Xác Định Thời Gian Thu Hoạch Sâu Chết Để Thu Nhận Virus Npv Trên Sâu Khoang Ăn Tạp Spodoptera Litura

Nhưng việc sử dụng thuốc trừ sâu hóa học gây ô nhiễm môi trường trầm trọng, để lại dư chất hóa học trong nông sản, giảm số lượng sinh vật có ích, làm mất cân bằng sinh thái trong tự nhiê

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYỄN THỊ HAI

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ DIỄM CHI

TP Hồ Chí Minh, 2013

vệ thực vật, hàng năm các loại dịch hại, bệnh hại đã làm giảm 35 – 40 % tổng sản lượng, mặt khác làm giảm phẩm chất của nông sản Để bảo vệ cây trồng thì mức chi phí cho công tác bảo vệ thực vật, phòng trừ dịch hại đã không ngừng tăng lên trong phạm vi toàn quốc Trong đó, đáng đề cập đến là loài sâu khoang ăn tạp

(Spodoptera litura), theo ước tính loài sâu này có thể gây hại trên 290 loại cây trồng

thuộc 99 họ thực vật Ở nước ta chúng là loài gây hại quan trọng trên các loại rau họ thập tự, cà chua, đậu đũa, bầu bí, rau muống, khoai lang, thuốc lá, bông, thầu dầu, điền thanh,… (Nguyễn Đức Khiêm, 2006)

Để phòng trừ và làm giảm thiệt hại gây ra do sâu, bệnh hại nói chung và loài

sâu khoang ăn tạp (Spodoptera litura) nói riêng người nông dân đã sử dụng nhiều

biện pháp phòng trừ như canh tác thủ công, luân canh, chuyên canh, chọn tạo giống mới, dùng thuốc hóa học Trong đó biện pháp sử dụng thuốc hóa học được xem là phổ biến vì dễ áp dụng, có hiệu quả ngay, kịp thời và hiệu quả cao mà giá thành lại

rẻ Nhưng việc sử dụng thuốc trừ sâu hóa học gây ô nhiễm môi trường trầm trọng,

để lại dư chất hóa học trong nông sản, giảm số lượng sinh vật có ích, làm mất cân bằng sinh thái trong tự nhiên, làm tăng tính kháng thuốc của sâu bệnh,…đã làm cho việc phòng trừ sâu hại trở nên kém hiệu quả: Riêng đối với loài thiên địch, El zen, G.W.et al (1987) cho thấy thuốc hoá học trừ sâu có gốc lân hữu cơ và caramat rất độc, gây chết 100% ong Microphilitis Croleipes (một loài ký sinh của sâu xanh) Ở việt nam, các tác giả Vũ Quang Côn và ctv (1993), Nguyễn Thị Hai (1996), Phạm Hữu Nhược (1996) đều cho rằng phun thuốc hoá học làm giảm mật độ của các loài

ăn thịt, ong mắt đỏ và các loài ong ký sinh khác

Trang 2

Việc phân tích các thí nghiệm ở California đã chỉ ra rằng sử dụng thuốc hoá học một cách không thận trọng đã kìm hãm sự phát triển tự nhiên của sâu hại, là nguyên nhân làm cho sâu hại tái phát, mật độ sâu sau khi xử lý thuốc cao hơn trước khi xử lý (Mariechel, J Navarro, (1985) Tình hình sâu xanh tái phát cũng đã phát hiện ở trung quốc: Theo tổng kết của Sheng, C.F (1993), sau một năm sử dụng thuốc học đơn độc để trừ sâu, mật độ sâu xanh năm 1992 mật độ sâu xanh lên cao hơn 40 lần so với năm 1982 Ở Việt Nam, Nguyễn Thơ (1993), cũng có nhận xét nếu phun thuốc không đúng quy định sẽ tiêu diệt ong mắt đỏ cũng như các loài thiên địch khác ngoài tự nhiên và lập tức sâu xanh bùng phát thành dịch Một tác hại lớn của thuốc hoá học trừ sâu hiện nay mà toàn thế giới đang quan tâm đó là: việc

sử dụng thuốc hoá học liên tục đã làm tăng sự sự chọn lọc gen của quần thể sâu hại

và làm cho sâu ngày càng chịu đựng với thuốc Tính đến năm 1986 cả thế giới đã có

447 loài sâu kháng thuốc, trong đó có 264 loài phá hoại trong nông nghiệp (Nguyễn Thiện Thuật, 1996)

Ở Việt Nam, Sâu tơ hại bắp cải (Plutella xylostella St.) đã kháng hầu hết các loài thuốc trừ sâu thông dụng (Lê Trường,1981)

Tồn dư của thuốc hoá học trừ sâu đã gây ô nhiễm lớn cho nguồn nước, nhiễm độc cho thức ăn Frisbie, R et al (1991) cho biết sự phun thuốc hoá học trừ sâu ở

Mỹ đã làm nhiễm độc nặng cho nguồn nước và thức ăn Ở Việt Nam, Bùi Sĩ Oanh

và ctv (1995) đã cho biết dư lượng thuốc Cypermerthin trên các loài đậu đỗ đã lên tới 0,4 -0,7 mg/kg, vượt xa so với mức tồn dư cho phép

Do vậy, việc sử dụng thuốc hóa học chỉ là biện pháp tình thế

Đứng trước thực trạng đó thì biện pháp sinh học là một giải pháp được đánh giá là có hiệu quả cao, vì nó không những không gây hại cho người, an toàn cho gia súc, không ảnh hưởng đến các loài sinh vật có ích mà còn góp phần cải thiện môi trường,… Trong số này, đáng kể nhất là virus đa diện nhân (NPV) Virus đa diện nhân Nucleopolyhedrovirus (NPV) là một tác nhân gây bệnh rất phổ biến trên sâu

ăn tạp, được công nhận là một tiềm năng cho việc quản lý côn trùng, có hiệu quả tiêu diệt cao do tính chất lây lan virus NPV trong quần thể sâu, đồng thời virus sẽ

Trang 3

nhân nhanh sinh khối trong cơ thể sâu khoang làm tăng tính chất tiêu diệt sâu, nó đặc biệt hấp dẫn bởi tính an toàn đối với môi trường và các sinh vật khác Ưu điểm quý giá của NPV là không ảnh hưởng xấu đến các loài thiên địch, ở Mỹ, các nghiên cứu trong phòng cũng cho thấy chuồn chuồn cỏ và các loài ong không bị nhiễm NPV (Heins, K.M et al, 1995., Nitt L et al, 1995) Ngoài tác động diệt sâu tức thời, NPV còn có khả năng truyền sang các thế hệ sau (Khaire, V.M et al, 1986)

Do có nhiều ưu điểm, NPV đã được nghiên cứu để trừ sâu hại trên nhiều loại cây trồng Bertucci, B.M (1985) đã sử dụng NPV trừ ruồi đục thân (Neodiprion sertifer) trên cây tùng tại Ý Rabindra, R.J et al (1985) nghiên cứu sử dụng HaNPV trừ sâu xanh hại hướng dương ở Ấn Độ Virus được nghiên cứu trừ sâu hại trên các vườn cây ở Nhật và nhiều nước khác (Sato t.,1989) Trần Quang Tấn và ctv (1995) nghiên cứu sử dụng NPV trừ sâu dóm hại thông ở Việt Nam Tất cả các công trình nghiên cứu của các tác giả trên đều cho kết quả: NPV có tác dụng trừ sâu hại trên các loại hoa màu tương đương hoặc cao hơn thuốc hoá học Một trong những bước đầu tiên và quan trọng nhất là phải nhân nuôi và thu nhận sinh khối lớn NPV nhằm phục vụ cho việc sản xuất chế phẩm virus NPV Nhưng thời gian thu nhận sâu chết

đã nhiễm virus đóng vài trò quan trọng trong quy trình sản xuất NPV nói chung và NPV sâu khoang nói riêng (Senthil và cộng sự, 2010) Bởi vì, nếu ta thu nhận quá sớm, lượng virus sẽ không cao, ngược lại nếu thu nhận quá trễ, xác sâu vỡ ra lượng virus thất thoát ra môi trường cũng đáng kể Vì vậy, việc xác định thời điểm thu nhận cho sản lượng virus cao nhất, hiệu quả kinh tế nhất là rất cần thiết để giảm chi phí, hạ giá thành sản xuất chế phẩm Xuất phát từ nhu cầu trên, sinh viên tiến hành

