0
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
TRẦN VĂN CẢNH
NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG
NHÂN SINH KHỐI NẤM Isaria tenuipes ĐỂ ỨNG DỤNG
PHÒNG TRỪ SÂU KHOANG Spodopptera litura (Fab.)
HẠI CÂY TRỒNG
CHUYÊN NGÀNH: TRỒNG TRỌT
Mã số: 60.62.1
LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP
Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. TRẦN NGỌC LÂN
1
VINH - 2012
2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là hoàn toàn trung thực, các số liệu được thu thập qua các thí nghiệm do bản
thân tiến hành và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan các thí nghiệm để thu thập số liệu trong luận văn đã
được chính bản thân tôi tiến hành tại phòng thí nghiệm Công nghệ Phòng thí
nghiệm Công nghệ Nấm ký sinh côn trùng, Khoa Nông Lâm Ngư, Trường
Đại học Vinh, với sự đồng ý và hướng dẫn của PGS.TS. Trần Ngọc Lân là
giáo viên hướng dẫn, các đồng nghiệp và các kĩ thuật viên phụ trách phòng
thí nghiệm.
Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được
cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Vinh, tháng 10 năm 2012
Tác giả
Trần Văn Cảnh
3
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài luận văn tốt nghiệp
Thạc sỹ Chuyên ngành Trồng trọt, tôi đã luôn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ
quý báu từ phía thầy cô, đồng nghiệp, người thân, bạn bè, các nhà khoa học.
Với tấm lòng chân thành và sự biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin được gửi lời
cảm ơn tới PGS. TS. Trần Ngọc Lân, người đã dẫn dắt, định hướng cho tôi từ
những bước đầu làm nghiên cứu khoa học, rất tận tâm và nhiệt tình hướng dẫn
tôi suốt thời gian làm đề tài cũng như trong quá trình công tác. Thầy luôn động
viên, khuyến khích và mang đến cho tôi niềm say mê nghiên cứu khoa học.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS. Nguyễn Tài Toàn, TS.
Nguyễn Thị Thanh, ThS. Nguyễn Thị Thúy tổ bộ môn Bảo vệ thực vật, cùng
các kĩ thuật viên phòng thí nghiệm đã hướng dẫn, giúp đỡ về chuyên môn và
tạo điều kiện về cơ sở vật chất cho tôi trong quá trình làm việc và thực hiện đề
tài; cùng các em sinh viên đã rất nhiệt tình hỗ trở tôi trong nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm cùng tập thể cán bộ trong
Khoa Nông Lâm Ngư, Ban lãnh đạo Trường Đại học Vinh đã tạo điều kiện cho
tôi trong công tác, học tập và nghiên cứu đề tài.
Xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, đề tài KH & CN: Đề tài Nghị
định thư giữa Trường Đại học Vinh (Việt Nam) và BIOTEC (Thái Lan): “Hợp
tác nghiên cứu xác định một số loài nấm ký sinh trên côn trùng và tuyển chọn
một số loài nấm đặc hữu có hoạt chất sinh học làm dược liệu”, Mã số:
04/2009/HĐ-NĐT, đã hỗ trợ kinh phí và phương pháp nghiên cứu cho tôi để
thực hiện đề tài.
Và tôi xin được gửi lời cảm ơn đặc biệt tới người thân trong gia đình, bạn
bè đã luôn bên cạnh động viên, khích lệ, hỗ trở tôi trong suốt quá trình học tập,
nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Vinh, tháng 10 năm 2012
Tác giả
Trần Văn Cảnh
4
MỤC LỤC
TT
1.
2.
3.
4.
5.
1.1.
1.1.1.
1.1.2.
1.1.3.
1.1.3.1.
1.1.3.2.
1.1.4.
1.1.4.1.
1.1.4.2.
1.1.4.3.
1.1.5.
1.2.
Nội dung
Trang
Lời cam đoan
i
Lời cảm ơn
ii
Mục lục
iii
Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt
viii
Danh mục bảng
ix
Danh mục hình ảnh, đồ thị
xi
MỞ ĐẦU
1
Tính cấp thiết của việc nghiên cứu đề tài
1
Mục đích nghiên cứu
2
Nội dung nghiên cứu
3
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3
Yêu cầu và phạm vi nghiên cứu
3
Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
4
Cơ sở khoa học
4
Khái niệm nấm ký sinh côn trùng
4
Cơ chế tác động của nấm lên cơ thể côn trùng
4
Nhân nuôi sinh khối vi nấm
7
Dinh dưỡng của vi sinh vật
7
Nhân nuôi sinh khối nấm trên môi trường rắn
8
Đặc điểm hình thái và cấu trúc của Isaria tenuipes
10
Đặc điểm phân loại và phân bố của Isaria tenuipes
10
Đặc điểm hình thái của Isaria tenuipes
11
Đặc điểm cấu trúc của Isaria tenuipes
12
Đặc điểm sinh học, sinh thái của sâu khoang
14
Tình hình nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng trên thế giới và Việt
19
Nam
1.2.1.
