Học Tốt Học

Chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật có đặc điểm gì

Thuốc trừ sâu sinh học đã và đang trở thành phương pháp bảo vệ thực vật vô cùng hữu ích trong nền sản xuất nông nghiệp. Bài viết sau đây, CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẠI THÀNH sẽ chia sẻ đến quý khách nguồn gốc, tên các loại thuốc trừ sâu sinh học tốt nhất 2021. Bên cạnh đó, chúng tôi sẽ bật mí cho quý khách cách tối ưu hóa quá trình phun thuốc bằng công nghệ thông minh, giúp tiết kiệm thời gian, sức lao động và tăng hiệu quả công việc. Mời quý khách theo dõi nội dung dưới đây!

Thuốc trừ sâu sinh học là gì?

Thuốc trừ sâu sinh học hay còn được gọi là thuốc trừ sâu hữu cơ, có nguồn gốc từ các chế phẩm tự nhiên để diệt trừ sâu hại. Thuốc trừ sâu sinh học là sản phẩm không gây độc hại cho người, gia súc, làm sạch môi trường, tiêu diệt sâu hại với tỷ lệ cao mà không làm cho chúng bị nhờn thuốc, hạn chế việc “giết nhầm” những loài côn trùng hữu ích.

Nguồn gốc của thuốc trừ sâu sinh học

Các chế phẩm thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ hệ sinh thái hữu cơ – sinh học [thực vật và vi sinh vật] sẽ được xem là thuốc trừ sâu sinh học. Sản phẩm được chiết xuất chủ yếu từ các loại thảo mộc có tính độc hoặc các loại vi sinh vật có khả năng tiết ra chất dịch chứa các kháng thể giúp tiêu diệt sâu bệnh hay hoạt động theo nguyên lý cạnh tranh sinh tồn.

Ví dụ về thuốc trừ sâu sinh học có nguồn gốc từ thực vật: Cách làm thuốc trừ sâu sinh học từ hỗn hợp tỏi và ớt - những nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có và được rất nhiều nông dân sử dụng để tiêu diệt sâu bọ. Đặc tính cay, nồng, hăng của tỏi và ớt có tác dụng xua đuổi cũng như tiêu diệt các loại sâu bọ rất hiệu quả, đặc biệt là trên cây hoa màu.

Ví dụ về thuốc trừ sâu sinh học có nguồn gốc từ vi sinh vật: Chủng vi khuẩn Bacillus thuringiensis được ưu tiên sử dụng vì chúng tiết ra một chất dịch chứa các protein gây hại cho côn trùng, giúp xua đuổi sâu hại trên cải bắp và khoai tây. Ngoài ra, các vi sinh vật [vi khuẩn, virus, nấm,…] có quan hệ thiên địch với các loại sâu bệnh, côn trùng cũng được đưa vào làm chế phẩm sinh học, tuân theo nguyên lý cạnh tranh sinh tồn. Những vi sinh vật này không gây hại cho thực vật, cây trồng nhưng lại là “địch thủ” của các loại sâu bệnh.

Khám phá ngay: Phân biệt thuốc trừ sâu sinh học với hóa học

Danh sách tên các loại thuốc trừ sâu sinh học phổ biến trên thị trường

Danh sách tên các loại thuốc trừ sâu sinh học phổ biến

Thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ thảo mộc

Thuốc trừ sâu chế biến từ cây neem/cây xoan chịu hạn [Azadirachta indica A. Juss] là một cái tên không thể bỏ qua khi nhắc đến tên các loại thuốc trừ sâu sinh học tốt nhất 2021. Thuốc có hiệu lực phòng trừ nhiều loại sâu hại trên lúa, rau màu, cây công nghiệp, cây ăn trái, hoa, cây cảnh bằng cách xua đuổi, khiến sâu hại chán ăn, làm giảm khả năng sinh sản của sâu bọ.

>>> Khám phá: Bệnh đạo ôn trên lúa | Phương pháp và cách phòng trừ bệnh

Thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ vi khuẩn

Thuốc trừ sâu vi sinh Bt [Bacillus thuringiensis var.] luôn được nhắc đến nhiều nhất trong danh sách tên các loại thuốc trừ sâu sinh học tốt nhất hiện nay. Loại chế phẩm này có nguồn gốc từ vi khuẩn, vô cùng hữu hiệu đối với việc tiêu diệt sâu cuốn lá, sâu đo, sâu tơ, sâu xanh bướm trắng, sâu xanh, sâu khoang, sâu ăn tạp, sâu xám, sâu hại bông,...

Thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ pheromone và hoRmone – pheromone

Ứng dụng pheromone để diệt trừ côn trùng gây hại cho cây ăn quả

Đây là nhóm chế phẩm sinh học có khả năng diệt trừ chuyên biệt đối với từng loại sâu hại nên rất an toàn với cây trồng, sinh vật có ích và môi trường. Ở Việt Nam, việc ứng dụng pheromone đang được tập trung nghiên cứu và phát triển để diệt trừ một số côn trùng gây hại cho rau ăn lá như: sâu tơ, sâu xanh, sâu khoang,… và côn trùng gây hại cho cây ăn quả như: ruồi đục quả, sâu đục vỏ cam/quýt,…

Thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ nấm

Chế phẩm từ nấm được liệt kê trong danh sách tên các loại thuốc trừ sâu sinh học phổ biến nhất hiện nay. Thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ nấm chứa hoạt chất Abamectin và Emamectin benzoate, giúp diệt trừ nhện, sâu tơ, sâu vẽ bùa, sâu xanh, bọ trĩ, bọ phấn. Các thuốc chứa hoạt chất Validamycin A, được chiết xuất từ nấm men Streptomyces chuyên trị các bệnh khô vằn trên lúa, bệnh chết rạp cây con trên cà chua/khoai tây/thuốc lá/bông vải, bệnh nấm hồng trên cao su,...

>>> Khám phá thêm: Các phương pháp phun thuốc trừ sâu phổ biến hiện nay

Thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ virus

Trong danh sách tên các loại thuốc trừ sâu sinh học tốt nhất, thật thiếu sót nếu không nhắc đến nhóm sản phẩm chiết xuất từ Nucleo Polyhedrosis Virus [NPV]. Loại chế phẩm này có nguồn gốc từ loại virus chỉ lây nhiễm và tiêu diệt sâu xanh da láng, rất hiệu quả trên một số cây trồng như bông, ngô, đậu, hành, nho,…

Thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ tuyến trùng

Chế phẩm trừ sâu từ tuyến trùng gây bệnh cho côn trùng được đánh giá là có triển vọng và hiệu quả cao. Tuyến trùng Entomopathogenic nematodes - EPN [nhóm tuyến trùng ký sinh và gây bệnh cho côn trùng] có khả năng diệt sâu nhanh; phổ diệt sâu rộng; không gây kháng thuốc ở sâu; an toàn cho người, động vật.

Ưu điểm vượt trội của thuốc trừ sâu sinh học trong nền nông nghiệp mới

Tác dụng chậm nhưng lâu bền, không tác dụng phụ

Mặc dù thuốc trừ sâu sinh học có tác dụng chậm nhưng lại có hiệu quả kéo dài. Đây cũng là ưu điểm và nhược điểm của biện pháp sinh học. Thuốc trừ sâu sinh học có thể tiêu diệt côn trùng, sâu bệnh một cách tự nhiên mà vẫn bảo tồn được tính cân bằng sinh thái. Tiêu diệt sâu bọ nhưng không ảnh hưởng đến các vi sinh vật có lợi.