đề tài: “xác định thời gian thu hoạch sâu chết để thu nhận virus NPV trên sâu

khoang ăn tạp Spodoptera litura”

2 Mục đích của đề tài

Xác định thời điểm thu nhận để có lượng PIBs cao nhất

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài cung cấp những dữ liệu khoa học là cơ sở cho việc xác định thời gian

thu nhận sâu chết để thu nhận NPV trên sâu khoang ăn tạp Spodoptera litura thích

Trang 4

hợp trong quy trình sản xuất sinh khối lớn NPV nhằm cung cấp cho quá trình sản xuất chế phẩm NPV trên quy mô lớn

4 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi đề tài

 Đối tượng nghiên cứu

Nuclear polyhedrosis virus – NPVgây chết sâu khoang thu được từ tự nhiên và nhân lên trong điều kiện phòng thí nghiệm

Nguồn sâu khoang ăn tạp Spodoptera litura dùng để nhân nhiễm virus NPV

được bắt từ tự nhiên đem về nhân nuôi để thu được F1

 Địa điểm

Các thí nghiệm được tiến hành nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Khoa môi trường và công nghệ sinh học, trường đại học Kỹ thuật Công nghệ thành phố Hồ

Chí Minh

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nhân nhiễm virus NPV trên bề mặt thức ăn nhân tạo của

McKInley (1985)

Số liệu thí nghiệm được đưa vào xử lý thống kê, bằng chương trình Microsoft Excel, Statgraphic centurion

Trang 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu về sâu khoang ăn tạp (Spodoptera litura Fabricius)

1.1.1 Phân loại khoa học

- Tên khoa học: Spodoptera litura Fabricius

- Họ: Noctuidate (ngài đêm)

Đây là loài đa thực, theo ước tính có thể gây hại trên 290 loại cây trồng thuộc

99 họ thực vật Ở nước ta chúng là loài gây hại quan trọng trên các loại rau họ thập

tự, cà chua, đậu đũa, bầu bí, rau muống, khoai lang, thuốc lá, bông, thầu dầu,… (Nguyễn Đức Khiêm, 2006) Theo Nguyễn Văn Huỳnh và Lê Thị Sen (2004) thì sâu có thể gây hại khoảng 200 loại cây trồng Loài này phân bố khắp nơi ở vùng nhiệt đới, á nhiệt đới, kể cả một số nước ôn đới, châu Úc, châu Á và đảo Thái Bình Dương (Feaking và Franz, 1977 được trích dẫn bởi Nguyễn Thị Thuỳ Dung, 2008)

1.1.3 Đặc điểm gây hại

Trang 6

Theo Nguyễn Đức Khiêm (2006), sâu non tuổi nhỏ tập trung thành từng ổ gặm nhắm ăn lá, chừa lại biểu bì trên và gân lá nên người ta còn gọi là sâu ổ hay sâu đàn Sau khi sâu lớn thì phân tán, ăn thủng lá chỉ để lại gân lá, có thể cắn trụi hết lá, cắn trụi cành hoa, chui và đục khoét trong quả, nụ hoa

Khi SAT phát sinh thành dịch, chúng gây thiệt hại khá nặng cho cây trồng Đối với rau ăn lá thì bị giảm sản lượng và giá trị thương phẩm, đối với cây lấy quả như cà chua, đậu đũa thì hoa nụ sẽ bị rụng và quả bị hại cũng sẽ rụng sớm hoặc trở nên thối khi gặp trời mưa

Hình 1.2: Hoa màu bị phá hủy bởi sâu khoang

1.1.4 Đặc điểm hình thái và sinh thái

Sâu khoang có nhiều loại, bướm trưởng thành có chiều dài thân từ 20 - 25

mm, sải cánh rộng từ 35 - 45 mm, cánh trước màu nâu vàng Phần giữa từ mép trước cánh tới mép sau cánh có một vân ngang rộng màu trắng Trong đường vân này có 2 đường vân màu nâu (ở con đực không rõ) Cánh sau màu trắng loáng phản quang màu tím Bướm có đời sống trung bình từ 1 - 2 tuần tuỳ thuộc vào điều kiện thức ăn Trung bình một bướm cái có thể đẻ 300 trứng, nhưng khi gặp điều kiện thích hợp bướm có thể đẻ từ 900 - 2.000 trứng (Nguyễn Văn Huỳnh và Lê Thị Sen, 2004) Theo Phạm Thị Nhất (2000) ở điều kiện Việt Nam thì tổng số trứng trung bình của sâu ăn tạp là 1000 trứng/ổ Thời gian đẻ trứng trung bình kéo dài từ 5 - 7 ngày nhưng cũng có khi lên đến 10 hoặc 12 ngày

Trang 7

Hình 1.3: Trứng sâu khoang

Theo Nguyễn Đức Khiêm (2006) trứng hình bán cầu, đường kính 0,5 mm Bề mặt trứng có những đường khía dọc từ đỉnh trứng xuống đáy trứng (36 - 39 đường)

và bị cắt ngang bởi những đường khía ngang tạo thành những ô nhỏ Trứng mới đẻ

có màu trắng vàng, sau chuyển thành màu vàng tro, lúc sắp nở có màu tro đậm Trứng xếp với nhau thành từng ổ có lông từ bụng bướm mẹ phủ bên ngoài Thời gian ủ trứng từ 4 - 7 ngày (Nguyễn Văn Huỳnh và Lê Thị Sen, 2004)

Sâu có 5 - 6 tuổi tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường và phát triển trong khoảng thời gian từ 20 - 25 ngày Sâu lớn đủ sức dài khoảng 35 - 53 mm, hình ống tròn Sâu tuổi nhỏ có màu xanh lục, càng lớn chuyển dần sang màu nâu đen hoặc nâu đậm Sâu tuổi nhỏ toàn thân có màu xanh và chuyển dần sang màu nâu khi tuổi lớn với 1 sọc màu vàng sáng ở hai bên hông chạy từ đốt thứ nhất của bụng đến đốt cuối, dọc theo những đường ấy có những điểm hình bán nguyệt Từ đốt thứ nhất đến đốt thứ tám của bụng mỗi đốt có một chấm đen rõ, đây là điểm đặc biệt của loài sâu này để phân biệt với các loài sâu khác cùng giống Trong đó có 2 chấm đen ở đốt thứ nhất là to nhất và gần như giao nhau khi sâu tuổi lớn tạo thành một khoang đen trên lưng nên người ta còn gọi sâu này là "Sâu Khoang" (Nguyễn Văn Huỳnh và Lê Thị Sen, 2004)

Nhộng dài 18 - 20 mm màu nâu tươi hoặc nâu tối, hình ống tròn Mép trước đốt bụng thứ 4 và vòng quanh các đốt bụng thứ 5, 6, 7 có nhiều chấm lõm Cuối bụng có một đôi gai ngắn (Nguyễn Đức Khiêm, 2006) Theo Nguyễn Văn Huỳnh và

Lê Thị Sen (2004) thì thời gian nhộng từ 7 - 10 ngày

Trang 8

Hình 1.4: Nhộng sâu khoang

Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến sự phân bố và phát triển của sâu ăn tạp, ngưỡng nhiệt độ thích hợp cho tất cả các giai đoạn phát triển của sâu ăn tạp là 370C, sâu ngừng hoạt động và sẽ chết khi nhiệt độ >400C, trứng sâu ăn tạp sẽ nở khoảng 4 ngày trong điều kiện nhiệt độ ẩm và có thể lên 11 - 12 ngày ở nhiệt độ thấp hơn

(Rang Rao et al., 1989 được trích dẫn bởi Nguyễn Thị Thuỳ Dung, 2008)

Ẩm độ cùng với nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt động bắt cặp của thành trùng Khi ẩm độ thấp và nhiệt độ cao sẽ làm tăng khả năng hoạt động của thành trùng và ngược lại Tuy nhiên nếu nhiệt độ cao, kết hợp với ẩm độ thấp sẽ làm giảm số lượng cũng như tỷ lệ trứng nở Ẩm độ thích hợp cho sự sinh trưởng của ấu trùng sâu ăn tạp dao động từ 85% - 100%