Tình hình nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng trên thế giới
1.2.1.1. Nghiên cứu về công nghệ lên men nấm ký sinh côn trùng và
19
19
nấm I. tenuipes
1.2.1.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng nấm I. tenuipes để kiểm soát sâu hại
1.2.1.3. Tình hình nghiên cứu biện pháp phòng trừ sâu khoang trên thế giới
1.2.1.4. Tình hình nghiên cứu lựa chọn nguồn dinh dưỡng làm tăng
19
23
25
1.2.2.
sinh khối và độc lực của nấm ký sinh côn trùng
Tình hình nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng ở Việt Nam
26
5
1.2.2.1. Nghiên cứu về công nghệ lên men nấm ký sinh côn trùng
1.2.2.2. Nghiên cứu biện pháp phòng trừ sâu khoang
1.2.2.3. Nghiên cứu sử dụng nấm ký sinh côn trùng phòng trừ sâu
26
28
30
khoang
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.4.1.
2.4.2.
2.4.3.
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Quy trình nghiên cứu
Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
Thời gian và địa điểm nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân lập, nuôi cấy nấm Isaria tenuipes
Phương pháp bảo quản nấm Isaria tenuipes ở dạng slopes
Phương pháp đánh giá sự sinh trưởng và phát triển của nấm trên
32
32
33
33
33
33
34
35
các loại môi trường (môi trường thạch, môi trường lỏng, môi
trường rắn)
Phương pháp nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của I.
35
tenuipes trên môi trường thạch (môi trường nhân giống cấp 1)
2.4.3.2. Phương pháp nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của
38
nấm trên môi trường lỏng (mô trường nhân giống cấp 2)
2.4.3.3. Phương pháp nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển trên môi
39
2.4.4.
trường rắn
Phương pháp đánh giá hiệu lực chế phẩm nấm I. tenuipes
42
2.4.5.
phòng trừ sâu non sâu khoang trong phòng thí nghiệm
Phương pháp hồi quy tuyến tính xác định tốc độ tăng trưởng
43
2.4.6.
của khuẩn lạc và tốc độ phát sinh bào tử trên môi trường
Phương pháp phân tích probit xác định LC50 và LT50
44
Phương pháp xác định nồng độ bào tử
Phương pháp xử lý số liệu
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Nghiên cứu lựa chọn chủng nấm và tối ưu điều kiện nhân giống cấp
Ảnh hưởng của các loại môi trường thạch đến sự sinh trưởng và
45
47
48
48
48
phát triển của của I. tenuipes VN2012 và VN2013
3.1.1.1. Ảnh hưởng của các môi trường thạch đến khả năng mọc mầm
49
của bào tử của I. tenuipes VN2012 và VN2013
3.1.1.2. Ảnh hưởng của các loại môi trường thạch đến khả năng tăng trưởng
50
2.4.3.1.
2.4.7.
2.4.8.
3.1.
3.1.1.
6
đường kính khuẩn lạc của I.tenuipes VN2012 và VN2013
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng và phát triển của
52
hai chủng nấm I. tenuipes VN2012 và VN2013
3.1.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự nảy mầm của bào tử hai
53
chủng nấm I. tenuipes VN2012 và VN2013
3.1.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự tăng trưởng đường kính
54
3.2.
khuẩn lạc hai chủng nấm I. tenuipes VN2012 và VN2013
Nghiên cứu lựa chọn môi trường và phương pháp nhân giống
58
3.2.1.
cấp 2 trên môi trường lỏng cho I. tenuipes VN2012
Ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng đến quá trình sinh trưởng
58
và phát triển của I. tenuipes VN2012
3.2.1.1. Ảnh hưởng của thành phần dinh dưỡng đến khả năng tạo khối
58
lượng I. tenuipes VN2012 trên môi trường lỏng
3.2.1.2. Khả năng sinh bào tử của I. tenuipes VN2012 trên các môi
60
trường lỏng
Ảnh hưởng của thời gian nuôi đến khả năng sinh trưởng của
61
I. tenuipes VN2012 trên bề mặt môi trường lỏng
3.2.2.1. Ảnh hưởng của thời gian nuôi đến khả năng tạo khối lượng
61
của I. tenuipes VN2012 trên bề mặt môi trường lỏng
3.2.2.2. Ảnh hưởng của thời gian nuôi đến khả năng sinh bào tử của
62
I. tenuipes VN2012 trên bề mặt môi trường lỏng
Nghiên cứu khả năng sinh trưởng của I. tenuipes VN2012
64
trên môi trường lỏng lắc
3.2.3.1. Ảnh hưởng của tốc độ lắc đến khả năng sinh bào tử của I.
