Tài liệu Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của nấm paecilomyces sp. và khả năng sử dụng trong phòng trừ rầy nâu hại lúa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----------------------------------------- TRẦN VĂN HUY NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ðẶC ðIỂM SINH HỌC CỦA NẤM PAECILOMYCES SP. VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRONG PHÒNG TRỪ RẦY NÂU HẠI LÚA LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀO ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM -----------------*------------------- TRẦN VĂN HUY NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ðẶC ðIỂM SINH HỌC CỦA NẤM PAECILOMYCES SP. VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRONG PHÒNG TRỪ RẦY NÂU HẠI LÚA Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật Mã số: 60.62.01.12 LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Văn Trịnh HÀ NỘI – 2012 LỜI CẢM ƠN Qua một thời gian nỗ lực học tập và nghiên cứu, tới nay tôi ñã hoàn thành luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu một số ñặc ñiểm sinh học của nấm Paecilomyces sp. và khả năng sử dụng trong phòng trừ rầy nâu hại lúa”. Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, tôi ñã nhận ñược sự dạy bảo tận tình của các thầy cô, ñồng thời cũng nhận ñược sự giúp ñỡ và ñộng viên của các ñồng nghiệp, gia ñình và bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban ðào tạo sau ñại học, Viện Bảo vệ thực vật, Viện Khoa học nông nghiệpViệt Nam ñã ñào tạo và tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu ñề tài luận văn này. ðặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS Lê Văn Trịnh, người ñã tận tâm truyền ñạt kiến thức cho tôi và hơn cả thầy là tấm gương về lòng say mê nghiên cứu khoa học. Thầy ñã truyền ñạt cho tôi tính chính xác, nghiêm túc trong nghiên cứu khoa học cũng như tinh thần trách nhiệm với những công việc mình làm. Tôi xin chân thành cảm ơn các anh, chị em trong Nhóm nghiên cứu Nấm côn trùng, các cán bộ của Trung tâm ðấu tranh sinh học, cùng các ñồng nghiệp nơi tôi công tác và bạn bè, ñã ñộng viên và giúp ñỡ tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu nặng tới những người thân trong gia ñình, bố, mẹ, vợ con, anh chị em ñã ñộng viên, giúp ñỡ tôi cả về vật chất lẫn tinh thần trong quá trình học tập. Hà Nội, ngày 10 tháng 12 nãm 2012 Tác giả Trần Văn Huy Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, không trùng lặp với các ñề tài khác và chưa ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2012 Tác giả Trần Văn Huy Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… ii MỤC LỤC Danh mục Trang Lời cảm ơn i Lời cam ñoan ii Mục lục iii Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt vi Danh mục các bảng vii Danh mục các hình vẽ, ñồ thị ix MỞ ðẦU 1. Tính cấp thiết của ñề tài 1 2. Mục tiêu của ñề tài 2 3. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu của ñề tài 2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 3 Chương 1 - TỔNG QUAN 1.1. Những nghiên cứu ở nước ngoài 4 1.1. 1. Nghiên cứu sử dụng nấm có ích phòng trừ sâu hại 4 1.1.2. Một số nghiên cứu về ñặc ñiểm hình thái cấu tạo của vi nấm 9 1.1.3. Vị trí phân loại của chi nấm Paecilomyces 11 1.1.4. Một số ñặc ñiểm chung của chi nấm Paecilomyces và loài Paecilomyces javanicus 16 1.2. Một số nghiên cứu ở Việt Nam 23 1.2.1. