của IJs mặc dù độ mặn đó ở trên mức chịu đựng của phần lớn cây trồng Nước biển cũng không ảnh hưởng đến một số

loài tuyến trùng thuộc giống Heterorhabditis vì những loài đó được phân lập ở những

vùng đất gần bãi biển (Selcul Hazir và ctv, 2004)

Cấu trúc đất ảnh hưởng đến sự tồn tại của IJs, đất sét có cấu trúc chặt nên tuyến trùng tồn tại kém do mức oxy trong đất sét ít, khi đất bão hòa hay hàm lượng chất hữu

cơ trong đất cao thì oxy trong đất cũng giảm (Selcul Hazir và ctv, 2004) Đất thịt pha

cát (có độ rỗng và độ tơi xốp) sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho tuyến trùng di chuyển hơn các loại đất có kết cấu chặt như đất sét Một số nghiên cứu cho thấy rằng hàm lượng sét trong đất tỉ lệ nghịch với khả năng phân tán của tuyến trùng trong đất Đất có hàm lượng cát cao làm cho khả năng di chuyển và tồn tại của EPNs tốt hơn đất có hàm lượng sét cao (Georgis và Poinar, 1983; Barbercheck và Kaya, 1991; Barbercheck, 1992) Shapiso và cs, (2000) đã tiến hành thí nghiệm ở 3 loại đất: Marl ( tỉ lệ sét 15 %

và hàm lượng mùn cao 80 % ); đất Ridge và Flatwood ( tỉ lệ cát cao 94 % và 96 % ) để

xác định mức ảnh hưởng của loại đất đến độc tính của S riobrave và H Bacteriophora dùng để kiểm soát Diaprepes abbreviatus hại rễ cây có múi Kết quả cho thấy, cả 2

loài này đều thể hiện độc tính và khả năng sinh tồn cao ở loại đất có hàm lượng mùn

cao hơn so với loại đất có tỉ lệ cát cao Trong đất độc tính của S riobrave cao hơn

H Bacteriophora (trích dẫn bởi Phạm Thị Mến, 2009)

Hàm lượng Oxygen trong đất thấp có thể gây bất lợi cho sự sinh tồn của EPNs (Kung và cs, 1990b) Tuy nhiên đây không phải là nhân tố quyết định độc tính của tuyến trùng mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Trong đất có hàm lượng oxygen

là 10 %, S carpocapsae và S glaseri không thể giết chết Galleria mellonella sau 2 tuần tiếp xúc nhưng S riobrave và H bacteriophora có thể tiếp cận và gây chết

Diaprepes abbreviatus với tỉ lệ cao ở mức hàm lượng oxygen dưới 10 % Ngược lại, ở

các loại đất có tầng cày sâu hoặc quá ẩm, oxygen có thể là yếu tố quan trọng quyết định hiệu lực tác động của EPNs (trích dẫn bởi Phạm Thị Mến, 2009)

Sự hiện diện của EPN trên các loại đất có tương quan đặc biệt với hàm lượng cát, bùn, chất hữu cơ, phosphorus, magneisium, nhưng không có sự tương quan với

pH, hàm lượng sét, kali và canxi (Aluimai và Grewal)

Theo Shapiro (1996), Steinernema carpocapsae hoạt động nhiều trong đất

không bổ sung phân bón và phân trộn hơn trong đất có bổ sung phân tươi và phân bón hóa học Phân tươi và phân ure làm giảm độc tính của tuyến trùng ở gần chỗ đất được bón phân Hợp chất Nitrogen làm giảm sự tồn tại của tuyến trùng, do độc tố hoặc do ngày càng tăng các hoạt động ăn thịt và ký sinh tuyến trùng bởi vi khuẩn, hoặc do sự biến đổi môi trường vật lý của đất

2.10 Sự phân bố quần thể và phạm vi ảnh hưởng

2.10.1 Sự phân bố

EPNs có mặt ở khắp nơi, chúng được phân lập ở nhiều vùng lục địa khác nhau với các hệ sinh thái đất thay đổi khác nhau bao gồm hệ sinh thái nông nghiệp, rừng, đồng cỏ, vùng sa mạc và ngay cả bờ biển đại dương (Horminick và cs, 1996) Theo Nguyễn Ngọc Châu (2008), do hầu hết các loài EPNs đều tồn tại trong mối liên hệ với côn trùng vật chủ và chúng thích nghi cao với các điều kiện môi trường nơi côn trùng vật chủ sinh sống Vì vậy đa số các loài EPNs thường có diện phân bố hẹp theo vùng lãnh thổ hay vùng khí hậu tự nhiên Sự phân bố rải rác thay đổi theo không gian và thời gian, tùy thuộc vào từng loài, môi trường sống, sự di chuyển của tuyến trùng cảm nhiễm hoặc sự di chuyển của ký chủ bị lây nhiễm Eng (2005) và Shapiro (1993) cho

