ứng dụng CNSH trong nông nghiệp

CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT CÁC CHẾ PHẨM BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CHO NGÀNH NÔNG NGHIỆP...  Khả năng tự sinh sôi nảy nở và phát tán rộng của bào tử  Phát tác chậm 48 h sau khi ăn độc t

CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT CÁC CHẾ PHẨM BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CHO NGÀNH NÔNG NGHIỆP

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THUỐC

TRỪ SÂU SINH HỌC

 Không gây độc cho người, động vật, cây trồng

 Tiêu diệt côn trùng một cách chọn lọc

 Chưa phát hiện hiện tượng “lờn

 Khả năng tự sinh sôi nảy nở và phát tán rộng của bào tử

 Phát tác chậm (48 h sau khi ăn độc

tố thì sâu mới chết)

 Khó tiếp xúc với côn trùng đích ẩn

sâu dưới lá, đất

Khái niệm, phân loại Bacillus thuringiensis

• 1901, S Ishiwata phân lập Bacillus sotto

VK từ nhộng tằm chết vì bệnh do VK này gây ra

• 1911, một loại VK tương tự được phân

lập ở Địa Trung Hải, vùng Thuringen

• Bacillus thuringiensis được đặt cho loại

VK gây bệnh vôi hóa ở các loại côn trùng, không chỉ giới hạn ở tằm mà đối với hàng trăm các loại côn trùng khác

B acillus thuringiensis

• Sống hoại sinh trong đất, dưỡng sinh hoặc ký sinh

• Khả năng hình thành bào tử

• Có nhiều biến chủng khác nhau và

không phải tất cả đều có khả năng

gây chết côn trùng

• Sản xuất một số loại protein rất độc

đối với một số sinh vật nhất định khác

• Sử dụng làm thuốc trừ sâu sinh học

• Phân 5 nhóm dựa vào đặc tính gây bệnh

cho đối tượng côn trùng thích ứng:

- Bac.thuringensis var berliner- Lepidoptera

- Bac thuringensis var israelensis - Diptera

- Bac thuringensis var tenebrionis-

Coleoptera

- Bac thuringensis var aizawai -

Lepidoptera & Diptera

- Bac thuringensis var dakota là loại không gây bệnh cho côn trùng

Tinh thể protein nội bào (nội độc tố δ)

• Hình thành trong khi bào tử hóa

• Kích thước khá lớn (30% TLK), quan sát

dễ dàng dưới kính hiển vi quang học

• Có thể ở dạng bình hành, nhiều góc cạnh hoặc hình khối đa chiều

• Tinh thể protein được mang trong bào tử

là một tiền độc tố (protoxin)

• Bào tử trong côn trùng nẩy mầm, giải

phóng protoxin

• Protoxin được protease có trong hệ

tiêu hóa của côn trùng phân cắt, tạo nên phần protein có hoạt tính gây độc gọi là nội độc tố delta (δ-endotoxin)

• Nội độc tố này bám vào màng tế bào biểu bì ruột, vô hiệu hóa sự trao đổi

ion qua màng tế bào, làm cho tế bào

bị sưng và ly tan

• Hệ tiêu hóa côn trùng bị tê liệt, côn

trùng bị chết nhanh chóng

Gene Cry

• Gene Cry chịu trách nhiệm sản xuất

δ-endotoxin

• Có 4 nhóm gene Cry sản xuất các loại tinh thể

protein đặc biệt gây độc cho từng lớp côn trùng khác nhau:

- Cry- I (đặc hiệu gây bệnh cho lớp Lepidoptera)

- Cry- II (đặc hiệu cho lớp Lepidoptera và Diptera)

- Cry- III (đặc hiệu cho lớp Coleoptera)

- Cry- VI (đặc hiệu cho lớp Diptera)