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm nấm có ích phòng trừ sâu hại 23 1.2. 2. Tình hình gây hại của rầy nâu và một số kết quả nghiên cứu sử dụng nấm có ích ñể phòng trừ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 25 iii Chương 2 - VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu, ñịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 30 2.1.1 Vật liệu nghiên cứu 30 2.1.2. ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 2.2. Nội dung nghiên cứu 30 30 2.2.1. ðiều tra thu thập, phân lập và xác ñịnh nguồn nấm Paecilomyces có khả năng ký sinh gây chết cao ñối rầy nâu hại lúa 30 2.2.2. Nghiên cứu một số ñặc ñiểm sinh học, sinh thái cơ bản của nấm Paecilomyces javanicus ký sinh rầy nâu hại lúa 31 2.2.3. ðánh giá khả năng sản xuất, ứng dụng nấm Paecilomyces javanicus ñể chế phẩm phòng trừ rầy nâu hại lúa 31 2.3. Phương pháp nghiên cứu 31 2.3.1. ðiều tra thu thập, phân lập và xác ñịnh nguồn nấm Paecilomyces có khả năng ký sinh gây chết cao ñối rầy nâu hại lúa 31 2.3.2. Nghiên cứu một số ñặc ñiểm sinh học, sinh thái cơ bản của nấm Paecilomyces javanicus ký sinh trên rầy nâu hại lúa 34 2.3.3. ðánh giá thử nghiệm khả năng sử dụng nấm Paecilomyces javanicus ñể sản xuất chế phẩm phòng trừ rầy nâu hại lúa 37 2.3.4. Xử lý số liệu 41 Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả ñiều tra thu thập và phân lập các mẫu nấm ký sinh tự nhiên trên rầy hại lúa tại một số tỉnh thuộc ðồng bằng Bắc Bộ 42 3.1.1 ðiều tra thu thập và phân lập các mẫu nấm ký sinh tự nhiên trên rầy hại lúa 42 3.1.2. ðánh giá tuyển chọn dòng nấm Paecilomyces sp. có hiệu lực gây chết rầy nâu cao trong ñiều kiện nhà lưới 49 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… iv 3.1.3. Kết quả ñịnh danh dòng nấm tím Paecilomyces sp. (PaeR1) bằng kỹ thuật sinh học phân tử 51 3.2. Một số ñặc ñiểm hình thái, sinh học và sinh thái cơ bản của nấm Paecilomyces javanicus (PaeR1) ký sinh trên rầy nâu hại lúa. 52 3.2.1. Các ñặc ñiểm hình thái, sinh học cơ bản của nấm P. javanicus 52 3.2.2. ðiều kiện phát triển thích hợp của nấm Paecilomyces javanicus 57 3.3. Khả năng sử dụng nấm Paecilomyces javanicus ñể sản xuất chế phẩm sinh học phòng trừ rầy nâu hại lúa 62 3.3.1. Khả năng nhân sinh khối sản xuất nấm P. javanicus 62 3.3.2. Hiệu quả phòng trừ rầy nâu của chế phẩm P. javanicus trong ñiều kiện nhà lưới và ñồng ruộng. 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận 73 2. Kiến nghị 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu, các chữ viết tắt Diễn giải Pae Paecilomyces Ma Metarhizium anispliae ToC Nhiệt ñộ H (%) Ẩm ñộ tương ñối của không khí TB Trung bình bt Bào tử BVTV Bảo vệ thực vật NNC Ngày nuôi cấy CT Công thức ð/C ðối chứng CS Cộng sự Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Bảng 3.1 Tên bảng Trang Kết quả thu thập mẫu nấm ký sinh tự nhiên trên rầy hại lúa tại một số tỉnh thuộc ðồng bằng Bắc Bộ (Năm 2011, 2012) Bảng 3.2 42 Kết quả phân lập, ñịnh loại mẫu nấm ký sinh trên rầy nâu thu ñược tại một số vùng của ðồng bằng Bắc Bộ (Năm 2011, 2012) Bảng 3.3 45 Hiệu lực ký sinh gây chết trở lại trên rầy nâu của một số nguồn nấm thu thập và phân lập ñược ở ngoài tự nhiên (Phòng TN, Viện BVTV, 2011) Bảng 3.4 Kết quả tách ñơn bào tử tạo các dòng nấm thuần Paecilomyces