Hình 1.5 Thành trùng, trứng và ấu trùng sâu ăn tạp trong đất (Nguồn: Trần Văn

Hai, ĐHCT

Trang 9

Hình 1.6: Sơ đồ vòng đời của sâu khoang

1.1.5 Tập quán sinh sống và quy luật phát sinh gây hại

Theo Lê Thị Sen (1999) bướm thường vũ hoá vào buổi chiều và bay ra ngoài hoạt động vào lúc vừa tối, ban ngày bướm đậu ở mặt sau lá hoặc trong các bụi cỏ Thời gian hoạt động từ tối đến nửa đêm Bướm bay rất khoẻ, có khi bay xa đến vài chục mét và có thể cao đến 6 - 7 m Sau khi bắt cặp vài giờ bướm có thể bắt cặp và

1 ngày sau là có thể đẻ trứng

Bướm có xu tính mạnh với mùi vị chua ngọt và với ánh sáng đèn, đặc biệt là đối với đèn có bước sóng ngắn (3,650 A0) Thành trùng đẻ trứng vào đêm thứ 2 sau khi vũ hóa Một đời con cái giao phối 3 - 4 lần, trong khi đó con đực có thể giao phối 10 lần (Nguyễn Đức Khiêm, 2006)

Trang 10

Bướm có tính chọn lọc ký chủ để đẻ trứng, bướm đẻ trứng thành từng ổ khoảng vài trăm trứng, thường đẻ ở mặt dưới lá, ổ trứng có phủ lông màu vàng Thời gian đẻ trứng kéo dài 6 - 8 ngày

Thời gian sống của bướm ở nhiệt độ cao (hè - thu) ngắn hơn ở nhiệt độ thấp (đông - xuân), bướm được cho ăn thêm sống lâu hơn là không ăn Sâu non vừa nở

ăn gặm vỏ trứng và sống quần tụ với nhau quanh ổ trứng Lúc này nếu bị khua động nhẹ chúng có thể bò phân tán ra chung quanh hoặc nhả tơ buông mình xuống đất, ở giai đoạn này sâu chỉ ăn gặm ở mặt dưới lá, chừa lại lớp biểu bì trên và gân lá Sang tuổi 2 sâu bắt đầu phân tán và ăn gặm lá nhiều hơn Từ tuổi 4 sâu có phản ứng rõ rệt đối với ánh sáng, nghĩa là sâu thường trốn ánh sáng nên ban ngày sâu thường ẩn vào những nơi tối hoặc chui xuống kẻ đất nứt, ban đêm mới chui lên cây Vào những ngày râm mát hoặc có mưa nhẹ thì ban ngày sâu có thể bò lên hoạt động trên cây (Nguyễn Văn Huỳnh và Lê Thị Sen, 2004)

Sâu có thể di chuyển từ cánh đồng này sang cánh đồng khác, ở đất cát pha hoặc đất thịt nhẹ sâu có thể ăn cả bộ phận dưới mặt đất của cây trong thời gian ẩn nấp ban ngày (Nguyễn Đức Khiêm, 2006)

Sâu có 6 tuổi, sâu tuổi cuối có thể nặng tới 800 mg, trung bình giai đoạn sâu non có thể ăn hết 4g lá, trong đó 80% bị tiêu thụ bởi sâu tuổi cuối Sâu tuổi lớn có tập quán ăn thịt lẫn nhau và không những ăn phá cây mà còn ăn trụi cả thân, cành

và trái non Khi sắp hoá nhộng sâu chui xuống đất làm thành một khoang và nằm yên trong đó để hoá nhộng bên trong Đất có hàm lượng nước 20% là thích hợp cho sâu hoá nhộng, đất quá khô hoặc quá ẩm đều không thuận lợi (Nguyễn Đức Khiêm, 2006)

Sâu ăn tạp là loài ưa điều kiện nóng ẩm Nhiệt độ thích hợp nhất cho sâu sinh trưởng và phát dục là 29 - 300C và độ ẩm không khí thích hợp là trên 90%

Ở Việt Nam điều kiện thời tiết khí hậu và cây trồng thuận lợi cho sâu phát sinh

và phát triển và thường gây hại cho cây trồng vào các tháng mùa hè và mùa thu (từ tháng 4 - 10) Dịch sâu thường phát sinh vào tháng 5 - 6, còn các tháng khác có thể gây hại nặng hay nhẹ tuỳ thuộc vào điều kiện địa điểm và cây trồng

Hình 1.7: Thiệt hại do sâu ăn tạp trên lá đậu nành, ớt, cải xà lách và dưa hấu

+ Dùng bẫy đèn và bẫy chua ngọt để bắt và tiêu diệt Vừa có ý nghĩa trong dự báo vừa làm giảm số lượng thành trùng trước khi đẻ trứng

+ Bắt sâu tuổi nhỏ lúc chưa phân tán và ngắt bỏ ổ trứng là biện pháp có hiệu quả Khi dự tính được thời gian trưởng thành ra rộ thì định kỳ 2 - 3 ngày 1 lần đi thu bắt sâu tuổi nhỏ và ngắt ổ trứng chưa nở

+ Tiến hành cày bừa, phơi ải kỹ đất trước khi trồng rau, kết hợp với làm cỏ xung quanh bờ ruộng để tiêu diệt chỗ ẩn náu của thành trùng Có thể cho ruộng ngập nước từ 2 - 3 ngày để diệt nhộng

+ Sử dụng bẫy pheromone

+ Bảo vệ và thả các loài ong ký sinh sâu non, có thể sử dụng loài bắt nồi ăn

thịt Conocephalus sp

Trang 12

+ Sử dụng ong ký sinh trứng để hạn chế số lượng sâu: ở giai đoạn trứng của

SAT có khoảng 4 loài ong mắt đỏ (Trichogramma), một loài ong thuộc họ

Selionidae và một loài ong họ Braconidae; ngoài ra còn có thêm loài Chelonus sp

và Telenomus spp Ở giai đoạn ấu trùng, ngay từ giai đoạn nhỏ đến khi trưởng

thành và hoá nhộng có khoảng 8 loài ký sinh đã được ghi nhận trong đó có ong

Ichneumon sp và loài Chelonus sp Kí sinh chủ yếu ở giai đoạn nhộng non (Phạm

Huỳnh Thanh Vân và Lê Thị Thuỳ Minh, 2001)

+ Sử dụng các loài nấm ký sinh trên côn trùng: theo Trịnh Thị Xuân (2006),

thì có 4 loại nấm ký sinh trên sâu ăn tạp: Paecilomyces sp, Nomurae rileyi,

Beauveria bassiana và Metarhizium anisopliae

Theo Nguyễn Thị Thu Cúc et al (2002) được trích dẫn bởi Nguyễn Thị Kiều

Khuyên (2002) thì sâu ăn tạp ở Đồng bằng Sông Cửu Long bị ký sinh bởi loài

Nosema bombycis Theo một số tác giả sâu ăn tạp còn bị chết bởi N carpocapsae

tại nhiều nơi trên thế giới

Sử dụng vi khuẩn Bacillus thuringiensis hoặc sử dụng NPV (sử dụng 500

sâu non nhiễm virus/ ha)

Ở nước ta hiện nay, các chủng virus nhân đa diện (NPV) đã được nghiên cứu

và sử dụng có kết quả trên sâu xanh hại bông, sâu tơ bắp cải, sâu ăn tạp, sâu keo da láng… Đây là những triển vọng rất lớn để sử dụng trong chương trình phòng trừ sinh học trên cây trồng ở Việt Nam (Nguyễn Công Thuật, 1996)

Khi cần có thể phun thuốc theo liều khuyến cáo, tránh sử dụng một loại thuốc quá hiều lần có thể gây ra tính kháng thuốc ở sâu Có thể sử dụng các loại thuốc trừ sâu thông dụng để trị khi sâu còn nhỏ Các loại thuốc thường dùng như Cyperan 10EC, Karate 2,5EC, Regent 800WG,… nên phun thuốc vào chiều mát và phun lúc sâu còn tuổi nhỏ để chúng ít kháng thuốc

1.2 Biện pháp sinh học trong bảo vệ thực vật

1.2.1 Giới thiệu về biện pháp sinh học trong bảo vệ thực vật

Theo Chi cục Bảo vệ Thực vật TP Hồ Chí Minh, biện pháp sinh học là biện pháp:

Trang 13

- Tạo môi trường thuận lợi cho các loài sinh vật có ích là kẻ thù tự nhiên của dịch hại, phát triển nhằm góp phần tiêu diệt dịch hại, bảo vệ thiên địch tránh khỏi độc hại do dùng thuốc hoá học, tạo nơi cư trú cho thiên địch sau vụ gieo trồng bằng cách trồng xen, làm bờ rạ cho thiên địch ẩn nấp Áp dụng các kỹ thuật canh tác hợp lí tạo điều kiện cho thiên địch phát triển

- Sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật sinh học, các loại thuốc sinh học chỉ

có tác dụng trừ dịch hại, không độc hại với các loại sinh vật có ích an toàn với sức khỏe con người và môi trường

- Tập trung nhân nuôi, sử dụng thiên địch nhóm bắt mồi, ký sinh và vi sinh

vật để phòng trừ sâu hại cây trồng

Trong tự nhiên, phòng trừ tự nhiên (Natural control) hay đấu tranh sinh học luôn có mặt một cách tích cực tại mọi hệ sinh thái trên khắp hành tinh, khống chế trực tiếp đến 95% các loài chân khớp hại (100 000 loài được phòng trừ tự nhiên), trong khi các biện pháp mà con người thực hiện bây giờ chủ yếu tập trung vào 5000 loài mục tiêu Chi phí hàng năm về thuốc trừ dịch hại là khoảng 8,5 tỷ USD, trong khi tổng số chi phí ước tính cho phòng trừ tự nhiên hàng năm vào khoảng 400 tỷ USD (dẫn theo Van Lenteren, 2005)

Biện pháp sinh học cổ điển áp dụng cho 350 triệu ha tức bằng 10% diện tích canh tác có tỷ lệ thuận trên gia thành là 20-500 lần, cao hơn nhiều so với biện pháp sinh học nuôi nhân và phóng thích thiên địch (BPSH tăng cường)

Biện pháp sinh học tăng cường được áp dụng cho 16 triệu ha tức bằng 0,046% diện tích canh tác có tỷ lệ lợi nhuận/giá thành là 2-5 lần

Tổng hợp trong 120 năm qua, trên 196 nước và vùng lãnh thổ đã có 5000 lần giới thiệu 2000 loài chân khớp ngoại lai để phòng chống chân khớp hại và hiện có trên 150 loài thiên địch (ký sinh, bắt mồi và vi sinh vật) đang được nhân nuôi và thương mại trên thế giới (Vũ Văn Đĩnh và ctv, 2004)

Các nhà sản xuất và nông dân nêu lên 9 ưu điểm của biện pháp sinh học (Van Lenteren, 2005):

Trang 14

- Giảm một cách rõ rệt sự phơi nhiễm của nông dân đối với thuốc hóa học BVTV

- Không có dư lượng thuốc BVTV trên nông sản

- Không có ảnh hưởng sinh lý xấu đến sinh trưởng của cây non, phần non của cây

- Phóng thích thiên địch tốn ít thời gian hơn phun thuốc và dễ chịu hơn nhiều, nhất là trong nhà kính nóng ẩm

- Việc phóng thích thiên địch được tiến hành ngay sau khi gieo trồng, người nông dân có thể kiểm tra sự thành công của biện pháp này và chỉ cần một vài lần kiểm tra sau đó nhưng đối vơi biện pháp hóa học cần sự kiểm tra thường xuyên trong suốt vụ

- Đối với một số loài đã hình thành tính kháng thuốc thì biện pháp hóa học là rất khó khăn

- Đối với ruộng phòng trừ sinh học, có thể thu hoạch sản phẩm vào bất kỳ thời gian nào nếu thấy giá có lợi nhất, trong khi biện pháp hóa học cần phải chờ đợi cho hết thời gian cách ly

- Khi có được thiên địch tốt sẽ đảm bảo sự thành công của biện pháp sinh học

- Biện pháp sinh học được nhân dân thừa nhận, sản phẩm sẽ dễ bán hơn và giá bán cao hơn

Ngoài ra, các nhà quản lý và ứng dụng còn đưa thêm 4 ưu thế nữa của BPSH (Vũ Văn Đĩnh và ctv, 2004):

- Ít gây nguy hại đến thực phẩm, nước và môi trường

- Đóng góp cho sản xuất thực phẩm bền vững

- Đóng góp cho bảo vệ và phát triển đa dạng sinh học

- Không có dư lượng trên nông sản

1.2.2 Một số thành tựu của biện pháp sinh học trong phòng trừ sâu hại

1.2.2.1 Châu Âu

Trang 15

Theo kinh nghiệm của người nông dân Trung Quốc, người trồng cây có múi ở

vùng Địa Trung Hải đã biết sử dụng loài kiến bắt mồi Oecophylla smaragdia

Fabricius phòng chống sâu ăn lá cam (Mc Cook 1882, Clausen 1966)

Ngay từ thời xa xưa người trồng chà là ở Ả rập đã nhân nuôi kiến bắt mồi để phòng chống kiến ăn cây chà là Đây cũng được coi là những trường hợp đầu tiên con người biết sử dụng kẻ thù tự nhiên (thiên địch) với mục đích của biện pháp sinh học Họ biết phân biệt các loài kiến dựa trên tập tính ăn của chúng

Vallisnieri (1661-1730) là người Italia đầu tiên đề nghị sử dụng ong ký sinh

Apanteles glomeratus Linneaus phòng chống bướm trắng hại cải Pieris rapae

Linneaus (Doutt 1964) Tiếp theo đó, vào những năm đầu của thế kỷ 18 nhiều báo cáo đã đề cập đến tập tính ký sinh của một số loài côn trùng Các tác giả cho rằng nhiều loài thiên địch có thể được sử dụng như một tác nhân quan trọng phòng chống sâu hại cây trồng Có thể khẳng định, ngay từ thế kỷ 18 những kết quả ứng dụng đầu tiên biện pháp sinh học ở châu Âu chủ yếu tập trung sử dụng côn trùng ký sinh hoặc bắt mồi để phòng chống sâu hại cây trồng mà chưa có đề nghị nào về việc nhập nội thiên địch để phòng chống sâu hại cây trồng ở địa phương

Năm 1991, ở một số nước châu Âu đã nghiên cứu nhân nuôi và sử dung ong

mắt đỏ Trichogramma sp phòng chống nhiều loài sâu thuộc bộ cánh vẩy hại táo,

bắp cải, củ cải đường,… (Meyer, 1991) Cho tới nay nhiều nước châu Âu đã có nhà máy sinh học sản xuất hàng loạt ong mắt đỏ bằng dây chuyền cơ khí hóa, tự động hóa, góp phần đáng kể nâng diện tích cây trồng được sử dụng ong mắt đỏ phòng chống sâu hại Từ năm 1973 đến 1987, Liên xô cũ đã nghiên cứu nhân nuôi và sử

dụng ong mắt đỏ Trichogramma sp và ong vàng Habrobracon để phòng chống sâu xám Agrotis và sâu xanh Helicoverpa armigera đạt hiệu quả

Theo Petov (1964) các loài bọ mắt vàng (chuồn chuồn cỏ) thuộc họ Chrysopidae là những loài thiên địch có ý nghĩa trong điều hòa số lượng sâu hại chính trên cây trồng ở Bungari Cũng theo Zeleuny 1965 ở Tiệp Khắc cũ người ta

đã sử dụng loại bọ mắt vàng Chrysopa carnea Steph để phòng chống sâu hại trên

cây công nghiệp ngắn ngày có hiệu quả tốt

Trang 16

Kể từ khi nhà khoa học Louis Pasteur phát hiện ra loài vi khuẩn Bacillus

thuringiensis gây bệnh trên sâu non tằm vào những năm đầu thế kỷ 19 Tiếp đến

1915, E Bertiner (người Đức) cũng đã phân lập và xác định vi khuẩn Bacillus

thuringiensis gây bệnh cho sâu non ngài Địa Trung Hải Anagasta kuchniella Từ đó

nhiều nước ở châu Âu đã tập trung nghiên cứu sản xuất và sử dụng thuốc trừ sâu vi sinh Bt để phòng chống trên 525 loài sâu hại cây trồng nông, lâm nghiệp có kết quả tốt

Ngay từ năm 1720 Phillips đã phát hiện virus gây bệnh côn trùng Từ đó nhiều nhà khoa học ở các nước phát triển của châu Âu đã đi sâu nghiên cứu và sử dụng virus, một nhóm vi sinh vật gây bệnh có nhiều triển vọng để phòng chống sâu hại cây trồng

Balisneri (1709) đã phát hiện nấm gây bệnh trên côn trùng đã tạo điều kiện cho nhiều nhà khoa học ở các nước châu Âu nghiên cứu và sử dụng nấm gây bệnh côn trùng để phòng chống các loài sâu hại cây trồng Năm 1878, Metschnhikov đã

phát hiện và phân lập được nấm xanh Metashizium aurisophiae trừ sâu non bọ cánh cứng hại lúa mì Anisophiae austrinia có hiệu quả phòng chống sâu non, trưởng thành bọ đầu dài hại củ cải đường Bothinoderes pauctiventris