• Nằm trên các loại plasmid của Bac.thuringensis

Spores and crystals of Bacillus thuringiensis serovar morrisoni

Sản xuất thử nghiệm thuốc trừ sâu sinh học Bt tại Viện CNSH

Thử nghiệm chế phẩm Bt trên ruộng bắp cải tại xã Vân Tảo,

Thường Tín, Hà Tây

19

PHÂN BÓN SINH HỌC CHỐNG Ô

NHIỄM MÔI TRƯỜNG

20

• Phân bón hoá học có khả năng gây ô

nhiễm môi trường

• VSV có khả năng cố định đạm từ khí

quyển và cung cấp cho cây

• VSV có khả năng chuyển các chất vô cơ phức tạp khó tan thành dạng dễ tan mà cây có thể hấp thụ

• CNSH đóng một vai trò quan trọng trong việc chế tạo phân sinh học sử dụng trong nông nghiệp

21

• Dựa vào loại chất dinh dưỡng VSV cung cấp cho thực vật:

- Phân đạm sinh học (N)

- Phân lân sinh học (P)

• Các bước cơ bản :

- Phân lập

- Chọn, nâng cao chất lượng của chủng

- Tạo chế phẩm phân bón sinh học

- Đánh giá chất lượng chế phẩm

23

24

• Có nhiều loại dựa vào loại VSV

được sử dụng để tạo ra chế phẩm

• Nitragin từ vi khuẩn nốt sần cộng sinh với cây bộ đậu Rhizobium

• Azotobacterin từ vi khuẩn hiếu khí

sống tự do Azotobacter

• Nitragin là loại phổ biến nhất và có tầm quan trọng đặc biệt

25

Azotobacter colonies on N-free medium

27

BIOPLIN- LIQUID BIOFERTILIZER FOR

N-SUPLEMENTATION FROM AZOTOBACTER

29

32

2 Khả năng cạnh tranh với các VSV khác sống trong vùng rễ cây

• VSV tiết ra môi trường các loại kháng

sinh để tiêu diệt các VSV khác

• Bổ sung chất kháng sinh vào môi trường nuôi cấy với nồng độ tăng dần

• Xác định khả năng bền vững với kháng

sinh

• Biến nạp di truyền để đưa đặc tính bền

vững với kháng sinh vào tế bào vi khuẩn

34

3 Khả năng chịu đựng những điều kiện bất

lợi của môi trường

• Trồng ở vùng đất trống, đồi trọc, độ dốc cao, sỏi đá nhiều, khô cằn

• Chế phẩm VK kèm theo các loại cây bộ đậu nhập nội không phải đất nào cũng sống được

• Tạo môi trường tương đương với vùng đất sẽ trồng cây (pH, hàm lượng dinh

dưỡng thấp, nhiệt độ )

• Chọn chủng có khả năng sinh trưởng tốt

35

Acacia auriculiformis : Keo lá tràm, Keo bông vàng

36

39

Phân lân sinh học

• Cần thiết với cây trồng: thành phần của

nucleotide, màng nguyên sinh và enzyme

• Chế tạo phân lân hoá học tốn kém và ảnh hưởng môi trường

• VSV có khả năng tiết các acid hữu cơ như formic, acetic, propionic, lactic, glycolic,

fumaric, succinic phân giải các hợp chất P khó tan có sẵn hoặc bón vào đất thành

dạng dễ tan mà cây trồng có thể hấp thụ

41

• Chế phẩm chứa các VSV có khả năng

trên được gọi là phân lân sinh học

• VSV thuộc nhóm hoại sinh trong đất như

- Bacillus mycoides, B megatherium,

42

Bacillus mycoides

43

Khuẩn lạc của Bacillus mycoides

44

Bacillus megaterium

45

Bacillus subtilis

46

Proteus vulgaris

47

Aspergillus niger

48

Các bước cơ bản của nghiên cứu và

sử dụng chế phẩm phân lân sinh học

1. Phân lập

2. Chọn chủng, nâng cao chất lượng

3. Giữ giống, bảo quản đặc tính

4. Chế tạo chế phẩm

49

Phương pháp sử dụng chế phẩm

 Bón trực tiếp chế phẩm cùng với bột

VSV sẽ bắt đầu hoạt động sau khi

được bón cùng với các dạng lân vô cơ

vào đất

Các hợp chất P vô cơ được phân huỷ

một phần ở những điều kiện thích hợp,

phần còn lại sau khi vào đất sẽ được

phân huỷ tiếp