ĐỀ TÀI KHCN: NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH KHÁNG SÂU KHOANG (SPODOPTERA LITURA) HẠI RAU LANG CỦA TINH DẦU TỪ MỘT SỐ LỒI THỰC VẬT Ở BÌNH DƢƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH KHÁNG SÂU KHOANG SPODOPTERA LITURA HẠI RAU LANG CỦA TINH DẦ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BÁO CÁO TÓM TẮT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH KHÁNG SÂU KHOANG

(SPODOPTERA LITURA) HẠI RAU LANG CỦA TINH

DẦU TỪ MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT Ở BÌNH DƯƠNG

Mã số:

Xác nhận của đơn vị chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài

Bình Dương, 06/2019

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG 03

DANH MỤC HÌNH 03

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 04

MỞ ĐẦU 06

1 Tính cấp thiết của đề tài 06

2 Mục tiêu của đề tài 06

3 Đối tượng nghiên cứu 06

4 Phạm vi nghiên cứu 06

5 Nội dung nghiên cứu 06

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 07

1.1 Tinh dầu 07

1.2 Đặc điểm của Sâu khoang (Spodoptera litura) 07

1.3 Các nghiên cứu hoạt tính trừ Sâu khoang (Spodoptera litura) tinh dầu 08

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 09

2.1 Vật liệu nghiên cứu 09

2.2 Phương pháp nghiên cứu 09

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 11

3.1 Hiệu suất tinh dầu của các mẫu vật nghiên cứu 11

3.2 Vòng đời của Sâu khoang hại Rau lang trong điều kiện phòng thí nghiệm 11

3.3 Hoạt tính kháng Sâu khoang của các tinh dầu trong điều kiện phòng thí nghiệm 11

3.4 Hiệu lực trừ Sâu khoang của tinh dầu Tía tô dại trong điều kiện vườn ươm 16

3.5 Thành phần hóa học của tinh dầu Tía tô dại (Hyptis suaveolens) 18

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 19

1 Kết luận 19

2 Khuyến nghị 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

theo dõi 17 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của tinh dầu Tía tô dại đến tỉ lệ hoá nhộng và vũ hoá Sâu khoang

Hình 3.2 Hoạt tính kháng ăn của các tinh dầu đối với ấu trùng sâu khoang (S litura) trong thí

nghiệm không có sự chọn lọc thức ăn 14 Hình 3.3 Ảnh hưởng của các tinh dầu đến sự hình thành nhộng và vũ hóa của Sâu khoang

(S litura) 15

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

Đơn vị: Khoa Khoa học Tự nhiên

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: “Nghiên cứu hoạt tính kháng Sâu khoang (Spodoptera litura) hại rau lang của

tinh dầu từ một số loài thực vật ở Bình Dương”

- Chủ nhiệm: ThS Trần Thanh Hùng

- Đơn vị chủ trì: Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Thủ Dầu Một

- Thời gian thực hiện: 12 tháng (từ 01/2018 đến 01/2019)

2 Mục tiêu:

- Đánh giá hoạt tính gây kháng ăn, tiêu diệt, ức chế phát triển và độc tính của tinh dầu từ một

số loài thực vật ở Bình Dương đối với sâu khoang hại khoai lang trong điều kiện phòng thí nghiệm

- Đánh giá hiệu lực kháng sâu khoang của tinh dầu có hoạt tính mạnh nhất trong điều kiện vườn ươm

3 Tính mới và sáng tạo:

Nghiên cứu về hoạt tính trừ sâu hại của tinh dầu thực vật là một hướng nghiên cứu mới ở Việt

Nam Hoạt tính trừ sâu khoang của tinh dầu từ các loài thực vật như Cúc leo (Mikania cordata), Cỏ lào (Chromolaena odorata), ngũ sắc (Lantana camara), Cúc bò (Wedelia trilobata) và Tía tô dại (Hyptis suaveolens) vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu mặc dù chúng được chứng tỏ có hoạt tính

sinh học cao đối với các loài nấm, vi khuẩn và một số loài côn trùng khác

4 Kết quả nghiên cứu:

- Trong điều kiện phòng thí nghiệm, tinh dầu Tía tô dại (H suaveolens) biểu hiện hoạt tính kháng ăn, ức chế phát triển và độc tính mạnh nhất đối với ấu trùng Sâu khoang (S litura) Ở nồng

độ 1,5 – 2,5%, tinh dầu Tía tô dại có hoạt tính kháng ăn mạnh với chỉ số kháng ăn (AI, tính theo Caasi (1983)) đạt từ 79,46 - 89,86 trong thí nghiệm có chọn lọc thức ăn và từ 85,99 – 96,30 trong thí nghiệm không có chọn lọc thức ăn Tinh dầu tía tô dại, nồng độ 1,2 mg/ấu trùng, diệt 93,33 %

ấu trùng và ức chế hoàn toàn sự hình thành bướm trưởng thành Độc tính tiếp xúc của tinh dầu Tía

tô dại sau 24 giờ xử lý cao hơn có ý nghĩa thống kê so với các tinh dầu còn lại, với giá trị LD50 là 0,16 mg/ấu trùng