sp.ký sinh rầy hại lúa (Viện BVTv, 2011) Bảng 3.5 49 Hiệu lực gây chết rầy nâu của các dòng nấm tím Paecilomyces sp. (Nhà lưới Viện BVTV, 2012) Bảng 3.6 47 50 ðặc ñiểm sinh trưởng và phát triển của nấm P. javanicus (PaeR1) sau các thời gian nuôi cấy trên môi trường PDA (Viện BVTV, 2012) Bảng 3.7 53 ðặc ñiểm hình thái, sinh học cơ bản của chủng nấm P. javanicus (PaeR1) ký sinh trên rầy nâu hại lúa (Viện BVTV, 2011-2012) Bảng 3.8 54 Khả năng phát triển của nấm tím P. javanicus (PaeR1) trên các loại môi trường nuôi cấy khác nhau (Viện BVTV, 3/2012) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 58 vii Bảng 3.9 Khả năng phát triển của nấm P. javanicus (PaeR1)ở nhiệt ñộ khác nhau trên môi trường PDA (Viện BVTV, 2012) 59 Bảng 3.10 Khả năng phát triển của nấm tím P. javanicus (PaeR1) trong các ñiều kiện pH môi trường khác nhau (Viện BVTV, 2012) 60 Bảng 3.11 Khả năng phát triển sinh khối nấm P. javanicus (PaeR1) và nấm xanh M. anisopliae (MaR1) trên môi trường gạo (Viện BVTV, 2012) 62 Bảng 3.12 Số lượng bào tử nấm P. javanicus (PaeR1) sau 10 ngày nhân sinh khối trên các loại môi trường nhân sinh khối khác nhau (Viện BVTV, 2012) 64 Bảng 3.13 Khả năng sinh bào tử của nấm P. javanicus (PaeR1) trong các môi trường nhân sinh khối với các ngưỡng ẩm ñộ khác nhau (Viện BVTV, 2012) 65 Bảng 3.14 Hiệu quả hạn chế rầy nâu của chế phẩm nấm P. javanicus (PaeR1) với các liều lượng khác nhau (Nhà lưới Viện BVTV, 2012) 66 Bảng 3.15 Hiệu lực hạn chế rầy nâu của chế phẩm nấm P. javanicus trên ñồng ruộng (Vân Nội - Hà Nội, vụ Mùa, 2012) 68 Bảng 3.16 Ảnh hưởng của chế phẩm nấm P. javanicus (PaeR1) ñối với các thiên ñịch chính của rầy nâu trên ñồng ruộng (Vân Nội, ðông Anh, Hà Nội - Vụ mùa, 2012) 69 Bảng 3.17 Hiệu lực hạn chế rầy nâu của chế phẩm nấm P.javanicus (PaeR1) trên ñồng ruộng tại xã Tây Sơn, Tiền Hải, Thái Bình (Vụ mùa, 2012) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 71 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ Hình Tên hình Trang Hình 3.1 Tỷ lệ các loại mẫu nấm ký sinh tự nhiên trên rầy hại lúa 43 Hình 3.2. Mẫu nấm xanh lục ký sinh trên rầy nâu hại lúa 43 Hình 3.3 Mẫu nấm xanh nhạt ký sinh trên rầy nâu hại lúa 44 Hình 3.4 Mẫu nấm tím xám ký sinh trên rầy nâu hại lúa 44 Hình 3.5 Mẫu nấm tua mực ký sinh trên rầy nâu hại lúa 45 Hình 3.6 Các khuẩn lạc của nấm tím xám Paecilomyces sp. trên môi trường PDA sau 12 ngày phân lập Hình 3.7 46 Thí nghiệm ñánh giá khả năng ký sinh rầy nâu của các nguồn nấm trong ñiều kiện phòng thí nghiệm (Viện Hình 3.8 Hình 3.9 BVTV, 2011) 48 Nấm Paecilomyces sp. ký sinh trở lại trên rầy nâu hại lúa sau 10 ngày nhiễm trong ñiều kiện phòng thí nghiệm 48 Triệu chứng ký sinh Paecilomyces javanicus trên rầy nâu 55 Hình 3.10 Khuẩn lạc nấm Paecilomyces javanicus nuôi cấy trên môi trường PDA ở nhiệt ñộ 300C: A: sau 9 ngày, B: sau 14 ngày Hình 3.11 Cuống sinh bào tử trần của nấm Paecilomyces javanicus 55 56 Hình 3.12 Bào tử của nấm Paecilomyces javanicus ký sinh trên rầy nâu 56 Hình 3.13 Kích thước bào tử của nấm Paecilomyces javanicus 57 Hình 3.14 Khuẩn lạc nấm Paecilomyces javanicus phát triển trên 2 mức nhiệt ñộ khác nhau:A :Nhiệt ñộ 250C, B: Nhiệt ñộ 300C 59 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… ix Hình 3.15 Khuẩn lạc nấm P. javanicus sau 5 ngày nuôi cấy trong các ngưỡng