Luận án tiến sĩ nông nghiệp nghiên cứu loài nấm ký sinh côn trùng có tiềm năng trong phòng chống ve sầu hại cà phê vùng tây nguyên

Nghiên cứu ứng dụng nấm ký sinh côn trùng để phòng chống ve sầu gây hại cà phê tại Tây Nguyên, giải pháp sinh học hiệu quả và bền vững.

• Tác giả: Trần Văn Huy
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Văn Trịnh
• Trường học: Viện Khoa Học Nông Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật
• Đề tài: Nghiên Cứu Nấm Ký Sinh Côn Trùng Phòng Chống Ve Sầu Hại Cà Phê Tây Nguyên
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu
• 1.2.1. Nghiên cứu về tác hại của ve sầu cây đối với cây trồng nói chung và cây cà phê nói riêng
• 1.2.2. Nghiên cứu sử dụng nấm ký sinh côn trùng để phòng trừ sâu hại cây trồng nói chung và ve sầu nói riêng
• 1.2.3. Một số đặc điểm chung của chi nấm Paecilomyces và loài nấm Paecilomyces cicadae Samson ký sinh ve sầu
• 1.2.4. Các phương pháp lên men nhân sinh khối nấm ký sinh côn trùng tạo chế phẩm sinh học
• 1.2.5. Một số kết quả nghiên cứu về ve sầu hại cà phê ở nước ta
• 1.2.6. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm nấm ký sinh côn trùng phòng trừ sâu hại cây trồng
• 1.3. Các vấn đề cần quan tâm
• 2. CHƯƠNG II: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.1.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm
• 2.1.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Xác định thành phần, mức độ phổ biến và khả năng phòng trừ ve sầu hại cà phê của các loài nấm ký sinh ở Tây Nguyên
• 2.3.2. Xác định một số đặc điểm hình thái và sinh học của nấm tua trắng P.
• 2.3.3. Đặc điểm sinh học của nấm
• 2.3.4. Nghiên cứu một số đặc điểm sinh thái của nấm tua trắng P.
• 2.3.5. Nghiên cứu khả năng phát triển sinh khối của nấm tua trắng P.
• 2.3.6. Thử nghiệm sử dụng nấm P. cicadae để phòng trừ ve sầu hại cà phê
• 2.4. Các phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Thành phần, mức độ phổ biến và khả năng gây chết ve sầu của nấm ký sinh ở Tây Nguyên
• 3.1.1. Thành phần và mức độ phổ biến của các loài nấm ký sinh trên ve sầu hại cà phê
• 3.1.2. Khả năng gây chết ấu trùng ve sầu và phát triển sinh khối của các loài nấm
• 3.1.3. Phân lập, tuyển chọn nguồn nấm tua trắng P. cicadae có hiệu lực gây chết cao đối với ấu trùng ve sầu hại cà phê
• 3.2. Một số đặc điểm hình thái, sinh học của nấm P. cicadae (Pae1) ký sinh ve sầu hại cà phê
• 3.2.1. Đặc điểm hình thái của nấm P.
• 3.2.2. Một số đặc điểm sinh học của nấm P.
• 3.3. Một số đặc điểm sinh thái của nấm P. cicadae ký sinh ve sầu hại cà phê
• 3.3.1. Diễn biến tỷ lệ ấu trùng ve sầu hại cà phê bị nấm P. cicadae ký sinh ngoài tự nhiên tại một số vùng thuộc khu vực Tây Nguyên
• 3.3.2. Mức độ ký sinh gây chết ấu trùng ve sầu của nấm P.cicadae tại các tuổi vườn cà phê
• 3.4. Nghiên cứu khả năng phát triển sinh khối của nấm P.
• 3.5. Nghiên cứu kỹ thuật nhân sinh khối nấm P.
• 3.6. Khả năng ứng dụng chế phẩm P. cicadae để phòng trừ ve sầu hại cà phê
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• XỬ LÝ THỐNG KÊ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM

Tóm tắt

I. Giới thiệu và cơ sở khoa học

Nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng là một hướng đi quan trọng trong việc phòng chống côn trùng gây hại, đặc biệt là ve sầu hại cà phê tại Tây Nguyên. Cà phê Tây Nguyên là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, nhưng đang đối mặt với nhiều thách thức từ dịch hại, trong đó ve sầu là một trong những loài gây hại nghiêm trọng. Nấm ký sinh như Paecilomyces cicadae được xem là giải pháp sinh học hiệu quả để kiểm soát sâu bệnh trong nông nghiệp mà không gây hại đến môi trường.

1.1. Tác hại của ve sầu đối với cà phê

Ve sầu gây hại nghiêm trọng đến cà phê Tây Nguyên bằng cách hút nhựa từ rễ cây, dẫn đến vàng lá, rụng quả và thậm chí gây chết cây. Mật độ ve sầu tại các vùng trồng cà phê có thể lên đến 800-1000 con/gốc, đe dọa nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng cà phê. Việc sử dụng thuốc hóa học để phòng trừ ve sầu không chỉ kém hiệu quả mà còn gây ô nhiễm môi trường đất và nước ngầm.

1.2. Tiềm năng của nấm ký sinh

Nấm ký sinh như Paecilomyces cicadae có khả năng xâm nhiễm và gây chết côn trùng một cách tự nhiên. Chúng tồn tại lâu dài trong đất và có thể phát tán nhanh chóng, trở thành công cụ hiệu quả trong phòng chống côn trùng. Nghiên cứu này tập trung vào việc khai thác tiềm năng của nấm ký sinh để phát triển chế phẩm sinh học nhằm kiểm soát ve sầu hại cà phê.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp khoa học để phân lập, xác định và đánh giá hiệu quả của nấm ký sinh trên ve sầu hại cà phê. Các bước nghiên cứu bao gồm thu thập mẫu nấm tự nhiên, phân lập chủng nấm có hiệu lực cao, và thử nghiệm hiệu quả của chế phẩm sinh học trên đồng ruộng.

2.1. Thu thập và phân lập nấm ký sinh

Các mẫu nấm ký sinh được thu thập từ các vùng trồng cà phê tại Tây Nguyên, bao gồm Đắk Lắk, Đắk Nông và Lâm Đồng. Các chủng nấm được phân lập và xác định thông qua các đặc điểm hình thái và sinh học. Paecilomyces cicadae được chọn làm đối tượng nghiên cứu chính do khả năng ký sinh và gây chết ve sầu cao.

2.2. Đánh giá hiệu quả của chế phẩm sinh học

Chế phẩm sinh học từ nấm Paecilomyces cicadae được thử nghiệm trên đồng ruộng để đánh giá hiệu quả trong việc kiểm soát ve sầu hại cà phê. Kết quả cho thấy tỷ lệ gây chết ấu trùng ve sầu đạt từ 67,8% đến 78,2%, chứng minh tiềm năng lớn của chế phẩm sinh học trong bảo vệ cà phê.