64
tenuipes VN2012 trong môi trường lỏng lắc
3.2.3.2. Ảnh hưởng của thời gian nuôi đến khả năng sinh bào tử nấm
65
3.3.
I. tenuipes VN2012 trong môi trường lỏng lắc
Nghiên cứu lựa chọn môi trường rắn và thành phần bổ sung
66
3.3.1.
cho nấm I. tenuipes VN2012 có hiệu lực cao trên sâu khoang
Ảnh hưởng của các môi trường hạt đến khả năng sinh trưởng
66
và phát triển của I. tenuipes VN2012
3.3.1.1. Ảnh hưởng của các loại môi trường hạt đến khả năng phát
66
3.1.2.
3.2.2.
3.2.3.
7
triển sợi nấm của I. tenuipes VN2012
3.3.1.2. Ảnh hưởng của các loại môi trường hạt đến khả năng sinh
66
bào tử của I. tenuipes VN2012
3.3.2.
Ảnh hưởng của các loại bột tằm bổ sung trong môi trường rắn
69
đến khả năng sinh trưởng và độc lực của nấm I. tenuipes
VN2012
3.3.2.1. Ảnh hưởng của các loại bột tằm bổ sung đến khả năng sinh
69
trưởng và phát triển của I. tenuipes VN2012
3.3.2.2. Hiệu lực của nấm I. tenuipes VN2012 thu từ môi trường rắn
70
có bổ sung hai loại bột tằm trên sâu khoang
Xác định tỷ lệ bổ sung và thời điểm thu hồi sinh khối chế phẩm
72
nấm I. tenuipes VN2012 trên môi trường rắn đã lựa chọn
3.3.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột ấu trùng tằm đến khả năng phát triển
72
sợi nấm trên môi trường rắn của I. tenuipes VN2012
3.3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột ấu trùng tằm bổ sung đến sự sinh
72
bào tử trên môi trường rắn của I. tenuipes VN2012
Thu sấy tạo chế phẩm và đánh giá hiệu lực của chế phẩm I.
74
tenuipes VN2012 trên sâu khoang
3.3.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian sấy chế phẩm đến khối
74
lượng và nồng độ bào tử của nấm I. tenuipes VN2012
3.3.4.2. Hiệu lực của chế phẩm nấm I. tenuipes VN2012 trên sâu
76
3.3.3.
3.3.4.
3.4.
khoang
Tổng hợp quy trình nhân sinh khối nấm I. tenuipes VN2012
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
KIẾN NGHỊ
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC HÌNH
78
80
80
81
82
83
94
8
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
BTTN
Bt
CT
C.
CV%
ĐTHT
EPF
EPF
I.
VN2012
VN2013
LSD
MT
SD
TB
TN
VQG
NSP
NSC
Nội dung
Bảo tồn thiên nhiên
Bào tử
Công thức
Cordyceps
Độ biến thiên của mẫu
Đông trùng - Hạ thảo
Entomopathogenic fungi
Entomology Pathogenic Fungi
Isaria
I.
tenuipes VN2012
I.
tenuipes VN2013
Phương sai mẫu
Môi trường
Độ lệch chuẩn
Trung bình
Thí nghiệm
Vườn Quốc Gia
Ngày sau phun
Ngày sau cấy
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng
Bảng 1.1.
Bảng 3.1.
Tên bảng
Trang
Các kiểu hình của Isaria tenuipes
11
Ảnh hưởng của các loại môi trường đến thời gian nảy
49
9
Bảng 3.2.