biết những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng EPNs cũng có thể sử dụng những động vật không phải là ký chủ như các động vật đẳng túc và giun đất vào việc vận chuyển

của tuyến trùng

Theo kết quả nghiên cứu về sự tồn tại của EPNs trong một số hệ sinh thái nông nghiệp của Nyasani và cs (2008) cho thấy: sự hiện diện của EPNs trong đất rừng và đất trồng rau là ít nhất so với đất trồng cà phê và đồng cỏ Những loài chiếm ưu thế

trong đất trồng cà phê, đất rừng, đồng cỏ là Steinernema spp Ngoại trừ trên đất trồng rau, loài chiếm ưu thế hơn cả là Heterorhabditis spp Đất từ vùng trồng cà phê có số

EPNs cao nhất so với đất từ các hệ sinh thái nông nghiệp khác Tần số xuất hiện của EPNs trong đất canh tác rau là thấp nhất so với các hệ thống đất đồng cỏ, đất trồng cà phê và đất trồng rừng Số lượng EPNs giảm cùng với sự xáo trộn đất cao do làm đất thường xuyên, sử dụng nhiều hóa chất nông nghệp và tính hay thay đổi của điều kiện môi trường Việc canh tác đất thường xuyên trên vườn rau đã phơi tuyến trùng ra làm chúng bị sấy khô và bị giết chết bởi bức xạ mặt trời Thêm vào đó, việc bổ sung chất hữu cơ, phân bón hóa học, thuốc trừ dịch hại một cách phổ biến trong sản xuất rau đã làm giảm hiệu quả của EPNs Điều đáng ngạc nhiên là mặc dù có hàm lượng sét cao song tần xuất hiện của EPNs trên hệ sinh thái đất trồng cà phê lại là cao nhất Điều này được cho là do sự xáo trộn vừa phải nhờ hạn chế làm đất, lượng phân bón và thuốc bảo

vệ thực vật được sử dụng thấp Do có sự che bóng dày đặc của đồng cà phê đã làm cho nhiệt độ và ẩm độ đất ít thay đổi thích hợp cho sự tồn tại của EPNs Ngoại trừ hàm

lượng sét có ảnh hưởng tới mật độ EPNs thì nhờ vào sự che bóng mà sự tồn tại và hiệu lực của EPNs được tăng lên trong đất sét

Trong tổng số 69 loài EPNs đã được phát hiện và mô tả thì có 6 loài có diện

phân bố tương đối rộng Ba loài thuộc giống Steinernema là S.glaseri, S.feltiae,

S.carpocapsae và 3 loài thuộc giống Heterorhabditis là H.bacteriophora, H.indica, H.megidis Sáu loài này được tìm thấy nhiều ở nhiều vùng khí hậu ôn đới, nhiệt đới và

cận nhiệt đới của Châu Á, Châu Âu và Châu Mỹ Một số loài khác chỉ phân bố ở vùng

ôn đới như S.intermedium, S.kraussei, S.weiseri, S.silvaticum, S.affine và H.downesi

Ở Việt Nam, hầu như tất cả các chủng EPNs phân lập được đều từ các sinh cảnh tự nhiên, còn tại các khu vực canh tác nông nghiệp gần như không tồn tại hoặc rất ít gặp (Phan Kế Long, 2006) Theo Nguyễn Thị Thùy Trang (2008) qua các lần điều tra nhận thấy ở cả 3 vùng trồng rau tại Hóc Môn, Củ Chi, Bình Chánh TP HCM đều có sự hiện diện của EPNs trong đất Theo Ngô Thị Thu Hằng (2009), định danh tuyến trùng phân lập được trên vùng trồng rau Củ Chi, tp.HCM cho thấy tuyến trùng

phân lập được thuộc hai loài Heterorbhaditis spp1 và Heterorbhaditis spp2 Trong khi

đó ở Canada thì EPNs có mặt ở khắp mọi nơi Điều này có thể liên quan đến việc sử dụng nhiều phân bón vô cơ và hóa chất bảo vệ thực vật không những tiêu diêt côn trùng có hại, mà còn có thể tiêu diệt cả tuyến trùng có ích Tỷ lệ hiện diện của EPNs trong đất cũng là dấu hiệu cho thấy môi trường sinh thái tốt và ổn định Tỷ lệ hiện diện càng cao cũng có nghĩa là sự đa dạng của EPNs càng lớn và môi trường sinh thái càng tốt Một số kết quả điều tra EPNs trong đất tại một số nước và lãnh thổ trên thế giới cho phép đưa ra nhận xét bước đầu là: Ở vùng ôn đới EPNs có tỷ lệ hiện diện cao hơn vùng nhiệt đới Điều này có thể xuất phát từ hai yếu tố là môi trường tự nhiên và khí hậu thích hợp cho sự tồn tại của tuyến trùng và đây là vùng có môi trường sinh thái tốt hơn, do ít sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật so với hầu hết vùng nhiệt đới thuộc khu vực các nước chậm phát triển Ngoài hai lý do trên thì ở những nước ôn đới, các nghiên cứu điều tra về sự hiện diện của EPNs trong tự nhiên được tiến hành nghiên cứu nhiều hơn, kỹ hơn, ở đó có đội ngũ chuyên gia về EPNs đông đảo nên kết quả điều tra nghiên cứu cũng đầy đủ hơn so với các khu vực còn lại của thế giới (Nguyễn Ngọc Châu, 2008)