Nhiều nghiên cứu thực tiễn đã chứng minh, thuốc trừ sâu hóa học có tác dụng nhanh, mạnh nhưng không lâu bền, ảnh hưởng đến môi trường, gây mất cân bằng hệ sinh thái. Chúng tiêu diệt sâu bệnh nhưng cũng làm chết các vi sinh vật, yếu tố có lợi cho cây.

Tối ưu hóa sức mạnh của thuốc trừ sâu sinh học với máy bay nông nghiệp

Ứng dụng máy bay nông nghiệp giúp tối ưu hóa sức mạnh của thuốc trừ sâu sinh học

Hiện nay, thuốc trừ sâu sinh học có thêm một phương tiện phun hữu hiệu, giúp tối ưu hóa hiệu quả đó chính là ứng dụng máy bay không người lái P-Globalcheck trong quá trình canh tác nông nghiệp.

Thuốc trừ sâu sinh học có hiệu quả nhất khi phun vào thời kỳ sâu bệnh mới phát triển. Vì thế, việc tận dụng tối ưu lợi thế thời gian là điều kiện tiên quyết để đẩy lùi sâu bệnh trên cây trồng. Một máy bay phun thuốc trừ sâu hoạt động sẽ có năng suất làm việc tương đương với 40 - 50 nhân công phun mặt đất, thời gian phun được rút ngắn, yếu tố thời gian được tận dụng triệt để và đạt hiệu quả tối đa.

Video nói về thuốc trừ sâu sinh học của BASF - công ty chuyên nghiên cứu các giải pháp nông nghiệp:

Như vậy, thuốc trừ sâu sinh học, các chế phẩm sinh học, thuốc bảo vệ thực vật chắc chắn sẽ là ưu tiên hàng đầu trong canh tác và phát triển nông nghiệp xanh. Cùng với sự phát triển của khoa học, sự kết hợp giữa công nghệ sinh học và công nghệ máy bay không người lái, chắc chắn lĩnh vực nông nghiệp sẽ có những bước tiến nhanh và bền vững.

Trên đây, CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẠI THÀNH vừa cung cấp đầy đủ thông tin về nguồn gốc và tên các loại thuốc trừ sâu sinh học. Quý khách có nhu cầu mua máy bay phun thuốc bảo vệ thực vật hoặc thuê dịch vụ phun thuốc bảo vệ thực vật bằng máy bay hiệu quả, vui lòng liên hệ với chúng tôi để được tư vấn cụ thể nhất!