Bảng 3.3.
mầm (GTx) của của I.tenuipes VN2012 và VN2013
Tốc độ tăng trưởng của hệ sợi nấm trên các môi trường
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian nảy mầm (GT x)
50
53
Bảng 3.5.
của hai chủng nấm I.tenuipes VN2012 và VN2013
Tốc độ tăng trưởng khuẩn lạc của hai chủng nấm theo
56
Bảng 3.6.
thời gian
Khả năng phát triển sợi nấm trên bề mặt các môi
58
Bảng 3.7.
trường lỏng của I. tenuipes VN2012
Khả năng tạo sinh khối nấm I. tenuipes VN2012 trên
59
Bảng 3.8.
các môi trường lỏng
Khả năng sinh bào tử I. tenuipes VN2012 trên các loại
60
Bảng 3.9.
môi trường lỏng
Khả năng tạo sinh khối nấm theo thời gian của I.
61
tenuipes VN2012
Bảng 3.10. Khả năng phát sinh bào tử theo thời gian của I.
63
tenuipes VN2012
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của tốc độ lắc đến khả năng sinh bào tử và
64
kích thước hạt nấm
Bảng 3.12. Nồng độ bào tử theo thời gian nuôi trên môi trường
65
lỏng lắc của I. tenuipes VN2012
Bảng 3.13. Khả năng sinh bào tử trên các loại môi trường hạt của
67
I.tenuipes VN2012
Bảng 3.14. Khả năng sinh bào tử của I. tenuipes VN2012 trên
69
môi trường rắn với các loại bột bổ sung khác nhau
Bảng 3.15. Hiệu lực của nấm I. tenuipes VN2012 từ môi trường
70
rắn có bổ sung hai loại bột tằm khác nhau trên sâu
khoang
Bảng 3.16. Thời gian gây chết 50% và 70% số sâu khoang của
71
I.tenuipes VN2012 từ môi trường rắn có bổ sung các
loại bột khác nhau
Bảng 3.17. Khả năng phát sinh bào tử của I. tenuipes VN2012
trên môi trường rắn với các hàm lượng bột ấu trùng
73
10
tằm khác nhau
Bảng 3.18. Khối lượng và nồng độ bào tử của I. tenuipes VN2012
75
thu được trên môi trường rắn sau khi sấy ở các mức
nhiệt độ và thời gian khác nhau
Bảng 3.19. Hiệu lực của chế phẩm I. tenuipes VN2012 trên sâu
76
khoang ở các mức nồng độ khác nhau
DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình
Hình 1.1.
Nội dung
Chu trình xâm nhiễm chung của nấm ký sinh côn
Trang
6
Hình 1.2.
trùng
Mẫu vật, cấu trúc sinh bào tử và PDA của I. tenuipes
13
a-d. nấm trên vật chủ, e-g. cấu trúc sinh bào tử, h-i.
Hình 3.1.
bào tử đính, j-m. khuẩn lạc trên môi trường PDA
Sự tăng trưởng đường kính khuẩn lạc của I. tenuipes
51
Hình 3.2.
VN2012
Sự tăng trưởng đường kính khuẩn lạc của I. tenuipes
51
Hình 3.3.
VN2013
Khuẩn lạc của I.tenuipes VN2012 trên các môi
52
Hình 3.4.
trường thạch sau 5 ngày nuôi
Đặc điểm khuẩn lạc của I.tenuipes VN2013 trên các
52
Hình 3.5.
môi trường thạch sau 5 ngày nuôi
Tăng trưởng khuẩn lạc I. tenuipes VN2012 trên 5
54
11
Hình 3.6.
mức nhiệt độ
Tăng trưởng khuẩn lạc I. tenuipes VN2013 trên 5
55
Hình 3.7.
mức nhiệt độ
Khuẩn lạc I. tenuipes VN2012 ở 5mức nhiệt độ sau
57
Hình 3.8.
14 ngày
Khuẩn lạc I. tenuipes VN2013 ở 5mức nhiệt độ sau
57
Hình 3.9.
14 ngày
Sinh khối nấm I. tenuipes VN2012 trên các loại môi
59
Hình 3.10.
Hình 3.11.
trường lỏng
Sự phát triển trên bề mặt của I. tenuipes VN2012
Sự tăng và giảm giữa khối lượng và dung tích môi
59
62
Hình 3.12.
Hình 3.13.
trường trên môi trường lỏng của I. tenuipes VN2012
Nhân giống lỏng I. tenuipes VN2012 trên máy lắc
Sự phát triển ăn sâu vào môi trường của nấm I.