2.10.2 Phạm vi kí chủ

Trong phòng thí nghiệm phần lớn EPNs xâm nhiễm vào nhiều loại côn trùng khác nhau ở vị trí tiếp xúc với ký chủ, trong điều kiện môi trường tối ưu không có ngoại cảnh tác động làm ảnh hưởng đến quá trình xâm nhiễm của IJs Vì tuyến trùng thích nghi với môi trường đất nên ký chủ chính là côn trùng sống trong đất hay có giai đoạn sống trong đất Phân lập những loài tuyến trùng mới thường sử dụng ấu trùng

của bướm sáp lớn (Gallenria mellonella) Vì thế phổ ký chủ được biết của những loài

EPNs là thiên về côn trùng bộ cánh vẩy (Lepidoptera) Ngoài ra một số loài tuyến trùng được phân lập từ xác chết của những côn trùng ở ngoài đồng nên cũng hạn chế

về mặt ký chủ Steinernema kushidai và Steinernema scarabaei thích hợp với ấu trùng của bọ hung (Popilliila japonica), Steinernema scapterisci thích hợp với dễ dũi (Gryllotalpa unispina) và xâm nhiễm kém hơn với những loài côn trùng khác (Selcul

Hazir và ctv, 2004)

Theo L.A.Lacey và ctv (2001) thì phổ kí chủ của tuyến trùng EPNs gồm: Bọ

hung (Popilliila japonica),bọ hung đen ( Alissonotum impressicolle), sâu đục trái táo (Carposina niponensis), sâu hại rễ mía (Mahanaarva fimbriolata), sâu xanh da láng (Spodoptera exigua), ấu trùng đục gốc nho (Otiorhynchus sulcatus), sâu đục thân chuối (Cosmopolites sordidus), sâu đục thân táo, đào, nhãn và vải (Carposina

niponensis), sâu đục thân cành cà phê (Hypothenemus hampei), sâu đục thân ngô

(Helicopverpa zea), sâu đục thân, củ khoai lang (Cylas formicarius), sâu đục thân cây bóng mát ở thành phố (Holcocerus insularis), sâu ăn lá (Spodoptera littoralis và

Spodoptera exigua), dòi đục lá (liriomyza spp.), mối hại đê điều kho tàng

(Reticulitemes spp.) và côn trùng y học ấu trùng muỗi sốt rét (Culax pipiens), ấu trùng muỗi sốt xuất huyết (Aedes aegypti), loài ve bét (Boophilus annulatus)

2.11 Tình hình nghiên cứu ứng dụng EPNs trong phòng trừ sâu hại

2.11.1 Tình hình nghiên cứu EPN ở trong nước

Ở Việt Nam, từ năm 1999, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật (thuộc Trung tâm Khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia - nay là Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam) bắt đầu sản xuất chế phẩm sinh học tuyến trùng Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật là đơn vị đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu, phân lập tuyến trùng hữu ích và sử dụng những sinh vật này để diệt trừ sâu hại trong nông nghiệp Thử nghiệm cho thấy

các chế phẩm diệt được sâu keo da láng hại nho ở Ninh Thuận (tỷ lệ sâu chết là 70 %), sâu xám hại thuốc lá ở Ba Vì (85 – 90 %), bọ hung đen hai mía ở Thanh Hoá (50 – 65 %) Ðến nay, Viện đã sản xuất được 7 chế phẩm có thể diệt được gần 30 loài sâu hại khác nhau

Kết quả điều tra phân lập tuyến trùng EPNs ở Việt Nam đã được tiến hành từ năm 1997 đến nay đã tiến hành thu mẫu điều tra tại 1214 địa điểm tại 23 tỉnh ở Việt

Nam, đã thu được 64 chủng EPNs, trong đó có 15 chủng Heterorhabditis và 49 chủng Steinernema Kết quả phân lập đã xác định được 26 loài tuyến trùng trong đó

có 24 loài thuộc giống Steinernema và 2 loài thuộc giống Heterorhabditis Trong

26 loài này có 9 loài thuộc giống Steinernema đã được mô tả và công bố chính thức như loài mới cho khoa học là S.tami (Phan và ctv,2000), S.sangi (Phan và ctv, 2001a), S.thanhi (Phan và ctv, 2001b), S.robustispiculm (Phan và ctv, 2004),