III. Kết quả và ứng dụng

Nghiên cứu đã xác định được 7 loài nấm ký sinh trên ve sầu hại cà phê, trong đó Paecilomyces cicadae là loài có hiệu lực cao nhất. Các kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh học, sinh thái và kỹ thuật nhân sinh khối của nấm Paecilomyces cicadae đã mở ra hướng phát triển chế phẩm sinh học hiệu quả và bền vững.

3.1. Đặc điểm sinh học và sinh thái của nấm Paecilomyces cicadae

Nấm Paecilomyces cicadae có khả năng phát triển mạnh trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm phù hợp. Nghiên cứu đã xác định được các điều kiện tối ưu để nhân sinh khối nấm, bao gồm nhiệt độ 28°C và độ ẩm 65-80%. Đây là cơ sở quan trọng để phát triển chế phẩm sinh học từ loài nấm này.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Chế phẩm sinh học từ nấm Paecilomyces cicadae đã được thử nghiệm trên diện rộng tại các vùng trồng cà phê ở Tây Nguyên, cho hiệu quả phòng trừ ve sầu đạt từ 74,6% đến 75,3%. Kết quả này khẳng định tiềm năng lớn của chế phẩm sinh học trong việc bảo vệ cà phê và giảm thiểu tác động tiêu cực của thuốc hóa học đến môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Sản xuất cà phê giữ vị trí huyết mạch trong cơ cấu kinh tế nông nghiệp Việt Nam, mang lại kim ngạch xuất khẩu gần 2 tỷ USD mỗi năm với sản lượng xuất khẩu trên 1 triệu tấn cà phê nhân. Trong tổng diện tích hơn 600.000 ha cà phê toàn quốc, vùng Tây Nguyên chiếm vị thế trọng điểm với 576.800 ha (chiếm trên 90% diện tích cả nước). Tuy nhiên, hệ sinh thái cây cà phê tại đây đang đối mặt với sự bùng phát nghiêm trọng của các loài ve sầu hại rễ. Ấu trùng ve sầu sinh sống ngầm dưới đất từ 1 đến 2 năm ở độ sâu 10–40 cm, dùng vòi chích hút dinh dưỡng và đào hang cắt đứt hệ rễ tơ, làm cây vàng lá, rụng quả và suy kiệt hàng loạt. Giai đoạn 2006–2007 ghi nhận mật độ ve sầu bùng phát từ 80–100 con/gốc, cá biệt lên tới 800–1.000 con/gốc, gây thiệt hại nghiêm trọng trên 11.000 ha tại Đắk Lắk và Lâm Đồng. Các biện pháp hóa học (như việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật tưới gốc nồng độ cao) không mang lại hiệu quả bền vững do ấu trùng ẩn sâu trong tầng đất, đồng thời gây suy thoái hệ vi sinh vật bản địa và ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước ngầm.

Trước thực trạng đó, luận án tiến sĩ nông nghiệp của nghiên cứu sinh Trần Văn Huy với đề tài "Nghiên cứu loài nấm ký sinh côn trùng có tiềm năng trong phòng chống ve sầu hại cà phê vùng Tây Nguyên" (chuyên ngành Bảo vệ thực vật, mã số 9.12; thực hiện tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Lê Văn Trịnh và TS. Nguyễn Văn Liêm) đã mở ra hướng đi tiên phong trong việc khai thác thiên địch vi sinh bản địa. Luận án giải quyết khoảng trống học thuật cốt lõi: thiếu hụt các dẫn liệu có hệ thống về phân loại học phân tử, đặc tính sinh học, sinh thái học quần thể và công nghệ sinh khối của loài nấm tua trắng Paecilomyces cicadae Samson trong kiểm soát sinh học các loài ve sầu hại cà phê tại Việt Nam.

Nghiên cứu tập trung giải quyết 4 câu hỏi khoa học và hệ giả thuyết tương ứng:

• Câu hỏi 1 (RQ1): Thành phần loài và tỷ lệ ký sinh tự nhiên của các chủng nấm côn trùng trên ve sầu hại cà phê tại Tây Nguyên phân bố như thế nào?
  Giả thuyết 1 (H1): Hệ sinh thái đất vườn cà phê Tây Nguyên tồn tại tập đoàn nấm ký sinh côn trùng đa dạng, trong đó chi Paecilomyces chiếm ưu thế sinh thái vượt trội về độc lực.
• Câu hỏi 2 (RQ2): Chủng nấm Paecilomyces cicadae bản địa nào sở hữu hoạt lực enzyme ngoại bào và khả năng gây chết cao nhất đối với ấu trùng ve sầu?
  Giả thuyết 2 (H2): Chủng P. cicadae phân lập trực tiếp từ xác ve sầu có khả năng tiết protease và chitinase vượt trội, tương quan thuận với hiệu lực diệt ấu trùng Dundubia nagarasagna.
• Câu hỏi 3 (RQ3): Điều kiện sinh thái và cơ chất dinh dưỡng tối ưu để nhân sinh khối bán công nghiệp nấm P. cicadae đạt mật độ bào tử đính cao là gì?
  Giả thuyết 3 (H3): Công nghệ lên men hai pha (pha lỏng tiền nuôi cấy kết hợp lên men xốp trên cơ chất hạt gạo) tạo mật độ bào tử trần đạt ngưỡng $\ge 10^9\text{ CFU/g}$ với độ bền sinh học cao.
• Câu hỏi 4 (RQ4): Chế phẩm sinh học nấm tua trắng P. cicadae có đạt hiệu lực kiểm soát bền vững mật độ ve sầu ngoài đồng ruộng trên các quy mô khác nhau hay không?
  Giả thuyết 4 (H4): Chế phẩm sinh học P. cicadae đạt hiệu lực giảm mật độ ấu trùng ve sầu $\ge 70%$, giúp phục hồi bộ rễ và giảm tỷ lệ vàng lá cà phê.

Khung lý thuyết của luận án được xây dựng dựa trên Bệnh lý học côn trùng (Insect Pathology), Cơ chế ký sinh enzyme - độc tố của nấm bất toàn (Hyphomycetes), Sinh thái học vi sinh vật vùng rễ (Rhizosphere Microbial Ecology) và Quản lý dịch hại tổng hợp (IPM). Công trình được triển khai từ năm 2013 đến năm 2020 trên địa bàn 4 tỉnh Tây Nguyên trọng điểm (Đắk Lắk, Đắk Nông, Lâm Đồng, Gia Lai), cung cấp cơ sở thực chứng vững chắc cho chiến lược canh tác cà phê hữu cơ và bền vững.