- Trong điều kiện vườn ươm, tinh dầu Tía tô dại cũng biểu hiện hoạt tính kháng ăn, hiệu lực tiêu diệt và ức chế phát triển mạnh đối với ấu trùng Sâu khoang Tinh dầu Tía tô dại nồng độ 8 - 32% biểu hiện hiệu lực kháng ăn mạnh sau 24 giờ xử lý với tỷ lệ lá bị hại chỉ dao động từ 4,44 – 13,26% Ở nồng

độ 8 – 32%, tỷ lệ sâu chết đạt từ 46,67 – 86,67% sau 48 giờ xử lý Tinh dầu tía tô dại ức chế mạnh đến

sự tăng trưởng của ấu trùng và nhộng, dẫn đến giảm tỷ lệ nhộng thành bướm của Sâu khoang với tỷ lệ

vũ hóa giảm từ 23,33 - 0,00 % khi xử lý tinh dầu từ với nồng độ tăng dần từ 4 – 32%

5 Sản phẩm:

- Sản phẩm khoa học:

01 bài báo khoa học đăng trên Tạp chí Khoa học Trường Đại học Thủ Dầu Một

01 bài báo khoa học đăng trên Kỷ yếu Hội nghị toàn quốc Sinh thái và Tài nguyên sinh vật

- Sản phẩm đào tạo:

01 đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên, 01 đề tài khóa luận tốt nghiệp

- Các sản phẩm khác:

01 Thuyết minh đề cương đề cương đề tài, 01 Báo cáo tổng kết đề tài

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

- Đề tài góp phần đào tạo sinh viên thông qua hướng dẫn nghiên cứu khoa học và khóa luận tốt nghiệp

- Báo cáo tổng kết của đề tài là nguồn tài liệu tham khảo cho giảng viên và sinh viên trường Đại học Thủ Dầu Một

- Đề tài cung cấp cơ sở cho việc chế tạo chế phẩm trừ sâu có nguồn gốc thảo mộc

- Kết quả nghiên cứu được chuyển giao cho trường Đại học Thủ Dầu Một

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 General information:

- Project title: “Insecticidal activity of the essential oils from different plants in Binh Duong

against Spodoptera litura Fab (Lepidoptera: Noctuidae)”

- Coordinator: Tran Thanh Hung

- Implementing institution: Faculty of Natural Science, Thu Dau Mot University

- Duration: from January 2018 to January 2019

2 Objective(s):

The aim of the current study was to evaluate the insecticidal activity of essential oils

extracted from different plants in Binh Duong, including Hyptis suaveolens, Chromolaena odorata,

Lantana camara, Mikania cordata and Wedelia trilobata, against Spodoptera litura under the

laboratory conditions The dominant essential oil was assessed the insecticidal properties under the nursery conditions

3 Creativeness and innovativeness:

Studying the insecticidal activity of essential oils is one of new research directions in

Vietnam Despite the fact that the essential oils from Hyptis suaveolens, Chromolaena odorata,

Lantana camara, Mikania cordata and Wedelia trilobata were demonstrated to possess the high

bioactivity against a wide range of fungi, bacteria, and insects, their activities against Spodoptera

litura have not been studied yet

4 Research results:

- In the laboratory conditions, the results indicated that H suaveolens essential oil had a strong antifeedant effect on the larvae with antifeedant index (AI) of 79.46 – 89.86 in choice test and of 85.99 – 96.30 in no-choice test when leaf disks of Ipomoea batatas were treated with the

essential oil at concentration of 1.5 – 2.5% Pupation and adult emergence of the larvae were totally

inhibited when the larvae were topical treated with H suaveolens essential oil at 1.2 mg/larva

Larvicidal activity of H suaveolens essential oil (LD50=0.16 mg/larva) was stronger than those of the other test essential oils after 24 hour of treatment

- In the nursery conditions, the H suaveolens essential oil at concentration of 8 - 32%

exhibited a strong antifeedant impact on the larvae with the percentage of damaged leaves of 4.44 – 13.26% The concentrations also caused the mortality rate of 46.67 – 86.67% for the larvae The essential oil had a strong inhibition on the development of the larvae, leading to a considerable reduction of adult emergence The proportion of adults decreased from 23,33 to 0% when the concentration increased from 4 to 32%

5 Products:

- Scientific products:

01 article published on the Scientific Journal of Thu Dau Mot University

01 article published on the Proceedings of the 7th National Scientific Conference on Ecology and Biological Resources

- Training products:

01 bachelor’s thesis, 02 student research project

- Other products:

Research proposal, Research report

6 Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:

- The project contributed in training students via the bachelor’s thesis and the student research project

- The research report of project is a reliable reference for lecturers and students in Thu Dau Mot University

- The project makes a scientific foundation for further studies to use the essential oils as insecticides for control of S litura

bio The project is applied in Thu Dau Mot University

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Sâu khoang (Spodoptera litura) thuộc chi Spodoptera, họ Noctuidae Đây là một loài sâu ăn

lá, đa thực, có thể phá hại trên các loài cây trồng thuộc hơn 40 họ thực vật khác nhau (Brown & Dewhurst, 1975) và gây ảnh hưởng lớn đến năng suất của nhiều loại cây trồng kinh tế quan trọng