S.cumgarense, S.eapokense, S.sasonense và S.backanense (Phan và ctv, 2006) Hai

loài thuộc giống Heterorhabditis đã được mô tả và công bố chính thức, trong đó có một loài mới cho khoa học là H.baujardi (Phan và ctv, 2003) và một loài đã biết là

H.indica Ponar và ctv, 1992 Như vậy còn 15 loài chưa được công bố chính thức,

trong số này có 5 loài đã được chẩn loại hình thái và phân tử nhưng chưa hoàn thành việc mô tả

Ở Việt Nam, một số chủng tuyến trùng gây bệnh côn trùng đã được phân lập

từ đất thuộc một số địa phương trong cả nước Các chủng tuyến trùng này đã được nghiên cứu và thử nghiệm trong phòng trừ sinh học có nhiều triển vọng ứng dụng trong thực tiễn Khả năng gây bệnh của các chủng tuyến trùng có liên quan đến các

vi khuẩn cộng sinh với chúng Vì vậy, việc nghiên cứu khả năng ứng dụng trong phòng trừ sinh học không thể không quan tâm tìm hiểu các vi khuẩn cộng sinh với chúng Theo nghiên cứu của Trịnh Hồng Thái và cs (2000), cho thấy: Hoạt độ

proteinaz của Xenorhabdus sp XS4 mạnh nhất ở pH = 8 Sau khi xử lý ở 600C trong 20 phút, hoạt độ enzym còn khoảng 50 % hoạt độ ban đầu Trong số các ion kim loại hóa trị hai được nghiên cứu, enzym bị ức chế mạnh bởi Hg 2+, sau đó đến

Cu2+ và Zn2+ Ngược lại, các ion Ca2+, Mg2+ và Mn2+ đã làm tăng hoạt độ enzym, nhất là Ca2+; Các proteinaz ngoại bào của Xenorhabdus sp XS4 thuộc nhóm

proteinaz kim loại do bị ức chế mạnh bởi EPTA và o – phenanthroline

Cũng theo Trịnh Hồng Thái và cs (2000), hoạt độ proteinaz của

Xenorhabdus sp.CA mạnh nhất ở pH = 8 Sau khi xử lý ở 600C trong 10 phút, hoạt

độ enzym còn khoảng 15 % hoạt độ ban đầu; Trong số các ion kim loại hóa trị hai được nghiên cứu, enzym bị ức chế mạnh bởi Hg2+, sau đó đến Zn2+, Co2+ và Cu2+ Ngược lại, các ion Ca2+ và Mg2+ đã làm tăng hoạt độ enzym; Xenorhabdus sp.CA

đã tiết ra môi trường cấy các proteinaz thuộc nhóm xêrin và nhóm kim loại Điện di trên gel polycrylamit đã cho phép nhận thấy một băng proteinaz chủ yếu bị ức chế bởi cả EPTA và PMSE

Các chế phẩm sinh học tuyến trùng được phát triển trên cơ sở 7 chủng tuyến trùng EPNs được đánh giá và tuyển chọn, đáp ứng được các tiêu chuẩn của thuốc sinh học tuyến trùng Trong số này có 6 chủng tuyến trùng bản địa và 1 chủng nhập nội Các chủng này đã được đưa vào sản xuất thử nghiệm quy mô lớn Trong số các chế phẩm sinh học tuyến trùng, có 5 chế phẩm được sản xuất từ 5 chủng tuyến

trùng của giống Steinernema được đặt tên là Biostar, từ Biostar-1 đến Biostar-5 và

hai chế phẩm sinh học còn lại được sản xuất từ 2 chủng tuyến trùng thuộc giống

Heterorhabditis (cùng loài H.indica) được mang tên là NEMASTAR-1 và

NEMASTAR-2 Các chế phẩm Biostar và NEMASTAR đáp ứng được tiêu chuẩn của thuốc sinh học tuyến trùng như: Có phổ diệt sâu rộng có khả năng sinh sản tốt

và cho sinh khối cao, có thể sản xuất sinh khối lớn bằng công nghệ in vitro và in vivo, có khả năng bảo quản lâu (từ 2 – 6 tháng) trong điều kiện bình thường, không cần bảo quản lạnh Đây là ưu thế của các chủng EPNs bản địa của Việt Nam Các chế phẩm này gây bệnh ở mức khá cao đối với sâu xanh, sâu xám, sâu keo, bọ hung hại mía So với giá thành sản xuất EPNs ở Mỹ và Châu Âu (khoảng 250 USD/ha) thì giá thành sản phẩm ở nước ta rẻ hơn khá nhiều

