Giải Pháp Diệt Sâu Tơ Từ Vi Khuẩn Baillus Thuringiensis Tại Đại Học Thái Nguyên

Bacillus Thuringiensis (Bt) là một loại vi khuẩn gram dương, hiếu khí, có khả năng sinh ra protein độc tố (độc tố Bt) có tác dụng diệt sâu tơ và các loài sâu hại khác. Vi khuẩn Bt được tìm thấy rộng rãi trong đất và trên bề mặt thực vật. Cơ chế tác động của Bt là khi sâu ăn phải, protein độc tố sẽ phá vỡ hệ tiêu hóa của sâu, dẫn đến sâu ngừng ăn và chết. Ưu điểm của Bt là tính đặc hiệu cao, chỉ gây hại cho một số loài sâu nhất định, không gây hại cho con người, động vật và các loài côn trùng có ích. Vi khuẩn Bt cũng được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp hữu cơ và quản lý dịch hại tổng hợp IPM.

Lịch sử nghiên cứu Bacillus Thuringiensis (Bt) bắt đầu từ đầu thế kỷ 20, khi vi khuẩn này được phân lập từ sâu tơ gây bệnh cho tằm. Từ những năm 1950, sản phẩm Bt đã được thương mại hóa và sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp trên toàn thế giới. Nhiều quốc gia đã thành công trong việc ứng dụng Bt để phòng trừ sâu bệnh cho rau và các loại cây trồng khác, giảm thiểu sự phụ thuộc vào thuốc trừ sâu hóa học. Một trong những ứng dụng thành công nhất của Bt là kiểm soát sâu tơ hại bông ở Mỹ, giúp giảm đáng kể lượng thuốc trừ sâu sử dụng. Công nghệ sinh học đã phát triển các chủng vi khuẩn Bt mới có hiệu quả cao hơn và phổ tác dụng rộng hơn.

Sâu tơ hại rau gây hại bằng cách ăn lá, thân và hoa của cây, làm giảm khả năng quang hợp và sinh trưởng của cây. Sâu non đục vào bẹ lá hoặc cuống lá tạo thành những đường hầm, gây ảnh hưởng đến sự phát triển của cây. Nếu mật độ sâu cao, cây có thể bị trụi lá, giảm năng suất và chất lượng nghiêm trọng. Sâu tơ phát triển nhanh và có khả năng kháng thuốc cao, khiến việc phòng trừ sâu tơ hiệu quả trở nên khó khăn hơn bao giờ hết. Rau bị sâu tơ gây hại thường có giá trị thương phẩm thấp.

Việc sử dụng liên tục và không hợp lý thuốc trừ sâu hóa học đã tạo áp lực chọn lọc, khiến sâu tơ phát triển khả năng kháng thuốc. Sâu tơ kháng thuốc gây khó khăn cho việc kiểm soát dịch hại, đòi hỏi phải sử dụng liều lượng thuốc cao hơn hoặc các loại thuốc trừ sâu có độc tính mạnh hơn, làm tăng chi phí và rủi ro cho môi trường và sức khỏe con người. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sâu tơ kháng thuốc với nhiều nhóm thuốc trừ sâu khác nhau, gây ra tình trạng mất kiểm soát dịch hại ở nhiều vùng trồng rau.

Phương pháp phân lập Bacillus Thuringiensis thường bắt đầu bằng việc thu thập mẫu đất từ các vùng trồng rau. Các mẫu đất này được xử lý và cấy lên môi trường chọn lọc để kích thích sự phát triển của vi khuẩn Bt. Các khuẩn lạc nghi ngờ được phân lập và kiểm tra đặc điểm hình thái, sinh hóa để xác định là Bt. Các chủng Bt được sàng lọc dựa trên khả năng sinh độc tố và khả năng diệt sâu tơ trong phòng thí nghiệm. Các chủng có tiềm năng nhất sẽ được tiếp tục nghiên cứu và phát triển.