(Patel et al., 1971; Srivastava et al., 1972; Nakasuji & Matsuzaki, 1977) Sử dụng thuốc trừ sâu hóa học để kiểm soát sâu hại nói chung và sâu khoang (Spodoptera litura) nói riêng đã và đang là biện

pháp chủ yếu trong nông nghiệp Đây là biện pháp từng được xem là hiệu quả cao trong diệt trừ sâu hại, tuy nhiên trong những năm gần đây đã phát sinh những vấn đề đáng lo ngại về môi trường và sức khỏe của con người Trước thực tế đó, việc tìm ra những hợp chất thiên nhiên có khả năng kiểm soát hiệu quả sâu hại vừa không có tác động tiêu cực đến môi trường tự nhiên và con người là thực sự cần thiết

Nhiều nghiên cứu đã chứng tỏ tinh dầu của thực vật có hoạt tính sinh học chống lại các loài

côn trùng gây hại, trong đó có sâu khoang (Bouda et al., 2001; Isman et al., 2001; Zhang et al., 2003; Yi et al., 2007; Loh et al., 2011; Koul et al., 2013; Huang et al., 2014; Vasantha-Srinivasan

et al., 2016) Cúc leo (Mikania cordata), Cỏ lào (Chromolaena odorata), ngũ sắc (Lantana camara), Cúc bò (Wedelia trilobata) và Tía tô dại (Hyptis suaveolens Poit.) là những loài thực vật

chứa tinh dầu mọc hoang dại ở tỉnh Bình Dương (Trần Thanh Hùng & cs., 2014; Trần Thanh Hùng,

2015; Trần Thanh Hùng & Yến Thanh Tâm, 2016; Lê Huy Bá, 2010) Thành phần hóa học của tinh

dầu từ lá của những loài thực vật này đã được nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới (Van Hac et

al., 1996; Li et al., 2012; Bedi et al., 2003; Bouda et al., 2001) Các loại tinh dầu này được chứng

tỏ rằng có hoạt tính sinh học cao đối với các loài nấm, vi khuẩn và một số loài côn trùng (Iwu et

al., 1990; Bouda et al., 2001; Malele et al., 2003; Moreira et al., 2010) Điều này cho thấy tiềm

năng của việc sử dụng tinh dầu từ các loài thực vật này trong việc quản lí côn trùng gây hại

Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành khảo sát hoạt tính kháng sâu khoang (Spodoptera

litura Fabricius) của tinh dầu từ năm loài thực vật ở Bình Dương, gồm Cúc leo (Mikania cordata),

Cỏ lào (Chromolaena odorata), ngũ sắc (Lantana camara), Cúc bò (Wedelia trilobata) và Tía tô dại (Hyptis suaveolens Poit.) nhằm tìm ra một hợp chất thiên nhiên mới có hiệu quả trong việc

phòng trừ sâu hại và không có tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người

2 Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá hoạt tính gây kháng ăn, tiêu diệt, ức chế phát triển và độc tính của tinh dầu từ một

số loài thực vật ở Bình Dương đối với sâu khoang hại khoai lang trong điều kiện phòng thí nghiệm

- Đánh giá hiệu lực kháng sâu khoang của tinh dầu có hoạt tính mạnh nhất trong điều kiện vườn ươm

3 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt tính kháng sâu khoang (Spodoptera litura Fabricius) hại rau lang của tinh dầu từ một số

- Đề tài được tiến hành trong thời gian 12 tháng

5 Nội dung nghiên cứu

- Thu hái, chiết xuất và phân tích thành phần hóa học tinh dầu của các loài thực vật

- Thu bắt và nhân giống sâu khoang (Spodoptera litura Fabricius)

- Khảo sát hoạt tính kháng ăn, ức chế tăng trưởng và độc tính của các tinh dầu đối với sâu khoang trong điều kiện phòng thí nghiệm

- Khảo sát hiệu lực kháng sâu khoang của tinh dầu có hoạt tính mạnh trong điều kiện vườn ươm

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tinh dầu

1.1.1 Định nghĩa tinh dầu

Tinh dầu là những hợp chất bay hơi và có mùi, được tìm thấy chỉ trong 10% của giới thực vật và được dự trữ trong các cấu trúc tiết đặc trưng của thực vật như tuyến tiết, lông tiết, và ống tiết Hầu hết tinh dầu là chất lỏng không màu hoặc có màu vàng nhạt, tỷ trọng thấp hơn nước, có tính chất kị nước, có thể tan trong cồn, những dung môi không phân cực hoặc phân cực yếu, sáp và dầu, nhưng rất ít tan trong nước