V.I Bilai (1961), G Seiketov (1962), Domsch (1980) đã lần lượt phát hiện

nấm Trichoderma là những thành viên phổ biến trong hệ vi sinh vật đất, có khả

năng đối kháng với các vi sinh vật khác thông qua việc tiết ra các chất kháng sinh, men rượu các chất có hoạt tính sinh học cao tạo khả năng ức chế các nấm dịch hại

cây trồng như Rhizoctonia, Sclerotium, Verticillium Đến nay nhiều nước châu Âu

đã nghiên cứu sản xuất và sử dụng nấm Trichoderma để phòng chống hơn 150 loài

vi sinh vật gây hại trên 40 loại cây trồng khác nhau

Ngay từ giữa thế kỷ 19 đã hình thành hướng nghiên cứu sử dụng tuyến trùng phòng chống côn trùng Trước hết phải kể đến những công trình khoa học của các nhà tuyến trùng học như P Bovien, J R Christie, N A Cobb, I N Filipjev, G Fuchs, G Steiner, G Thorne (Nickle và Welch 1984) Theo Hara (1991) tuyến trùng ký sinh côn trùng (EPN) có phổ sâu chủ rộng, khả năng tìm kiếm sâu chủ và

Trang 17

sinh trưởng rất mạnh Khoảng đầu những năm 1980, người ta đã có thể nhân nuôi hàng loạt tuyến trùng ký sinh côn trùng bằng in vi tro với các loài vi khuẩn cộng sinh của chúng (Beđing 1981, 1984) gắn liền với việc sử dụng những loài EPN nay phòng chống có hiệu quả sâu đục thân (Lindegren 1981), bọ cánh cứng hại nho đen (Ređing và Miller 1981, Simons 1981) tạo khả năng thương mại hóa sản phẩm sinh học tuyến trùng EPN diệt côn trùng gây hại cây trồng

Brooks (1986) chỉ rõ hầu hết các loài Nosema thuộc nguyên sinh động vật

Pzotozoa đã được nghiên cứu sử dụng trong biện pháp sinh học phòng chống sâu

non bộ cánh vẩy và sâu non thuộc bộ cánh thẳng như châu chấu, cào cào (Maddix vàctv, 1981) Lewis (1997) cho rằng từ năm 1980 một số nước châu Âu đã phát

hiện và sử dụng nhện bắt mồi Amblyseius cucumeris để phòng chống bọ trĩ hại hành

Thrips tabaci, bọ trĩ Frankliniella occidentalis, F tritici và T Obscuratus hại dưa

chuột có hiệu quả rõ rệt

Môt số hiệu quả sử dụng biện pháp ĐTSH phòng chống sâu hại cây trồng ở các nước châu Âu:

- Sử dụng ong ký sinh Allotropa burelli và Pseudaphicus malimus nhập nội

từ Nhật Bản vào năm 1934-1941 phòng chống có hiệu quả Rệp Pseudococcus

coustocki hại táo ở Liên xô cũ

- Vào những năm 60 của thế kỷ 20, viện BVTV của Liên xô cũ đã sản xuất

thành công chế phẩm Virus phòng ngừa có hiệu quả sâu non ngài Portheroa dispar, sâu non bướm cải Barathra brassicae

- Từ năm 1972 ở Bungari đã sử dụng chế phẩm Beauveria để phòng trừ bọ lá

khoai tây, sâu hại lúa, sâu hại mận có hiệu quả tốt Cũng từ năm 1930 thế kỷ 20 ở

Pháp đã sử dụng nấm Arthrobotrys oligospora, Dactylella ellipsospora để phòng

chống tuyến trùng hại cây cải đường, khoai tây, cà chua,…

1.2.2.2 Châu Mỹ

Ngay từ năm 1883 ở các bang Colombia, Mitsuri,… của Mỹ đã sử dụng thành

công ong kén nhỏ Apanteles glomeratus nhập nội từ Anh phòng chống sâu bướm

Trang 18

trắng hại cải và đã trở thành một tác nhân sinh vật có ích tồn tại trong hệ sinh thái đồng rau cho tới nay ở các bang đó

Năm 1887 người ta lại thành công trong việc nhập nội bọ rùa châu Úc Rodilia

cardinalis vào Mỹ để phòng chống có hiệu quả Rệp sáp Icerya purchasi hại cam,

chanh ở bang Califonia Kết quả kỳ diệu này gắn liền với tên tuổi của nhà khoa học

A Koebele Ông là người đầu tiên nghiên cứu biện pháp ĐTSH chống cỏ dại

Vào những năm 70 của thế kỷ 20 ở Mỹ đã nhân nuôi và sử dụng có hiệu quả

ong mắt đỏ Trichogramma sp và ong vàng Habrobracon sp để phòng chống sâu

xanh hại ngô, rau, đậu

Từ năm 1980 ở Mỹ đã phát hiện 86 giống với 1380 loài bọ mắt vàng, trong đó một số loài đã được nhân nuôi và sử dụng phòng chống có hiệu quả sâu hại bông, đay,…

Năm 1947 ở Haoai, Mỹ đã nhập nội ong ký sinh Opius oophibis từ Ấn Độ, Malasia để phòng chống ruồi đục quả Dacus dorsalis đạt kết quả tốt

Năm 1938 ở Haoai, Mỹ đã nhập nội và sử dụng thành công côn trùng bắt mồi

Telsimia nitida từ Guama và Chilocorus nigritus từ Ấn Độ để phòng chống Rệp sáp Pinnapis buxi hại dừa, cọ Năm 1993 ở Mỹ đã sản xuất chế phẩm virus NPV của

sâu Spodoptera exigua cũng như một số chế phẩm virus khác được sử dụng có hiệu

quả phòng chống sâu keo da láng hại bông, sâu cắn lá rau, đậu, cây lâm nghiệp,… ngay ở những nơi mà biện pháp hóa học bị cấm

1.2.2.3 Châu Á

Hirashima (1990) cho rằng ở Nhật Bản ngay từ 1986 đã sử dụng ong Cotesia

phitellae, Tetrastichus sokolowski và Diadromus subtilicornis phòng chống sâu tơ

hại bắp cải trên diện rộng có kết quả tốt

Wauchrea (1988) chỉ rõ ở Trung Quốc ngay từ những năm 70 của thế kỷ 20 người nông dân ở các tỉnh An Huy, Vũ Hán, Hồ Bắc,… đã sử dụng ong mắt đỏ

Trichogramma japonicum, Trichogramma dendrolimi để phòng chống sâu cuốn lá

lúa, sâu róm hại thông, sâu cuốn lá hoa lan có hiệu quả rõ rệt, tỷ lệ ong ký sinh đạt trên 70% so với ruộng không thả ong

Trang 19

Từ những năm 1985-1990 ở Nhật người ta đã tạo ra quy trình sản xuất bọ mắt

vàng Chrysopa theo quy mô công nghiệp và sử dụng chúng phòng chống sâu ăn lá

khoai tây, sâu hại bắp cải đạt hiệu quả cao

Rachappa và Naik (2000) cho rằng ngay từ năm 1930 của thế kỷ 20 ở Ấn Độ

đã sử dụng ong mắt đỏ Trichogramma chilonis, Trichogramma japonicum phòng

chống sâu đục thân mía trên diện rộng, đặc biệt trên ruộng mía trồng xen với rau mùi cho hiệu quả hơn hẳn những khu ruộng mía không thả ong

Chen (1963) cũng khẳng định ở Đài Loan đã sử dụng khá thành công ong mắt

đỏ Trichogramma chilonis phòng chống sâu đục thân mía từ những năm 60

UbDNAi và Sunaryo 1986 chỉ rõ ở Malasia và Indonesia đã sử dụng thành công

ong kén trắng C Flavipes phòng chống sâu đục thân mía D Saccharalis

Ngay từ những năm 80 của thế kỷ 20 ở Trung Quốc người đã sản xuất chế

phẩm nấm Metarhizium anisophiae (gọi là nấm xanh) và Beauvernia bassiana (gọi

là nấm trắng) và phòng chống bọ cánh cứng hại khoai tây, sâu đục thân ngô, loài sâu hại khác thuộc bộ cánh vẩy Lepidoptera hại rau, đậu,… có hiệu quả hẳn so với đối chứng không sử dụng biện pháp ĐTSH