Hoạt tính diệt sâu tơ của các chủng Bacillus Thuringiensis phân lập được đánh giá bằng cách cho sâu tơ ăn lá rau đã được phun vi khuẩn Bt. Sau một thời gian nhất định, tỷ lệ sâu chết được ghi nhận và so sánh giữa các chủng Bt. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính diệt sâu như nồng độ vi khuẩn Bt, giai đoạn phát triển của sâu, và điều kiện môi trường cũng được nghiên cứu. Các chủng Bt có hoạt tính diệt sâu cao và ổn định sẽ được lựa chọn để phát triển thành sản phẩm Bt.

Nhiệt độ, pH, độ ẩm và hàm lượng oxy đều ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của Bacillus Thuringiensis. Nhiệt độ tối ưu thường nằm trong khoảng 25-30°C. pH tối ưu thường là trung tính hoặc hơi kiềm. Việc kiểm soát chặt chẽ các yếu tố môi trường trong quá trình lên men là rất quan trọng để đảm bảo vi khuẩn Bt sinh trưởng và phát triển tốt, đồng thời sản sinh ra lượng độc tố cao nhất. Nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh các yếu tố này có thể làm tăng đáng kể hiệu quả của sản phẩm Bt.

Thành phần môi trường lên men, bao gồm nguồn carbon, nguồn nitrogen, các khoáng chất và vitamin, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dinh dưỡng cho vi khuẩn Bt phát triển và sinh tổng hợp độc tố. Các nguồn carbon và nitrogen khác nhau có thể ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng chế phẩm Bt. Việc lựa chọn và phối hợp các thành phần môi trường một cách hợp lý là rất quan trọng để tối ưu hóa quy trình sản xuất Bt. Các nghiên cứu thường tập trung vào việc thử nghiệm các công thức khác nhau để tìm ra công thức tốt nhất.

Các thử nghiệm đồng ruộng cho thấy chế phẩm Bt có hiệu quả tương đương hoặc cao hơn so với thuốc trừ sâu hóa học trong việc kiểm soát sâu tơ. Hiệu quả diệt sâu tơ thường đạt trên 80% sau vài ngày phun. Chế phẩm Bt cũng không gây hại cho các loài côn trùng có ích, góp phần duy trì cân bằng sinh thái trong ruộng rau. Quan sát thực tế cho thấy cây rau được bảo vệ bằng chế phẩm Bt sinh trưởng tốt hơn và cho năng suất cao hơn.

Để sử dụng chế phẩm Bt đạt hiệu quả cao, cần tuân thủ theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Thời điểm phun thích hợp là khi sâu non mới nở hoặc mật độ sâu còn thấp. Phun đều ướt lá cây, đặc biệt là mặt dưới lá. Nên phun vào buổi chiều mát hoặc sáng sớm để tránh ánh nắng trực tiếp làm giảm hoạt tính của vi khuẩn Bt. Có thể phun nhắc lại sau 5-7 ngày nếu cần thiết. Cần lưu ý rằng chế phẩm Bt có tác dụng chậm hơn so với thuốc trừ sâu hóa học, do đó cần phun phòng trước khi sâu gây hại nặng.

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào: nghiên cứu phân lập Bacillus Thuringiensis từ các nguồn khác nhau, nghiên cứu cơ chế tác động của Bt ở cấp độ phân tử, ứng dụng công nghệ sinh học để tạo ra các chủng Bt cải tiến, nghiên cứu về tính kháng của sâu tơ với Bt, và phát triển các sản phẩm Bt đa dạng (dạng lỏng, dạng bột, dạng hạt) phù hợp với các loại cây trồng và điều kiện canh tác khác nhau.

Để thúc đẩy phát triển và ứng dụng Bacillus Thuringiensis trong nông nghiệp, cần có các chính sách hỗ trợ từ nhà nước, bao gồm: đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, khuyến khích sản xuất và sử dụng chế phẩm Bt, hỗ trợ đào tạo và chuyển giao công nghệ cho nông dân, và xây dựng các tiêu chuẩn chất lượng cho sản phẩm Bt. Bên cạnh đó, cần tăng cường công tác tuyên truyền, nâng cao nhận thức của người dân về lợi ích của Bt đối với môi trường và sức khỏe con người.