Chương 1 GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của luận án Trong những năm gần đây diện tích rau màu của Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) phát triển nhanh chóng và ngày càng có tính chuyên biệt cao.809 ha đất trồng rau (khoảng 20% diện tích trồng rau của cả nước) tập trung nhiều nhất ở các tỉnh như Tiền Giang 31.994 ha, An Giang 31.052 ha, Trà Vinh 25.894 ha, Sóc Trăng 24.427 ha và Vĩnh Long 15. Trong đó, diện tích rau ăn lá 105.154 ha, rau ăn trái 77.068 ha, rau ăn củ 25.393 ha và còn lại là các loại rau khác (Phạm Văn Dư và ctv. Song song với diện tích và sản lượng các loại rau màu được gia tăng thì các vấn đề dịch hại đặc biệt do côn trùng gây ra là một trong những nguyên nhân làm giảm năng suất cũng như chất lượng của sản phẩm. Một trong những loại côn trùng gây hại nghiêm trọng là sâu ăn tạp (Spodoptera litura) và sâu xanh da láng (Spodoptera exigua).
Hai loại côn trùng đều thuộc họ ngài đêm (Noctuidae), bộ cánh vẩy (Lepidoptera) và là loài đa thực gây hại trên rất nhiều loại cây trồng trong đó tập trung gây hại chính trên nhóm cây rau màu như cây hành, các cây thuộc họ đậu, họ bầu bí, họ thập tự, họ cà, cây bắp. (Smagghe et al., 1998; Nguyễn Thị Thu Cúc và ctv., 1999; Liu et al. Cho đến nay, thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) luôn luôn được người dân sử dụng để quản lý hai loại sâu hại này, nhiều nơi nông dân đã phun từ 10 – 15 lần thuốc hóa học/vụ (Trần Văn Hai, 1997; Nguyễn Thị Chắt và ctv. Thậm chí nhiều người dân còn dùng thuốc với liều cao hơn mức khuyến cáo rất nhiều lần (Trần Văn Hai, 1997).
Aldosari et al. (1996) nhận thấy rằng S. exigua đã phát triển tính kháng đối với Malathion, Endrin, methomyl và S. litura cũng kháng mạnh với Deltamethrin (Chaufaux and Ferron, 1986).
Hiện tượng này cũng được Brewer et al. (1990) ghi nhận đối với các hoạt chất Fenvalerate, Permethrin và Methomyl ở thành trùng đực của S. Theo Kerns et al. (1998), mức độ kháng cao nhất của S.
exigua đối với Methomyl đến 552 lần còn S. litura là 326 lần, đồng thời hình thành tính kháng chéo đối với hoạt chất Thiodicarb. Theo Pérez et al. exigua thể hiện khả năng kháng đối với Cypermethrin, Deltamethrin ở mức cao, vừa phải với Chlorpyriphos và Methomyl.
Theo thống kê đầy đủ thì danh mục thuốc BVTV được phép sử dụng đến năm 2014 tại Việt Nam là 1.643 hoạt chất, cao gấp 2,5 - 4,1 lần so với các nước trong khu vực như Thái Lan, Malaysia chỉ khoảng 400 - 600 loại; Trung Quốc khoảng 630 loại (Nguyễn Kim Vân, 2014). Từ trước năm 1985, khối lượng hóa chất BVTV được sử dụng hàng năm khoảng 1 6.000 tấn thì đến năm 2014 Việt Nam nhập và sử dụng từ 70.000 tấn, đã tăng gấp hơn 10 lần (Trần Xuân Định, 2015). Việc sử dụng quá nhiều loại thuốc BVTV đang là một thách thức không nhỏ được đặt ra cho ngành BVTV do có rất nhiều báo cáo cho thấy việc lạm dụng nhiều loại thuốc hóa học trong sản xuất nông nghiệp như hiện nay sẽ gây ra nhiều vấn đề như mất cân bằng sinh thái, gia tăng tính kháng thuốc của sâu hại, dư lượng độc chất tồn lại ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người. litura) và sâu xanh da láng (S.