pH môi trường (PDA) khác nhau 61 Hình 3.16 Sinh khối nấm tím P. javanicus (PaeR1) và nấm xanh M. anisopliae (MaR1) sau 10 ngày nuôi cấy trên cơ chất gạo (Viện BVTV, 2012) 63 Hình 3.17 Thí nghiệm xác ñịnh môi trường nhân sinh khối nấm P. 64 javanicus Hình 3.18 Thí nghiệm ñánh giá hiệu lực trừ rầy của chế phẩm P. javanicus (PaeR1) trong ñiều kiện nhà lưới (Viện BVTV, 2012) 67 Hình 3.19 ðiều tra mật ñộ rầy nâu và thiên ñịch trên ruộng phun chế phẩm tại Vân Nội, ðông Anh, Hà Nội (Vụ mùa, 2012) 70 Hình 3.20 Phun chế phẩm nấm P. javanicus (PaeR1) trừ rầy nâu hại lúa tại xã Tây Sơn, (Tiền Hải, Hải Phòng) Vụ mùa, 2012 72 Hình 3.21 Mô hình thử nghiệm phun chế phẩm nấm P. javanicus (PaeR1) trừ rầy nâu tại xã Tây Sơn, (Tiền Hải, Hải Phòng) Vụ mùa 2012 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 72 x MỞ ðẦU 1. Tính cấp thiết của ñề tài Hiện nay, sản xuất lúa gạo ở nước ta ñã thu ñược nhiều thành tựu to lớn và Việt Nam ñã trở thành nước ñứng ñầu trong việc xuất khẩu lúa gạo trên thế giới. Tuy nhiên, cùng với một số ñối tượng dịch hại khác, rầy nâu vẫn ñược coi là nguy cơ ñe dọa ñến sản xuất lúa gạo ở nước ta. Rầy nâu (Nilaparvata lugens) là một trong những ñối tượng gây hại nguy hiểm trên cây lúa ở nước ta và các nước trồng lúa khác ở châu Á. Chúng chích hút dinh dưỡng gây ảnh hưởng ñến sinh trưởng của cây lúa, khi mật ñộ rầy nâu cao dẫn ñến hiện tượng cháy rầy. ðặc biệt, rầy nâu là tác nhân lan truyền vi rút gây bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá. Năm 2010, diện tích lúa bị rầy nâu gây hại trên toàn quốc lên tới 1,082,309 ha. Các tỉnh Nam Bộ rầy nâu gây hại trên diện tích 332,941 ha. Ở các tỉnh ðồng bằng Sông Hồng và ven biển Trung Bộ rầy nâu luôn là ñối tượng nguy hiểm gây hại trực tiếp trên lúa và luôn là mối nguy hiểm tiềm ẩn tham gia truyền bệnh vi rút lùn xoắn lá với diện tích gây hại trong năm là 749 368 ha [19]. Theo các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về rầy nâu hại lúa ñã chỉ rõ, việc phòng trừ rầy nâu bằng thuốc hóa học trong một thời gian dài ñã làm tổn hại tới các loài ký sinh, thiên ñịch của rầy nâu. Mặt khác, lạm dụng thuốc hóa học trong phòng chống rầy nâu còn thúc ñẩy hình thành tính kháng thuốc. ðiều ñó, ñã góp phần làm rầy nâu phát triển nhanh và bộc phát thành dịch như ñã xảy ra trong những năm vừa qua, mặc dù người dân ñã sử dụng nhiều loại thuốc hoá học với số lượng ngày càng tăng ñể phòng chống. Hiện nay, việc phát triển sử dụng nấm ký sinh ñể phòng trừ rầy hại lúa ñang ñược nhiều nước trên thế giới quan tâm. Coi ñây như một nhân tố rất hữu dụng trong hệ thống quản lý sâu hại tổng hợp, ñặc biệt là những vùng nhiệt ñới nóng ẩm (Gillespie A. T., 1986; Rombach M. C., 1986) [36; 52]. Do rầy nâu sống trong tiểu khí hậu của hệ sinh thái ruộng lúa, ñặc biệt là phần thân và gốc lúa, có ñộ ẩm cao rất thuận lợi cho sự phát triển của các loài nấm Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 1 [36]. Mặt khác, rầy nâu sống tập trung với mật ñộ cao nên thuận lợi cho sự lây lan của nấm từ cá thể này sang cá thể khác. Trong tự nhiên, rầy nâu thường hay bị một số loài nấm ký sinh gây chết như: Metarhizium spp., Paecilomyces spp., B. bassiana, Hirsutella sp., v.v. [21; 36; 40; 41]. Trong các nguồn nấm ký sinh thì nấm Paecilomyces có nhiều tiềm năng trong việc hạn chế quẩn