Tổng quan nghiên cứu

Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng trọng điểm sản xuất rau màu với diện tích khoảng 809 ha, chiếm gần 20% diện tích trồng rau của cả nước, tập trung chủ yếu tại các tỉnh Tiền Giang, An Giang, Trà Vinh, Sóc Trăng và Vĩnh Long. Sự phát triển nhanh chóng của ngành trồng rau màu kéo theo sự gia tăng các vấn đề dịch hại, đặc biệt là do sâu ăn tạp (Spodoptera litura) và sâu xanh da láng (Spodoptera exigua) gây ra, làm giảm năng suất và chất lượng sản phẩm. Hiện nay, nông dân tại nhiều địa phương đã sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) với tần suất cao, từ 10-15 lần phun/vụ, thậm chí vượt mức khuyến cáo, dẫn đến hiện tượng kháng thuốc nghiêm trọng và ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người.

Trong bối cảnh đó, việc nghiên cứu và ứng dụng các chế phẩm sinh học, đặc biệt là virus nhân đa diện Nucleopolyhedrosis virus (NPV), được xem là giải pháp bền vững, an toàn và thân thiện với môi trường. Virus NPV thuộc họ Baculoviridae có khả năng gây bệnh đặc hiệu trên sâu hại, được công nhận là tác nhân phòng trừ sinh học hiệu quả, đã được ứng dụng thành công tại nhiều quốc gia trong việc quản lý sâu ăn tạp và sâu xanh da láng.

Luận văn thạc sĩ này thực hiện trong giai đoạn 2013-2017 tại ĐBSCL nhằm thu thập, phân lập và tuyển chọn các chủng virus NPV bản địa có hiệu quả cao trên hai đối tượng sâu hại nói trên. Đồng thời, nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm sinh học NPV dạng khô và lỏng, đánh giá hiệu quả phòng trừ sâu ngoài đồng ruộng, góp phần giảm thiểu sử dụng thuốc hóa học, nâng cao chất lượng sản phẩm rau màu và đáp ứng các tiêu chuẩn GAP trong sản xuất nông nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về virus ký sinh côn trùng, đặc biệt là Baculoviridae và Nucleopolyhedrosis virus (NPV). Baculoviridae là họ virus có cấu trúc phức tạp, chứa DNA sợi đôi, tạo thể vùi (occlusion bodies - OBs) giúp virus tồn tại lâu dài trong môi trường. NPV có tính đặc hiệu cao với các loài sâu thuộc bộ Lepidoptera, gây bệnh cấp tính với tỷ lệ chết sâu cao, đồng thời an toàn với các sinh vật khác và môi trường.

Ba khái niệm chính được áp dụng gồm:

  • Đặc tính sinh học và hình thái học của NPV: Virus có thể vùi đa diện, kích thước thể vùi trung bình khoảng 1,2-1,5 µm, có khả năng tồn tại lâu dài nhờ thể vùi bảo vệ.
  • Cơ chế xâm nhiễm và gây bệnh của NPV: Virus xâm nhập qua đường miệng, hòa tan thể vùi trong ruột giữa sâu, giải phóng virion xâm nhập tế bào biểu mô ruột, nhân lên và gây chết sâu trong vòng 2-10 ngày tùy tuổi sâu và nồng độ virus.
  • Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và phụ gia đến hiệu lực virus: Ánh sáng tia cực tím làm giảm hoạt tính virus, trong khi acid boric 1% được xác định là chất phụ gia hiệu quả giúp tăng cường hoạt tính và bảo quản chế phẩm virus.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ các mẫu sâu ăn tạp và sâu xanh da láng tại chín tỉnh ĐBSCL trong giai đoạn 2013-2017. Tổng cộng đã phân lập và định danh 43 chủng virus SpltNPV trên sâu ăn tạp và 20 chủng SeNPV trên sâu xanh da láng.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Quan sát triệu chứng gây bệnh: Đánh giá biểu hiện bên ngoài và giải phẫu sâu nhiễm bệnh.
  • Hình thái học thể vùi virus: Quan sát dưới kính hiển vi huỳnh quang và kính hiển vi điện tử để xác định kích thước, hình dạng thể vùi.
  • Phân tích sinh học phân tử: Thực hiện PCR với cặp mồi PSF002 và PER001 để phát hiện gene polh đặc trưng của NPV, giải trình tự gene và so sánh với dữ liệu GenBank.
  • Thí nghiệm xác định độc lực virus: Đánh giá LC50 (nồng độ gây chết 50% sâu) và LT50 (thời gian gây chết 50% sâu) trên các giai đoạn tuổi sâu trong điều kiện phòng thí nghiệm.
  • Đánh giá hiệu lực chéo: Kiểm tra khả năng lây nhiễm chéo giữa SpltNPV và SeNPV.
  • Nghiên cứu chất phụ gia: Thử nghiệm phối trộn acid boric và Tinopal UNPA-GX với virus để tăng hiệu quả.
  • Đánh giá hiệu quả chế phẩm virus: Thử nghiệm trong nhà lưới và ngoài đồng ruộng trên các loại cây trồng như cải làm dưa, cải bắp, hành tím và hành lá.
  • Phương pháp chọn mẫu: Lấy mẫu ngẫu nhiên từ các ruộng rau màu có mật số sâu cao, cỡ mẫu đủ lớn để đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy.
  • Phân tích số liệu: Sử dụng các phương pháp thống kê mô tả, phân tích phương sai và so sánh trung bình để đánh giá hiệu quả và độc lực virus.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thu thập và định danh virus NPV bản địa: Đã thu thập 43 chủng SpltNPV và 20 chủng SeNPV tại chín tỉnh ĐBSCL. Kích thước thể vùi trung bình của SpltNPV là 1,459 ± 0,26 µm, SeNPV là 1,245 ± 0,17 µm. Kết quả PCR và giải trình tự gene polh cho thấy tỷ lệ tương đồng với các chủng virus trên GenBank đạt 95-97%.