65
66
Hình 3.14
Hình 3.15.
tenuipes
Nhân nuôi sinh khối nấm I. tenuipes
Khả năng phát sinh bào tử của nấm I. tenuipes trên các
66
68
Hình 3.16.
môi trường hạt ngũ cốc
Khả năng sinh trưởng của nấm I. tenuipes trên các
68
Hình 3.17.
môi trường hạt ngũ cốc sau 30 ngày nuôi
Sự phát triển của I. tenuipes VN2012 trên môi trường
69
Hình 3.18.
gạo lứt có bổ sung bột tằm
Khả năng phát triển sợi nấm trên môi trường gạo tẻ
72
có bổ sung tỷ lệ bột nhộng tằm khác nhau của I.
Hình 3.19.
tenuipes VN2012
Sự phát sinh bào tử trên môi trường rắn của I.
73
tenuipes VN2012 với các mức hàm lượng bột nhộng
Hình 3.20.
tằm khác nhau
Hiệu lực của chế phẩm I. tenuipes VN2012 trên sâu
khoang tuổi 3 trong điều kiện phòng thí nghiệm
77
12
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nông nghiệp là ngành tạo ra sản phẩm thiết yếu nhất cho con
người. Nhưng một trở ngại quan trọng nhất đối với sản xuất nông nghiệp là
dịch hại. Hàng năm dịch hại có thể làm mất 20 - 30% năng suất, khi bị nặng
thì có thể làm giảm năng suất từ 40 - 50%, thậm chí mất trắng (FAO, 2000).
Trong đó, Sâu khoang (Spodoptera litura Fab.) là một trong những đối
tượng dịch hại nguy hiểm. Trên đồng ruộng, sâu khoang là loài sâu đa thực
gây hại nghiêm trọng trên rất nhiều đối tượng cây trồng với 290 loại cây
trồng thuộc 99 họ thực vật, nhất là các loại rau, lạc, đậu, cây thực phẩm, cây
công nghiệp, cây lương thực; và đã phát triển thành dịch hại ở nhiều vùng.
Việc phòng trừ hiệu quả loại sâu hại này sẽ mang lại lợi ích nhiều mặt
cho người sản xuất. Đồng thời mang lại cho chúng ta khả năng bảo vệ
được nhiều loài nông sản chỉ qua một cách phòng trừ. Hiện nay, vấn đề
phòng trừ sâu khoang bằng thuốc hóa học đang là thách thức đối với
người sản xuất. Vì vậy, xu hướng đang được ưu tiên, quan tâm và ứng
dụng rộng rãi là bảo vệ, duy trì và lợi dụng các loài thiên địch, đồng thời
nghiên cứu các biện pháp để nhân sinh khối và đưa chúng ra phòng trừ
ngoài đồng ruộng. Một trong những nguyên lý cơ bản nhất của biện pháp là
“Sử dụng tối đa các nhân tố gây chết tự nhiên của dịch hại”.
Nấm ký sinh côn trùng có nhiều tiềm năng trong phòng trừ sinh học.
Cho đến nay, ở nước ta mới chỉ có một số dẫn liệu nghiên cứu sử dụng 4 loài
13
nấm ký sinh côn trùng trong việc phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng như:
Paecilomyces sp., Nomurae rileyi, Beauveria spp., Metarhizium spp. phòng
trừ sâu hại (Phạm Thị Thuỳ và nnk, 2005[19]; Trần Văn Hai, 2006[23]),
nghiên cứu sử dụng nấm Metarhizium anisopliae phòng trừ bọ cánh cứng hại
dừa ở các tỉnh phía Nam (Nguyễn Thị Lộc và nnk, 2002)[10], kết quả nghiên
cứu tại Bộ môn Công Nghệ vi sinh (Đại học Vinh) về Beauveria,
Metarhizium của Lê Như Trang (2008)[30]. Những nghiên cứu trên cho thấy
tiềm năng của ứng dụng nấm ký sinh côn trùng trong kiểm soát sâu hại, tuy
nhiên việc tìm kiếm loài mới có tiềm năng hơn là cần thiết.
Nấm Isaria tenuipes (trước đây là Paecilomyces tenuipes hay
Paecilomyces japonica) trên thế giới đã nghiên cứu và ứng dụng thương mại
để kiểm soát sâu khoang, sâu tơ, rệp vừng và rệp phấn trắng hại rau. Nhưng
những nghiên cứu về môi trường dinh dưỡng để làm tăng hiệu lực và sinh
khối của chủng nấm này là rất ít.