thể rầy nâu hại lúa. Do vậy việc ñánh giá khả năng ký sinh gây chết rầy nâu của các nguồn nấm này trong tự nhiên ñể tìm ra ñược loài có hiệu lực cao trong phòng trừ rầy nâu là rất thiết thực ðể ñáp ứng nhu cầu của thực tiễn, chúng tôi tiến hành thực hiện ñề tài: “Nghiên cứu một số ñặc ñiểm sinh học của nấm Paecilomyces sp. và khả năng sử dụng trong phòng trừ rầy nâu hại lúa” nhằm khai thác, sử dụng có hiệu quả nguồn gen nấm tím xám Paecylomyces sp. ñể sản xuất chế phẩm sinh học, góp phần vào công tác phòng trừ rầy nâu hại lúa có hiệu quả theo hướng an toàn bền vững với môi trường ở nước ta. 2. Mục tiêu của ñề tài Xác ñịnh ñược một số ñặc ñiểm hình thái, sinh học cơ bản của nấm tím xám Paecilomyces sp. và ñánh giá ñược khả năng ứng dụng loài nấm này trong phòng trừ rầy nâu hại lúa. 3. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu + ðối tượng nghiên cứu Nấm Paecilomyces sp. ký sinh rầy nâu hại lúa thu thập tại (Hà Nội, Hải Phòng, Vĩnh Phúc) + Phạm vi nghiên cứu - Xác ñịnh ñặc ñiểm hình thái sinh học và ñiều kiện nhân nuôi nấm Paecilomyces sp. ký sinh rầy nâu hại lúa - Xác ñịnh khả năng ứng dụng nguồn nấm này ñể sản xuất chế phẩm sinh học ñể phòng trừ rầy nâu hại lúa. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 2 Rầy nâu Nilaparvata lugens là ñối tượng gây hại nguy hiểm tr ên cây lúa và rất khó phòng trừ một cách hiệu quả và bền vững. Việc lạm dụng thuốc hóa học ñể phòng trừ rầy nâu ñã làm tăng khả năng kháng thuốc của rầy, ñồng thời làm giảm mật ñộ quần thể thiên ñịch của rầy, dẫn ñến làm tăng nguy cơ rầy nâu bộc phát thành dịch. Do vậy, việc tìm kiếm sử dụng các tác nhân sinh học ñể giảm thiểu lượng thuốc hoá học trừ rầy nâu là yêu cầu cấp bách của sản xuất lúa gạo ở nước ta. Kết quả của ñề tài sẽ ñóng góp vào giải quyết yêu cầu cấp thiết của thực tiễn sản xuất lúa. ðồng thời, có ý nghĩa to lớn trong việc nghiên cứu, khai thác nguồn tài nguyên vi sinh vật hữu ích trong tự nhiên ñể phát triển chế phẩm sinh học phục vụ phòng chống rầy nâu hại lúa. Kết quả nghiên cứu về ñặc ñiểm sinh học và khả năng ký sinh gây chết của nấm Paecilomyces sp. ñối với rầy nâu sẽ góp phần cung cấp những dẫn liệu khoa học mới, cần thiết cho việc ứng dụng nguồn nấm này ñể phòng trừ rầy nâu, cũng như mở rộng hướng nghiên cứu và ứng dụng các loài nấm ký sinh sâu hại khác thuộc chi nấm Paecilomyces, trong công tác ñấu tranh sinh học với sâu hại cây trồng ở nước ta. Về nghiên cứu ứng dụng, kết quả tìm hiểu các ñiều kiện sinh thái (môi trường, nhiệt ñộ, pH) thích hợp ñể nuôi cấy và nhân sinh khối nấm tím xám Paecilomyces sp. sẽ là cơ sở ñể xây dựng quy trình công nghệ phát triển chế phẩm sinh học từ những nguồn nấm này. Góp phần mở ra khả năng sản xuất, sử dụng chế phẩm nấm Paecilomyces vào quản lý rầy nâu hại lúa và tăng cường nguồn vi sinh vật có ích trên ñồng ruộng, góp phần bảo vệ môi trường sinh thái ñồng ruộng. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.2. Những nghiên cứu ở nước ngoài 1.2.1. Nghiên cứu sử dụng nấm có ích phòng trừ sâu hại Nấm gây bệnh cho côn trùng là một tác nhân sinh học quan trọng trong việc khống chế côn trùng gây hại. Vai trò trấn áp những trận dịch lớn do côn trùng gây hại của các chủng nấm ký sinh ñược trình bày rất rõ trong nhiều công trình của các tác giả trên thế giới: V.P. Paspelop (1932- 1940), Dusky S.R. (1959), Tanada I. (1959 -1964), Hall I. M. (1964)…(dẫn theo Nguyễn Ngọc Tú, 1997) [18]. ðây là một nhân tố hữu dụng trong hệ thống quản lý sâu hại tổng hợp IPM (Gillespie; Rombach và CS., 1986) [36; 52]. Trên thế giới, việc sử dụng nấm ký sinh gây bệnh ñể phòng trừ sinh học ñối với các loài côn trùng ñã ñược quan tâm nghiên cứu từ ñầu thế kỷ 19. Năm 1815, Agostino Bassi ñã mô tả tỷ mỷ về nấm trắng Muscardin trên tằm dâu và ñưa ra biện pháp phòng trừ. Sau ñó, một số công trình nghiên cứu về nấm có ích của các tác giả như Oduen (1837), Luis Pasteur (18851890), Carte A và Levrat D (1909) .v.v.. (dẫn theo Tạ Kim Chỉnh, 1996; Nguyễn Ngọc Tú và CS., 1997) [1; 18] ñã công bố những tài liệu trong ñó miêu tả tỉ mỉ về hình thái các chủng vi nấm ký côn trùng và sự phân bố của chúng trong tự nhiên. Trong giai ñoạn này vấn ñề sử dụng nấm có ích trong ñấu tranh sinh học cũng ñược quan tâm nghiên cứu. Người ñi tiên phong trong lĩnh vực này chính là nhà khoa học người Nga Ilya Ilich Mechnikov (1884). Ông cùng người học trò của mình là nhà côn trùng học Isac Krasirsik, ñã tiến hành sản xuất bào tử nấm M. anisopliae, trộn với ñất bột tung ra ñồng ñể diệt sâu non và trưởng thành bọ ñầu dài hại củ cải ñường (Bothinoderes punctiventris). Hiệu quả gây chết của nấm ñối với bọ ñầu dài ñạt ñến 55- 80% sau 10-14 ngày (dẫn theo Tạ Kim Chỉnh, 1996) [1]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 4 ðến ñầu thế kỷ 20 ñã có nhiều công trình nghiên cứu sản xuất và ứng dụng nấm có ích ñể phòng trừ sâu hại cây trồng. Các công trình tập trung nghiên cứu khả năng nhân nuôi nấm và ñã xác ñịnh ñược môi trường thích hợp ñể nhân sinh khối một số chủng nấm như Cordyceps norvegica (Sopp U. J., 1911), Euprocties phacorhoca (Speare A. G., 1912), Entomophthorales sp (Wolff M., 1925). Ở thời kỳ ñó thì thành tựu này là một tiến bộ rất to lớn. Nó giúp vạch ra phương hướng sử dụng vi sinh vật ñể ñấu tranh với côn trùng hại trên quy mô lớn. Sau giai ñoạn này các thí nghiệm về nhân sinh khối và sử dụng nấm ký sinh ñể ñấu tranh sinh học với các loại sâu hại ñã ñược bổ xung và hoàn thiện hơn bởi các nhà khoa học người Nga như: V. P. Pospelov (1932), L. V. Chesnova (1959), v.v. Cũng trong khoảng thời gian này, tại Mỹ, Edward Steinhaus (1944) là người ñầu tiên thành lập phòng thí nghiệm về bệnh lý học côn trùng thuộc trường ðại học tổng hợp Califonia (theo Nguyễn Ngọc Tú và CS., 1997) [18]. Trong những thập kỷ 60 ñến 80 của thể kỷ trước, việc nghiên cứu nuôi cấy các nấm ký sinh gây bệnh cho côn trùng hại ñã ñược phát triển rất mạnh mẽ. Trong ñó phải kể ñến các công trình nghiên cứu của Muller Cogler E. (1961), Hall I. M. (1963- 1964), Camera J. W., Mac Bain (1963- 1967), Madelin M. F. (1965- 1966), Ignoffo C. M. (1977), H. D Burges và CS. (1982), N. K. Maniania và CS. (1984) (theo Nguyễn Ngọc Tú và CS.,1997) [18], Ferron P. (1978) [34]. Các công trình ñã tập trung nghiên cứu rất tỷ mỷ về phương pháp ñể nhân giống, các môi trường dinh dưỡng, các thiết bị nuôi cấy, phương pháp thu bào tử từ sinh khối nấm, tạo chế phẩm sinh học và sử dụng chúng ñể phòng trừ sâu hại trên ñồng ruộng. Trong những năm gần ñây, một loạt các công trình nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chế phẩm sinh học từ các nguồn nấm kí sinh côn trùng. Các chế phẩm sinh