Tóm tắt nội dung tài liệu

Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 Chương 6: CHẾ PHẨM SINH HỌC TRONG BẢO VỆ THỰC VẬT I. GIỚI THIỆU: -Từ năm 1980 trở lại đây, nước ta có yêu cầu thâm canh nhằm tăng năng suất cây trồng nên các hóa chất hóa học bảo vệ thực vật được sử dụng rộng rãi. Người ta sử dụng thuốc hóa học để trừ sâu, bệnh hại và cỏ dại cho nhiều loại cây trồng. Tuy nhiên một số nơi đã quá lạm dụng thuốc hóa học trong thời gian dài làm mất đi sự đa dạng trong sinh học về số lượng và số loài các côn trùng có ích giảm đi rất nhiều dẫn đến mất cân bằng sinh thái, là nguyên nhân chính cho sự xuất hiện ngày càng nhiều loài dịch hại như chuột, ốc bưu vàng, bệnh khô vằn, bệnh đạo ôn… -Bên cạnh đó hiện tượng kháng thuốc của một số loài sâu hại quan trọng cũng được ghi nhận. Mặt khác viêc sử dụng thuốc không đúng biện pháp hoá học đã gây ô nhiễm môi trường, để lại dư lượng thuốc trừ sâu quá giới hạn cho phép trên nông sản, -Chi phí để sản xuất thuốc hóa học trừ sâu, phòng bệnh và diệt cỏ dại là rất lớn, đòi hỏi sự đầu tư cao về nhà xưởng, máy móc, công nghệ… Chính vì vậy, xu hướng quay trở lại nền nông nghiệp hữu cơ với việc tăng cường sử dụng chế phẩm sinh học, phân bón hữu cơ trong canh tác cây trồng đang là xu hướng chung của Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Vai trò của chế phẩm sinh học, trong đó có vi sinh vật trong sản xuất nông nghiệp được thừa nhận có các ưu điểm sau đây: - Không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, vật nuôi, cây trồng. Không gây ô nhiễm môi trường sinh thái - Có tác dụng cân bằng hệ sinh thái [ vi sinh vật, dinh dưỡng …] trong môi GV: Trịnh Thị Hồng 1
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 trường đất nói riêng và môi trường nói chung. - Ứng dụng các chế phẩm sinh học không làm hại kết cấu đất, không làm chai đất, thóai hóa đất mà còn góp phần tăng độ phì nhiêu của đất. - Có tác dụng đồng hóa các chất dinh dưỡng, góp phần tăng năng suất và chất lượng nông sản phẩm. - Có tác dụng tiêu diệt côn trùng gây hại, giảm thiểu bệnh hại, tăng khả năng đề kháng bệnh của cây trồng mà không làm ảnh hưởng đến môi trường như các lọai thuốc BVTV có nguồn gốc hóa học khác. - Có khả năng phân hủy, chuyển hóa các chất hữu cơ bền vững, các phế thải sinh học, phế thải nông nghiệp, công nghiệp, góp phần làm sạch môi trường. Các chế phẩm sinh học ứng dụng cho cây trồng hiện nay cơ bản được chia làm 3 nhóm sản phẩm với các tính năng khác nhau: - Nhóm chế phẩm sinh học ứng dụng cho việc phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng. - Nhóm chế phẩm sinh học dùng cho sản xuất phân bón hữu cơ sinh học, phân hữu cơ vi sinh, chất kích thích tăng trưởng bón cho cây trồng. - Nhóm chế phẩm sinh học dùng cho cải tạo đất, xử lý phế thải nông nghiệp. Nhóm chế phẩm sinh học ứng dụng cho phòng trừ sâu bệnh: Đây là nhóm sản phẩm được ứng dụng khá rộng rãi và được ứng dụng sớm nhất trong lĩnh vực cây trồng. Theo Bộ Nông nghiệp và PTNT, trong danh mục các lọai thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học, từ năm 2000 chỉ có 2 sản phẩm trừ sâu sinh học được công nhận cho đăng ký. Đến năm 2005 đã có 57 sản phẩm các lọai, đến 6 tháng đầu năm 2007 có 193 sản phẩm được cấp giấy phép đăng ký. Nâng tổng số có 479 sản phẩm sinh học được phép lưu hành, trong đó có 300 lọai thuốc trừ sâu và 98 sản phẩm thuốc trừ bệnh. Các sản phẩm này đã góp phần không nhỏ vào công tác phòng trừ dịch hại , góp phần thay thế và hạn chế dần nguy cơ độc hại do sử dụng thuốc BVTV nguồn gốc hóa học ảnh hưởng đến sức khỏe con người và gây ô nhiễm môi trường. * Một số sản phẩm tiêu biểu: GV: Trịnh Thị Hồng 2
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 - Ngùôn gốc thảo mộc: Các sản phẩm chế biến từ cây Neem hiện nay đã được đưa vào ứng dụng rộng rãi trong công tác bảo vệ thực vật. VINEEM 1500 EC – đây là sản phẩm của Công ty thuốc sát trùng Miền Nam, được chiết xuất từ nhân hạt Neem [ Azadirachta indica A. Juss ] có chứa họat chất Azadirachtin, có hiệu lực phòng trừ nhiều lọai sâu hại trên cây trồng như lúa, rau màu, cây công nghiệp, cây ăn trái, hoa kiểng. Lọai thuốc có nguồn gốc thảo mộc này không tạo nên tính kháng của dịch hại, không ảnh hưởng đến thiên địch và không để lại dư lượng trên cây trồng. Thuốc tác động đến côn trùng gây hại bằng cách gây sự ngán ăn, xua đuổi, ngăn sự lột xác của côn trùng cũng như ngăn cản sự đẻ trứng là giảm khả năng sinh sản. Các sản phẩm thương mại tương tự từ cây Neem còn có Neemaza, Neemcide 3000 SP, Neem Cake. - Họat chất Rotenone được chiết xuất từ hai giống cây họ đậu là Derris elliptica Benth và Derris trifoliata có thể sử dụng như một lọai thuốc trừ sâu thảo mộc có tác dụng diệt trừ sâu rầy trên lúa, ốc bươu vàng cũng như các lọai cá dữ, cá tạp trong ruộng nuôi tôm. - Chế phẩm Đầu trâu Bihopper [ họat chất Rotenone ] đóng vai trò diệt tuyến trùng và chế phẩm Olicide [ Oligo – Sacarit ] đóng vai trò tăng sức đề kháng bệnh của cây trồng. - Nguồn gốc vi sinh: Thuốc trừ sâu vi sinh BT [ Bacciluss Thuringiensis var. ] thuộc nhóm trừ sâu sinh học, có nguồn gốc vi khuẩn, phổ diệt sâu rộng và hữu hiệu đối với các lọai sâu như sâu cuốn lá, sâu tơ, sâu xanh, sâu khoang, sâu ăn tạp… Sâu khi ăn phải thuốc sẽ ngừng ăn sau vài giờ và chết sau 1 – 3 ngày. Ở Việt Nam, chế phẩm Bt [Bacillus thuringiensis] đã được nghiên cứu từ năm 1971. Hơn 20 chế phẩm Bt nhập khẩu và nội địa đã cho kết quả tốt trong phòng thí nghiệm và ngoài đồng đối với một số sâu hại chính trên đồng ruộng như sâu xanh bướm trắng, sâu xám, sâu tơ, sâu hại bông, sâu đo. Các lọai sản phẩm thương mại có trên thị trường khá nhiều như Vi-BT 32000WP, 16000WP; BT Xentary 35WDG, Firibiotox P dạng bột; Firibiotox C dạng dịch cô đặc ... GV: Trịnh Thị Hồng 3