Qua nghiên cứu ở Vườn Quốc gia Pù Mát, Nghệ An cho thấy sự đa
dạng cao của nấm Isaria tenuipes trên nhiều vật chủ, là tiềm năng lớn cho
ứng dụng trong phòng trừ sinh học và thực phẩm chức năng (Trần Ngọc Lân
và nnk, 2008)[26]. Cũng như các nước trên thế giới ở Việt Nam chưa có một
công trình nghiên cứu nào về môi trường dinh dưỡng nhân nuôi và ứng dụng
loại nấm này để kiểm soát sâu hại, đặc biệt là sâu non sâu khoang.
Vì vậy, để đóng góp những dẫn liệu làm cơ sở cho biện pháp quản lý
dịch hại tổng hợp (IPM) và (IPM-B) ứng dụng nấm ký sinh côn trùng phòng
trừ sâu hại chúng tôi thực hiện đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu môi trường
dinh dưỡng nhân sinh khối nấm Isaria tenuipes để ứng dụng phòng trừ
sâu khoang Spodoptera litura (Fab.) hại cây trồng”.
14
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu lựa chọn môi trường dinh dưỡng tối ưu cho quá trình nhân
sinh khối chủng nấm Isaria tenuipes để ứng dụng phòng trừ sâu khoang
Spodoptera litura (Fab.) hại cây trồng.
3. Nội dung nghiên cứu
(i)
Nghiên cứu lựa chọn chủng nấm và môi trường nhân giống cấp 1 trên
cơ sở đánh giá ảnh hưởng của thành phần môi trường và nhiệt độ đến
sự sinh trưởng của hai chủng nấm Isaria tenuipes VN2012 và
VN2013.
(ii) Nghiên cứu lựa chọn môi trường nhân giống cấp hai và xác định thời
điểm thu giống thích hợp nhất.
(iii) Nghiên cứu lựa chọn môi trường rắn với sự bổ sung loại bột tằm (bột
nhộng tằm, bột ấu trùng tằm) để có hiệu lực diệt sâu khoang lớn nhất.
(iv) Đánh giá hiệu lực phòng trừ của chế phẩm nấm Isaria tenuipes đối với
sâu khoang Spodoptera litura (Fab.) hại cây trồng trong điều kiện
phòng thí nghiệm.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
* Cung cấp các dẫn liệu khoa học về môi trường dinh dưỡng của nấm
Isaria tenuipes; góp phần nghiên cứu ứng dụng nấm ký sinh côn trùng ở Việt
Nam.
* Xác định tiềm năng của loài mới trong biện pháp phòng trừ sinh học
sâu khoang hại cây trồng bằng nấm ký sinh côn trùng ở Việt Nam.
5. Yêu cầu và phạm vi nghiên cứu
15
* Nghiên cứu môi trường dinh dưỡng nhân sinh khối nấm theo định
hướng ứng dụng, bước đầu đánh giá khả năng kiểm soát sâu khoang trong
điều kiện phòng thí nghiệm.
* Mẫu vật nấm được thu thập ở VQG Pù Mát, phân lập, nhân nuôi tại
Phòng thí nghiệm Công nghệ nấm ký sinh côn trùng, Khoa Nông Lâm Ngư,
Trường Đại học Vinh
Chương 1.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở khoa học
1.1.1. Khái niệm nấm ký sinh côn trùng
Khái niệm “Nấm ký sinh côn trùng - Entomopathogenic fungi (EPF)”
hay “nấm côn trùng - Insect fungi” được các nhà khoa học sử dụng như là một
thuật ngữ đồng nghĩa, để chỉ về nhóm các loài nấm ký sinh gây bệnh cho côn
trùng. Nấm ký sinh côn trùng là thuật ngữ chỉ nhóm sinh thái (những loài nấm
ký sinh trên nhóm vật chủ là côn trùng Hexapoda/Insecta) mà không phải là
đơn vị taxon phân loại.
Nấm ký sinh côn trùng được phân chia thành 4 nhóm chính: (1) Ký
sinh trong, tức là nấm ký sinh trong các nội quan, xoang cơ thể của côn
trùng; (2) Ký sinh ngoài, tức là nấm phát triển trên lớp cuticun vỏ cơ thể côn
trùng và gây nên bệnh hại cho côn trùng vật chủ; (3) Nấm mọc trên cơ thể
côn trùng, tức là những nấm đã được trực tiếp hoặc gián tiếp chứng minh
chúng ký sinh trên côn trùng; (4) Cộng sinh, có nghĩa là cả nấm và côn trùng
cùng mang lại những lợi ích cho nhau trong mối quan hệ cùng chung sống
(Samson et al., 1988) [45].