Từ năm 1997 đến nay, nhóm khoa học ở Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Khoa học và Công nghệ VN, do tiến sĩ Nguyễn Ngọc Châu lãnh đạo đã bắt đầu điều tra, phân lập nhóm tuyến trùng EPN này ở Việt Nam và tuyển chọn được hàng chục chủng đáp ứng, đưa vào sản xuất thuốc sinh học tuyến trùng Từ đây, nhóm đã sản xuất thử nghiệm 6 chế phẩm sinh học có tên từ Biostar-1 đến Biostar-6, trong đó một số chế phẩm như Biostar-3 và Biostar-5 được sản xuất hàng trăm lít phục vụ cho các nghiên cứu thử nghiệm và phòng trừ quy mô vài ha Các

chế phẩm này đều đáp ứng được tiêu chuẩn của thuốc trừ sâu tuyến trùng như: có phổ diệt sâu rộng (hầu hết đều có thể diệt 3 – 7 loại sâu hại khác nhau); có khả năng bảo quản lâu, từ 2 đến 6 tháng, trong điều kiện thường, không cần bảo quản lạnh Thử nghiệm với 26 loại sâu hại phổ biến, ở nồng độ thích hợp, các EPN có khả năng diệt hầu hết các loại sâu hại, như sâu khoang, sâu keo da láng, sâu xám, sâu tơ, bọ hung đen , tuy mỗi chủng mẫn cảm hơn với một vài loại sâu hại khác nhau Chẳng hạn, thử nghiệm tại Ninh Thuận cho thấy chế phẩm Biostar 2 và đặc biệt Biostar 5 diệt được 69% sâu keo da láng hại nho sau khi phun 6 ngày Biostar

2, 6 đều có khả năng diệt sâu xám hại thuốc lá tại Ba Vì, Hà Tây, với hiệu lực

83 – 88 %, còn cao hơn kết quả xử lý thuốc hoá học Selecron 50EC Thử nghiệm dùng Biostar-3 phòng trừ bọ hung đen hại mía ở Thạch Thành, Thanh Hóa, cũng cho thấy thuốc sinh học tuyến trùng có thể thay thế thuốc hoá học trong phòng trừ

bọ hung, một đối tượng gây dịch hại tại nhiều vùng mía ở nước ta Với kết quả nghiên cứu ban đầu, nhóm đã chuyển giao công nghệ sản xuất và sử dụng EPN để phòng trừ sâu keo da láng hại nho ở Ninh Thuận; phòng trừ sâu xám hại thuốc lá ở

Ba Vì, Hà Tây; phòng trừ bọ hung hại mía ở Thạch Thành, Thanh Hóa Chế phẩm sinh học EPN cũng được cung cấp cho Chương trình phòng trừ tổng hợp IPM - FAO Việt Nam để thử nghiệm phòng trừ bọ nhảy hại rau ở Hải Phòng Công trình nghiên cứu đã nhận được sự hợp tác của các nhà khoa học Bỉ và CHLB Đức Việc hợp tác với Bỉ đã giúp phát hiện 5 loài tuyến trùng mới cho khoa học

Từ năm 1999-2000, Viện ST&TNSV đã chuyển giao cho sở nông nghiệp Ninh Thuận một pilot sản xuất chế phẩm EPN theo quy trình in vivo phục vụ cho phòng trừ sâu hại nho, đã có kết quả bớc đầu tốt Quy trình này thích hợp cho quy

mô sản xuất nông nghiệp nhỏ ở nớc ta, có thể chuyển giao đến từng hộ xã viên (http://www.sinhhocvietnam.com; http://www.dostbinhdinh.org.vn; Nguyễn Ngọc Châu, 2008)

2.11.2 Tình hình nghiên cứu EPN ở nước ngoài

Ở các nước phát triển như Mỹ, Australia và châu Âu đã có hàng chục công ty sản xuất tuyến trùng hữu ích và đã thương mại hoá chế phẩm sinh học Tại Đông Nam

Á, Malaysia và Thái Lan cũng đang nghiên cứu theo hướng này, trong đó Thái Lan đã thương mại hoá một số chế phẩm Đặc biệt là Trung Quốc đã thương mại hoá các chế

phẩm sinh học tuyến trùng diệt sâu đục thân hại táo, lê, đào Hiện Trung Quốc có các nhà máy sản xuất lớn ở Quảng Đông, Bắc Kinh

Hơn 800 năm về trước, tại Trung Quốc đã có tài liệu ghi lại những hiện tượng côn trùng gây bệnh bị trùng giết hại Một trong những ghi chép cổ (Gaoyou Zhouzhi)

có chép lại rằng “Năm 1196, hàng loạt châu chấu bị chết Có một loài sâu đã ăn hết não của chúng” Về sau, các nhà khoa học đã biết được, châu chấu, một loài côn trùng

có hại đã bị một loài tuyến trùng tiêu diệt

Vào năm 1979, Geogre O Poinar, khoa Côn trùng học, trường ĐH bang

Oregon - Mỹ, đã đưa ra 19 họ tuyến trùng ký sinh trên côn trùng sâu bọ, như: Matidae,