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 Khoa Nông nghiệp và sinh học ứng dụng [ Đại học Cần Thơ ] cũng đã nghiên cứu và đưa ra 2 chế phẩm sinh học Biobac và Biosar có khả năng phòng trừ 2 bệnh thường gặp trên lúa là đốm vằn và cháy lá. Chế phẩm Biobac được sản xuất từ một chủng vi khuẩn có sẵn ở địa phương, có khả năng tiêu diệt và ức chế sự phát triển của sợi nấm gây bệnh đốm vằn. Còn chế phẩm Biosar là sản phẩm được chiết xuất từ một số loài thực vật, có khả năng kích thích tính kháng bệnh cháy lá lúa [đạo ôn] do nấm Pyricularia gây ra. - Nguồn gốc nấm: Điều chế từ nấm có sản phẩm thuốc trừ sâu sinh học VIBAMEC với họat chất Abamectin được phân lập từ quá trình lên men nấm Steptomyces avermitilis. Diệt trừ được các lọai sâu như sâu vẽ bùa, nhện, sâu tơ, sâu xanh, bọ trĩ, bọ phấn; Ngòai ra cũng trong nhóm này Vivadamy, Vanicide, Vali… có họat chất là Validamycin A, được chiết xuất từ nấm men Streptomyces hygroscopius var. jingangiesis. Đây là nhóm thuốc trừ bệnh có nguồn gốc kháng sinh đặc trị các bệnh đốm vằn trên lúa, bệnh nấm hồng trên cao su, bệnh chết rạp cây con trên cà chua, khoai tây, thuốc lá, bông vải…. Các chế phẩm từ nhóm nấm còn có nấm đối kháng Trichoderma vừa có tác dụng đề kháng một số nấm bệnh gây hại trên bộ rễ cây trồng như: bệnh vàng lá chết nhanh, còn gọi là bệnh thối rễ do nấm Phytophthora palmirova gây ra. Hay bệnh vàng héo rũ hay còn gọi là bệnh héo chậm do một số nấm bệnh gây ra: Furasium solari, Pythium sp, Sclerotium rolfosii. - Hai chế phẩm nấm trừ côn trùng Metarhizium anisopliae và Beauveria bassiana là sản phẩm của đề tài do Viện Lúa đồng bằng sông Cửu Long thực hiện: Ometar - Metarhizium anisopliae [nấm xanh]; Biovip = Beauveria bassiana [nấm trắng]. - Nguồn gốc virus: Tiêu biểu là nhóm sản phẩm chiết xuất từ virus Nucleopolyhedrosisvirus [ NPV ]. Đây là lọai virus có tính rất chuyên biệt, chỉ lây nhiễm và tiêu diệt sâu xanh da láng [ Spodoptera exigua ] rất hiệu quả trên một số cây trồng như bông, đậu đỗ, ngô, hành, nho … GV: Trịnh Thị Hồng 4
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 - Pheromone: Là một nhóm chế phẩm sinh học có tác dụng dẫn dụ giới tính, được sử dụng rộng rãi trong hệ thống bảo vệ thực vật cây trồng. Với đặc điểm chuyên tính cao với từng lọai sâu hại nên rất an tòan với sản phẩm, sinh vật có ích và môi trường. Pheromone được dùng như một công cụ có hiệu quả trong dự báo, phòng trừ dịch hại cây trồng và sản phẩm trong kho nông sản. Đến nay trên thế giới đã nghiên cứu và tổng hợp được hơn 3.000 hợp chất sex – pheromone dẫn dụ nhiều lọai côn trùng khác nhau. Ở Việt nam hiện nay, việc ứng dụng pheromone được tập trung đối với một số côn trùng sau đây: + Côn trùng hại rau: Các lọai sâu ăn lá: sâu tơ [ Plutella xylostella] , sâu xanh [ Helicoverpa armigera ], sâu khoang [ Spodoptera litura ] và sâu xanh da láng [ Spodoptera exigua ].. + Côn trùng hại cây ăn trái: tập trung là chất dẫn dụ ruồi vàng đục trái [ Bactrocera dorsalis ]. Sản phẩm tiêu biểu là Vizubon – D với họat chất Methyl Eugenol dẫn dụ đối với ruồi đực rất mạnh. Trong sản phẩm có pha trộn thêm chất diệt ruồi Naled. Đối với sâu đục vỏ trái cam quýt [ Prays citri Milliire ] cũng đã được sử dụng pheromone có hoạt chất Z[7]- Tetradecenal. - Nguồn gốc tuyến trùng: 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 có khả năng diệt sâu nhanh, phổ diệt sâu rộng rộng, an toàn cho người, động vật và không gây khả năng "kháng thuốc" ở sâu hại. Nhóm các nhà khoa học ở Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Khoa học và Công nghệ VN đã điều tra, phân lập nhóm tuyến trùng EPN - 2 giống Steinernema và Heterorhabditis được coi là Entomopathogenic nematodes [EPN], 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 Biostar-3 và Biostar-5 được sản xuất hàng trăm lít để thử nghiệm rộng rãi trên đồng ruộng. GV: Trịnh Thị Hồng 5
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 Tuy nhiên, nhìn chung hiện nay việc nghiên cứu ứng dụng chế phẩm sinh học trong phòng trừ sâu hại ở Việt Nam chủ yếu ở trong phòng thí nghiệm và quy mô sản xuất thử nên giá thành còn cao. Ví dụ như giá thành sản xuất số lượng EPN dùng cho 1 ha ở Việt Nam là 100 USD, trong khi đó ở Mỹ, Nhật Bản, Đức, Canada chỉ khoảng 50 USD. Khả năng bảo quản các thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học không cao nên dẫn tới khó khăn trong việc bảo quản, lưu thông, phân phối và sử dụng. II. VI SINH VẬT VÀ VẤN ĐỀ BẢO VỆ THỰC VẬT Phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng bằng phương pháp hóa học không phải lúc nào cũng có kết quả hữu hiệu. Mặt khác, biện pháp này làm nhiễm bẩn môi trường sống, ảnh hưởng không ít đến người, gia súc và các loại sinh vật khác, đặc biệt là các loại động vật sống trong nước như cá, tôm, cua… Trong những năm gần đây, việc sử dụng biện pháp sinh học phòng chống sâu hại cây trồng như sử dụng ký sinh mới được đi sâu nghiên cứu, nhưng việc sử dụng biện pháp này với nấm bệnh là một vấn đề đang còn mới mẻ trong nông nghiệp. Tuy vậy xu hướng bảo vệ cây trồng chống nấm bệnh hại là sử dụng ký sinh bậc 2, vi khuẩn đối kháng, chất kháng sinh, fitonxit đã đem lại kết quả khả quan. Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là tách các ký sinh bậc 2 đem gây, nhân hàng loạt và phun lên cây trồng bị bệnh hại. 1. Vi sinh vật đối kháng với các sinh vật gây bệnh cây Hiện tượng đối kháng rất phổ biến trong tự nhiên, nhất là đối với các vi sinh vật đất. Vi sinh vật đối kháng thường tiết ra các kháng sinh, men hoặc các chất có hoạt tính sinh học cao thường độc hại với vật gây bệnh cây. Hoặc vi sinh vật đối kháng cạnh tranh sử dụng điều kiện sống của vật gây bệnh. 1.1 Nấm đối kháng với vật gây bệnh cây Nấm đối kháng có thể kìm hãm sinh trưởng, phát triển của các nấm gây bệnh cây. Dưới đây là một số nấm đối kháng thường gặp: GV: Trịnh Thị Hồng 6
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 - Để diệt nấm phấn trắng người ta dùng nấm Cocinnobulus cesatii DB được tách từ đính bào tử bệnh phấn trắng ở cỏ dại, loại này phát triển thích hợp trong điều kiện nhiệt độ và ẩm độ cao. - Nấm Darluca filum Cas để diệt nấm rỉ sắt trên cây lương thực, giảm được tỷ lệ bệnh đáng kể. - Nấm Fusarium orobanches Jacz diệt cỏ dại [Orobanche] trong ruộng dưa hấu. Loại nấm này đem nhân trên thân rơm rạ băm nhỏ trộn với bột ngô và rắc vào các luống gieo trồng có tưới thêm ít nước gỉam được cỏ dại và dưa hấu tăng được 47-50%. - Nấm Alternaria cuscutacidae Rud dùng để diệt nhiều loại vi khuẩn và siêu vi khuẩn trên cà rốt, bắp cao lương, tỷ lệ bệnh giảm 40-50% so với đối chứng. - Nấm Aspergillus niger đối kháng nấm Fusarium solani, Rhizoctonia solania. - Nấm Cercospora kikuchii đối kháng nấm Diaporthe phaseolorum var. sojae. - Rất nhiều giống Trichoderma có khả năng kiểm soát tất cả các loại nấm gây bệnh khác. Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy, nấm Trichoderma giết nhiều loại nấm gây thối rễ như: Pythium, Rhizoctonia và Fusarium. Quá trình đó được gọi là: kí sinh nấm [ mycoparasitism ] . Trichoderma tiết ra một enzym làm tan vách tế bào của các loài nấm khác. Sau đó nó có thể tấn công vào bên trong loài nấm gây hại đó và tiêu thụ chúng. Chủng sử dụng trong T-22 tiết ra nhiều enzym chính yếu, endochitinase, hơn các chủng hoang dại, do đó, T-22 sinh trưởng tốt hơn và tiết ra nhiều enzym hơn các chủng hoang dại. Sự kết hợp này cho phép nó bảo vệ vùng rễ của cây trồng chống các loại nấm gây thối rễ trên đồng ruộng. GV: Trịnh Thị Hồng 7