Literature Review và Positioning

Nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng có lịch sử phát triển lâu dài, khởi đầu từ các phát hiện của Bassi (1815) về bệnh nấm trắng muscardine trên tằm dâu do Beauveria bassiana, các nghiên cứu vi sinh học của Pasteur (1885), và thực nghiệm đấu tranh sinh học đồng ruộng đầu tiên của Mechnikov (1884) khi ứng dụng Metarhizium anisopliae trừ bọ đầu dài Bothinoderes punctiventris với hiệu lực 55–80%. Trên phạm vi toàn cầu, hơn 700 loài nấm diệt côn trùng thuộc các lớp Hyphomycetes và Entomophthorales đã được định danh (Pu & Li, 1996; Feng, 1988). Trong đó, các chi Metarhizium, Beauveria và Paecilomyces được thương mại hóa rộng rãi nhất (Shah & Goettel, 2009; Burges, 2008; Jackson et al., 2010).

Trong tài liệu quốc tế tồn tại hai luồng quan điểm và tranh luận học thuật sâu sắc:

1. Tranh luận về công nghệ lên men: Jeanne et al. (1986) và Jackson et al. (2007, 2010) ủng hộ phương pháp lên men chìm vì khả năng kiểm soát tự động hóa và thời gian thu hoạch ngắn, nhưng nhược điểm lớn là thu nhận bào tử chồi (blastospores) có màng mỏng, kém bền vững với bức xạ UV và bất hoạt nhanh trong đất. Ngược lại, Mascarin et al. (2010) và Sahayaraj et al. (2008) chứng minh phương pháp lên men xốp (bán rắn) trên cơ chất hạt tạo ra bào tử phân sinh/bào tử trần (conidiospores) có vách dày, chống chịu nhiệt độ cao và áp suất thẩm thấu tốt hơn khi ứng dụng vào môi trường đất.
2. Tranh luận về độc lực và tính chuyên biệt ký chủ: Chen et al. (1991) và Samson et al. (2004, 2008) nhấn mạnh rằng các loài thuộc chi Paecilomyces (đặc biệt là P. cicadae) có tính chọn lọc ký chủ rất cao trên nhóm côn trùng cánh đều (Homoptera), trong khi Inglis et al. (2001) và Fargues et al. (1997) cho rằng các chủng nấm đa thực như Beauveria bassiana dễ bị ức chế bởi các hợp chất phenolic và hiện tượng đối kháng vi sinh vật (fungistasis) từ nấm đất như Penicillium urticae (Lingg & Donaldson, 2009).

So sánh với các nghiên cứu quốc tế điển hình:

• Nghiên cứu của Duke et al. (2002) tại Arkansas (Hoa Kỳ) trên loài ve sầu Magicicada tredecassini ghi nhận tỷ lệ nhiễm nấm tự nhiên Massospora cicadina Peck đạt 10,6% (với 7,9% ve đực và 2,7% ve cái; mật độ $10^6\text{ bào tử/con}$), song loại nấm này là nấm chuyên tính bắt buộc, cực kỳ khó nhân nuôi trên môi trường nhân tạo quy mô lớn.
• Tại Thái Lan, Piyanoot Jaihan et al. (2016) và Sangdee et al. (2015) đã phân lập 47 nguồn nấm ký sinh ve sầu (Ophiocordyceps sobolifera, Cordyceps nipponica), tập trung vào hoạt chất kháng khuẩn (Adenosine, TPC, TFC) hơn là xây dựng chế phẩm phòng trừ sâu hại ngoài đồng ruộng.
• Tại Trung Quốc, Chen (1991) nghiên cứu chu kỳ vô tính của P. cicadae, chỉ ra nấm phát triển tối ưu ở 24–26°C, pH 5–6, nhưng chưa gắn kết quy trình công nghệ với việc kiểm soát các loài ve sầu nhiệt đới sống ngầm trong đất đỏ bazan.

Luận án của Trần Văn Huy định vị chính xác khoảng trống này: Đây là công trình đầu tiên tại Việt Nam giải mã cấu trúc tập đoàn nấm ký sinh trên các loài ve sầu hại cà phê (Dundubia nagarasagna, Pomponia daklakensis, Purana pigmentata), định danh chính xác chủng P. cicadae Pae1 bằng chỉ thị phân tử rDNA-ITS kết hợp giải phẫu hình thái, đồng thời chuẩn hóa quy trình sản xuất chế phẩm sinh học dạng bột có hoạt lực cao, thích ứng hoàn hảo với điều kiện thổ nhưỡng đất đỏ bazan Tây Nguyên.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án mở rộng sâu sắc các lý thuyết phân loại học và bệnh lý học vi nấm côn trùng của Samson (1974, 2004) và Bainier (1907). Nghiên cứu xác lập cơ sở lý luận về chu trình lây nhiễm cơ học - hóa sinh của P. cicadae trên ấu trùng ve sầu:

1. Bào tử đính (conidia) bám dính vào lớp cutin của ấu trùng ve sầu, nảy mầm sau 8 giờ và phát triển mạng lưới sợi nấm sau 24 giờ.
2. Nấm tiết phức hợp enzyme ngoại bào gồm chitinase, protease và lipase để phân giải màng liên kết, chọc thủng vỏ kitin của côn trùng.
3. Sợi nấm xâm nhập vào xoang cơ thể, nhân sinh khối trong dịch lympho gây ra hiện tượng nhiễm trùng máu (septicemia), tiêu hủy mô cơ và tuyến mỡ.
4. Sau khi ký chủ chết, hệ sợi nấm hóa rắn bên trong xác ấu trùng (tạo dạng xác ướp xơ cứng) và sinh trưởng quả thể dạng tua trắng (synnemata) vươn lên khỏi mặt đất để phát tán bào tử vô tính vào quần thể ve sầu.

Mô hình lý thuyết tương tác ký sinh - ký chủ được chuẩn hóa qua các mệnh đề khoa học:

• Mệnh đề 1: Độc lực diệt ấu trùng ve sầu của chủng P. cicadae tương quan thuận với hoạt tính enzyme phân giải cơ chất (đặc biệt là đường kính vòng phân giải chitin $> 20\text{ mm}$ trên đĩa thạch sau 7 ngày nuôi cấy).
• Mệnh đề 2: Tỷ lệ ký sinh tự nhiên của P. cicadae chịu sự chi phối bởi cấu trúc tiểu khí hậu vườn cà phê (độ tàn che, độ ẩm đất 65–80%, nhiệt độ 24–26°C), tạo điều kiện cho sự duy trì ổ dịch tự nhiên mà không gây hại cho sinh vật có ích.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp liên ngành giữa:

1. Sinh học phân tử: Sử dụng trình tự vùng Internal Transcribed Spacer (rDNA-ITS) để giải quyết triệt để sự nhập nhằng về phân loại hình thái trong chi Paecilomyces (vốn có các thể bình hình rùi hoặc hình trụ dễ nhầm lẫn với Acremonium và Penicillium).
2. Động học enzyme và độc chất học sinh thái: Đánh giá khả năng tiết enzyme ngoại bào và sản sinh độc tố peptide vòng (tương đồng họ destruxins), định lượng chỉ số $LC_{50}$ và $LT_{50}$.
3. Công nghệ sinh học vi sinh vật ứng dụng: Tối ưu hóa các thông số lên men bán rắn nhằm đạt chỉ tiêu kỹ thuật khắt khe về mật độ bào tử sống ($\text{CFU}$) và tỷ lệ nảy mầm sau bảo quản.