Diplogasteridae, Heterorhabditidae, Mermithidae, Neotylenchidae, Rhabditidae, Sphaerulariidae, Steinernematidae, và Tetradonematidae Những loài tuyến trùng ký

sinh này có thể giết hại, làm mất khả năng sinh sản hay làm biến đổi sự phát triển của

vật chủ Vào năm 1985, loài tuyến trùng giống Steinernema, một loài tuyến trùng ký sinh trên dế trũi (Gryllotalpa unispina), được mua từ Uruguay về Florida Loài tuyến trùng này được mô tả là một loài mới, Steinernematid scapterisci (Nguyen and Smart,

1990), xuất hiện và trở thành yếu tố chủ yếu kìm hãm sự gia tăng loài dế trũi ở Nam

carpocapsae có thể xâm nhiễm hơn 90 % nhộng của S exigua trong đất ở mật độ thấp

chỉ 5 IJs / cm2 bề mặt Trong một thử nghiệm ngoài đồng, Steinernema feltiae khi phun vào đất có tác dụng làm giảm số lượng ấu trùng của Agrotis segetum so sánh với

lô đối chứng không xử lý (Theunissen và Fransen, 1984)

Ở California, Mỹ tuyến trùng EPN đã được sử dụng thay thế thuốc hóa học

trong phòng trừ O sulcatus hại cây cam việt quất, trong khi sử dụng thuốc trừ sâu hóa

học phòng trừ đối tượng này cho thấy hiệu quả hạn chế và hầu như không đáp ứng yêu

cầu phòng trừ đối với loài này Việc sử dụng chủng H bacteriophora NC, không những có thể giảm 70 % mật độ O sulcatus mà còn duy trì hiệu lực phòng trừ sau một

năm

Bong và Sikorowski (1983) đã sử dụng Steinernema carpocapsae thử nghiệm phòng trừ ấu trùng Helicopverpa zea trên ngô đạt hiệu quả tốt Kết quả thử nghiệm cho

thấy 88 % sau hại đã bị diệt bởi tuyến trùng so với lô đối chứng Vyas và cs (2002) sử

dụng một chủng tuyến trùng bản địa Heterorbhaditis sp để xử lý sâu xanh

Helicoverpa armigera gây hại trên cây đậu ở Ấn Độ, với liều lượng 100.000 IJs / m2

đã có thể làm giảm đáng kể mật độ quần thể sâu xanh so với đối chứng

Tại Malaysia, Mason và Wright (1997) đac đánh giá tiềm năng phòng trừ của

25 chủng tuyến trùng EPN bản địa đối với sâu tơ, Plutella xylostella Kết quả thử nghiệm cho thấy hầu hết các chủng EPN đều có khả năng gây chết sâu tơ ở các mức

độ khác nhau Trong đó, 11 chủng EPN (7 chủng Steinernema và 4 chủng Heterorbhaditis) có tỉ lệ gây chết cao 90 – 100 %; 12 chủng (11 chủng Steinernema và

1 chủng Heterorbhaditis) có tỷ lệ chết trung bình 30 – 86,7 %; và chỉ có 2 chủng Steinernema có tỷ lệ chết thấp hơn 10 %

Sử dụng EPN để phòng trừ ruồi nhà (Musca domestica) đã được triển khai tại

nhiều trang trại nuôi gia súc, gia cầm ở Mỹ và ở Anh cho kết quả tốt (Geden và cs, 1986; Taylor và cs, 1998; Shapiro và cs, 1996,1999) Kết quả trong phòng thí nghiệm

và thử nghiệm phun rải tuyến trùng vào phân gia súc cho thấy các loài EPN được thử

nghiệm thì 3 loài S carpocapsae, S glasri và H heliothidis có hiệu quả tốt với hầu hết

các pha ấu trùng của ruồi

Silvenman (1982) là người đầu tiên thông báo bọ chét khá mẫn cảm với tuyến trùng EPN Sau đó, Henderson và cs (1995) đã thông báo có thể giảm 70 – 100 % mật

độ bọ chét Ctenocephalides felis trên các môi trường nền khác nhau với tuyến trùng

S carpocapsae

Như vậy việc sử dụng tuyến trùng để diệt các nhóm chân khớp ngoại ký sinh và ruồi nhà là rất khả thi do các đối tượng này có các pha phát triển trong đất nền nhà , nền chuồng, bãi phân, bãi chăn thả gia súc, nên việc phun rải chế phẩm EPN để tiêu diệt chúng tương đối thuận lợi