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 - Những phát hiện mới hiện nay cho thấy rằng một số giống có khả năng hoạt hóa cơ chế tự bảo vệ của thực vật, từ đó những giống này cũng có khả năng kiểm soát những bệnh do các tác nhân khác ngoài nấm. 1.2 Vi khuẩn đối kháng với vật gây bệnh cây Vi khuẩn Agrobacterium radiobacter dòng K-84 là loài đối kháng của vi khuẩn gây bệnh Agrobacterium tumefaciens. Vi khuẩn Bacillus subtilis đối kháng của nhiều loại nấm gây bệnh cây. Các vi khuẩn Pseudomonas fluorescens, P. putida, P. aureofaciens là loài đối kháng với nấm Rhizoctonia solani. 1.3 Virus đối kháng với vật gây bệnh cây Có một số virus gây bệnh cây có tính đối kháng với nấm gây bệnh cây. Ví dụ, virus gây đốm lá thuốc lá đối kháng với nấm Colletotrichum, lgenarium gây bệnh thán thư dưa chuột. Virus gây khảm dưa chuột và virus đốm vòng đen cà chua có tính đối kháng với nấm Cladosporium cucumerium. Sự ức chế của các virus đối với nấm bệnh có thể đạt 85% 2. Vi sinh vật gây bệnh côn trùng Tác động của vi sinh vật lên côn trùng: - Cơ giới: phá vỡ cấu trúc tế bào, làm biến dạng, rách mô bào và tạo rối loạn các chức năng của chúng. - Hóa học: tiết chất độc gây hại cho sâu ở những nồng độ nhất định. 2.1 Những virus chính gây bệnh cho cây trồng - Nhóm virus đa diện ở nhân [NPV]: thường kí sinh trong tế bào hạ bì, thể mỡ, khí quản, dịch huyết tương và biểu mô ruột giữa. NPV có thể gây bệnh cho côn trùng thuộc 7 bộ : cánh cứng, hai cánh, cánh màng, cánh vẩy, cánh mạch. 2.2 Những vi khuẩn được nghiên cứu, ứng dụng trong phòng chống côn trùng GV: Trịnh Thị Hồng 8
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 - Vi khuẩn Coccobacillus acridiorum: gây bệnh nhiễm trùng máu cho châu chấu. - Vi khuẩn gây bệnh sữa cho ấu trùng bọ hung. - Vi khuẩn Bacillus cereus: tính gây bệnh cho côn trùng của vi khuẩn này rất khác nhau. - Vi khuẩn Bacillus thuringiensis: đây là vi khuẩn gây bệnh côn trùng quan trọng nhất, có gần 525 loài thuộc 13 bộ côn trùng đã ghi nhận bị nhiễm vi khuẩn B.thuringiensis. - Vi khuẩn Serratia marcescens: gây dịch cho bọ hung, tằm, sâu đục thâm ngô,.. 2.3 Nấm gây bệnh côn trùng - Nấm xanh Metarhizium anisopliae: kí sinh trên 200 loài côn trùng, thuộc các bộ: Orthotera [11 loài], Hemiptera [21 loài] , Lepidoptera[27 loài], Diptera [4 loài], Hymenoptera [6 loài], Coloptera [134 loài]… - Nấm bạch cương Beauveria bassiana: trừ một loại bọ xít cánh trắng. - Nấm châu chấu Entomophaga grylli. 3. Vi sinh vật tạo chất kháng sinh 3.1 Phân loại Những chất kháng sinh sử dụng trong nông nghiệp có thể chia thành 3 nhóm như sau: - Kháng sinh tạo nên từ vi khuẩn: Polimisin, Gramisidin, Subtilin, Plosianin. - Kháng sinh tạo nên rừ Actinomyces: Streptomycin, Dihidrostreptomycin, Chlortettraciclin, Ocsitetracillin, Blastisilin, Virucin, Actinocsantin, Fitobacteriomicin, Amidomicin, Amphotericin, Endomicin, Actidion, Filipin… GV: Trịnh Thị Hồng 9
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 - Kháng sinh tạo nên từ nấm: Grizeofulvin, Trichotesin, Trichodermin, Microcid… 3.2 Đặc tính của một số chất kháng sinh - Polimisin tạo nên từ vi khuẩn Bacillus polymixa dùng trừ bệnh von do nấm Fusarium và bệnh đốm nâu ở đậu Hòa Lan, bệnh ung thư do vi khuẩn ở cà chua, bệnh vi khuẩn ở dưa chuột, đậu cô ve, đậu nành và một số bệnh khác; dùng để xử lý hạt giống hoặc phun trong thời kỳ cây sinh trưởng với tỷ lệ 1:500 có thể tác dụng tới 6 tháng. - Streptomicin: sản phẩm của Actinomyces, Streptomicin, A. raneus, A. humidus… dùng để xử lý hạt giống, phòng trừ một số bệnh do vi khuẩn. - Chlortetraciclin: sản phẩm của Actinomyces aureofaciens dùng để xử lý hạt giống, phòng trừ bệnh đốm nâu ở bắp, đậu cô ve, bầu bí, nồng độ: 25mg/lít nước. - Blatisidin: sản phẩm của Actinomyces griseochromogeny dùng để phòng trừ bệnh đạo ôn ở lúa, phun 3 lần [ 10- 20 mg/ lít nước]. - Virusin: sản phẩm của Actynomyces griseus dùng để phòng trị bệnh phấn trắng ở dưa chuột và hoa hồng[ phun tỷ lệ 1/50.000]. - Actinocsantin: sản phẩm của Actiomyces globisporus dùng để phòng trị bệnh đốm lá đậu cô ve, bệnh vi khuẩn bầu bí, bắp… xử lý hạt gống hoặc phun [ 25mg/lít nước]. - Fitobacterriomicin: sản phẩm của Actinomyces levendulae dùng để phòng trừ bệnh do vi khuẩn, xử lý khô hạt giống 300g với 1 tạ giống đậu cô ve, đậu nành; 400g với 1 tạ hạt giống ngô. - Amidomisin: sản phẩm của Actinomyces Sp. Dùng để phòng trừ bệnh do nấm peronosporium ở hành và cây họ đậu, bệnh rĩ sắt ở ngũ cốc, đậu, rau màu…, bệnh than ở dâu. Phun 1 lần ở giai đoạn nảy mầm[ 30mg/lít nước] GV: Trịnh Thị Hồng 10
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 - Olygomisin: sản phẩm của Actinoyces diastophormogenens dùng để phòng trừ các bệnh vi khuẩn, nấm ở rau màu. Xử lý hạt giống hoăc phun [ 20- 25mg/lít nước]. - Actidion: sản phẩm của Actynomyces griseus, A. nursci, dùng để phòng trừ bệnh phấn trắng ở lúa mì, đại mạch, bẹnh héo cây ở bắp, bệnh rỉ sắt ở thông, cây hòa thảo, đậu, rau màu, bệnh thối vòng củ khoai tây, bệnh than đậu tương… phun vào thời gian sinh trưởng của cây [ 10-30 mg/lít nước]. - Grizeophulvin: sản phẩm của nấm Pennicilum urticae, P. nigricans…, dùng để phòng trừ bệnh thối quả ở cây ăn quả. - Fitoncid: sản phẩm của thực vật bậc thấp và bậc cao như tinh dầu, nhựa cây, andehit, ceton, fenon, tanin, ancaloid, đường…, có tính kháng sinh mạnh ở tỏi, hành, củ cải ngựa [Cchlearia armorasia], Bạch giới Sinapas, Safas [ Hippophae rhamnoides]. - Fitocid của tỏi, hành dùng để phòng trừ hiệu quả một số bệnh ở