học từ các nguồn nấm ký sinh có một vai trò quan trọng trong việc phòng chống sâu hại cây trồng, ñồng thời bảo vệ môi trường và sức khỏe con người (Noris và CS., 2002) [48]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 5 Ở Mỹ, các nhà khoa học ñã quan tâm nghiên cứu và sử dụng nấm Paecilomyces spp, M. anisopliae và B. bassiana trong việc phòng trừ nhiều loại sâu hại, bao gồm sâu hại khoai tây, bông, lúa mì ñậu ñỗ và ngô (Campell và CS., 1985; Hajek và CS., 1987; Anderson và CS., 1988; Quintela và CS., 1990; Bing, 1991) (theo Nguyễn Thị Lộc, 2009) [10]. Ở Canada ñã nghiên cứu ứng dụng nấm Paecilomyces farinosus ñể phòng trừ châu chấu hại lúa (Khachatourians G. G., 1992) [44] và loài rệp hại vừng (Thomas P. H. và CS., 1992) [57]. Còn tại các nước Mỹ La-tinh mà ñiển hình là tại Brazil ñã có nhiều công trình nghiên cứu với xu hướng sử dụng nấm Paecilomyces spp., M. anisopliae và B. Bassiana, ñể phòng trừ côn trùng trong ñất hại cây trồng (Quintela và CS., 1998; Diogo Robl và CS, 2009; Zengzhi Li và Sérgio B. Alves, 2010) [51; 31; 45]. Hiện nay, tại Bzazil các chế phẩm nấm ký sinh ñã ñược ứng dụng tới vài triệu héc ta cây trồng. Còn tại Châu Á, các tác giả ở Trung Quốc, ðài Loan ñã sử dụng nấm Paecilomyces farinosus, Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae ñể phòng trừ sâu róm thông Dendrolimus punctatus (Am Wu J. W., 1988; Wu Jinwen 1996) [26; 62], sâu ñục thân (Li D. B. và CS., 1990) và châu chấu hại lúa Locusta migratoria (Lu Q.G. và CS., 1993) [dẫn theo Tạ Kim Chỉnh, 1996) [1]. Còn tại Nhật Bản cũng có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng vi nấm ñể phòng trừ sâu hại cây trồng của các tác giả Kawamoto và CS. (1986), Kai I. và CS. (1990), Kaaya (1990, 1993) (dẫn theo Tạ Kim Chỉnh, 1996) [1]. Hiện nay trên thế giới ñã sản xuất sử dụng thành công nhiều loại chế phẩm sinh học có nguồn gốc từ nấm Paecilomyces spp. ñể phòng trừ nhiều loại sâu hại cây trồng quan trọng như sâu tơ (Plutella xyllostella) (Yin Fei và CS., 2010) [63], sâu khoang (Spodoptera litura) hại rau thập tự (Ma J. và CS., 2007; Hu Q. B. và CS., 2007) [47; 38] và các loài bọ phấn (Bemisia tabaci, Bemisia argentifolii) hại cây trồng (Wraight S. P. và CS., 1998; Huang Zhen và CS., 2004) [61; 39]. Các chế phẩm nấm Paecilomyces spp. còn phòng trừ rất hiệu quả ñối với rầy nâu (Nilaparvata lugens) hại lúa (Jeanne M. M. và CS., 1986) [40], rệp hại lúa mì (Diuraphis noxia) và các loại nhện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 6 Tetranychus urticae, Panonychus ulmi, Byrobia rubrioculus, A. schlectendali) hại cây ăn quả [69]. * Một số nghiên cứu ứng dụng chế phẩm nấm ñể phòng trừ rầy nâu ðối với rầy nâu, do sinh trưởng và phát triển trong tiểu khí hậu ẩm thấp của hệ sinh thái ruộng lúa nên rất thuận lợi cho sự lây nhiễm của bệnh nấm. Thành phần nấm ký sinh là yếu tố gây chết chủ yếu ñối với rầy nâu hại lúa, ñặc biệt là những vùng nhiệt ñới nóng ẩm (Gillespie A. T., 1986) [36]. Trên thế giới ñã có nhiều công trình nghiên cứu, thử nghiệm chế phẩm nấm có ích trừ rầy nâu với ñiều kiện và quy mô khác nhau. Năm 1986, nhóm tác tác giả Rombach, M. C., Aguda R. M., Shepard B. M.; Roberts, D. W. [52] ñã tiến hành nuôi cấy các loài nấm: M. anisopliae, M. f1avoviride, B. bassiana. và H. citriformis và thử nghiệm ñánh giá hiệu lực