16
1.1.2. Cơ chế tác động của nấm lên cơ thể côn trùng
Nấm ký sinh côn trùng có thể xâm nhiễm vào cơ thể côn trùng qua con
đường hô hấp, tiêu hóa hoặc qua cơ quan sinh dục, nhưng phần lớn là qua
lớp vỏ cuticun, tức là phải có sự tiếp xúc của bào tử nấm vào bề mặt cơ thể
vật chủ. Bào tử nấm bám vào bề mặt cơ thể vật chủ, khi đủ điều kiện ẩm độ
bào tử mọc mầm và xâm nhiễm vào bên trong cơ thể côn trùng qua lớp
cuticun. Nấm xâm nhiễm vào cơ thể côn trùng gồm 3 giai đoạn chính:
Giai đoạn xâm nhập
Giai đoạn xâm nhập được tính từ khi bào tử nấm mọc mầm cho đến
lúc hoàn thành việc xâm nhập vào trong xoang cơ thể côn trùng. Bào tử
nấm sau khi mọc mầm phát sinh mầm bệnh, giải phóng các enzyme ngoại
bào tương ứng với các thành phần chính của lớp vỏ cuticun của côn trùng
để phân hủy lớp vỏ này như protease, chitinase, lipase, aminopeptidase,
carboxypeptidase A, esterase, cenlulase. Các enzyme tạo ra nhanh chóng,
liên tục và với mức độ khác nhau giữa các loài và trong các chủng của một loài
nấm. Hai enzyme quan trọng nhất là protease và chitinase tham gia phân hủy
lớp da côn trùng (cuticula) và lớp biểu bì (thành phần chính là protein), liên
quan trực tiếp đến hiệu lực diệt côn trùng của nấm ký sinh côn trùng (Luangsaard et al., 2006 [52]).
Giai đoạn phát triển nấm trong cơ thể côn trùng đến
khi côn trùng chết
Đây là giai đoạn sống ký sinh của nấm. Trong xoang cơ thể côn trùng
nấm tiếp tục phát triển, hình thành rất nhiều sợi nấm, chúng phân tán khắp
xoang cơ thể theo dịch máu, phá hủy các tế bào máu và làm giảm tốc độ lưu
thông máu. Toàn bộ các bộ phận nội quan bị xâm nhập. Nấm thường xâm nhập
vào khí quản làm suy yếu hô hấp, hoạt động của côn trùng trở nên chậm chạp
17
và phản ứng kém với các tác nhân kích thích bên ngoài, kết quả là vật chủ mất khả
năng kiểm soát hoạt động sống và dẫn đến chết (Phạm Văn Lầm, 2000) [15].
Giai đoạn sinh trưởng của nấm sau khi vật chủ chết
Đây là giai đoạn sống hoại sinh của nấm ký sinh. Xác côn trùng chết là
nguồn dinh dưỡng có giá trị cho các vi sinh vật. Thông thường, các bộ phận
bên trong cơ thể côn trùng sẽ bị phân hủy bởi vi khuẩn hoại sinh. Trên bề
mặt ngoài của cơ thể côn trùng, các nấm hoại sinh như Aspergillus spp.,
Penicillium spp. và Fusarium spp. định cư ở lớp biểu bì và cạnh tranh với vi
khuẩn ở bên trong cơ thể côn trùng chết. Do nấm côn trùng có khả năng sản
sinh ra các chất có hoạt tính như thuốc kháng sinh ức chế hoạt động của vi
khuẩn và nấm hoại sinh khác nên chúng có thể cạnh tranh với các sinh vật
này để tồn tại và phát triển, làm cho xác vật chủ không bị phân hủy. Sau khi
nấm côn trùng đã sử dụng cạn kiệt nguồn dinh dưỡng bên trong cơ thể côn
trùng, nó chuyển sang giai đoạn hình thành bào tử.
Ở giai đoạn nấm đâm xuyên, mọc thành sợi ra bên ngoài nó sử dụng
toàn bộ tác động cơ học, sau đó các bào tử được hình thành trên lớp sợi nấm
ở bề mặt cơ thể vật chủ. Nhiều côn trùng bị bao bọc toàn bộ bên ngoài bởi hệ
sợi nấm và bào tử, vì vậy mà rất khó xác định loài côn trùng vật chủ
(Luangsa-ard et al., 2006) [52].