Điều kiện biên của khung phân tích được xác định rõ: áp dụng cho hệ sinh thái vườn cà phê vùng đất đỏ bazan Tây Nguyên có độ dốc nhẹ đến trung bình, tầng canh tác dày, có cây che bóng và độ ẩm tầng rễ duy trì ổn định.

       [Bào tử nấm P. cicadae trong đất/chế phẩm]
       [Tiết Enzyme Chitinase, Protease, Lipase]
       [Nhiễm trùng máu (Septicemia) & Tiêu hủy nội quan]
       [Hình thành thể xơ cứng trong xác & Mọc quả thể tua trắng]

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Luận án vận dụng thế giới quan thực chứng (Positivism) kết hợp thực nghiệm khoa học nghiêm ngặt. Thiết kế nghiên cứu đa tầng bậc (multi-level design) được vận hành tuần tự từ cấp độ phòng thí nghiệm (in vitro), cấp độ chậu vại/nhà lưới (in vivo), đến thử nghiệm đồng ruộng diện hẹp, diện rộng và mô hình trình diễn nông hộ (in situ).

Quy trình nghiên cứu rigorous

• Chiến lược lấy mẫu: Thu thập mẫu ve sầu bị nấm ký sinh tự nhiên trong giai đoạn 2013–2017 tại các vùng trồng cà phê trọng điểm của Đắk Lắk (Buôn Ma Thuột, Krông Pắk, Krông Năng), Đắk Nông (Đắk Song), Lâm Đồng (Đức Trọng, Di Linh, Lâm Hà), và Gia Lai (Ia Grai, Chư Sê). Tổng số hàng trăm mẫu ve sầu nhiễm nấm được thu thập, phân loại triệu chứng (nấm tua trắng, nấm trắng vôi, nấm xanh lục, nấm xanh nhạt).
• Quy trình phân lập và tạo thuần: Mẫu xác ve sầu được khử trùng bề mặt bằng cồn $70^\circ$ và $\text{HgCl}_2\ 0,1%$, rửa bằng nước cất vô trùng, cấy mô nấm lên môi trường thạch khoai tây - dextrose (PDA) bổ sung kháng sinh Streptomycin ($0,05\text{ g/L}$) để ức chế vi khuẩn.
• Định danh phân tử: Tách chiết DNA tổng số, khuếch đại đoạn gen rDNA-ITS bằng cặp mồi phổ biến ITS1/ITS4 qua phản ứng PCR. Sản phẩm giải trình tự gen được so sánh trên ngân hàng gen NCBI (GenBank) bằng công cụ BLAST và xây dựng cây phả hệ di truyền bằng phần mềm MEGA 6 theo phương pháp Neighbor-Joining với 1.000 lần lặp bootstrap.
• Đánh giá hoạt lực enzyme: Thử nghiệm khả năng phân giải chitin, casein, gelatin và tinh bột của các chủng phân lập thông qua đường kính vòng phân giải ($D - d\text{, mm}$) trên môi trường thạch chuyên biệt sau 5–7 ngày nuôi cấy ở 28°C.
• Đánh giá hiệu lực sinh học: Thử nghiệm lây nhiễm nhân tạo trên ấu trùng ve sầu phấn trắng (Dundubia nagarasagna) tuổi 3–4 trong điều kiện phòng thí nghiệm và chậu vại. Bố trí thí nghiệm khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) với 3–4 lần lặp lại, xác định tỷ lệ ấu trùng chết, hiệu chỉnh theo công thức Abbott và Henderson-Tilton.

Data và phân tích

• Phần mềm và công cụ thống kê: Dữ liệu được xử lý thống kê phân tích phương sai (ANOVA), so sánh độ lệch chuẩn và phân hạng trung bình bằng trắc nghiệm Duncan ở mức ý nghĩa $p < 0,05$ và $p < 0,01$ trên phần mềm SAS 9.1 và IRRISTAT 5.0. Phân tích hồi quy xác định các giá trị $LC_{50}$ và $LT_{50}$.
• Tối ưu hóa môi trường nhân sinh khối: Khảo sát các nguồn carbon (glucose, saccharose, tinh bột), nguồn nitơ hữu cơ/vô cơ ($\text{peptone}$, cao nấm men, $(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4$, $\text{KNO}_3$), độ ẩm cơ chất (40–60%), khối lượng cơ chất trong túi nuôi cấy (100–300 g) và thời gian lên men. Đánh giá chất mang và chất bám dính bảo vệ sức sống bào tử.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Luận án cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm nguyên bản với các phát hiện breakthrough mang tính bản lề:

1. Định danh tập đoàn 7 loài nấm ký sinh ve sầu: Lần đầu tiên xác định cấu trúc thành phần nấm ký sinh tự nhiên trên ve sầu hại cà phê tại Tây Nguyên gồm 7 loài thuộc 4 chi: Paecilomyces cicadae, Paecilomyces farinosus, Metarhizium anisopliae, Metarhizium flavoviride, Beauveria bassiana, Beauveria brongniartii và Cordyceps sobolifera. Trong đó, nấm tua trắng P. cicadae chiếm tỷ lệ bắt gặp cao nhất trong tự nhiên (đạt 42,5–58,3% tổng số mẫu nấm thu thập).
2. Tuyển chọn chủng ưu việt P. cicadae Pae1: Chủng Pae1 phân lập tại Đắk Lắk thể hiện độc lực cao nhất đối với ấu trùng ve sầu Dundubia nagarasagna, đạt tỷ lệ gây chết 83,3–86,7% trong điều kiện phòng thí nghiệm và chậu vại sau 14 ngày xử lý. Chủng này có hoạt tính enzyme chitinase ngoại bào mạnh nhất với đường kính vòng phân giải đạt $24,6\text{ mm}$ sau 7 ngày nuôi cấy trên môi trường khoáng chitin ở 28°C.
3. Xác lập đặc tính sinh học và sinh thái học của P. cicadae Pae1:
   • Khuẩn lạc trên PDA phát triển nhanh, sợi nấm màu trắng kem chuyển sang vàng nhạt, cành sinh bào tử phân nhánh đặc trưng, thể bình dạng phình đáy thon cổ kích thước $5,5–8,2 \times 1,8–2,4\ \mu\text{m}$, bào tử trần hình elip trong suốt kích thước $3,5–5,0 \times 1,5–2,2\ \mu\text{m}$.
   • Nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng sợi nấm và sinh bào tử là 24–26°C (ngừng sinh trưởng ở $>35^\circ\text{C}$); dải pH thích hợp rộng từ 5,0–7,0 (tối ưu ở pH 5,5–6,0); độ ẩm không khí yêu cầu $\ge 80%$.
4. Chuẩn hóa công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học dạng bột:
   • Quy trình lên men hai pha tối ưu: Pha 1 nhân giống lỏng cấp 2 trong môi trường dịch thể có sục khí trong 72 giờ; Pha 2 lên men xốp trên cơ chất gạo tẻ có độ ẩm 50%, khối lượng 200 g/túi chuyên dụng ở 25°C trong 14–16 ngày. Mật độ bào tử đính đạt đỉnh $1,18 \times 10^9\text{ CFU/g}$ cơ chất khô.
   • Bổ sung chất phụ gia bám dính sinh học giúp duy trì tỷ lệ nảy mầm của bào tử $\ge 80%$ sau 6 tháng bảo quản ở nhiệt độ phòng (22–28°C).
5. Hiệu lực kiểm soát đồng ruộng và phục hồi vườn cây vượt trội:
   • Thí nghiệm diện hẹp (Krông Pắk, Đắk Lắk): Chế phẩm P. cicadae liều lượng $40\text{ g/gốc}$ tưới ẩm vùng rễ đạt hiệu lực diệt ấu trùng ve sầu 78,2% sau 30 ngày xử lý.
   • Thí nghiệm diện rộng (Nâm N'Jang - Đắk Nông; Hoà Bắc - Lâm Đồng): Hiệu lực phòng trừ đạt 74,6–75,3%, vượt trội so với đối chứng dùng thuốc hóa học thương phẩm thông thường ($< 60%$).
   • Mô hình ứng dụng thực tế: Giảm mật độ ấu trùng ve sầu từ 67,8–68,5%, kéo giảm tỷ lệ cây cà phê bị vàng lá từ $32,4%$ trước xử lý xuống còn $7,8%$ sau 60 ngày, giúp tái thiết hệ rễ tơ của cây cà phê.

+-----------------------------------------------------------------------------------+
|               HIỆU LỰC DIỆT ẤU TRÙNG VE SẦU CỦA CHẾ PHẨM P. cicadae Pae1          |
+------------------------------------+----------------------------------------------+
| Cấp độ thử nghiệm                  | Hiệu lực phòng trừ (%) / Chỉ số sinh học     |
+------------------------------------+----------------------------------------------+
| Phòng thí nghiệm (In vitro)        | 83,3% - 86,7% (sau 14 ngày)                  |
| Vòng phân giải Chitinase           | 24,6 mm (sau 7 ngày ở 28°C)                  |
| Mật độ sinh khối lên men xốp       | 1,18 x 10^9 CFU/g (cơ chất gạo tẻ ẩm 50%)    |
| Đồng ruộng diện hẹp (Ea Kênh)      | 78,2% (liều 40 g/gốc)                        |
| Đồng ruộng diện rộng (Đắk Nông)    | 74,6% (xã Nâm N'Jang)                        |
| Đồng ruộng diện rộng (Lâm Đồng)    | 75,3% (xã Hoà Bắc)                           |
| Mô hình ứng dụng thực tế           | 67,8% - 68,5% (giảm tỷ lệ vàng lá về 7,8%)   |
+------------------------------------+----------------------------------------------+

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Cung cấp bằng chứng thuyết phục về khả năng định cư lâu dài của vi nấm P. cicadae trong quần thể côn trùng sống ngầm dưới đất; hoàn thiện lý thuyết kiểm soát sinh học tự nhiên (enzootic control) trong sinh thái học nông nghiệp nhiệt đới.
• Về mặt phương pháp luận: Thiết lập quy trình chuẩn hóa từ phân lập, định loại bằng ITS-rDNA, sàng lọc nhanh qua trắc nghiệm enzyme ngoại bào đến công nghệ lên men bán rắn hai pha có thể nhân rộng cho các đối tượng nấm diệt côn trùng khác (Metarhizium, Beauveria, Isaria).
• Về mặt ứng dụng thực tiễn: Tạo ra chế phẩm vi sinh an toàn, dễ bảo quản, giá thành thấp, thay thế hoàn toàn các loại thuốc trừ sâu hóa học gốc clo hữu cơ, lân hữu cơ hoặc carbamate vốn đã bị cấm hoặc hạn chế sử dụng.
• Về mặt chính sách: Cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp phục vụ Quyết định tái canh cà phê bền vững của Bộ Nông nghiệp và PTNT, đóng góp vào mục tiêu đạt chuẩn chứng nhận quốc tế (UTZ Certified, Rainforest Alliance, 4C, Organic) cho ngành hàng cà phê Việt Nam.

Limitations và Future Research

Mặc dù đạt được những kết quả đột phá, luận án thẳng thắn chỉ ra các giới hạn nghiên cứu:

1. Giới hạn về phạm vi không gian và chu kỳ dịch tễ: Thử nghiệm đồng ruộng tập trung chủ yếu trên loài ve sầu phấn trắng (Dundubia nagarasagna) tại 4 tỉnh Tây Nguyên. Do một số loài ve sầu có chu kỳ ấu trùng kéo dài nhiều năm dưới đất, việc theo dõi biến động động thái quần thể trong thời gian 3 năm chưa bao quát trọn vẹn toàn bộ vòng đời sinh học của các loài ve sầu khác (Pomponia daklakensis, Purana pigmentata).
2. Ảnh hưởng của yếu tố đối kháng vi sinh vật đất (Soil Fungistasis): Chưa phân tích sâu tương tác cạnh tranh giữa hệ sợi P. cicadae với tập đoàn xạ khuẩn và nấm đối kháng bản địa (như Trichoderma spp. hoặc Penicillium spp.) trong các điều kiện lý hóa đất khác nhau (pH đất quá chua $< 4,0$).
3. Thời hạn bảo quản chế phẩm: Dù đạt 6 tháng ở nhiệt độ phòng, mật độ bào tử sống có xu hướng suy giảm sau 9–12 tháng nếu điều kiện bảo quản tại nông hộ có độ ẩm cao và nhiệt độ dao động lớn.

Chương trình nghiên cứu tiếp nối trong 5–10 năm tới:

• Giải mã toàn bộ hệ gen (Whole Genome Sequencing) của chủng P. cicadae Pae1 nhằm phát hiện các cụm gen sinh tổng hợp enzyme phân giải màng và các hợp chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính sinh học cao.
• Nghiên cứu công nghệ nano/vi bọc sinh học (microencapsulation) để tăng cường khả năng chống chịu bức xạ UV, nhiệt độ cao và kéo dài hạn sử dụng của chế phẩm lên 18–24 tháng.
• Thiết lập mô hình dự báo dịch tễ học ve sầu ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) kết hợp dữ liệu khí tượng vi mô tại Tây Nguyên để tối ưu hóa thời điểm tưới chế phẩm sinh học.
• Đánh giá phổ ký sinh của P. cicadae Pae1 trên các đối tượng sâu hại ngầm khác (rệp sáp rễ, mối, sùng trắng hại mía và hồ tiêu).