cải bắp, bệnh ung thư do vi khuẩn ở cà chua, thối nâu và Fusarium ở bắp, bệnh ung thư rễ do vi khuẩn ở cây ăn quả… Trong kho cất giữ hoa quả, khoai tây…, nếu để chung với hành, tỏi có tác dụng hạn chế được nhiều loại nấm phát triển. Trên đồng ruộng, gieo trồng xen canh hành tỏi với một số hoa màu khác như khoai tây, cà chua, bắp cải… cũng có hiệu lực trừ các bệnh mốc sương, ung thư xoăn lá… 4.Chuyển gen kháng bệnh từ vi sinh vật vào cây trồng diệt côn trùng: 4.1 Chuyển gen bằng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens Mục đích của công nghệ gen thực vật là tạo ra những cây biến đổi gen có những đặc tính mới. Ở đây DNA lạ được đưa vào tế bào thực vật và tồn tại bền vững trong hệ gen. Các vi khuẩn đất A. tumefaciens và một số loài họ hàng có khả năng chuyển một phần nhỏ DNA của nó vào tế bào thực vật và qua đó kích thích tạo khối u. Những khối u này là không gian sống của vi khuẩn. GV: Trịnh Thị Hồng 11
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 Một số chất dinh dưỡng [opine] có lợi cho vi khuẩn cũng được tạo ra trong những khối u này. Những opine phổ biến nhất là nopalin và octopin. A. tumefaciens “ thực hiện” kỹ thuật gen vì nó tạo ra cây biến đổi gen có lợi cho nó. Như vậy, sự khẳng đinh kỹ thuật gen là một quá trình nhân tạo là không đúng. 4.2 Chuyển gen giúp tăng tính kháng và thích nghi với môi trường Sự mất mùa lớn hàng năm luôn xảy ra do côn trùng, bệnh và cỏ dại cũng như do ảnh hưởng bất lợi của điều kiện ngoại cảnh và những yếu tố phi sinh học khác. Chế độ canh tác độc canh cần một lượng lớn thuốc bảo vệ thực vật, đã làm ảnh hưởng đến môi trường sống. Gần đây, cây trồng chuyển gen có khả năng kháng thuốc diệt cỏ và kháng côn trùng được sử dụng, có ý nghĩa lớn trong việc bảo vệ môi trường. 4.2.1 Kháng thuốc diệt cỏ Trong sản xuất nông nghiệp có tính chuyên môn hóa cao thì viêc sử dụng các loại thuốc diệt cỏ dại là điều rất cần thiết nhằm đảm bảo năng suất cây trồng. Tuy nhiên, việc lạm dụng một số thuốc diệt cỏ có độc tính cao đã và đang gây ra các hậu quả nghiêm trọng đối với môi trường, hệ sinh thái và sức khỏe con người. Gần đây, người ta đã tổng hợp được một số hợp chất chỉ tồn tại trong tự nhiên một thời gian ngắn, nhưng lại tiêu diệt toàn bộ cây cối. Các hợp chất này được gọi là thuốc diệt cỏ không chọn lọc. Bằng phương pháp sử dụng đột biến, người ta đã phân lập được một số gen tạo cho cây trồng có khả năng kháng thuốc diệt cỏ nói trên. Việc chuyển các gen này vào cây đã năng cao tính chọn lọc và hiệu quả kinh tế của thuốc diệt cỏ cũng như làm giảm ảnh hưởng của thuốc đối với quần thể sinh vật trong đất. Kháng thuốc diệt cỏ nhân tạo là đặc điểm thường được sử dụng nhiều nhất cho đến nay ở thực vật biến đổi gen. Điều này có nhiều nguyên nhân: GV: Trịnh Thị Hồng 12
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 - Thứ nhất là tạo ra thực vật biến đổi gen loại này tương đối đơn giản. - Thứ hai, cỏ dại là một vấn đề lớn nhất trong nông nghiệp, đã làm giảm năng suất từ 10-15%. Tác dụng của thuốc diệt cỏ chọn lọc: Atrazin: làm ngừng sự vận chuyển điện tử trong hệ thống quang hóa II ở lục lạp [ cần thiết đối với quang hợp của thực vật]. Ngô không mẫn cảm với atrazin. Bromoxinil: đình chỉ sự vận chuyển điện tử trong hệ thống quang hóa II của lạp thể, làm chết cây 2 lá mầm. Glyphosate [ Round upR]: làm ngừng hoạt động enzym EPSPsynthase và qua đó kìm hãm sự tổng hợp của các amino acid thơm. Phosphinothricin [PPT] còn gọi là Basta: PPT là đồng phân dạng L của sản phẩm tổng hợp glufosinate, gây độc do tích lũy NH3. 2,4-D: Auxin tổng hợp này gây hại cho sự phát triển của cây 2 lá mầm, phần lớn cây một lá mầm không mẫn cảm. Một số loại thuốc diệt cỏ chọn lọc tồn tại lâu trong đất, vì vậy nó làm nhiễm nguồn nước. Ngược lại, thuốc diệt cỏ không chọn lọc như glyphosate hoặc phosphinothricin [PPT] độc đối với tất cả cây trồng. Ưu điểm của loại thuốc diệt cỏ này là phân giải rất nhanh trong đất thành những chất không hại. Thời gian bán hủy của Basta trong đất chỉ 10 ngày và Round up từ 3 đến 60 ngày. Thời gian bán phân hủy là khoảng thời gian mà 50% chất này bị biến đổi và phân giải. Để sản xuất cây chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ, người ta cần những gen kháng mã hóa cho protein, những protein này hoặc làm bất hoạt thuốc diệt GV: Trịnh Thị Hồng 13
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 cỏ, hoặc thay đổi vị trí tác động của thuốc trong tế bào, làm thuốc không còn gây hại. Cơ chế kháng thuốc diệt cỏ không chọn lọc Basta được giải thích như sau: Basta là thuốc diệt cỏ không chọn lọc được sử dụng trong hơn 50 quốc gia, nhưng được sử dụng rất có giới hạn, vì nó gây độc ở cây trồng và cỏ dại như nhau. Gần đây, rất nhiều loại cây trồng biến đổi gen được tạo nên và đã được thử nghiệm trong hơn 100 thí nghiệm đồng ruộng, trong đó có nhiều loại đã được đưa ra thị trường. những gen kháng được phân lập từ vi sinh vật hoặc từ thực vật kháng trong tự nhiên. Từ cây linh lăng thảo [ Medicago sativa] một gen không mẫn cảm với Basta được phân lập từ vi khuẩn đất Streptomyces hygroscopius và S. viridochromogenes 2 gen bar và pat được phân lập, những gen này mã hóa cho enzym phosphinothricinacetyltransferase. Enzym này làm mất độc tính của thuốc bằng acetyl hóa, gắn vào một gốc acetyl. Để sử dụng cho thực vật những gen từ vi khuẩn được biến đổi và được điều khiển bởi promoter CaMV 35S nhằm để đạt được sự biểu hiện gen thường xuyên trong tất cả các mô. Bằng cách này cây linh lăng thảo, cà chua, ngô, lúa, lúa mỳ và đậu tương kháng thuốc diệt cỏ được tạo nên. Tính kháng không chọn lọc được sử dụng đối với nhiều cây trồng biến đổi gen, như cây bông, khoai tây, ngô, đậu tương, thuốc lá và lúa mỳ. Bằng việc sử dụng cây trồng kháng thuốc diệt cỏ, lượng thuốc diệt cỏ được sử dụng giảm đi đáng kể, vì thuốc được dùng theo yêu cầu và trong phạm vi nhỏ hơn. 4.2.2 Kháng côn trùng gây hại Các tổn thất trước thu hoạch gây ra bởi các loại sâu phá hoại là một trong các nguyên nhân chủ yếu làm gỉam năng suất cây trồng, đặc biệt là ở các nước nhiệt đới có nhiệt độ cao, ẩm độ lớn, thích hợp cho sự phát triển ở nước ta. Côn trùng gây hại cây trồng ở hai khía cạnh: GV: Trịnh Thị Hồng 14
