Nghiên cứu Bacillus thuringiensis cho chế phẩm diệt côn trùng Diptera

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Vi khuẩn Bacillus thuringiensis

1.2. Lịch sử nghiên cứu và ứng dụng của Bacillus thuringiensis

1.3. Vị trí, đặc điểm hình thái và sinh thái học Bacillus thuringiensis

1.4. Đặc điểm phân loại. Hệ gen của vi khuẩn Bacillus thuringiensis

1.5. Đặc điểm protein độc tố diệt côn trùng

1.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và sinh tổng hợp độc tố của vi khuẩn B.

1.7. Nhu cầu dinh dưỡng của Bacillus thuringiensis

1.8. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vi khuẩn B. thuringiensis ở Việt Nam

2. CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Vật liệu, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu

2.2. Chủng vi sinh vật

2.3. Cặp mồi khuếch đại gen cry2A và hệ vector

2.4. Môi trường nuôi cấy

2.5. Địa điểm và thời gian thực hiện thí nghiệm

2.6. Phương pháp nghiên cứu

2.6.1. Phương pháp vi sinh

2.6.2. Phương pháp thử hoạt tính sinh học

2.6.3. Phương pháp sinh học phân tử

2.6.4. Tối ưu hóa môi trường lên men theo phương pháp đáp ứng bề mặt

3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Phân lập và lựa chọn chủng hiệu lực kháng côn trùng bộ hai cánh từ các chủng Bacillus thuringiensis

3.2. Phân lập các chủng Bacillus

3.3. Nghiên cứu protein tinh thể

3.4. Phân loại dưới loài các chủng Bacillus thuringiensis phân lập

3.5. Đánh giá khả năng diệt côn trùng bộ hai cánh của các chủng phân lập

3.6. Khẳng định sự có mặt của cry2A liên quan tới tính trạng diệt côn trùng bộ hai cánh ở các chủng phân lập

3.7. Phát hiện gen cry2A từ các chủng Bacillus thuringiensis đã phân loại huyết thanh bằng phương pháp PCR

3.8. Tách dòng và đọc trình tự gen cry2A

3.9. Biểu hiện gen

3.10. Nghiên cứu tối ưu điều kiện biểu hiện gen

3.11. Tinh chế protein tái tổ hợp bằng cột sắc kí ái lực Probond Nikel Resin

3.12. Hoạt tính diệt côn trùng bộ hai cánh của rCry2A và chủng MSS8

3.13. Lựa chọn môi trường và tối ưu lên men làm tăng khả năng hình thành protein tinh thể của chủng vi khuẩn MSS8

3.14. Xử lý bã bia làm nguyên liệu nuôi cấy vi khuẩn MSS8

3.15. Đánh giá tác động độc lập của các yếu tố dinh dưỡng bổ sung vào dịch thủy phân bã bia đến sinh trưởng và sinh tinh thể độc của vi khuẩn MSS8

3.16. Tối ưu hóa môi trường lên men cho vi khuẩn MSS8.4 từ nguồn bã bia

3.17. Nghiên cứu tạo chế phẩm

3.18. Ảnh hưởng của điều kiện lên men đến sinh trưởng, hình thành bào tử và sinh tinh thể độc của chủng MSS8

3.19. Kết quả thử nghiệm chế phẩm BT với ấu trùng ruồi nhà

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐƯỢC CÔNG BỐ

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis (Bt) là một loại vi khuẩn đất nổi bật với khả năng sản sinh ra các protein tinh thể độc có khả năng diệt côn trùng, đặc biệt là các loài thuộc bộ hai cánh (Diptera). Vi khuẩn này đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp như một biện pháp sinh học để kiểm soát côn trùng gây hại mà không gây hại cho con người và môi trường. Nghiên cứu cho thấy rằng các protein độc này, như protein cry, có khả năng tác động lên hệ thống tiêu hóa của côn trùng, dẫn đến cái chết của chúng. Việc sử dụng Bacillus thuringiensis trong sản xuất chế phẩm diệt côn trùng không chỉ giúp bảo vệ cây trồng mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực của hóa chất lên môi trường.

