Đặt vấn đề Sâu bệnh gây hại luôn là mối đe dọa cho nền sản xuất nông nghiệp. Đối với các quốc gia dựa nên nông nghiệp, sự nguy hại đó lại càng nghiêm trọng hơn. Chính vì vậy chúng trở thành đối tượng quan tâm trong rất nhiều nghiên cứu khoa học với mong muốn làm sao loại trừ được các loài sâu bệnh gây hại. Nước ta là nước nhiệt đới khí hậu nóng ẩm, lượng mưa hàng năm lớn, là điều kiện thuận lợi cho các loại sâu bệnh bùng phát, gây hại cho cây trồng, dẫn đến tổn thương cây trồng rất cao, mà phần lớn là sử dụng thuốc hoá học.
Trên thực tế, phương pháp này có hiệu quả tức thời nhưng nếu sử dụng lâu dài sẽ dẫn đến tình trạng thoái hoá đất, ô nhiễm môi trường và dẫn đến sự kháng thuốc của các loại sâu bệnh. Vì vậy, biện pháp sử dụng vi sinh vật ký sinh và diệt trừ sâu hại để sản xuất chế phẩm sinh học sẽ là một trong những giải pháp thiết thực để có một nền nông nghiệp bền vững (Phạm Thị Thùy, 2004; L. Ibrahim et al. Qua nhiều thập kỷ, để diệt các sâu bệnh gây hại, con người dựa chủ yếu biện pháp hóa học như một biện pháp đem lại hiệu quả tối đa.
Tuy nhiên song song với lợi ích đó, biện pháp hóa học gây xáo trộn hệ sinh thái, làm thoái hóa và làm ô nhiễm môi trường. Cao hơn nữa, thuốc hóa học còn làm tăng tính kháng thuốc của sâu hại và dư lượng thuốc hóa học tồn đọng trong thực vật gây tác động xấu đến sức khỏe của con người. Trước thực tế đó, con người phải tìm kiếm một phương pháp khác vừa hiệu quả vừa an toàn cho con người và không ô nhiễm môi trường đồng thời không làm mất cân bằng sinh thái. Trên cơ sở đó, biện pháp phòng trừ bằng sinh học ra đời.
Biện pháp này dựa trên khả năng kí sinh của các loài nấm, vi khuẩn, virus và khả năng ăn con mồi của các loài ăn thịt, có nghĩa là sử dụng các sinh vật sống để diệt trừ côn trùng gây hại. Nhờ những ưu điểm của mình, biện pháp này hiện đang được các nhà khoa học khắp thế giới rất quan tâm và là hướng ưu tiên hàng đầu trong công tác phòng trừ sâu bệnh. 1 Ở Việt Nam, biện pháp sinh học cũng được quan tâm và phát triển trong nhiều năm gần đây khi mà vấn đề ngộ độc thực phẩm và nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật đã lên đến mức báo động. Trong số các tác nhân phòng trừ thì các chủng nấm ký sinh côn trùng như nấm xanh Metarhizium sp., nấm trắng Beauveria sp.
được sử dụng rộng rãi vì có ưu điểm là phổ kí sinh rộng (Phạm Thị Thùy, 2004; L. Ibrahim et al. Sản xuất chế phẩm nấm sử dụng trong phòng trừ sâu hại cây trồng cũng lại là vấn đề quan tâm của Công nghệ sinh học. Vai trò của chế phẩm sinh học với nguồn gốc là các vi sinh vật có tác dụng ức chế nấm gây bệnh trong sản xuất nông nghiệp ngày càng được quan tâm do có các ưu điểm: Không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, vật nuôi, cây trồng.
Không gây ô nhiễm môi trường sinh thái. Có tác dụng cân bằng hệ sinh thái (vi sinh vật, dinh dưỡng,…) trong môi trường đất nói riêng và môi trường nói chung. Có tác dụng đồng hóa các chất dinh dưỡng, góp phần tăng năng suất và chất lượng nông, lâm phẩm. Có tác dụng giảm thiểu dịch hại, tăng khả năng đề kháng bệnh, tăng năng suất chất lượng cây trồng mà không làm ảnh hưởng đến môi trường như các lọai thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc hóa học khác.