Gần đây, Leite và ctv (2005) đã sử dụng một số chủng tuyến trùng

Heterorhabditis sp và Steinernema sp để thử nghiệm phòng trừ Mahanarva fimbriolata, một loại sâu hại rễ mía quan trọng ở Brasil, có thể làm giảm đến 40 % sản

lượng mía Thử nghiệm cho kết quả phòng trừ đến 54 % và 74 % trong khi thuốc hóa

học Thiametoxan 200 WG cũng chỉ đạt 67 % và nấm Metarhizium anisopliae chỉ đạt

44 %

Theo số liệu thống kê trên thế giới đến năm 2000 đã có 7 loài tuyến trùng giống

Steinernema và Heterorhabditis đã được thương mại hóa bao gồm: S.carpocapsae (sản

xuất thương mại năm 1997), H.bacteriophora (năm 1984), S.feltiae (năm 1990),

H.megidis (năm 1991), S.scapterisci (năm 1993), S.glaseri (năm 1994) và S.riobravave (năm 1994) Tất cả các loài tuyến trùng này ngoại trừ S.scapterisci vẫn

được sản xuất và giao dịch trên thị trường trong đó hai loài S.carpocapsae và

H.bacteriophora được sản xuất và sử dụng nhiều nhất (K L Phan, 2003) Tại Mỹ có

nhiều công ty công nghệ sinh học sản xuất thuốc sinh học tuyến trùng để phòng trừ một số sâu hại quan trọng ở ngô, mía, bông, thuốc lá, cây ăn quả và đăc biệt cây cảnh

quanh nhà và cây hoa trong các nhà kính Hiện nay, loài tuyến trùng S.riobravis được thương mại hóa mạnh ở Mỹ để phòng trừ dế trũi (Gryllotalpa unispina) và tuyến trùng

ký sinh thực vật ở đồng cỏ, còn loài S.carpocapsae được sản xuất để phòng trừ nhiều

loại sâu hại sống trong đất Ngoài ra thuốc sinh học tuyến trùng cũng được sử dụng rộng rãi để phòng trừ các loại bọ hung hại các sân gôn ở Mỹ (H K Kaya và A M Koppenhofer, 1999)

Theo Phan Kế Long (2006), hiện nay EPN đã được ứng dụng thành công trong phòng trừ sinh học dế trũi phá hoại sân golf ở Mỹ, sâu xanh bướm trắng ở Indonesia Trung Quốc và Pakistan, dòi đục thân su hào ở Bỉ, Hà Lan và Đức, sâu đục thân cọ ở Ả-rập Xê-út, và càng ngày càng có nhiều quốc gia nghiên cứu ứng dụng EPN trong phòng trừ nhiều loài sâu hại khác nhau

Các sản phẩm sinh học EPNs có ở nước Mỹ là: ORTHO Bio Safe, BioVecter, Nemasys,Vector MC, Magnet, Otinem và Exibit Ở Thụy Sỹ có sản phẩm Sanoplant, Bodenn Nutzlinge ở Đức; Stealth ở nước Anh và Helix ở Canada (G.C Smart Jr, 1995)

Ở Châu Âu, việc thương mại hóa ở quy mô lớn sử dụng thiên địch của sâu hại

đã phát triển rất nhanh trong vòng 30 năm gần đây Hiện nay, Châu Âu có hơn 20 công

ty sản xuất hơn 80 loại chế phẩm sinh học từ nguồn thiên địch của sâu hại khác nhau, trong đó có EPNs cung cấp cho đấu tranh sinh học Cho đến nay trên thế giới có khoảng 100 công ty sản xuất thuốc sinh học tuyến trùng cung cấp cho PTSH sâu hại

Hầu hết các công ty này ở Mỹ, Canada, Austrralia và Châu Âu (Nguyễn Ngọc Châu, 2008; http://www.vietnamnet.vn; http://saga.vn; Ngô Thị Thu Hằng, 2009)

2.12 Sơ lược về nghành trồng rau

2.12.1 Giá trị dinh dưỡng của cây rau

Trong ăn uống hàng ngày, rau tươi có vai trò đặc biệt quan trọng Tuy lượng protid và lipid trong rau tươi không đáng kể, nhưng chúng cung cấp cho cơ thể nhiều muối khoáng có tính kiềm, các vitamin, axit hữu cơ Ngoài ra, rau tươi còn ảnh hưởng tốt đến quá trình tiêu hóa và kích thích sự thèm ăn

Rau tươi ở nước ta rất phong phú, có thể chia thành nhiều nhóm: nhóm rau xanh như rau cải, rau muống, rau xà lách, rau cần; nhóm rễ củ như cà rốt, củ cải, su hào, củ đậu; nhóm cho quả như cà chua, cà bát, cà pháo, dưa chuột; nhóm hành gồm các loại hành, tỏi