Zen và ctv (1991) cho rằng từ năm 1990 đến nay Trung Quốc đã sản xuất hàng

loạt chế phẩm tuyến trùng ký sinh côn trùng Steinernema carprocapsae và phòng chống có hiệu quả nhóm sâu đục thân Holcocerus insularis hại cây gỗ và Zeuzera

muthitrigata hại cây bóng mát

1.3 Khái quát về virus gây bệnh côn trùng

1.3.1 Lịch sử nghiên cứu virus gây bệnh côn trùng

Lịch sử cổ đại ghi nhận những phát hiện về bệnh tằm dâu và ong khi con

người bắt đầu nhân nuôi, thuần dưỡng hai loài côn trùng có ích này

Năm 384-322 Trước công nguyên Aristotle đã miêu tả bệnh của ong, nhưng người Trung quốc đã có những quan sát về bệnh tằm dâu từ 2700 năm trước công nguyên

Trang 20

Năm 1856 Cornalia và Maestri đã mô tả bệnh tằm nghệ - bệnh virus Các tác giả này đã phát hiện thấy các thể đa diện trong cơ thể tằm Bolle (1898) mô tả sự sự hoà tan thể đa diện trong ruột tằm và giải phóng các hạt

Năm 1919 Akkva, Komarek và Breidl (1923) đã phát hiện dịch qua lọc có bản chất virus và gây bệnh, tạo nên những thể đa diện ở côn trùng

Người đầu tiên nhìn thấy virus gây bệnh côn trùng là Bergold trong những công trình công bố 1943-1947 sau khi có kính hiển vi điện tử

1.3.1.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng virus côn trùng trên thế giới

Virus gây bệnh côn trùng là một nhóm tác nhân sinh học có nhiều triển vọng trong phòng chống côn trùng gây hại cây trồng Bệnh virut hại côn trùng dược mô

tả sớm hơn bệnh virus hại thực vật Bệnh virus hại côn trùng đầu tiên do Cornalia

và Maestri mô tả vào năm 1856 chính là bệnh tằm nghệ (mặc dù bệnh này được biết

từ trước đó rất lâu) Các tác giả này là những người đầu tiên phát hiện thấy khi hòa tan thể vùi trong ruột tằm sẽ giải phóng ra các thể nhỏ Komarek và Breindl vào năm 1923 đã khẳng định bản chất virus của bệnh tằm nghệ và bệnh thối nhũn ở sâu

róm Lymantria monacha Tuy nhiên, người đầu tiên tìm thấy các virus gây bệnh

côm trùng lại là Bergold với các nghiên cứu công bố từ năm 1943 đến năm 1947 Sau đó trên thế giới xuất hiện hàng loạt các công trình nghiên cứu về virus gây bệnh cho côn trùng, đặc biệt sau khi có kính hiển vi điện tử (dẫn theo P.V.Lầm, 1995) Đến năm 1975, Martignoni và Iwai đã đưa ra danh sách 647 loài côn trùng thuộc các họ khác nhau bị virus tấn công Đến những năm giữa thập niên 80, các nhà khoa học đã mô tả hơn 700 virus gây bệnh cho 800 loài côn trùng khác nhau (Jayaraj, 1985)

Ngày nay, các nhà khoa học đã xác định có khoảng hơn 1.450 loài virus gây bệnh khác nhau thuộc 13 họ siêu vi khuẩn thiên địch được phân lập từ côn trùng và

ve bét, trong đó khoảng 90% là thể vùi (Georghe và Gerard, 1984)

Virus gây bệnh cho côn trùng (hay virus côn trùng) chỉ có khả năng sống, sinh sản ở trong các mô, tế bào sống, không thể nuôi cấy trên các môi trường dinh dưỡng nhân tạo Virus côn trùng có đặc điểm nổi bật là tính chuyên hóa hẹp, chỉ gây bệnh

Trang 21

cho côn trùng và chỉ xâm nhiễm ở những mô nhất định của vật chủ Virus côn trùng

có thể tạo thành thể vùi như NPV, CPV, GV, EPV hoặc không tạo thành thể vùi như Iridovirus, Densovirus, Baculovirus trần (Jayaraj, 1985; Ramakrishnan, 1985)

1.3.1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng virus côn trùng để trừ sâu hại ở Việt Nam

Ở nước ta, các nghiên cứu sử dụng virus côn trùng để trừ sâu hại mới được bắt đầu từ những năm cuối thập niên 1980 Các nghiên cứu này cũng chỉ tập trung vào nhóm NPV Nghiên cứu sử dụng virus côn trùng trong phòng chống sâu hại gồm 2 mảng công việc riêng biệt là: nghiên cứu nhân nuôi hàng loạt sâu vật chủ bằng môi trường thức ăn và nghiên cứu phát triển, sử dụng chế phẩm sinh học từ NPV

Từ năm 1988 Viện Bảo vệ thực vật bắt đầu nghiên cứu môi trường thức ăn

tổng hợp để nuôi sâu non các loài côn trùng cánh vẩy, như sâu cắn gié M Separata, sâu xanh H Armigera, sâu khoang S Litura, sâu keo da láng S Exigua, sâu đục thân ngô O Furnacalis, sâu tơ P Xylostella và sâu xanh bướm trắng P rapae Viện

BVTV đã chế được 10 môi trường thức ăn từ nguyên liệu phế thải có sẵn ở trong nước để nuôi sâu xanh, sâu khoang và sâu keo da láng Các môi trường này được Cục sở hữu công nghiệp Nhà nước cấp bằng sáng chế

Từ 1989 - 1990, Trung tâm nghiên cứu cây bông Nha Hố đã nuôi sâu xanh thành công bằng môi trường thức ăn nhập nội từ Ấn Độ, Thái Lan Sau đó, Trung tâm nghiên cứu cây bông đã cải tiến những môi trường này cho phù hợp với Việt Nam

Cho đến nay, việc nghiên cứu môi trường thức ăn thành công nhất chỉ là đối với sâu khoang, sâu xanh Có thể nuôi hai loài sâu này trong điều kiện thủ công ở phòng thí nghiệm với lượng lớn để phục vụ sản xuất chế phẩm NPV

Viện BVTV và Trung tâm nghiên cứu cây bông Nha Hố đã xây dựng được quy trình sản xuất chế phẩm NPV của sâu xanh, sâu khoang, sâu keo da láng, sâu đo xanh hại đay, sâu róm thông Các chế phẩm HaNPV, SeNPV, S1NPV được sản xuất

ở cả dạng lỏng và dạng bột thấm nước (1,5x107 PIB/mg)

Đến nay chỉ mới có chế phẩm HaNPV được sử dụng nhiều hơn cả Hàng năm chế phẩm được sử dụng trên diện tích vài trăm ha bông ở phía Nam Sau đó là chế phẩm NPV sâu keo da láng được sử dụng trên hàng trăm ha hành tây, nho, đậu xanh

ở Nam Trung Bộ

1.3.2 Cơ sở khoa học sử dụng virus diệt côn trùng trong đấu tranh sinh học

Khi xâm nhập vào cơ thể côn trùng, các virus nhân lên ngay trong nhân hoặc trong chất nguyên sinh của tế bào, phá huỷ các mô và làm cho vật chủ chết Những côn trùng còn sống sót vẫn tiếp tục bị ảnh hưởng trong giai đoạn nhộng (nhộng bị thối, ngài vũ hoá bị biến dạng), trong giai đoạn ngài (khả năng đẻ trứng giảm) và ảnh hưởng tới các thế hệ sau Nguồn virus tồn đọng trong tự nhiên lại gây lây nhiễm cho các thế hệ mới Trên cơ sở khoa học này, virus gây bệnh côn trùng ngày càng được chú ý nghiên cứu và được coi là một trong những nhân tố có triển vọng trong phương pháp đấu tranh sinh học phòng chống sâu hại cây trồng trong tương lai Năm 1923, Tanaka và Kaya đã miêu tả hơn 20 nhóm (họ) virus gây bệnh cho côn trùng Trong đó 2 họ được nghiên cứu nhiều là Baculoviridae và Reoviridae Đại diện của họ Baculoviridae là virus đa diện nhân (NPV- Nuclear polyhedrosis viruses) và đại diện của họ Reoviridae là virus đa diện tế bào chất (CPV - Cytoplasmic polyhedrosis viruses)