  2. Độc lực và hiệu quả gây bệnh: Chín chủng SpltNPV và bốn chủng SeNPV được tuyển chọn có hiệu lực cao, gây chết sâu đạt 82-100% sau 7 ngày xử lý. LC50 và LT50 được xác định rõ ràng cho từng chủng và giai đoạn tuổi sâu, cho thấy sâu tuổi nhỏ mẫn cảm hơn sâu tuổi lớn.

  3. Hiệu lực chéo: Virus SpltNPV không lây nhiễm chéo cho sâu xanh da láng và ngược lại, khẳng định tính đặc hiệu của từng chủng virus đối với loài sâu mục tiêu.

  4. Ảnh hưởng của chất phụ gia: Acid boric 1% phối trộn với virus NPV tăng hiệu quả gây chết sâu lên 92,3-100% sau 7 ngày, đồng thời kéo dài thời gian bảo quản chế phẩm virus dạng khô ở 4°C đến 8 tháng vẫn giữ hiệu quả phòng trừ trên 56%.

  5. Hiệu quả ngoài đồng ruộng: Thử nghiệm tại huyện Châu Thành và Phụng Hiệp (Hậu Giang) cho thấy phun chế phẩm SpltNPV 2-3 lần trên cải làm dưa và cải bắp đạt hiệu quả phòng trừ từ 70,9 đến 94,7%. Chế phẩm SeNPV phun 3-5 lần tại thị xã Vĩnh Châu (Sóc Trăng) và huyện Bình Tân (Vĩnh Long) làm giảm tỷ lệ lá thiệt hại do sâu xanh da láng rõ rệt so với đối chứng.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu đã khẳng định sự tồn tại và đa dạng của các chủng virus NPV bản địa tại ĐBSCL, phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về tính đặc hiệu và hiệu quả của Baculoviridae trong phòng trừ sâu hại. Việc xác định LC50, LT50 và năng suất thể vùi cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm virus hiệu quả.

Hiệu lực chéo không xảy ra giữa SpltNPV và SeNPV phù hợp với đặc tính sinh học của virus NPV, giúp đảm bảo an toàn khi sử dụng đồng thời hai chế phẩm trên các đối tượng sâu khác nhau. Việc phối trộn acid boric làm tăng hiệu quả và khả năng bảo quản chế phẩm là bước tiến quan trọng, giúp nâng cao tính ổn định và ứng dụng thực tiễn.

Hiệu quả phòng trừ ngoài đồng ruộng đạt trên 70% cho thấy chế phẩm virus NPV có tiềm năng thay thế hoặc giảm thiểu thuốc hóa học, góp phần phát triển sản xuất rau màu bền vững, an toàn và thân thiện môi trường. Các kết quả này cũng phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ứng dụng NPV trong quản lý sâu hại tại các nước châu Á và thế giới.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh tỷ lệ chết sâu theo thời gian, bảng tổng hợp LC50, LT50 của các chủng virus và biểu đồ hiệu quả phòng trừ ngoài đồng ruộng giữa các nghiệm thức.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Phát triển quy trình sản xuất chế phẩm virus NPV dạng khô và lỏng: Áp dụng phối trộn acid boric 1% để tăng hiệu quả và kéo dài thời gian bảo quản, đảm bảo chất lượng sản phẩm trong vòng 8 tháng ở điều kiện 4°C. Chủ thể thực hiện: các phòng thí nghiệm và doanh nghiệp sản xuất thuốc sinh học. Thời gian: 1-2 năm.

  2. Khuyến cáo sử dụng chế phẩm virus NPV trong quản lý sâu ăn tạp và sâu xanh da láng: Phun 2-3 lần cho SpltNPV và 3-5 lần cho SeNPV trên các loại rau màu phổ biến như cải làm dưa, cải bắp, hành tím, hành lá để đạt hiệu quả phòng trừ trên 70%. Chủ thể thực hiện: nông dân, cán bộ kỹ thuật nông nghiệp. Thời gian: áp dụng ngay trong các vụ mùa.