1.1.2 Các phương pháp chiết xuất tinh dầu

Tinh dầu có thể được chiết xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau Tuy nhiên, bốn phương pháp thường dùng để thu tinh dầu từ các nguyên liệu thực vật là phương pháp chưng cất lôi cuốn tinh dầu bằng hơi nước, phương pháp chiết xuất bằng dung môi, phương pháp ép và phương pháp ướp (Bộ Y tế, 2005; Viện Dược liệu, 2006) Trong số các phương pháp này, phương pháp chưng cất lôi cuốn tinh dầu bằng hơi nước được sử dụng phổ biến nhất ở quy mô thí nghiệm cũng như quy

mô công nghiệp

1.1.3 Vai trò của tinh dầu đối với đời sống thực vật

Tinh dầu có vai trò quan trọng trong đời sống của thực vật, giúp thực vật có khả năng thích nghi tốt với môi trường sống của chúng Tinh dầu có khả năng thu hút các tác nhân thụ phấn, các tác nhân phát tán hạt giống (Dudareva & Pichersky, 2008), tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sinh sản và mở rộng khu phân bố của các loài thực vật Trong tự nhiên, nhiều thực vật chứa tinh dầu có khả năng ưu thế hơn trong cạnh tranh, sinh trưởng và phát triển mạnh hơn các loài khác nhờ

tinh dầu chúng tiết ra đóng vai trò như là chất ức chế cảm nhiễm (Sharifi-Rad et al., 2017) Các

hợp chất bay hơi này còn giúp cho thực vật đáp ứng tốt với các điều kiện stress của môi trường, chẳng hạn tinh dầu có thể bảo vệ bộ máy quang hợp, giúp nó duy trì được hoạt động quang hợp trong điều kiện nhiệt độ cao (trên 40oC) bằng cách ổn định màng thylakoid (Pichersky & Gershenzon, 2002) Tinh dầu đóng vai trò quan trọng trong tính đề kháng của thực vật với các sâu

bệnh hại (Dudareva & Pichersky, 2008; War ey al., 2012; Sharifi-Rad et al., 2017) Các hợp chất

tinh dầu có khả năng xua đuổi, gây độc, hoặc gây kháng ăn, làm giảm khả năng tiêu hóa, sinh trưởng và sinh sản của các sinh vật gây hại Ngoài ra, tinh dầu cũng có tác động gián tiếp làm hạn chế tác hại của côn trùng có hại bằng cách thu hút các thiên địch của chúng Các hợp chất bay hơi như methyl salicylate, jasmonic acid, và (Z)-3-hexenyl acetate đóng vai trò như là các tín hiệu trong giao tiếp ở thực vật (Dudareva & Pichersky, 2008; Fürstenberg-Hägg, 2013), giúp tăng khả năng đề kháng thích ứng của thực vật chống lại các sinh vật gây hại

1.1.4 Tầm quan trọng của tinh dầu đối với con người

Từ lâu, tinh dầu thực vật đã được con người khai thác và sử dụng để phục vụ các nhu cầu

trong cuộc sống như làm thuốc, chất thơm, và gia vị (Lã Đình Mỡi và cs., 2001) Ngày nay, với sự

phát triển khoa học và kỹ thuật, con người đã hiểu rõ về bản chất và hoạt tính sinh học của các tinh dầu Nhờ đó, tinh dầu đã và đang trở thành nguồn nguyên liệu không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp, và sản phẩm của tinh dầu cũng ngày càng đa dạng, càng hoàn thiện trên nhiều lĩnh

vực như dược liệu, thực phẩm, và mỹ phẩm (Lã Đình Mỡi và cs., 2001) Bên cạnh đó, nhiều tinh

dầu thực vật còn biểu hiện hoạt tính kháng các côn trùng và nấm gây hại cây trồng với nhiều cơ chế

khác nhau như diệt sâu, gây kháng ăn, chống đẻ trứng, và ức chế sinh trưởng (Koul et al., 2008) Vì

vậy, tinh dầu thực vật cùng được sử dụng trong việc kiểm soát côn trùng và nấm hại, bảo vệ cây trồng và các nông sản sau thu hoạch

1.2 Đặc điểm của Sâu khoang (Spodoptera litura)

Sâu khoang (Spodoptera litura) thuộc họ Noctuidae, bộ Lepidoptera Sâu khoang là một loài

rộng thực, có khả năng gây hại trên nhiều loài thực vật thuộc 40 họ khác nhau (Brown &

Dewhurst, 1975), dẫn đến sự giảm năng suất nghiêm trọng của các loài cây trồng này (Dhir et al., 1992; Qin et al., 2003; Carasi et al., 2014)

Vòng đời của sâu khoảng 25 – 48 ngày, gồm các giai đoạn sau: trứng ( 3 - 7 ngày), ấu trùng (

12 - 27 ngày ), nhộng ( 8 - 10 ngày ); trưởng thành ( 2 - 4 ngày) Thời gian phát triển của Sâu

khoang phụ thuộc vào điều kiện môi trường như nhiệt độ, cây chủ, và chế độ nuôi (Xue et al., 2010; Carasi et al., 2014; Phouthone Chanthavongsa, 2014) Trứng Sâu khoang có hình cầu và