18
Hình 1.1. Chu trình xâm nhiễm chung của nấm ký sinh côn trùng
Những cá thể sâu hại bị nhiễm nấm thường có các vệt chấm đen xuất
hiện trên bề mặt, có thể tại nơi bào tử nấm bám vào và mọc mầm xâm nhiễm
vào bên trong cơ thể vật chủ. Nơi xâm nhập của nấm Beauveria basiana
thường có vệt chấm đen hình dạng bất định. Khi bị bệnh do nấm, sâu hại
ngừng hoạt động khoảng 2 - 3 ngày trước thời điểm phát triển hoàn toàn của
nấm ở trong cơ thể vật chủ. Nếu bị bệnh do nấm Beauvera thì sâu hại sẽ
ngừng hoạt động khoảng 7 ngày trước khi chết. Cơ thể côn trùng bị chết do
nấm côn trùng không bao giờ bị nát, mà thường vẫn giữ nguyên hình dạng
như khi còn sống. Toàn bộ bên trong cơ thể sâu chết bệnh chứa đầy sợi nấm.
Sau đó, các sợi nấm này mọc ra ngoài qua vỏ cơ thể và bao phủ toàn bộ bề
mặt ngoài của cơ thể sâu chết bệnh. Đây là đặc điểm rất đặc trưng để phân
biệt sâu chết bệnh do nấm côn trùng với các bệnh khác (Phạm Văn Lầm,
2000) [15].
1.1.3. Nhân nuôi sinh khối vi nấm
1.1.3.1. Dinh dưỡng của vi sinh vật
Vi sinh vật sản xuất rất nhiều enzym, hầu hết là thực hiện trong chỉ
một lượng nhỏ và được tham gia vào quá trình di động. Enzyme ngoại bào
thường có khả năng tiêu hóa vật liệu không hòa tan chất dinh dưỡng như
cellulose, protein và tinh bột và các sản phẩm tiêu hóa được vận chuyển vào
trong tế bào, nơi chúng được sử dụng như là chất dinh dưỡng cho sự tăng
trưởng.
Dinh dưỡng của vi sinh vật được khái quát bởi ba yếu tố chính là
nguồn dinh dưỡng Cacbon, nguồn dinh dưỡng Nitơ và nguồn dinh dưỡng
khoáng. Bởi thành phần hoá học của tế bào vi sinh vật quyết định nhu cầu
dinh dưỡng của chúng mà thành phần hoá học của các chất dinh dưỡng được
cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O, N, các nguyên tố khoáng đa và vi lượng.
19
Nguồn thức ăn cacbon của vi sinh vật
Giá trị dinh dưỡng và khả năng hấp thụ các nguồn thức ăn khác nhau
phụ thuộc vào hai yếu tố: một là thành phần hoá học và tính chất sinh lý của
nguồn thức ăn này, hai là đặc điểm sinh lý của từng loại vi sinh vật. Thường
sử dụng đường làm nguồn cacbon khi nuôi cấy phần lớn các vi sinh vật dị
dưỡng.
Các hợp chất hữu cơ chứa cả C và N (pepton, nước thịt, nước chiết
ngô, nước chiết nấm men, nước chiết đại mạch, nước chiết giá đậu...) có thể
sử dụng vừa làm nguồn C vừa làm nguồn N đối với vi sinh vật.
Nguồn thức ăn nitơ của vi sinh vật
Nguồn nitơ dự trữ nhiều nhất trong tự nhiên chính là nguồn khí nitơ tự
do (N2) trong khí quyển. Vi sinh vật còn có khả năng đồng hoá rất tốt nitơ
chứa trong các thức ăn hữu cơ. Nguồn nitơ hữu cơ thường được sử dụng để
nuôi cấy vi sinh vật là pepton loại chế phẩm thuỷ phân không triệt để của
một nguồn protein nào đấy. Nhu cầu về axit amin của các loại vi sinh vật
khác nhau là rất khác nhau.
Nguồn thức ăn khoáng của vi sinh vật
Khi tạo các môi trường tổng hợp (dùng nguyên liệu là hoá chất) bắt
buộc phải bổ sung đủ các nguyên tố khoáng cần thiết. Nồng độ cần thiết của
từng nguyên tố vi lượng trong môi trường thường chỉ vào khoảng 10 -6 - 10-8
M. Nhu cầu khoáng của vi sinh vật cũng không giống nhau đối với từng loài,
từng giai đoạn phát triển.
1.1.3.2. Nhân nuôi sinh khối nấm trên môi trường rắn
Nhân nuôi sinh khối trên môi trường rắn hay lên men trạng thái rắn
(Solid state fermentation – SSF) đã được định nghĩa là quá trình lên men xẩy
ra khi không có mặt hoặc vắng mặt của lượng nước tự do. SSF là quá trình
- Xem thêm -