Trang 23

Theo các tác giả Granados và Federici (1986); Possee (1993), Tanada và Kaya (1993), có hơn 600 loài sâu thuộc bộ Lepidoptera, Hymenoptera, Coleoptera, Diptera là vật chủ của Baculovirut Do đó có rất nhiều nghiên cứu và sản xuất thuốc trừ sâu virus tập trung vào nhóm virus này Hầu hết Baculo virus thuộc tính chuyên hoá cao, chỉ ký sinh trong một loài sâu, thậm chí ký sinh một số mô nhất

định nào đó của sâu (Groner, 1986) Baculovirut của Autographa californica (AcMNPV) và Baculovirut của Autographa falcifera có vật chủ của hơn 30 loài côn

trùng thuộc bộ cánh vảy - Lepidoptera Những tác động có hại của Baculovirut đối với thiên địch và các ong kí sinh trưởng thành chưa được phát hiện trong tự nhiên (Groner, 1990)

1.3.3 Hình thái và cấu trúc của virus

- Virus có cấu tạo vỏ gọi là Capsid có bản chất protein

- Trong vỏ capsid là nhân (Nucleoid) chứa ADN hoặc ARN

có vỏ, hoặc là một nucleocapsid trần gọi là virus không vỏ (Hình 1.8):

Sợi đơn Sợi đôi Sợi đơn Sợi đôi

Trang 24

- Nucleocapsid là cấu trúc bao gồm capsid và axit nucleic

- Capsid là một vỏ protein của hạt virus bao gồm nhiều capsomer

1.3.4 Phân loại nhóm virus diệt côn trùng

Phân loại virus hại côn trùng gắn liền với lịch sử phát minh và những cấu trúc đặc trưng của chúng Virus ký sinh trên vật chủ riêng biệt cho nên tên của virus được gắn với tên của ký chủ Ví dụ virus đa diện nhân tằm có tên virus đa diện nhân Bombyx mori viết tắt là BmNPV, virus đa diện nhân của sâu xanh đục quả có tên virus đa diện nhân Helicoverpa armigera, viết tắt là HaNPV…

Virus côn trùng được phân thành 14 nhóm Mỗi nhóm được miêu tả như một

“họ” mặc dù phân loại virus côn trùng vẫn đang phát triển, đặc biệt là các đặc điểm hóa sinh, cho nên việc phân nhóm này không nên coi như là một quyết định cuối cùng Khi nghiên cứu để xác định loại virus, các nhà khoa học thường dựa vào sự xuất hiện của các thể protein khác nhau, bởi virus côn trùng thường có vỏ protein

Trang 25

bao bọc để tạo nên các thể vùi (virion) với hình khối đa diện hoặc hình dạng hạt,

không phải các loại virus gây bệnh trên côn trùng đều tạo thành những thể vùi (Phạm Thị Thùy, 2004)

Căn cứ vào cấu trúc của các virion, các nhà khoa học đã phân loại và chia virus côn trùng thành 7 nhóm chính như sau:

Nhóm Baculovirus thuộc họ Baculoviridae

Virus thuộc nhóm này có dạng hình que, hình gậy Kích thước từ 40-70 nm x 250-400nm, nhóm virus này gồm có một vỏ lipoprotein bao quanh một protein nằm trong lõi DNA (nucleocapsid) trong đó có các virion, các virion bao gồm 11-25 polypeptid, trong đó có 4-11 polypeptid được kết hợp với nucleocapsid, số còn lại kết hợp với capsid, DNA của Baculovirus có cấu trúc 2 sợi vòng với trọng lượng phân tử từ 50-100 x 106, các virion được bao quanh bởi một tinh thể protein lưới mắt cáo, các nhà khoa học gọi đó là thể vùi (Polyhedrosis Inclusion Body-PIB) Theo Tinsley và Kelly (1985), Baculovirus bao gồm một số loại sau:

 Virus đa diện nhân (Nuclear polyhedrosis virus) viết tắt là NPV, đây là virus

có hình đa giác, bên trong có chứa nhiều hạt virion hay còn gọi là thể vùi PIB Loại virus này có thể lây bệnh rất cao với 7 bộ côn trùng như bộ cánh vẩy Lepidoptera, bộ hai cánh Diptera, bộ cánh màng Hymenoptera, bộ cánh cứng Coleoptera, bộ cánh thẳng Orthoptera, bộ cánh mạch Neuroptera và bộ cánh nửa Hemiptera trong đó có khoảng 300 loài côn trùng có bộ cánh vẩy

và hai cánh là nhiều nhất, tập trung chủ yếu ở họ ngài đêm Noctuidae và họ ngài sáng Piralidae

 Virs hạt Granulosis virus (GV), đây là virus dạng hạt có hình oval, hình

que… Bên trong chỉ chứa một virion ít khi chứa 2 virion, loại virus này chỉ xâm nhập chủ yếu vào tế bào lớp hạ bì của mô mỡ và huyết tương, khả năng diệt sâu cao, DNA này thường có trọng lượng phân tử là 80 x 106, tỷ lệ guanin + xitozin trong DNA thường vào khoảng 35-39% (P Wildy, 1971) Chúng là những virus chứa DNA (axit dezoxiribonucleic)

Trang 26

 Virus có thể protein (thể vùi) khác nhau, bên trong có chứa các virion khác

nhau cũng có khả năng diệt trừ sâu hại nhưng tỷ lệ thấp hơn NPV và GV

 Virus không tạo thể vùi hoặc tạo thành nhưng rất mỏng cho nên loại virus

này ít có khả năng tiêu diệt sâu hại cây trồng

Triệu chứng sâu bị nhiễm bệnh do NPV: sâu bị bệnh do NPV trở nên ít hoạt động, ngừng ăn Cơ thể chúng có màu sắc trắng hơn hoặc vàng hơn ở vùng ruột Cơ thể căng phồng, trương phù, chứa nhiều nước Sau khi chết thân sâu chuyển từ màu nâu sang màu đen, da dễ bị nứt vỡ khi có tác động cơ học, dịch virus giải phóng ra ngoài có mùi rất thối

Sâu chết do NPV thường treo ngược trên cây, nhưng nếu bị chết do NPV ở tế bào thành ruột thì phần đầu lại bám chặt vào các bộ phận của cây Bình thường từ khi nhiễm đến khi sâu chết là từ 1 - 3 ngày, có khi lên đến 4 - 5 ngày nếu sâu đã trưởng thành

Nhóm cytoplasmic polyhedrosis virus - CPV (Reoviridae)

Nhóm virus đa diện tế bào chất (CPV) gây bệnh cho hơn 200 loài côn trùng,

chủ yếu đối với bộ Lepidoptera và Diptera Virus trong họ Reoviridae có đặc điểm

hình thái giống virus của NPV, nhưng chúng khác ở chỗ chúng chứa sợi đôi RNA trong bộ gen CPV tạo thành các thể protein chứa các virion hình cầu có đường kính

50 - 65 nm (hoặc 68 - 69 nm) Các virion có một số gai ở đỉnh với chiều dài 20 nm Trong thể vùi có thể bao gồm một hau nhiều virion Mạng lưới protein của thể vùi phần lớn chỉ có một polypeptide, trọng lượng phân tử là 25.000 - 31.000 kDa Trong bộ gen của virus CPV có sợi đôi RNA gồm 10 đoạn có trọng lượng phân tử 0,34 - 2,59 x 106 Người ta cho rằng mỗi đoạn có một gen Dựa trên cơ sở phân đoạn của bộ gen, có ít nhất 12 loại (tip) của CPV được phân loại

Triệu chứng sâu chết do CPV: biểu hiện kém ăn, còi cọc, đôi khi phần đầu quá

to so với cơ thể, ở giai đoạn cuối cùng của bệnh, màu sắc cơ thể sâu bị biến đổi, thường trở nên trắng hoặc vàng Những triệu chứng khác bao gồm sự phát triển kéo dài và giảm ăn dẫn đến chết

Nhóm Entomopox virus (EV) thuộc họ Poxviridae

Trang 27

Nhóm virus này gây bệnh chủ yếu trên côn trùng ở bộ cánh vẩy Lepidoptera,

bộ hai cánh Diptera, bộ cánh cứng Coleoptera, bộ cánh thẳng Orthoptera Về hình thái nhóm EV có thể protein, DNA gồm 2 sợi có trọng lượng phân tử 110-200 x 108

và có ít nhất là 4 enzyme kết hợp, bên trong các thể vùi cò chứa các virion hình bầu dục, chúng xâm nhiễm vào các mô mỡ của côn trùng nên khả năng diệt sâu không lớn