được đẻ thành từng ổ trên mặt dưới của lá cây chủ Mỗi ổ trứng có thể có 1000 – 2000 (Miyahara

et al, 1971), có khi lên tới 2685 trứng (Torreno, 1985; Troung, 1989) hoặc ít hơn tùy thuộc vào

nhiệt độ và độ ẩm môi trường Ấu trùng trải qua 5 – 7 giai đoạn (tuổi) tùy vào điều kiện nhiệt độ và loại cây chủ (Miyashita, 1971; Alfred Daniel & Samiayyan, 2017; Devi & Jha, 2017) Ấu trùng mới nở màu xanh nhạt đến tối, có 3 vệt (vệt giữa lưng và 2 vệt phụ lưng) chạy dài từ đầu đến cuối bụng Trên vạch phụ lưng mỗi đốt xuất hiện 1 vệt đen hình bán nguyêt Ở đốt bụng thứ 1 và 8 vệt đen hình bán nguyệt lớn tạo thành đốm đen Nhộng màu nâu bóng, cuối bụng có 1 cặp gai ngắn Sâu khoang trưởng thành thường có màu xám hoặc nâu xám, cánh trước có màu nâu vàng, có các vân ngang bạc trắng óng ánh, cánh sau màu hơi trắng

Trưởng thành Sâu khoang hoạt động vào chiều tối Trong suốt thời gian ban ngày, chúng ở trong bụi rậm, cành cây Ấu trùng mới nở (tuổi 1) và ấu trùng tuổi 2 sống tập trung và gặm những biểu mô của lá Ấu trùng tuổi 3 hoạt động mạnh vào sáng sớm hoặc chiều mát Khi có ánh sáng mặt trời, sâu ẩn ở phía dưới lá hoặc trốn vào đất Ấu trùng tuổi 4 - 5 có khả năng phá hại mạnh, ăn những mảng lá lớn, chỉ để lại gân chính, đôi khi chừa lại cuống lá Ấu trùng tuổi 6 hoạt động ít, ăn

ít, cơ thể ngắn lại Cuối giai đoạn này, ấu trùng không ăn, chui xuống đất, và hoá nhộng

1.3 Các nghiên cứu hoạt tính trừ Sâu khoang (Spodoptera litura) tinh dầu

Trong những năm qua, có nhiều nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng tinh dầu trong việc kiểm soát các loài côn trùng gây hại khác nhau Hướng nghiên cứu này ngày càng được quan tâm

vì những ưu điểm của tinh dầu thực vật so với các hợp chất tổng hợp Tinh dầu thực vật có lẽ được phân hủy nhanh hơn trong môi trường tự nhiên so với các hợp chất tổng hợp, một số tinh dầu có

tính đặc hiệu cao và không gây hại đến những côn trùng có ích (Pillmoor et al., 1993). Nhiều nghiên cứu đã chứng tỏ rằng tinh dầu từ nhiều loài thực vật có hoạt tính tiêu diệt mạnh đối với

nhiều loài côn trùng gây hại như mọt ăn hạt ngô (Sitophilus zeamais) (Bouda et al., 2001), sâu tơ (Plutella xylostella) (Zhang et al., 2003; Yi et al., 2007), bọ nhẩy (Phyllotreta striolata), rệp hại cải

(Phaedon brassicae) (Zhang et al., 2003)

Hoạt tính trừ sâu khoang (Spodoptera litura) của tinh dầu từ nhiều loài thực vật đã được

nghiên cứu Liều gây chết trung bình (LD50) khi xử lí qua da của tinh dầu chiết xuất từ các loài

Satureia hortensis L., Thymus serpyllum L và Origanum creticum L đối với ấu trùng tuổi 4 của

sâu khoang (Spodoptera litura) lần lượt là 48,4 μg/ấu trùng, 50,0 μg/ấu trùng và 66,0 μg/ấu trùng (Isman et al., 2001) Nghiên cứu của Zeng et al (2006) cho thấy, tinh dầu Pogostemon cablin có

tác động gây kháng ăn mạnh đối với ấu trùng sâu khoang với AFC (nồng độ kháng ăn trung bình) ở

24 giờ là 68.88 μg/ml, ở 48 giờ là 94.40 μg/ml trong điều kiện không có sự chọn lọc thức ăn Tinh

dầu từ loài Tagetes erecta L biểu hiện hoạt tính gây kháng ăn mạnh đối với ấu trùng sâu khoang với EC50 là 650μg/ml (Ray et al., 2008) Singh et al (2010) đã chứng tỏ rằng thymol trong tinh

dầu có tác động ngăn cản sự đẻ trứng và tiêu diệt trứng hiệu quả nhất, trong khi đó linalool là hợp

chất có tác động gây kháng ăn mạnh đối với loài sâu khoang (S litura) Tinh dầu từ lá tươi của loài Citrus hystrix biểu hiện hoạt tiêu diệt hiệu quả đối với ấu trùng tuổi 2 của sâu khoang với

LD50 = 26,748 µL/g, ngoài ra nó còn có tác động gây kháng ăn và ức chế sinh trưởng mạnh đối

với loài côn trùng này (Loh et al., 2011) Trong số các thành phần của tinh dầu, thymol biểu hiện