Thành phần và giá trị dinh dưỡng của rau tươi khác nhau tùy theo từng loại rau Lượng protid trong rau tươi nói chung thấp (dao động từ 0,5 – 1,5 %) Tuy vậy có nhiều loại rau chứa hàm lượng protid đáng kể như nhóm đậu tươi, đậu đũa (4 – 6 %), rau muống (2,7 %), rau ngót (4,1 %), cần tây (3,1 %), su hào, rau dền, rau đay (1,8 – 2,2 %) Về glucid, trong rau tươi có các loại đường đơn dễ hấp thu, tinh bột, xenluloza và các chất pectin Hàm lượng trung bình của glucid trong rau tươi khoảng

3 – 4 %, có những loại có tới 6 – 8 % Chất xenluloza của rau có vai trò sinh lý lớn vì cấu trúc của nó mịn màng hơn xenluloza của ngũ cốc Trong rau, xenluloza ở dưới dạng liên kết với các chất pectin tạo thành phức hợp pectin-xenluloza có tác dụng kích thích mạnh chức năng nhu động ruột và tiết dịch của ruột giúp tiêu hóa dễ dàng Rau tươi kích thích sự thèm ăn và ảnh hưởng tới chức phận tiết của tuyến tiêu hóa, đặc biệt

rõ rệt ở các loại rau có tính tinh dầu như rau mùi, rau thơm, hành, tỏi

Ăn rau tươi phối hợp với những thức ăn nhiều protid, lipid, glucid làm tăng rõ rệt sự tiết dịch của dạ dày Thí dụ: trong chế độ ăn có cả rau và protid thì lượng dịch vị tiết ra tăng gấp hai lần so với chế độ ăn chỉ có protid Cũng vì vậy, bữa ăn có rau tươi tạo điều kiện thuận lợi cho sự tiêu hóa và hấp thu các thành phần dinh dưỡng khác

Rau tươi còn là nguồn vitamin và muối khoáng quan trọng, nhất là các chất khoáng có tính kiềm như kali, canxi, magiê Trong cơ thể những chất này cho những gốc tự do cần thiết để trung hòa các sản phẩm axít do thức ăn hoặc do quá trình chuyển

hóa tạo thành Đặc biệt rau có nhiều kali ở dưới dạng kali cacbonat, muối kali của các axít hữu cơ và nhiều chất khác dễ tan trong nước và dịch tiêu hoá Các muối kali làm giảm khả năng tích chứa nước của protid ở tổ chức, do đó có tác dụng lợi tiểu Lượng magiê trong rau tươi cũng rất đáng chú ý, dao động từ 5-75mg% Đặc biệt là các loại rau thơm, rau dền, rau đậu có nhiều magiê Chất sắt trong rau tươi cũng được cơ thể hấp thu tốt hơn sắt ở các hợp chất vô cơ Các loại rau đậu, xà lách là nguồn mangan rất tốt (http://www.trungthanh.com.vn)

2.12.2 Giá trị kinh tế của cây rau

Ngoài tác dụng cung cấp dinh dưỡng cho cơ thể, rau còn có những giá trị khác như:

Rau là mặt hàng xuất khẩu quan trọng, kim ngạch xuất khẩu rau quả từ năm

2004 đến nay tăng trưởng khá đều, bình quân khoảng 20%/năm, từ 179 triệu USD lên

439 triệu USD Nhà xuất khẩu tìm kiếm nhiều thị trường xuất khẩu mới như Mỹ Hiện nay sản phẩm rau quả đã có mặt tại 50 quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới Trong

đó chủ yếu là Nhật Bản, Hà Lan, CHLB Nga, Đức, Pháp, Anh, Australia, Canada, Hàn Quốc, Singapore, Thái Lan Trong chiến lược xuất khẩu rau quả của Bộ NN&PTNT đã đưa ra mục tiêu năm 2010, kim ngạch xuất khẩu rau quả của cả nước phải đạt 760 triệu USD và đến năm 2020, đạt 1,2 tỷ USD/năm

Rau là nguyên vật liệu cho chế biến thực phẩm và đồ hộp: hằng năm, nhà máy đóng hộp cần nhiều loại rau để đóng hộp (cà chua, dưa leo bao tử, bắp rau, đậu Hà Lan, đậu côve, măng tây, bí đao, khổ qua, nấm, ớt), làm bánh kẹo (khoai tây, bí xanh…), nước uống (cà chua, bí xanh) Hiện nay, nhu cầu và mức tiêu thụ các mặt hàng rau chế biến như muối chua, đông lạnh, khử nước, đóng hộp trên thế giới ngày càng tăng

Rau được dùng làm gia vị và dùng trong dược liệu, mỹ phẩm, thực phẩm chức năng: hành, tỏi, ngò, tía tô, thì là, giấp cá, sả là những loại gia vị quý làm tăng thêm tính hấp dẫn và ngon miệng của các món ăn Ngoài ra, chúng còn là một nguồn dược liệu quý có tác dụng chữa bệnh rất tốt Dưa leo, dưa hấu, khổ qua, nghệ, gấc, bạc hà,

có thể chiết xuất làm dầu gội, mỹ phẩm, thực phẩm chức năng