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật: Luận án là tài liệu tham khảo nền tảng cho các viện nghiên cứu, trường đại học trong đào tạo sau đại học ngành Bảo vệ thực vật, Vi sinh vật học ứng dụng và Công nghệ sinh học nông nghiệp. Các bài báo công bố từ luận án trên tạp chí chuyên ngành uy tín đã tạo tiền đề cho các hướng nghiên cứu sâu về nấm ký sinh côn trùng tại Việt Nam.
• Tác động kinh tế và ngành hàng: Ứng dụng chế phẩm P. cicadae giúp giảm $40–50%$ chi phí phòng trừ dịch hại so với sử dụng thuốc hóa học nhiều lần, đồng thời ngăn ngừa hiện tượng suy thoái rễ, duy trì năng suất cà phê nhân ổn định từ 3,5–4,5 tấn/ha trong giai đoạn kinh doanh.
• Tác động môi trường và xã hội: Loại bỏ dư lượng hóa chất độc hại trong đất và nguồn nước ngầm sinh hoạt của đồng bào các dân tộc Tây Nguyên; bảo tồn quần thể thiên địch tự nhiên (kiến, nhện, chim ăn côn trùng), nâng cao sức khỏe cho người lao động trực tiếp canh tác.
• Giá trị quốc tế: Cung cấp nguồn gen vi sinh vật quý giá và dẫn liệu khoa học chuẩn xác về quản lý sinh học ve sầu vùng nhiệt đới gió mùa cho cộng đồng khoa học quốc tế.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và học viên cao học: Tiếp cận phương pháp luận chuẩn mực về nghiên cứu vi sinh vật bảo vệ thực vật, từ phân loại phân tử đến công nghệ lên men và khảo nghiệm đồng ruộng.
• Các nhà khoa học nông nghiệp: Sở hữu nguồn dẫn liệu chi tiết về đặc tính sinh học, động học enzyme chitinase của chủng nấm P. cicadae Pae1 để mở rộng nghiên cứu sinh hóa và di truyền học.
• Doanh nghiệp sản xuất chế phẩm sinh học: Nhận chuyển giao quy trình công nghệ lên men xốp hai pha trên cơ chất gạo tẻ với các thông số kỹ thuật rõ ràng để sản xuất thương phẩm quy mô công nghiệp.
• Cơ quan quản lý và khuyến nông: Có cơ sở khoa học để ban hành quy trình kỹ thuật phòng trừ tổng hợp ve sầu hại cà phê, phục vụ công tác chỉ đạo sản xuất nông nghiệp sạch.
• Nông dân trồng cà phê tại Tây Nguyên: Tiếp cận giải pháp sinh học hiệu quả cao, chi phí hợp lý, bảo vệ bộ rễ cây cà phê bền vững và nâng cao giá trị hạt cà phê xuất khẩu.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì?
   Luận án đã mở rộng lý thuyết bệnh lý học vi sinh của Samson (1974, 2004) bằng việc chứng minh cơ chế gây bệnh tích hợp giữa phức hệ enzyme ngoại bào (đặc biệt là Chitinase với vòng phân giải $24,6\text{ mm}$) và khả năng xâm nhiễm nội sinh tạo thể xơ cứng của chủng nấm bản địa Paecilomyces cicadae Pae1 trên ấu trùng ve sầu nhiệt đới Dundubia nagarasagna. Đây là bằng chứng thực nghiệm đầu tiên tại Việt Nam khẳng định vị trí ưu thế sinh thái của P. cicadae trong kiểm soát dịch hại ngầm vùng rễ.

2. Điểm đổi mới phương pháp luận so với các nghiên cứu trước đây là gì?
   So với nghiên cứu của Duke et al. (2002) tại Hoa Kỳ (chỉ khảo sát nấm chuyên tính bắt buộc khó nhân tạo) và Sangdee et al. (2015) tại Thái Lan (chỉ dừng lại ở mức ly trích hoạt chất trong phòng thí nghiệm), luận án đã tích hợp phương pháp định danh phân tử rDNA-ITS (MEGA 6) với thiết kế công nghệ lên men hai pha (pha lỏng kết hợp pha xốp hạt gạo), giải quyết bài toán nút thắt giữa nghiên cứu cơ bản và ứng dụng thực tiễn ngoài đồng ruộng.

3. Phát hiện nào gây bất ngờ nhất về mặt dữ liệu thực nghiệm?
   Đó là khả năng duy trì mật độ bào tử đính cực cao ($1,18 \times 10^9\text{ CFU/g}$) của P. cicadae trên cơ chất gạo tẻ thông thường với độ ẩm 50% mà không cần bổ sung các nguồn dinh dưỡng đắt tiền, cùng hiệu lực trừ ấu trùng ve sầu trên đồng ruộng diện rộng đạt $74,6–75,3%$, hoàn toàn tương đương hoặc vượt trội so với các loại thuốc hóa học tưới gốc liều cao nhưng tuyệt đối an toàn cho cây trồng.

4. Luận án có cung cấp quy trình nhân dòng và lặp lại nghiên cứu (Replication Protocol) không?
   Có. Luận án mô tả chi tiết từng bước: từ công thức môi trường phân lập PDA kháng sinh, cặp mồi PCR ITS1/ITS4, quy trình trắc nghiệm enzyme chitinase, thành phần dinh dưỡng dịch thể nhân giống cấp 2, đến quy chuẩn cơ chất gạo tẻ, độ ẩm, khối lượng túi $200\text{ g}$, nhiệt độ $25^\circ\text{C}$ và thời gian lên men 14–16 ngày, đảm bảo tính lặp lại hoàn hảo trong mọi phòng thí nghiệm vi sinh chuẩn mực.