độc tính mạnh nhất đối với ấu trùng sâu khoang, đồng thời thymol và linalool có tác động hiệp lực

lên ấu trùng của loài sâu này (Koul et al., 2013) Theo Huang et al (2014), tinh dầu của loài

Pogostemon cablin có tác động gây kháng ăn, độc tính qua thức ăn, độc tính tiếp xúc mạnh đối với

ấu trùng sâu khoang, đồng thời cũng có tác dụng ức chế sinh trưởng và sự hóa nhộng của loài sâu

này Tinh dầu từ lá cây Piper betle L có hiệu lực diệt mạnh đối với ấu trùng của sâu khoang với

LC50 là 0,48% và có tác dụng kéo dài thời gian phát triển của các giai đoạn ấu trùng và nhộng

(Vasantha-Srinivasan et al., 2016) Các nghiên cứu trên cho thấy rằng, tinh dầu từ nhiều loài thực

vật không những có hiệu tiêu diệt mạnh đối với ấu trùng của sâu khoang mà còn tác động gây kháng ăn, ức chế sự phát triển của chúng Tuy nhiên, hoạt tính trừ sâu khoang của tinh dầu từ các

loài thực vật như Cúc leo (Mikania cordata), Cỏ lào (Chromolaena odorata), ngũ sắc (Lantana

camara), Cúc bò (Wedelia trilobata) và Tía tô dại (Hyptis suaveolens) vẫn chưa được quan tâm

nghiên cứu, trong khi chúng được chứng tỏ rằng có hoạt tính sinh học cao đối với các loài nấm, vi

khuẩn và một số loài côn trùng khác (Iwu et al., 1990; Bouda et al., 2001; Malele et al., 2003; Moreira et al., 2010)

Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu

- Lá tươi của cây tía tô dại (H suaveolens; Lamiaceae), ngũ sắc (L camara; Verbenaceae),

cỏ lào (C Odorata; Asteraceae), Cúc leo (M Cordata; Asteraceae), và Cúc bò (W trilobata;

Asteraceae) được thu hái 3 đợt vào tháng 10, 11 và 12 ở thành phố Thủ Dầu Một và huyện Tân

Uyên, tỉnh Bình Dương Mẫu được thu vào thời điểm 8 – 9 giờ sáng

- Ấu trùng sâu khoang (S litura) được thu bắt hái vào tháng 1, 5 và 10 từ các vườn trồng rau lang (I batatas) ở thành phố Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp chuẩn bị mẫu vật

2.2.1.1 Thu mẫu thực vật

Khảo sát thực địa và thu thập mẫu vật về phòng thí nghiệm Sinh học, trường Đại học Thủ Dầu Một để kiểm tra tên khoa học của loài nghiên cứu Mẫu vật được định danh bằng phương pháp so sánh hình thái Mẫu được cho vào túi nilon đưa về phòng thí nghiệm xử lý

2.2.1.2 Thu bắt và nhân giống ấu trùng sâu khoang

Sâu khoang được định danh bằng phương pháp so sánh hình thái ấu trùng, nhộng và con

trưởng thành (bướm) theo Carasi et al (2014), Gilligan & Passoa (2014)

Ấu trùng Sâu khoang (S litura) được thu bắt từ các vườn trồng Rau lang (Ipomoea batatas)

ở thành phố Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương Chúng được nuôi trong điều kiện phòng thí nghiệm bằng lá Rau lang tươi trong các hộp nhựa được phủ bởi một lớp vải màn (đường kính

150 mm, chiều cao 75 mm, 10 ấu trùng/hộp) cho đến giai đoạn trưởng thành Các ấu trùng được nở từ trứng sẽ được nuôi tiếp tục cho đến giai đoạn 8 ngày tuổi (ấu trùng tuổi 3 – 4) phục

vụ cho thí nghiệm khảo sát hoạt tính trừ sâu của các tinh dầu Thời gian phát triển, kích thước,

và khối lượng cá thể của các giai đoạn phát triển cũng được ghi nhận

2.2.2 Phương pháp chiết xuất và phân tích thành phần hóa học tinh dầu

Tinh dầu được chiết xuất theo phương pháp lôi cuốn tinh dầu bằng hơi nước sử dụng bộ thiết

bị Clevenger Apparatus Thời gian chưng cất kéo dài trong 3 giờ Tinh dầu được làm khô bằng

Na2SO4 khan và được bảo quản trong lọ thủy tinh tối màu ở nhiệt độ -20oC đến khi sử dụng Thành phần hóa học của tinh dầu được xác định bằng phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ (GC-MS)

2.2.3 Phương pháp xác định hoạt tính kháng sâu khoang trong điều kiện phòng thí nghiệm

2.2.3.1 Khảo sát hoạt tính kháng ăn của tinh dầu đối với sâu khoang

Khảo sát hoạt tính kháng ăn của tinh dầu dựa theo phương pháp của Koul (1987), Loh et

al (2011), Baskar et al (2011), Nguyễn Ngọc Bảo Châu và đồng tác giả (2016) Các đĩa lá

đường kính 1,5 cm được khoan và ngâm trong mỗi dung dịch với nồng độ tinh dầu khác nhau 0,5%