exigua) có vòng đời sâu ngắn và sự gây hại cực kỳ nghiêm trọng trên nhiều loại rau màu nên nông dân đã sử dụng thuốc BVTV để quản lý hai đối tượng trên vì thế sản phẩm chứa dư lượng thuốc BVTV rất lớn. Bên cạnh đó, xu thế hội nhập quốc tế và các yêu cầu về nông sản an toàn, đạt các tiêu chuẩn GAP (VietGAP, EuroGAP và GlobalGAP) trên rau màu đã và đang được phát triển rất mạnh ở ĐBSCL. Vì vậy, để giảm thiểu lượng hóa chất BVTV trong sản xuất nông nghiệp, một trong những hướng đi của ngành BVTV Việt Nam là cố gắng đẩy mạnh sử dụng các chế phẩm sinh học nói chung và các tác nhân phòng trừ sinh học nói riêng. Virus nhân đa diện Nucleopolyhedrovirus (NPV) gây bệnh côn trùng thuộc nhóm Baculovirus (họ Baculoviridae) đã được các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu và phát triển thành thuốc trừ sâu sinh học phòng trị côn trùng thuộc Lepidopteran, Hymenopteran, Dipteran và Coleopteran (Bonning and Hammock, 1996; Hammock et al., 1993; Martignoni and Iwai, 1986).000 loài côn trùng bị nhiễm bởi virus này, đây là một tác nhân được công nhận là có khả năng thay thế thuốc trừ sâu hóa học có hiệu quả nhất và quan trọng do tính an toàn đối với môi trường và các sinh vật khác (Hunter – Fujita et al.
Hiện nay, một số nước tiên tiến trên thế giới đã sử dụng virus NPV phòng trừ các loại sâu hại cây trồng phổ biến như sâu ăn tạp (Spodoptera litura), sâu đo (Trichoplusia ni), sâu xanh da láng (Spodoptera exigua), sâu xanh bông (Heliothis armigera), sâu tơ (Plutella xylostella), sâu cuốn lá trà (Adoxophyes orana), sâu xếp lá trà (Honoma magnanima) (Kunimi, 2005; Hughes and Wood, 1981; Hughes et al., 1986; Takatsuka et al., 2005; Phạm Thị Thùy, 2004) và có hơn 20 loại virus của các loài sâu hại đã được sản xuất theo phương pháp công nghiệp thành dạng thuốc trừ sâu thương mại như Gemstar, Virin-HS, Spod-X, Ness-A, Ness-E, Spodopterin, Capex 2. Xuất phát từ thực tế, đề tài “Nghiên cứu đặc tính và hiệu quả phòng trừ của Nucleopolyhedrosis virus (NPV) trên sâu ăn tạp (Spodoptera litura Fabr.) và sâu xanh da láng (Spodoptera exigua Hubn.) tại Đồng bằng sông 2 Cửu Long” được thực hiện nhằm phát hiện, tìm kiếm nguồn virus bản địa có khả năng phòng trị sâu gây hại cây trồng. Hướng nghiên cứu này đã chọn virus NPV làm tác nhân phòng trừ sinh học đối với sâu ăn tạp và sâu xanh da láng với giả thuyết được đặt ra là liệu tại các vùng trồng rau màu ở ĐBSCL có nguồn virus NPV bản địa và có khả năng khống chế được sâu hại hay không. Một khi các chủng virus được phát hiện thì có thể nghiên cứu ứng dụng trong sản xuất thuốc trừ sâu sinh học chuyên trị hai loại sâu trên để mở ra hướng sản xuất rau màu theo hướng bền vững, an toàn và thân thiện với môi trường.2 Mục tiêu của luận án Thu thập, phân lập và tuyển chọn được chủng virus NPV cho hiệu quả cao đối với sâu ăn tạp và sâu xanh da láng tại ĐBSCL.
Xây dựng được quy trình sản xuất chế phẩm sinh học NPV dạng lỏng và dạng khô trong điều kiện phòng thí nghiệm. Ứng dụng được chế phẩm sinh học NPV trong quản lý sâu ăn tạp (SAT) và sâu xanh da láng (SXDL) trên đồng ruộng.3 Nội dung nghiên cứu Để luận án đạt được 3 mục tiêu trên, nghiên cứu đã được thực hiện gồm các nội dung như sau: Thu thập, phân lập và định danh virus NPV (Nucleopolyhedrosis virus) gây bê ̣nh trên sâu ăn tạp và sâu xanh da láng tại các ruộng rau màu ở một số tỉnh ĐBSCL. Nghiên cứu tính độc của các mẫu virus đa diện nhân thuộc hai loài là virus SpltNPV (Spodoptera litura nucleopolyhedrovirus), SeNPV (Spodoptera exigua nucleopolyhedrovirus) đố i với sâu ăn tạp và sâu xanh da láng trong điề u kiện phòng thí nghiê ̣m. Ở phần nghiên cứu này sẽ tập trung đánh giá hiê ̣u quả của các chủng virus SpltNPV, SeNPV; xác đinh ̣ giá tri ̣ LC50, LT50 của virus SpltNPV, SeNPV cũng như khảo sát sự suy giảm hiệu lực của virus và sự lây nhiễm chéo giữa virus SpltNPV và SeNPV nhằm củng cố lại tính chuyên biệt của virus NPV.