1.1. Lịch sử nghiên cứu và ứng dụng

Lịch sử nghiên cứu về Bacillus thuringiensis bắt đầu từ cuối thế kỷ 19, khi Louis Pasteur phát hiện ra vi khuẩn này. Từ đó, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để xác định khả năng diệt côn trùng của nó. Năm 1930, chế phẩm đầu tiên từ Bt được sản xuất để diệt sâu hại lúa mì. Qua nhiều thập kỷ, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng Bacillus thuringiensis có thể diệt nhiều loại côn trùng khác nhau, bao gồm cả muỗi và ruồi, nhờ vào các protein độc tố mà nó sản sinh. Sự phát triển của công nghệ sinh học đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc ứng dụng Bt trong nông nghiệp, đặc biệt là trong việc phát triển các chế phẩm sinh học an toàn và hiệu quả.

II. Đặc điểm sinh học của Bacillus thuringiensis

Các chủng Bacillus thuringiensis có khả năng sinh sản và phát triển trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau. Chúng có thể tồn tại dưới dạng bào tử, giúp chúng chịu đựng được các điều kiện khắc nghiệt. Đặc điểm nổi bật của Bt là khả năng sản sinh ra các protein độc tố, như cry1, cry2, có tác dụng diệt côn trùng. Các protein này được hình thành dưới dạng tinh thể và chỉ hoạt động khi được tiêu hóa bởi côn trùng. Nghiên cứu cho thấy rằng các yếu tố như pH, nhiệt độ và thành phần dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy có ảnh hưởng lớn đến khả năng sinh tổng hợp các protein độc này. Việc tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả sản xuất chế phẩm diệt côn trùng từ Bacillus thuringiensis.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các yếu tố như pH, nhiệt độ và nồng độ dinh dưỡng có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của Bacillus thuringiensis. Đặc biệt, pH tối ưu cho sự phát triển của vi khuẩn này thường nằm trong khoảng 6-7. Nhiệt độ cũng là một yếu tố quan trọng, với nhiệt độ tối ưu thường là 30-37 độ C. Việc điều chỉnh các yếu tố này trong môi trường nuôi cấy có thể giúp tăng cường khả năng sinh tổng hợp protein độc, từ đó nâng cao hiệu quả của chế phẩm diệt côn trùng.

III. Ứng dụng Bacillus thuringiensis trong nông nghiệp

Việc ứng dụng Bacillus thuringiensis trong nông nghiệp đã mang lại nhiều lợi ích. Chế phẩm từ Bt không chỉ giúp kiểm soát côn trùng gây hại mà còn bảo vệ sức khỏe con người và môi trường. Các nghiên cứu cho thấy rằng chế phẩm diệt côn trùng từ Bacillus thuringiensis có thể giảm thiểu sự phát triển của côn trùng gây hại mà không gây ra tác động tiêu cực đến các loài sinh vật có ích khác. Hơn nữa, việc sử dụng Bt còn giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào các loại thuốc trừ sâu hóa học, từ đó góp phần bảo vệ môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững.

3.1. Tác động đến môi trường

Sử dụng chế phẩm từ Bacillus thuringiensis có tác động tích cực đến môi trường. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng chế phẩm này không gây hại cho các loài sinh vật có ích như ong, bướm và các loài động vật khác. Hơn nữa, việc giảm thiểu sử dụng thuốc trừ sâu hóa học giúp bảo vệ nguồn nước và đất, từ đó duy trì sự cân bằng sinh thái. Việc phát triển các chế phẩm sinh học từ Bacillus thuringiensis không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường sống cho các thế hệ tương lai.

Luận án nghiên cứu Bacillus thuringiensis để phát triển chế phẩm diệt côn trùng bộ hai cánh Diptera