- 2,5% pha trong nước cất chứa 0,5% Tween 20 Mỗi nghiệm thức được đặt vào 10 đĩa lá thấm dịch

xử lý đối với thí nghiệm gây kháng ăn không chọn lọc Còn đối với thí nghiệm kháng ăn có chọn lọc, 5 đĩa lá thấm dịch xử lý được xếp xen kẽ với 5 đĩa lá ngâm với nước cất chứa 0,5% Tween 20 Nghiệm thức đối chứng sử dụng 10 đĩa lá ngâm trong nước cất chứa 0,5% Tween 20 Sau đó, một

ấu trùng 8 ngày tuổi được đặt vào trong mỗi hộp và 5 ấu trùng được khảo sát cho mỗi nồng độ tinh dầu Hộp nhựa được che lại bởi 1 lớp vài mùng Thí nghiệm được lặp lại 3 lần Khối lượng lá bị tiêu thụ ở các nghiệm thức được ghi nhận sau 24 giờ Chỉ số ngán ăn (AI) của mỗi nghiệm thức được tính theo công thức của Caasi (1983) Tinh dầu được cho là có hoạt tính kháng mạnh nếu AI ≥

75, kháng trung bình với 50 ≤ AI < 75, kháng yếu với AI < 50

2.2.3.2 Khảo sát hoạt tính ức chế phát triển của các tinh dầu đối với Sâu khoang

Các tinh dầu được pha trong acetone thành các nồng độ khác nhau Ấu trùng ở các lô thử nghiệm khác nhau được xử lý tinh dầu với liều lượng 0,1; 0,4; 0,8; 1,2; và 1,60 mg/ấu trùng Các ấu trùng ở lô đối chứng chỉ được xử lý với acetone Một lượng 5 µl dung dịch tinh dầu mỗi

loại và acetone được áp dụng trực tiếp trên phần lưng của ấu trùng (Loh et al., 2011) Mỗi

nghiệm thức được lặp lại 3 lần với 10 - 20 ấu trùng/lần lặp lại Các ấu trùng được xử lý tinh dầu ở mỗi nghiệm thức được nuôi trong hộp nuôi sâu với thức ăn là lá Rau lang Tỷ lệ (%) ấu trùng chết,

tỷ lệ (%) nhộng chết, và tỷ lệ (%) nhộng phát triển thành bướm được ghi nhận sau 30 ngày khảo sát

2.2.3.3 Xác định độc tính tiếp xúc của các tinh dầu đối với ấu trùng Sâu khoang

Thí nghiệm xác định độc tính tiếp xúc của tinh dầu đối với ấu trùng Sâu khoang được tiến hành tương tự như trên Tỷ lệ chết của ấu trùng được ghi nhận sau 24 giờ xử lý với các nồng độ tinh dầu khác nhau từ 0,05 – 1,60 mg/ấu trùng Các ấu trùng được xác định là đã chết nếu chúng không có phản ứng với sự kích thích bằng kim nhọn Nếu tỷ lệ chết của ấu trùng ở lô đối chứng lớn hơn 20%, thí nghiệm sẽ được tiến hành lại Trong trường hợp tỷ lệ sâu chết ở lô đối chứng dao động từ 10 – 20%, tỉ lệ này sẽ được điều chỉnh theo công thức Abbott (1925) Độc tính của các tinh dầu đối với ấu trùng Sâu khoang sau 24 giờ tiếp xúc cũng được xác định thông qua giá trị

LD50

2.2.4 Đánh giá hiệu lực kháng sâu khoang của tinh dầu có hoạt tính mạnh trong điều kiện vườn ươm

2.2.4.1 Đánh giá hiệu lực gây kháng ăn của tinh dầu đối với ấu trùng sâu khoang (Spodoptera

litura) trong điều kiện vườm ươm

Chuẩn bị 6 chậu nhựa có đường kính 30cm chứa đất sạch Mỗi chậu được trồng 5 hom giống khoai lang có chiều dài khoảng 30cm được chọn từ vườn khoai lang của người dân Sau 10 ngày kể từ khi trồng, các chậu được đặt vào mỗi hộp có kích thước 1m3

được phủ bằng lưới chống côn trùng (0.18 mm) Các dung dịch tinh dầu pha trong nước cất chứa 0,5% Tween 20 ở các nồng

độ khác nhau (2 - 32% w/v) được phun ướt đều toàn bộ lá và thân cây Đối chứng xử lý với nước cất chứa 0,5% Tween 20 Sau đó, cho 10 ấu trùng Sâu khoang vào mỗi chậu ở các nghiệm thức khác nhau Các nghiệm thức được lặp lại 3 lần

Hiệu lực gây kháng ăn của tinh dầu đối với ấu trùng sâu khoang (Spodoptera litura) được

đánh giá thông qua tỉ lệ lá khoai lang bị hại bởi ấu trùng sâu khoang sau các khoảng thời gian 24,

48, 72, 96 giờ Tỷ lệ lá khoai lang bị sâu hại (tỷ lệ hại) được xác định theo hướng dẫn của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (2010) Hiệu lực kháng ăn được đánh giá theo các mức độ sau: Mạnh: Tỷ lệ hại ≤ 25%; Trung bình: 25% < Tỷ lệ hại ≤ 50%; Yếu: Tỷ lệ hại > 50%