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 - Thứ nhất là gián tiếp truyền các tác nhân gây bệnh khác như virus, vi khuẩn hoặc nấm. - Thứ hai là trực tiếp ăn hại các cơ quan của cây trồng. Biện pháp hữu hiệu được sử dụng rộng rãi hiện nay là phun thuốc trừ sâu hóa học. Việc sử dụng thuốc trừ sâu làm ảnh hưởng tới môi trường sinh thái, do dư lượng còn lại tích lũy trong chuỗi thức ăn và mặt khác thuốc trừ sâu gây độc không đặc hiệu đối với tất cả động vật. Vì vậy, sự phát triển những cây trồng chuyển gen kháng sâu có ý nghĩa lớn. Ở đây đề cập đến một loại toxin tự nhiên, được tạo ra trong vi khuẩn Bacillus thuringensis và chỉ gây hại ở một số loài côn trùng nhất định, không hại đối với các động vật khác và con người. Toxin này được gọi là Bt- toxin. B. thuringensis là một vi khuẩn đất tạo bào tử. Ở quá trình tạo bào tử xuất hiện những vỏ tinh thể chứa δ- endotoxin. Ở các loài B. thuringensis khác nhau người ta đã xác định được hơn 100 loại toxin khác nhau, là những protein với trọng lượng phân tử khoảng 130 kDa. Trong ruột côn trùng δ- endotoxin được biến đổi thành dạng độc tố hoạt động và tích lũy trong tế bào thượng bì ruột. Việc tạo bào tử trong màng dẫn đến sự phân giải thẩm thấu những tế bào này và làm cho côn trùng chết. Trong nông nghiệp sinh thái vi khuẩn B. thuringensis được phun trực tiếp trên đồng ruộng. Tuy nhiên, đối với một số cây trồng, việc phun thuốc trừ sâu Bt đôi khi ít hiệu quả do đặc tính hình thái của cây trồng tại thời điểm cần phun thuốc. Ví dụ: đối với cây ngô loại côn trùng phá hoại chính là sâu đục thân Ostrinia nubilalis. Để phòng trừ loại sâu này, người ta phun thuốc vào thời điểm sâu bắt đầu nở. Nhưng do đặc tính khí hậu ở một số vùng, thời điểm sâu bắt đầu nở rơi đúng lúc cây đã phát triển. Điều này ngăn cản thuốc trừ sâu Bt đi tới các mô, các bộ phận mà sâu đục thân phá hoại. Mặt khác, thuốc trừ sâu Bt rất dễ phân hủy trong môi trường tự nhiên, đặc biệt dưới ánh sáng mặt trời chứa GV: Trịnh Thị Hồng 15
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 nhiều tia cực tím. Do vậy, ở những vùng thích hợp cho sự phát triển của sâu đục thân, khiến cho thời kì sinh sản của sâu kéo dài, người nông dân phải phun thuốc nhiều lần rất tốn kém. Bắt nguồn từ các hạn chế của việc phun thuốc trừ sâu Bt, các nhà khoa học đã chuyển gen Bt vào nhiều loại cây trồng. Lúc này, cây chuyển gen Bt có khả năng sinh tổng hợp trực tiếp loại thuốc trừ sâu sinh học. Điều này giúp cho việc phòng trừ trở nên hiệu quả hơn và giảm chi phí mua thuốc trừ sâu cho người nông dân. Gen mã hóa cho Bt- toxin được biến đổi cho phù hợp với thực vật, được đưa vào các cây trồng khác nhau như bông, ngô, khoai tây và cà chua chuyển gen đang được sản xuất thương mại biểu hiện độc tố của Bt để tạo ra tính kháng đối với các côn trùng loại nhai- nghiền [chewing insects]. Vi khuẩn B. thuringensis tổng hợp các protein δ- endotoxin tinh thể được mã hóa bởi các gen Cry. 4.2.3 Kháng virus gây bệnh Triệu chứng ở thực vật sau khi virus xâm nhiễm [ thay đổi màu, dạng và chết] rất đa dạng và phụ thuộc vào các yếu tố môi trường. Ngược lại, virus thực vật có cấu tạo đơn giản, vì chúng gồm một vỏ protein đơn giản và bên trong vỏ này chứa nucleic acid mang những gen khác nhau. Phần lớn virus chứa những gen mã hóa cho vỏ protein, cho sao chép thông tin di truyền của nó [ từ DNA hoặc RNA] và một gen cho sự di chuyển bên trong thực vật từ tế bào này đến tế bào khác. Người ta lợi dụng hiệu quả trên để tạo cây biến đổi gen kháng virus. Đầu tiên những gen mã hóa cho protein vỏ của virus được đưa vào thực vật và biểu hiện dưới sự điều khiển của promoter CaMV 35S. Thực tế cho thấy những cây này sau khi nhiễm virus không xuất hiện triệu chứng. Theo cơ chế này những tính kháng cơ bản với nhiều loại virus khác nhau được tạo nên. Nhiều phương thức được sử dụng để kiểm soát sự xâm nhiễm virus bao gồm các xử lý hóa học để giết các vector virus, chuyển vào cây trồng các gen GV: Trịnh Thị Hồng 16
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 kháng tự nhiên từ các loài liên quan, sử dụng các phương pháp chuẩn đoán hiện đại như PCR và đưa ra những chỉ dẫn thích hợp để đảm bảo nhân giống các vật liệu khởi đầu sạch virus[ ví dụ: hạt, củ…]. Tuy nhiên phương pháp chủ yếu để khắc phục tình trạng trên là khai thác tính kháng xuất phát từ các tác nhân gây bệnh. Chẳng hạn, sử dụng các trình tự có nguồn gốc từ virus được biểu hiện trong các cây chuyển gen để tạo ra tính kháng đối với các virus thực vật. Hướng này dựa trên cơ sở các nghiên cứu về sự gây nhiễm [inoculation] hay xâm nhiễm [infection] ở thực vật, được khởi đầu với các chủng virus nhẹ tạo ra khả năng bảo vệ chống lại sự gây nhiễm tiếp theo với cùng chủng virus hoặc các virus có liên quan gần gũi. Tính kháng bắt nguồn từ tác nhân gây bệnh như vậy cần sự biến nạp thực vật với các trình tự có nguồn gốc từ virus. Tính kháng vật chủ xuất hiện từ hai cơ chế khác nhau: [1] Sự bảo vệ được dàn xếp thông qua biểu hiện của các protein virus tự nhiên hoặc cải biến [ ví dụ: protein vỏ, replicase, và replicase khiếm khuyết]. [2] Sự bảo vệ được dàn xếp ở mức độ phiên mã [RNA- mediated resistance], đòi hỏi sự phiên mã của RNA hoặc từ các trình tự hoàn chỉnh hoặc từng phần có nguồn gốc từ virus đích [ bao gồm các gen cho protein vỏ, replicase khiếm khuyết, protease, protein vận động…]. Một đường hướng khác tạo ra cây trồng kháng là dựa trên việc sử dụng những gen kháng [ các gen R] tồn tại ở một số thực vật tự nhiên. Những gen kháng này đã xuất hiện trong quá trình tiến hóa của một số loài thực vật và mỗi một tính kháng chống lại một tác nhân đặc hiệu. Người ta chuyển 1 gen R vào một cây trồng khác thì cây này sẽ kháng được tác nhân đặc hiệu đó. Bằng cách này không những kháng virus có hiệu quả mà người ta còn biết các gen R kháng vi khuẩn, nấm và tuyến trùng. Trong tương lai có thể tạo nên các gen R có tính đặc hiệu xác định. Trong những năm 80, bệnh virus đốm vòng ở cây đu đủ đã xuất hiện ở vùng Hawai. Năm 1994, gần một nửa diện tích đu đủ của quốc gia này bị bệnh. GV: Trịnh Thị Hồng 17