  3. Tổ chức tập huấn và hướng dẫn kỹ thuật sử dụng chế phẩm virus NPV: Đào tạo nông dân và cán bộ kỹ thuật về cách bảo quản, pha chế và phun thuốc đúng kỹ thuật nhằm tối ưu hiệu quả và giảm thiểu sử dụng thuốc hóa học. Chủ thể thực hiện: các trung tâm khuyến nông, trường đại học, sở nông nghiệp. Thời gian: liên tục hàng năm.

  4. Xây dựng cơ sở dữ liệu và hệ thống giám sát virus NPV bản địa: Theo dõi sự đa dạng, hiệu lực và khả năng kháng thuốc của các chủng virus để cập nhật, điều chỉnh chiến lược phòng trừ sinh học phù hợp. Chủ thể thực hiện: các viện nghiên cứu, trường đại học. Thời gian: dài hạn, từ 3-5 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nông dân trồng rau màu tại ĐBSCL: Nhận được kiến thức về phương pháp quản lý sâu hại an toàn, hiệu quả, giảm thiểu thuốc hóa học, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

  2. Cán bộ kỹ thuật và khuyến nông: Áp dụng các kết quả nghiên cứu để tư vấn, hướng dẫn nông dân sử dụng chế phẩm virus NPV trong chương trình quản lý dịch hại tổng hợp (IPM).

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành Bảo vệ thực vật, Vi sinh vật nông nghiệp: Tham khảo phương pháp thu thập, phân lập, định danh virus NPV, kỹ thuật PCR và giải trình tự gene, cũng như quy trình sản xuất chế phẩm sinh học.

  4. Doanh nghiệp sản xuất thuốc trừ sâu sinh học: Sử dụng kết quả nghiên cứu để phát triển sản phẩm chế phẩm virus NPV phù hợp với điều kiện Việt Nam, nâng cao chất lượng và hiệu quả sản phẩm trên thị trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Virus NPV có an toàn cho con người và động vật không?
    Virus NPV chỉ gây bệnh cho sâu hại thuộc bộ Lepidoptera, không ảnh hưởng đến người, động vật có vú và các sinh vật khác. Các thử nghiệm an toàn trên chuột và người cho thấy không có dấu hiệu độc tính hay dị ứng.

  2. Chế phẩm virus NPV có thể thay thế hoàn toàn thuốc hóa học không?
    Chế phẩm virus NPV là giải pháp sinh học hiệu quả, tuy nhiên nên kết hợp trong chương trình quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) để tăng hiệu quả và hạn chế kháng thuốc.

  3. Thời gian bảo quản chế phẩm virus NPV là bao lâu?
    Chế phẩm virus NPV dạng khô bảo quản ở 4°C có thể giữ hiệu quả phòng trừ trên 56% sau 8 tháng, đặc biệt khi phối trộn với acid boric 1%.

  4. Virus NPV có lây nhiễm chéo giữa các loài sâu không?
    Nghiên cứu cho thấy virus SpltNPV không lây nhiễm chéo cho sâu xanh da láng và ngược lại, đảm bảo tính đặc hiệu và an toàn khi sử dụng đồng thời.

  5. Làm thế nào để tăng hiệu quả của chế phẩm virus NPV khi phun ngoài đồng?
    Phối trộn acid boric 1% với virus NPV giúp tăng hiệu quả gây bệnh lên 92-100%. Ngoài ra, phun đúng liều lượng, thời điểm và số lần phun (2-5 lần tùy loại sâu) cũng rất quan trọng.

Kết luận

  • Đã thu thập và định danh thành công 43 chủng SpltNPV và 20 chủng SeNPV bản địa tại chín tỉnh ĐBSCL với tỷ lệ tương đồng gene polh đạt 95-97%.
  • Tuyển chọn được 9 chủng SpltNPV và 4 chủng SeNPV có hiệu lực cao, gây chết sâu đạt 82-100% sau 7 ngày xử lý.
  • Xác định acid boric 1% là chất phụ gia hiệu quả giúp tăng hoạt tính và kéo dài thời gian bảo quản chế phẩm virus NPV.
  • Thử nghiệm ngoài đồng ruộng cho thấy hiệu quả phòng trừ sâu ăn tạp và sâu xanh da láng đạt từ 70,9 đến 94,7%, mở ra hướng quản lý sinh học bền vững cho rau màu tại ĐBSCL.
  • Đề xuất phát triển quy trình sản xuất chế phẩm virus NPV, tổ chức tập huấn kỹ thuật và xây dựng cơ sở dữ liệu virus bản địa để ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp.

Next steps: Triển khai sản xuất quy mô lớn chế phẩm virus NPV, mở rộng thử nghiệm trên các loại cây trồng khác, đồng thời phối hợp với các cơ quan khuyến nông để phổ biến kỹ thuật sử dụng.

Call to action: Các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và nông dân hãy cùng hợp tác phát triển và ứng dụng chế phẩm virus NPV nhằm nâng cao hiệu quả quản lý sâu hại, bảo vệ môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững tại Việt Nam.