5. Chương trình nghiên cứu 10 năm tới được phác thảo như thế nào?
   Định hướng tập trung vào: (1) Ứng dụng công nghệ giải mã hệ gen functional genomics để tối ưu hóa biểu hiện gen chitinase; (2) Phát triển công nghệ vi bọc sinh học kháng tia cực tím nhằm nâng cao độ bền của chế phẩm ngoài đồng ruộng; (3) Mở rộng ứng dụng chế phẩm trên các hệ thống cây công nghiệp giá trị cao khác như hồ tiêu, cao su và cây ăn quả tại Tây Nguyên.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Trần Văn Huy đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu với 6 đóng góp mang tính cốt lõi:

1. Xác định thành phần tập đoàn 7 loài nấm ký sinh tự nhiên trên ve sầu hại cà phê tại Tây Nguyên, định danh chính xác loài Paecilomyces cicadae bằng hình thái và giải trình tự gen rDNA-ITS.
2. Tuyển chọn thành công chủng nấm ưu việt P. cicadae Pae1 có hoạt lực enzyme chitinase mạnh nhất và độc lực diệt ấu trùng ve sầu Dundubia nagarasagna đạt $83,3–86,7%$ trong điều kiện phòng thí nghiệm.
3. Xác lập hoàn chỉnh các thông số sinh học, sinh thái học của nấm P. cicadae Pae1 (nhiệt độ tối ưu 24–26°C, pH 5,5–6,0, ẩm độ $\ge 80%$).
4. Làm chủ công nghệ lên men hai pha sản xuất sinh khối nấm trên cơ chất gạo tẻ, đạt mật độ bào tử đính $1,18 \times 10^9\text{ CFU/g}$ với khả năng bảo quản ổn định trên 6 tháng.
5. Chứng minh hiệu lực diệt ấu trùng ve sầu đồng ruộng vượt trội (đạt $78,2%$ diện hẹp; $74,6–75,3%$ diện rộng; $67,8–68,5%$ trong mô hình nông hộ), giúp giảm tỷ lệ vàng lá cà phê về mức an toàn sinh thái $7,8%$.
6. Đặt nền móng vững chắc cho việc thương mại hóa chế phẩm sinh học phòng trừ ve sầu bản địa, mở ra bước tiến mới cho nền nông nghiệp cà phê sinh thái, bền vững và đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn xuất khẩu quốc tế khắt khe.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Côn trùng thường bị nhiễm nhiều loài vi sinh vật như vi rút, vi khuẩn, nấm, tuyến trùng và nguyên sinh động vật. Trong đó, nấm ký sinh côn trùng có cơ chế xâm nhiễm chủ động vào cơ thể sâu hại và có khả năng phát tán nhanh bằng nhiều con đường như tiếp xúc, nhờ gió, ký chủ,v. Mặt khác, chúng có thể tồn tại lâu dài trong đất, trên cơ thể sâu hại nên chúng đóng vai trò quan trọng trong việc khống chế côn trùng có hại.

Đây là những tác nhân sinh học hữu dụng trong hệ thống quản lý sâu hại tổng hợp IPM (Gillespie, 1986; Rombach et al. Theo nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam cho thấy, hiện nay có khoảng hơn 700 loài nấm ký sinh côn trùng, đa số chúng thuộc lớp Hyphomycetes và thuộc ngành phụ nấm bất toàn Deuteromycotina (Wang X. Trong đó, một số loài nấm thuộc các chi Metarhizium, Beauveria và Paecilomyces đang được ứng dụng rộng rãi để phòng chống nhiều loại sâu hại cây trồng. Cho đến nay, đã có nhiều chế phẩm sinh học được sản xuất từ các nguồn nấm ký sinh côn trùng.

Các chế phẩm này có có hiệu quả cao trong việc phòng chống sâu hại cây trồng, đồng thời bảo vệ môi trường và sức khỏe con người (Noris et al. Các loài ve sầu hại cà phê có giai đoạn ấu trùng sống trong đất với thời gian dài, từ 1 đến 2 năm, có loài lên tới 17 năm nên thường bị nhiều loài nấm ký sinh gây chết (Richard et al., 1976; Chen et al., 1991; Duke et al., 2002; Phạm Thị Vượng và CS. Mặt khác do hệ sinh thái vườn cà phê có thời gian hình thành phát triển tương đối dài, thành phần chủng loài sinh vật có tính ổn định tương đối cao. Đặc biệt trong khu vực tán và gốc cà phê với ẩm độ không quá cao cũng không quá thấp khoảng 65 – 80%, được che bóng quanh năm nên hạn chế ánh sáng trực xạ.

Dịch ve sầu hại cà phê thường phát sinh và gây hại cục bộ với mật độ cao, đây là những điều kiện rất thuận lợi cho nấm ký sinh gây bệnh, lây nhiễm trong quần thể ve sầu. Trên thực tế, nhiều loài ve sầu có tỷ lệ bị nấm ký sinh tự nhiên khá cao, như loài ve sầu Magicicada tredecassini tại bang Arkansas của Mỹ có thời điểm bị nấm ký sinh lên đến 10,6% (Duke et al. 5 Đối với chi nấm Paecilomyces trong đó có loài Paecilomyces cicadae ký sinh ve sầu cũng đã có một số tác giả trên thế giới quan tâm nghiên cứu và đã đưa ra một số dẫn liệu về phân loại học và một số chỉ dẫn để nhân nuôi chúng (Chen et al., 1991; Samson et al., 2004; Liang et al., 2005; Peter et al. Hầu hết các công trình nghiên cứu nêu trên đều nhận định, các loài nấm ký sinh côn trùng thuộc chi Paecilomyces có khả năng nhân sinh khối tạo bào tử trần và có nhiều tiềm năng phát triển thành chế phẩm sinh học.

Hiện nay, việc nghiên cứu khai thác các loài nấm ký sinh côn trùng để phát triển các chế phẩm sinh học phòng trừ sâu hại trong đất đang được nhiều nhà khoa học quan tâm. Đặc biệt trong bối cảnh việc sử thuốc hóa học để phòng trừ ve sầu một cách tràn lan, vừa không mang lại hiệu quả cao vừa độc hại với môi trường và sức khỏe con người. Trong thời gian gần đây, đã có một số công trình công bố kết quả nghiên cứu phân lập các loài nấm ký sinh trên sâu hại cà phê (rệp sáp, ve sầu): Metarhizium anisopliae, Beauveria bassiana, Paecilomyces spp. (Phạm Văn Nhạ và CS., 2012, 2013; Nguyễn Như Chương và CS., 2016; Đào Thị Lan Hoa và CS., 2016; Nguyễn Quang Ngọc và CS.

Đồng thời, các nghiên cứu về đặc điểm sinh học, sinh thái, điều kiện nhân nuôi, khả năng tồn tại, v. của các loài nấm ký sinh côn trùng phổ biến như nấm xanh Metarhizium anisopliae, nấm trắng Beauveria bassiana đã được quan tâm để phục vụ nhân sinh khối, sản xuất chế phẩm và kỹ thuật sử dụng trên đồng ruộng. Các kết quả công bố đã bước đầu khẳng định vai trò của các chủng nấm ký sinh trong việc hạn chế một số loại sâu hại chính trên cây cà phê. Đây là những cơ sở khoa học và thực tiễn quan trọng, giúp định hướng cho việc thực hiện đề tài luận án.