trừ rầy của chúng trên ñồng ruộng với liều lượng từ 4- 5 x 1012 bt/ha. ðặc biệt nhóm tác giả ñã tiến hành phối trộn 2 loại nấm Paecilomyces lilacinus và M. anisopliae với nhau và phun với liều lượng 4- 5 x 1012 bt/ ha ñể phòng trừ rầy nâu. Hiệu lực trừ rầy nâu của hỗn hợp 2 loại nấm này ñạt rất cao từ 63 ñến trên 90% sau 3 tuần thí nghiệm trên ñồng ruộng. Cùng thời gian này tác giả Jeanne M. M. I. và CS. (1986) [40] ñã thử nghiệm nuôi cấy nấm Paecilomyces fumosoroseus bằng phương pháp lên men chìm ñể phòng trừ rầy nâu hại lúa. Tác giả ñã tiến hành thử nghiệm các ñiều kiện nhân sinh khối tạo bào tử chồi (Blastospore) bằng các nguồn nitơ và cacbon khác nhau. Kết quả cho thấy trong các nguồn nitơ thử nghiệm thì (NH4)2SO4 thích hợp nhất cho nấm P. fumosoroseus phát triển, tạo bào tử chồi. Về công nghệ lên men xốp tạo bào tử trần nấm P. fumosoroseus và Paecilomyces farinosus, nhóm tác giả Gabriel Moura Mascarin; Sergio Batista Alves; Rogerio Biaggioni Lopes (2010) [35] ñã tiến hành thử nghiệm nhân sinh khối loại nấm này trên các môi trường là gạo trắng, gạo lứt, tấm gạo, ngô mảnh, cám gạo, lúa mì, ñậu tương, bã mía. Kết quả ñã xác ñịnh trên Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 7 môi trường gạo trắng nấm P. fumosoroseus phát triển tốt nhất với lượng bào tử ñạt 1,1 x 109 bt/g, tiếp ñến là gạo lứt (5,7 x 108 bt/g), tấm gạo (4,3 x 108 bt/g), ñậu tương (3,4 x 108 bt/g), trên các nguồn nguyên liệu khác lượng bào tử ñạt dưới 108 bt/g. Trước ñó năm 2008 nhóm tác giả Sahayaraj K. và CS., [53] cũng ñã tiến hành nuôi cấy 2 loại nấm này trên môi trường gạo trắng với lượng bào tử thu ñược ñạt 8,76 x 108bt/g. Như vậy gạo là nguồn nguyên liệu quan trọng ñể sử dụng làm môi trường nhân sinh khối một số loài nấm Paecilomyces. Tuy nhiên vẫn cần nghiên cứu thêm các nguồn nguyên liệu rẻ tiền hơn ñể có thay thế gạo, nhằm giảm giá thành sản phẩm. Về nghiên cứu chọn tạo chủng nấm ký sinh có hiệu quả phòng trừ ñối với rầy nâu hại lúa, nhóm tác giả Jin S. F., Feng M. G. và Chen J. Q., (2008) [41], Viện Vi sinh vật, ðại học Chiết Giang, Trung Quốc ñã xác ñịnh có sự khác biệt lớn về hiệu lực trừ rầy nâu của các chủng nấm ký sinh ñược phân lập từ chính rầy nâu với các chủng phân lập ở các loài sâu khác. Các tác giả này ñã tiến hành thử nghiệm, ñánh giá hiệu lực diệt trừ rầy nâu của 35 chủng nấm thu thập và phân lập trên nhiều loại côn trùng, tại các vùng ñịa lý khác nhau trên thế giới. Kết quả thử nghiệm cho thấy, sau 9 ngày lây nhiễm ở cùng một mật ñộ là 1000 bào tử/ mm2, trong ñiều kiện 250C với chu kỳ sáng tối là theo tỷ lệ 14: 12 giờ, hiệu lực phòng trừ rầy nâu các chủng nấm là rất khác nhau với biên ñộ giao ñộng lớn, từ 6,5- 64,2% . Trong số các chủng trên thì 2 chủng nấm ký sinh ñược phân lập trên rầy nâu có nguồn gốc từ Philippines và Indonesia có hiệu lực cao ñối với rầy nâu. Liều lượng bào tử gây chết 50% cá thể rầy nâu (LC50) của 2 chủng này là rất thấp 284 và 306 bt/m2 sau 10 ngày lây nhiễm [41]. Những kết quả nghiên cứu trên của tác giả Jin S. F (2008) [41] cũng phù hợp với một số nghiên cứu trước ñó của một số nhà bệnh lý học côn trùng trên thế giới như Fernandes, P. M., (1991); Moorhouse E. R., (1993); Balavenkatasubbai M. và CS., (1994) [dẫn theo Nguyễn Ngọc Tú và CS., Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 8