Nhóm Irido virus (IV) thuộc họ Iridoviridae

Đây là nhóm virus trần, chúng không tạo thành các thể vùi, các virion có hình cầu chứa DNA thẳng với hai loại kích thước, kích thước nhỏ khoảng 130 nm với trọng lượng phân tử 114-150 x 106 và kích thước lớn khoảng 240-288 x 108, trong virion có nhiều enzym DNA, ARN polymeraza, nucleotid phosphohydrolaza và protein kinaza Nhóm virus này thường xuyên xâm nhiễm trong các mô tế bào chất của sâu nên cũng có khả năng diệt sâu nhưng không cao

Nhóm Denso virus (DV) thuộc họ Parvoviridae

Nhóm virus này chỉ gây bệnh trên 3 loài sâu hại: Galleria mellonella, Junonia coenia, Agraulis vanillae Virion chứa sợi DNA có trọng lượng phân tử 1,6-2,2 x

106 Nhóm này có kích thước nhỏ đường kính 20-22 nm Dựa trên cơ sở hình thái các virion và triệu chứng nhiễm bệnh, nhóm này chia thành type 1 (nhiễm bệnh và chết nhanh) và type 2 (chỉ nhiễm trong ruột và chết tương đối chậm)

Nhóm virus ARN thuộc họ Picornaviridae

Nhóm virus có sợi đơn RNA này có hạt virus kích thước 20 - 30 nm Phần lớn các virus RNA được tách chiết từ nhiều loại côn trùng, chúng ký sinh trong tế bào chất và biểu mô tế bào ruột không tạo thể vùi Người ta nhận thấy sự giống nhau của virus này với picornavirus, đặc biệt giống Enterovirut ký sinh ở động vật có xương sống

Nhóm Sigma virus thuộc họ Rhabdoviridae

Nhóm này có tác nhân lây nhiễm di truyền, kích thước 140 x 1180 x 7 nm Virus sigma là một tác nhân gây nhiễm di truyền có mặt thường xuyên trong quần thể sâu Drosophila melanogaster Các hạt virut hình gậy với kích thước 75 x 200

Trang 28

nm với các gai trên bề mặt có chiều dài 8nm Triệu chứng duy nhất đối với virut này

là sự mẫn cảm của các ruồi dấm trưởng thành với CO2

Trong 7 nhóm virus trên thì nhóm Baculovirus và nhóm CPV là hai nhóm có tác dụng diệt sâu tốt nhất với hiệu quả phòng trừ cao nhất Vì vậy, nhiều nước trên thế giới cũng như ở nước ta nhiều nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu Đây là những virus đã ký sinh trên các loại sâu hại, được các nhà khoa học nhân nuôi để tạo ra chế phẩm virus và sử dụng chúng trong việc phòng trừ các loài sâu hại đó

Chúng gồm ba loại chính là virus đa diện dạng nhân (Nuclear polyhedrosis), loại virus thể hạt (Granulosis virus) và loại virus đa diện dạng tế bào chất (Cytoplasmis

polyhedrosis virus)

1.3.5 Đặc điểm hình thái và cấu trúc của virus NPV (nuclear polyhedrosis virus) gây bệnh côn trùng

SpltNPV thuộc nhóm Baculovirus, họ Baculoviridae, nên nó mang những đặc

điểm cấu tạo đặc trưng của họ này SpltNPV tạo thể vùi có hình khối đa diện (NPV) (Chu Thị Thơm et al., 2006) NPV có cấu trúc hình học, 5 - 6 đến 20 cạnh với nhiều

nhóm virus khác nhau

Theo Phạm Thị Thùy (2004), virus thuộc nhóm này có dạng hình que, kích thước từ 40 - 70 nm x 250 - 400 nm, bên ngoài là một lớp vỏ có cấu tạo từ lipoprotein bao quanh một lớp protein nằm trong lõi DNA (Nuclecocapsit), trong có chứa các virion, các virion bao gồm 11 - 25 polypeptide Trong số polypeptide đó thì có khoảng 4 - 11 polypeptide được kết hợp với nuleocapsid và số polypeptide còn lại kết hợp với capside DNA ở dạng sợi vòng gồm hai sợi, với trọng lượng phân tử từ 50 - 10 x 106 các virion được bao quanh bởi một tinh thể protein và được gọi là thể vùi

SpltNPV có dạng hình que, đường kính 0,15 - 15 µm, chứa hàng trăm tiểu thể

virus, mỗi tiểu thể gồm một hoặc nhiều nucleocapsid Mỗi nucleocapsid có cấu tạo bên trong là DNA và bên ngoài được bao bọc bằng một capsid protein Các virion dính lại với nhau để tào thành thể vùi là nhờ vào một chất nền cũng được cấu tạo bằng protein (Frances et al., 1998)

Trang 29

Kelly (1985) cho rằng, virus có dạng hình que có một hoặc nhiều nucleocapsid được bao bọc bởi một lớp vỏ, nucleocapsid là một phức hợp gồm DNA và protein (gọi tắc là Deoxyribo Nucleo Protein - DNP) và chúng cũng được bao quanh bởi một lớp vỏ capsdi (bên trong lớp vỏ capsid này chỉ có một hoặc nhiều nucleocapsid), nếu là một nucleocapsid thì gọi là NPVs Nucleocapsid đơn - Single Nucleocapsid (NPV - SNPV); nếu có nhiều nucleocapsid trong vỏ capsid thì gọi là NPVs Nucleocapsid - Multiple Nucleocapsid (NPV - MNPV) Khi pha loãng thấy chúng tạo huyền phù màu trắng đục, để quan sát thể vùi thì thường quan sát dưới kính hiển vi ở độ phóng đại 15.280 - 20.000 lần ở độ phóng đại này thì có thể thấy thể vùi đa diện là những khối kết tinh có nhiều cạnh, có dạng gần giống như hình cầu

Phân tử DNA gồm hai sợi có dạng vòng, dài khoảng 40µm (Burgess, S., 1977)

Virus nằm trong cấu trúc polyhedra

Vỏ bọc calyx của polyhedra

Vỏ bọc ngoài virion

Thể vùi DNA virus

GP64

Hình 1.9 Cấu trúc của thể vùi

Trang 30

Mỗi nucleocapsid chỉ chứa một phân tử DNA, phân tử DNA có chiều dài gấp

2 - 3 lần chiều dài nucleocapsid (Skuratovskaya et al, 1977)

Cấu tạo deoxyribo nucleo protein (DNP): theo kết quả nghiên cứu của Bud,

H.M et al (1977) DNP được tạo thành do sự kết hợp giữa DNA và protein, sự kết hợp này không đồng nhất Đường kính DNP đo được 32 nm DNP ở trong capsid được sắp xếp chắc chắn, gọn gàng

Cấu tạo của nucleocapsid: nucleocapsid có dạng hình que, dáng hơi cong,

đường kính 40 nm, dài 350 nm, có màng bọc bên ngoài (capsid) Nucleocapsid bao gồm hai loại protein, đó là một lõi DNP protein và màng capsid protein và từ 3 - 8

polypeptid nhỏ (Summer, M.D et al, 1978)

Cấu tạo của thể virus: thể virus hình gậy gồm các nucleocapsid được bao bọc,

mỗi vỏ bao có thể có một hoặc nhiều nucleocapsid, có loại có tới 30 nucleocapsid Lớp vỏ bao gồm có lipid, trong vỏ còn có 8 - 10 polypeptid (Harrap, K.A., 1972., Kelly, D.C., 1982, 1985)

Cấu tạo của khối đa diện (polyhedra): theo Crook, N.E et al (1982) thì

polyhedra là những khối kết tinh lớn, kích thước từ 1 - 4 µm, có dạng hình vuông hoặc gần như hình cầu, bên trong có chứa nhiều hạt virus, có khi lên tới 100 hạt, bao quanh các virus đó là mạng lưới kết tinh hình mắt cáo Polyhedra còn bao gồm nhiều polypeptide Protein polyhedron có trọng lượng phân tử thay đổi từ 27.000 - 34.000 million , phụ thuộc vào loại virus (Bergold, G.H., 1963 Harrap, K.A., 1972) Polyhedra có đặc điểm là ổn định ở pH trung tính pH kiềm 9,5 trở lên sẽ làm nó bị hòa tan (Faust, R.M et al , 1966) Minon, F et al (1979) còn cho biết polyhedra hoàn thiện được một lớp vỏ có hình thái riêng biệt vây quanh, chức năng có lớp vỏ này chưa được xác định