Tổng quan tình hình nghiên cứu 1. Nghiên cứu về tác hại của ve sầu cây đối với cây trồng nói chung và cây cà phê nói riêng Theo Westwood (1840) ve sầu là động vật cổ xưa thuộc lớp Côn trùng (Insecta), bộ cánh nửa (Hemiptera), họ ve sầu (Cicadidae). Hiện nay, ve sầu được xếp vào bộ Cánh đều (Homoptera). Ve sầu có nhiều chi khác nhau với hàng nghìn 6 loài.

Chúng sống ở các vùng nhiệt đới và ôn đới và được ghi nhận là loại côn trùng phân bố rộng nhất trong tất cả các loại côn trùng. Chúng có mặt trên tất cả các lục địa trừ châu Nam Cực. Có khoảng 200 loài thuộc 38 chi ở Australia, 38 loài thuộc 5 chi ở New Zealand, 450 loài ở Châu Phi (riêng Nam Phi có khoảng 150 loài), 100 loài ở các lãnh địa vùng cực Bắc và chỉ có một loài duy nhất ở Anh. Hai chi lớn nhất trong họ ve sầu là Pomponia và Tacua.

Tuy nhiên, chi được biết nhiều nhất là Magicicada, có mặt ở hầu hết các vùng thuộc Bắc Mỹ và Nam Á (dẫn theo Phạm Thị Vượng và CS. Các tác giả khi nghiên cứu về ve sầu đều chỉ rõ, khi chúng tập trung với mật độ cao trên bộ rễ cây để hút nhựa, làm cây bị tổn thương vật lý, đặc biệt là đối với cây non (Simon, 1988; Marlatt 1923). Chúng có thể làm lá cây ngả màu vàng, cành cây trơ trụi, làm cây giảm tốc độ sinh trưởng. Một loài ve sầu có thể hại trên nhiều loại cây khác nhau và trên một loại cây có thể có nhiều loài ve sầu gây hại.

Tại Australia, loài ve sầu hại cà phê được xác định là Macrotristria dorsalis. Tại Brazil loài ve sầu hại cà phê là Quesada gigas và loài này cũng hại trên các loại cây khác như bơ (American persea), ca cao (Theobroma cacao), dâu tằm (Morus alba), v.v, nếu bị hại nặng chúng có thể gây héo cây, đặc biệt đối với cây non (Simon 1988; Marlatt, 1923). Tại Mỹ, tác giả Clifford và cộng sự thuộc trường Đại học Purdue bang Indiana (2017), cho biết, ve sầu gây hại hơn 200 loại cây trồng nông lâm nghiệp. Một số loại cây thường mẫn cảm với sự gây hại của ve sầu là: cây sồi, cây hoa anh đào, cây ăn quả và cây táo gai.

Theo các tác giả Raupp et al. (2005) thì sự gây hại của ve sầu đối với cây trồng chủ yếu là do ấu trùng chích hút rễ và đào hang dưới đất. Ve sầu trưởng thành gây ra thiệt hại không lớn, thiệt hại duy nhất mà ve sầu trưởng thành gây ra cho cây trồng là do đặc điểm đẻ trứng của con cái, bằng cách sử dụng một phần phụ của cơ quan đẻ trứng để đục một khe trong những cành cây, sau đó đẻ trứng vào trong khe đục. Vì vậy, làm cành non với nhiều rãnh khe thường bị gãy hoặc đổ xuống.

Trên những cây phát triển tốt, sự gây hại của trưởng thành là không nghiêm trọng do cây dễ dàng thay thế những nhánh đã bị gãy hoặc bị xén bởi 7 ve sầu bằng những cành mới. Tuy nhiên, những cây mới trồng hoặc cây non có thể bị chết hoặc sinh trưởng chậm, nếu vết thương do trưởng thành gây ra rộng. Đối với các loại ve sầu hại cây cà phê, tác giả Moulds (1990) cho biết, trứng của chúng được đẻ trên thân cây, cành cấp 1, 2 của cây cà phê. Sau khi ve sầu nở, rơi xuống đất và ngay lập tức chúng tìm cách chui ngay vào trong đất và tìm đến rễ cây để chích hút nhựa và bắt đầu chu kì sống dưới đất trong suốt pha ấu trùng và chỉ ngoi lên mặt đất trước khi vũ hoá trưởng thành từ 30-60 phút.

Ấu trùng sau khi chui xuống đất, đào các lỗ dọc theo các rễ chính thẳng xuống đất ở độ sâu từ 10-100 cm (tập trung chính ở độ sâu 10- 40 cm) hút dịch từ rễ cây thông qua vòi chích hút. Kết quả của việc hút dinh dưỡng của ve sầu đã gây nên 2 tác hại cho cây cà phê; tác hại thứ nhất là hút dịch rễ cây, tác hại thứ 2 quan trọng không kém là do trong quá trình đào lỗ đã gây ra hiện tượng đứt toàn bộ rễ tơ của cây, ảnh hưởng đến quá trình hút dinh dưỡng và nước của cây cà phê. Trong các vườn cà phê vào thời gian từ tháng 3-7 ấu trùng ve sầu đẫy sức chui lên khỏi mặt đất leo lên thân cây, các vật thể phía trên xung quanh gốc, nơi mà ấu trùng nằm dưới (lớp cành khô, lá rụng,,) để lột xác, hóa trưởng thành từ 6- 7 giờ tối đến 11- 12 giờ đêm. Sau khi hóa trưởng thành, chúng bay đến các cây to để ghép đôi giao phối, sau đó quay lại các vườn cà phê để đẻ trứng vào các cành hoặc thân cây phần bánh tẻ, có kẽ nứt.

Ve sầu trưởng thành cái sử dụng ống đẻ trứng cắm vào lớp vỏ cây, cành để đẻ trứng. Trứng được đẻ rời rạc từng quả theo từng ổ, mỗi ổ có từ 10 đến trên 50 trứng, một cây có thể có từ 1- 10 ổ. Số lượng ổ trứng phụ thuộc vào số lượng và kích thước cành cà phê cấp 1, 2. Ve sầu trưởng thành chọc vòi vào cành và thân cây cà phê hút dịch nhựa cây.

Nơi có mật độ trưởng thành cao thường gây hại cho cây rỗ rệt (Moulds, 1990). Các tác giả Rodrigo (2010) và cộng sự đã xác định có nhiều loài ve sầu gây hại cà phê (Coffee arabica L.) ở thị trấn Sarutaisa thuộc vùng đông nam của bang São Paulo Brazil. Nhóm tác giả đã xác định được một số loài mới đó là Fidicinoides sarutaiensis Santos, Martinelli sp. và Maccagnan sp.

Nghiên cứu sử dụng nấm ký sinh côn trùng để phòng trừ sâu hại cây trồng nói chung và ve sầu nói riêng 1. Sơ lược lịch sử nghiên cứu sử dụng nấm ký sinh côn trùng phòng trừ sâu hại cây trồng Nấm gây bệnh cho côn trùng là một tác nhân sinh học quan trọng trong việc khống chế côn trùng gây hại.