Nghiên cứu việc phối trộn thêm các chất phụ gia như Tinopal UNPA-GX và acid boric để làm tăng hoạt tính của virus SpltNPV, SeNPV phục vụ cho mục tiêu sản xuất chế phẩm sinh học. Ngoài ra, đề tài cũng nghiên cứu các điều kiện bảo quản chế phẩm sinh học NPV sao cho thời gian tồn trữ được lâu nhất. 3 Đánh giá hiệu quả của chế phẩm virus SpltNPV và SeNPV trên SAT và SXDL trong điều kiện nhà lưới và ngoài đồ ng.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là virus NPV có khả năng tiêu diệt sâu ăn tạp và sâu xanh da láng gây rại rau màu tại ĐBSCL. Nghiên cứu được giới hạn trên các loại cây trồng có sự xuất hiện chủ yếu của sâu ăn tạp là cải làm dưa, cải bắp và sâu xanh da láng là hành tím và hành lá.2 Phạm vi nghiên cứu Các nghiên cứu tập trung thu thập chủng virus NPV gây bệnh trên SAT, SXDL ngoài đồng, nghiên cứu đánh giá về hiệu lực sinh học của các chủng virus đối với sâu gây hại trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhà lưới và ngoài đồng.
Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm sinh học có nguồn gốc từ virus NPV, đồng thời xây dựng hoàn thiện quy trình sử dụng chế phẩm này ở các mô hình sản xuất rau màu tại các tỉnh ĐBSCL. Các nghiên cứu được thực hiện từ tháng 08/2013 đến tháng 11/2016.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.1 Ý nghĩa khoa học Đề tài có ý nghĩa khoa học cao vì nghiên cứu về virus NPV có hệ thống trên hai đối tượng là SAT và SXDL tại ĐBSCL như thu thập, định danh, thử nghiệm độc tính của các chủng virus. Ngoài ra, đề tài còn hướng đến việc sản xuất thử nghiệm chế phẩm virus cho hiệu quả cao ngoài đồng để từ đó có cơ sở khuyến cáo người nông dân sử dụng nhằm thay thế dần cho thuốc BVTV.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết quả của đề tài sẽ mở ra hướng quản lý một số loài sâu hại khác thuộc bộ cánh vẩy (Lepidoptera) theo IPM, thay thế hoặc luân phiên với thuốc hóa học cũng như kết quả sẽ là cơ sở dữ liệu cho các hướng nghiên cứu tiếp theo về đấ u tranh sinh ho ̣c côn trùng.3 Những đóng góp mới của luận án Luận án đã cung cấp các thông tin quan trọng như phương pháp thu thập, xác định virus NPV gây bệnh trên côn trùng dựa vào các đặc điểm triệu chứng, hình thái của thể vùi và sử dụng công nghệ sinh học dò tìm gene polh của polyhedrin (đặc trưng cho nhận biết virus NPV) để xác định được loài virus gây bệnh trên SAT và SXDL. Về mặt lý luận, luận án cũng đã khái quát được 4 một số đặc tính của virus NPV bản địa góp phần bổ sung vào cơ sở dữ liệu về lĩnh vực phòng trừ sinh học côn trùng tại ĐBSCL.
Kết quả đạt được là một bộ sưu tập gồm 43 chủng virus SpltNPV (Spodoptera litura nucleopolyhedrovirus) gây bệnh trên sâu ăn tạp và 20 chủng virus SeNPV (Spodoptera exigua nucleopolyhedrovirus) gây bệnh trên sâu xanh da láng tại chín tỉnh thuộc ĐBSCL, trong đó, mỗi tỉnh đã chọn lựa được chủng virus cho hiệu quả cao đối với sâu hại.