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 Một giống kháng bệnh rất cần phương pháp lai tạo truyền thống đã không thành công. Các nhà nghiên cứu ở Đại học Cornell và Đại học Hawai quyết định tìm một dạng kháng bệnh này. Họ đã sử dụng công nghệ gen để chèn các gen mã hóa cho vỏ protein của virus đốm vòng đu đủ được phân lập từ virus này vào DNA của cây đu đủ. Sự có mặt của protein vỏ virus trong cây đã ngăn cản sự lây nhiễm virus vì các gen virus cần để gây nhiễm không có mặt. Như vậy, đã tạo ra một loại miễn dịch thực vật. Sau khi kiểm tra sự an toàn cần thiết người ta đã sử dụng loại cây đu đủ biến đổi gen để sản xuất. 4.2.4 Kháng vi khuẩn và nấm Vi khuẩn là những sinh vật tiền nhân. Đối với bệnh vi khuẩn, hướng nghiên cứu tạo giống mới bằng công nghệ gen chỉ mới bắt đầu. Về cơ bản có ba hướng: - Dùng gen mã hóa enzyme làm thoái hóa thành tế bào vi khuẩn, chẳng hạn gen lysozyme từ các nguồn tế bào động vật hoặc từ bacteriophage T4 đưa vào cây thuốc lá và khoai tây. Các gen này biểu hiện hoạt tính lysozyme mạnh và các tế bào có khả năng phòng trừ vi khuẩn Eriwina carotovora rất tốt. - Gen mã hóa α- thionin- cystein được chuyển vào các cây thuốc lá cũng phòng ngừa được vi khuẩn Pseudomonas syringae. - Chuyển nạp gen sản xuất protein làm giảm độc tố của vi khuẩn là hướng có nhiều hứa hẹn. Gen này chủ yếu sản xuất các loại enzyme phân hủy độc tố của vi khuẩn, do vậy đã ngăn cản tác hại của chúng. Nấm thuộc vào sinh vật nhân chuẩn, có khoảng 8.000 trong 100.000 loài nấm đã biết gây hại nặng ở thực vật. Sự nhiễm thực phẩm do mycotoxin mà nấm thải ra, thường gặp khi thực phẩm thực vật không được xử lý bằng thuốc trừ nấm. Mycotoxin về cấu tạo háo học rất đa dạng, có thể gây bệnh nặng ở người và động vật và có thể gây ung thư nếu sự tiếp nhận thực phẩm này trong thời gian dài. Khả năng gây hại chính xác của nó cho đến nay vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. GV: Trịnh Thị Hồng 18
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 Vì chiến lược tạo ra cây biến đổi gen kháng vi khuẩn và nấm có phần tương tự nhau, nên được đề cập chung. Gen kháng mã hóa cho các chất nhận, chúng kích thích nhiều phản ứng bằng chuỗi vận chuyển tín hiệu, ví dụ tạo nên kháng thể. Những gen này là sự quan tâm lớn của các nhà sản xuất. Sản xuất những chất chống lại vi sinh vật trong cây biến đổi gen đã được thử nghiệm từ nhiều năm nay, nhưng kết quả thu được chưa thống nhất. Ví dụ người ta đã thử nghiệm chitinase trong cây biến đổi gen, vì thành tế bào của nhiều loài nấm chứa chitin. Thực tế đã cho kết quả tốt ở một số thực vật do nấm gây bệnh. Cải tạo các giống cây trồng kháng nấm hại dựa trên nguyên lý đưa gen mã hóa một loại enzyme nào đó có tác dụng ức chế trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự phát triển của nấm hại. Các enzyme làm thoái hóa các thành phần chính của tế bào nấm chitin và β-1,3 glucan là loại đang được chú ý. Khi có gen chitinase chuyển vào, cây thuốc lá chuyển gen đã tăng hoạt tính kháng nấm gây hại. Sự biểu hiện đồng thời của cả hai gen chitinase và glucanase trong thuốc lá làm cho cây có tính kháng nấm gây hại cao hơn cây có một gen độc lập. Cũng tương tự, cà chua có tính kháng nấm Fusarium cao hơn hẳn, sau khi được chuyển cả hai gen nói trên. Protein ức chế ribosome [ ribosomal inhibition protein – RIP] củng biểu hiện tính kháng nấm khả quan. Cây thuốc lá cho tính kháng nấm rất tốt, khi cây được chuyển đồng thời gen RIP và chitinase. Nhiều thực vật biến đổi gen khác nhau tạo ra protein kháng vi sinh vật khác nhau. Ở đây người ta thu được những kết quả trái ngược nhau, ví dụ α- thionin có nguồn gốc từ yến mạch được biến nạp vào cây thuốc lá kháng vi khuẩn pseudomonas syringae và một thionin nhân tạo nội sinh biểu hiện mạnh kháng Fusarium oxyporum. Nhiều tác nhân gây bệnh tạo ra trong cây các chất độc. Ngược lại cây trồng cũng tạo ra chất độc bảo vệ chúng. GV: Trịnh Thị Hồng 19
Chương 6: Chế phẩm sinh học trong bảo vệ thực vật VI SINH NÔNG NGHIỆP 2009 4.2.5 Kháng các điều kiện ngoại cảnh bất lợi Thực vật gắn liền với vị trí của nó và vì vậy chúng đã phát triển cơ chế nhằm để chống lại những điều kiện bất lợi của môi trường. Ở đây phải kể dến nóng, lạnh, khô hạn, thiếu khoáng, nồng độ muối và kim loại cao, ô nhiễm môi trường và tia cực tím. Dĩ nhiên là không gặp tất cả những yếu tố này ở một vị trí và chúng có những ảnh hưởng khác nhau đến thực vật. Thực vật có khả năng chống chịu cao với những yếu tố bất lợi này có ý nghĩa đặc biệt cho những vùng khó khăn về nông nghiệp. Người ta cho rằng, phần lớn những yếu tố bất lợi gây hại trực tiếp hoặc gián tiếp làm xuất hiện những hợp chất oxy độc, hoạt động, được gọi ngắn gọn là ROS [ reactive oxygen species]. ROS xuất hiện do sự vận chuyển điện tử từ chuỗi vận chuyển điện tử gắn liền với màng trong ty thể và lạp thể đến phân tử oxy. ROS hoạt động hóa học mạnh, gây hại cấu trúc tế bào và nucleic acid. Tất cả tế bào sống hiếu khí[ cần oxy] có khả năng phân giải nhanh những ROS. Ở người ROS gắn liền với quá trình lão hóa. - Người ta đã thành công trong việc tạo ra cây Arabidopsis biến đổi gen có mang enzyme cholinoxygenase từ vi khuẩn Arthrobacter globiformi. Thực vật này tích lũy glycinbetaine được phun lên cây ngô và cây kê [ Sorghum bicolor] đã đạt được khả năng chống hạn tốt hơn và năng suất cao hơn. Ở nhiều cây trồng khác có sự tích lũy manitol để chống lại khô hạn và nồng độ muối cao. Gen mã hóa cho manitol- dehydrogenase có nguồn gốc từ E.coli được biến nạp vào thuốc lá và enzyme biểu hiện ở lạp thể nhờ một trình tự đích tương ứng. Một sự tích lũy manitol làm khả năng chống lại các chất oxy hóa. - Người ta đã sử dụng gen mã hóa cho DNA helicase, loại enzyme có tác dụng tách DNA [ giãn xoắn] trong suốt quá trình sao chép gen. Một helicase tìm thấy trong cây đậu Hà Lan cụ thể là chất PDH45 đã tăng khả năng chống chịu với nồng độ muối cao, sự khử nước và nhiệt độ thấp. Kết quả đã cho thấy GV: Trịnh Thị Hồng 20

Page 2

YOMEDIA

Từ năm 1980 trở lại đây, nước ta có yêu cầu thâm canh nhằm tăng năng suất cây trồng nên các hóa chất hóa học bảo vệ thực vật được sử dụng rộng rãi. Người ta sử dụng thuốc hóa học để trừ sâu, bệnh hại và cỏ dại cho nhiều loại cây trồng. Tuy nhiên một số nơi đã quá lạm dụng thuốc hóa học trong thời gian dài làm mất đi sự đa dạng trong sinh học về số lượng và số loài các côn trùng có ích giảm đi rất nhiều dẫn đến mất cân bằng sinh thái, là nguyên nhân chính cho...

17-12-2010 770 210

Download