2.2.4.2 Đánh giá hiệu lực tiêu diệt và ức chế phát triển của tinh dầu đối với ấu trùng sâu khoang trong điều kiện vườn ươm

Thí nghiệm được bố trí tương tự như ở thí nghiệm đánh giá hiệu lực gây kháng ăn của tinh

dầu đối với ấu trùng sâu khoang (Spodoptera litura) trong điều kiện vườm ươm Tuy nhiên, 10 ấu

trùng Sâu khoang được cho vào mỗi chậu ở các nghiệm thức khác nhau trước trước khi sử dụng các dung dịch tinh dầu pha trong nước cất chứa 0,5% Tween 20 ở các nồng độ khác nhau (2 - 32% w/v) phun ướt đều toàn bộ lá và thân cây

Sau khi xử lý các nghiệm thức sẽ được theo dõi và tính tỉ lệ sâu chết (%) qua thời gian 4, 8,

và 24 giờ Sau đó, các lá khoai lang sạch được bổ sung hằng ngày vào các nghiệm thức làm thức ăn cho các ấu trùng sống sót và tiếp tục theo dõi định kỳ 24 giờ 1 lần cho tới khi cá thể sống sót cuối cùng trưởng thành Tỷ lệ sâu chết thực tế (%) tại các thời điểm quan sát được xác định theo công thức Abbott (1925)

Chúng tôi tiến hành đánh giá ảnh hưởng của tinh dầu đến sự phát triển của ấu trùng sâu

khoang (Spodoptera litura) trong điều kiện vườn ươm thông qua theo dõi tỷ lệ ấu trùng chết (%),

tỷ lệ nhộng chết (%), và tỷ lệ nhộng phát triển thành bướm (%) Các chỉ tiêu này được tính theo công thức tương tự như ở mục 2.2.4.2

2.2.5 Phương pháp xử lí số liệu

Các số liệu giá trị trung bình (Mean), sai số chuẩn (SE), và sự khác biệt giữa các giá trị trung bình ở các nghiệm thức trong các thí nghiệm được xác định bằng phần mềm Statgraphics plus 3.0 sử dụng ANOVA test Biểu đồ được vẽ bằng phần mềm Excel 2010 Các giá trị LD50 và LD95 được tính theo phương pháp probit analysis (Finney, 1952) thông qua phần mềm SAS

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hiệu suất tinh dầu của các mẫu vật nghiên cứu

Hiệu suất tinh dầu thu từ các mẫu thực vật được trình bày ở bảng 3.1 Theo đó, hiệu suất tinh dầu lá tươi của Tía tô dại, Cỏ lào, Ngũ sắc, Cúc bò, và Cúc leo lần lượt là 0,12%, 0,10%, 0,07%, 0,09% và 0,10% (w/w) Tuy nhiên, hiệu suất tinh dầu của 5 mẫu vật nghiên cứu không

có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê

Bảng 3.1 Hiệu suất tinh dầu thu được từ các mẫu thực vật nghiên cứu

Mẫu thực vật Khối lượng lá (g) Khối lượng tinh dầu (g) Hiệu suất (%)

Tía tô dại (H suaveolens) 1000 1,24 ± 0,24a 0,12 ± 0,03b

3.2 Vòng đời của Sâu khoang hại Rau lang trong điều kiện phòng thí nghiệm

Vòng đời của Sâu khoang hại Rau lang trong điều kiện phòng thí nghiệm trải qua các giai đoạn lần lượt là trứng, ấu trùng (từ tuổi 1 đến tuổi 5), nhộng, và trưởng thành Thời gian phát triển, kích thước và khối lượng cá thể ở mỗi giai đoạn được trình bày chi tiết ở bảng 3.2

Bảng 3.2 Thời gian phát triển, kích thước và khối lượng cá thể ở các giai đoạn phát triển của Sâu

khoang (S litura) trong điều kiện phòng thí nghiệm

Đường kính (mm)

(tiền đẻ trứng) 2,40 ± 0,16

ab

1,80 ± 0,06d 4,40 ± 0,16e 143,00 ± 8,95c Vòng đời 29,03 ± 0,53g - - -

Giá trị trung bình ± SE trong mỗi cột được theo sau bởi các chữ cái khác nhau có sự khác

biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,05) theo LSD test (ANOVA) “-” Không có số liệu

3.3 Hoạt tính kháng Sâu khoang của các tinh dầu trong điều kiện phòng thí nghiệm

3.3.1 Hoạt tính gây kháng ăn của các tinh dầu đối với ấu trùng của Sâu khoang (Spodoptera litura)

Kết quả khảo sát cho thấy rằng các tinh dầu thử nghiệm biểu hiện tác động gây kháng ăn mạnh đối với ấu trùng Sâu khoang Chỉ số ngắn ăn tăng dần theo nồng độ ở các lô xử lý tinh dầu trong khi lô đối chứng không có hoạt tính gây kháng ăn (Hình 3.1 và hình 3.2)