Không những thế chế phẩm sinh học còn có khả năng phân hủy, chuyển hóa các chất hữu cơ bền vững, các phế thải sinh học, phế thải nông nghiệp, công nghiệp, góp phần làm sạch môi trường. Đứng trước yêu cầu của sản xuất phải có sản phẩm an toàn cho thị trường trong nước và xuất khẩu thì sử dụng biện pháp sinh học trong phòng trừ sâu hại rất cần thiết. Do vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu “Nghiên cứu phân lập, tuyển chọn chủng nấm Beauveria sp. phòng trừ sâu hại cây trồng” nhằm tuyển chọn được bộ chủng nấm trắng Beauveria sp.
có hiệu lực ký sinh côn trùng hại cây trồng trong điều kiện phòng thí nghiệm. Mục tiêu nghiên cứu Phân lập, tuyển chọn và đánh giá được các hoạt tính sinh học của các chủng chủng nấm trắng Beauveria sp. ký sinh sâu hại cây trồng. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.
Giới thiệu về nấm Beauveria bassiana 2. Vị trí phân loại Lớp: Deuteromycetes. Giống Beauveria thường được chia thành 3 loài: Beauveria bassiana, Beauveria brongniarti, Beauveria alba, trong đó 2 loài đầu là tác nhân gây bệnh côn trùng (Nguyễn Ngọc Tú và Nguyễn Cửu Thị Hương Giang, 1997). Đặc điểm hình thái Theo Nguyễn Ngọc Tú và Nguyễn Cửu Thị Hương Giang (1997), “Nấm Beauveria bassiana có bào tử trần hình cầu (đường kính 1 - 4 m) đến hình trứng (1,5-5,5 x 1,3 m).
Sợi nấm có chiều ngang khoảng 3 - 5 mm phát triển dày đặt trên môi trường, mang nhiều cuống sinh bào tử và bào tử. Mặt khuẩn lạc nấm dạng phấn trắng.” Nấm khi mọc trên côn trùng thường có màu trắng hoặc vàng nhạt, đôi khi hơi sẫm, bề mặt trơn và có nhiều bột, hiếm khi tập hợp thành bó sợi. Khi mọc trên môi trường thạch, nấm Beauveria bassiana nhìn chung có màu trắng, viền khuẩn lạc thường có màu kem hoặc vàng nhạt, thỉnh thoảng có màu đỏ nhạt (Nguyễn Ngọc Tú và Nguyễn Cửu Thị Hương Giang, 1997). Beauveria bassiana tạo rất nhiều bào tử, bào tử thường có hình cầu, hình trứng, có khi chiều dài lên tới 20 m với 1 m chiều rộng.
Các sợi nấm khí sinh mang các giá bào tử trần ngắn, phồng to 3 - 5 x 3 - 6 m. Các giá bào tử này hoặc tạo thành các nhánh ở phần ngọn, hoặc trực tiếp tạo thành các tế bào sinh bào tử trần. Các tế bào sinh bào tử trần thành cụm, được tạo thành từ giá hoặc từ nhánh của giá, hoặc được tạo thành trực tiếp từ sợi nấm khí sinh hay từ nhánh ngang và ngắn của các sợi nấm này. Phần gốc của tế bào sinh bào tử trần hình cầu, hình chai 2,5 - 3,5 x 3 - 6 m, phần ngọn của tế bào dạng cuống hẹp, ngoằn ngoèo hình chữ chi, hoặc ngoằn ngoèo không đều, có răng cưa 1 x 5 - 20 m.
Bào tử trần không có vách ngăn, hình cầu hoặc elip, đôi khi có gốc nhọn, nhẵn 2 – 3 x 2 – 4 3 m, màu trắng hay vàng nhạt (Nguyễn Ngọc Tú và Nguyễn Cửu Thị Hương Giang, 1997). Đặc điểm nuôi cấy 2. Môi trường nuôi cấy Do có hệ enzyme phong phú (lipase, protease, urease, asparaginase, amylase) nên nấm này có khả năng phát triển trên nhiều loại môi trường dinh dưỡng với các thành phần khác nhau. Trong đó môi trường thạch khoai tây hay được sử dụng và khả năng phát triển của nấm trên môi trường này là tốt nhất (Nguyễn Ngọc Tú và Nguyễn Cửu Thị Hương Giang, 1997).
Điều kiện nhiệt độ Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng, hầu như ảnh hưởng tới toàn bộ hoạt động sống của nấm, mỗi loại nấm chỉ có khả năng phát triển trong một giới hạn nhiệt độ nhất định. Nhiệt độ thích hợp nhất cho sự nảy mầm, phát triển và tạo bào tử của nấm Beauveria bassiana là 25 – 30oC (Nguyễn Ngọc Tú và Nguyễn Cửu Thị Hương Giang, 1997). Điều kiện pH Theo Veliska (1967), giá trị pH môi trường từ 3 - 9 không ảnh hưởng tới sự phát triển tạo sinh khối của nấm Beauveria bassiana và theo Goral (1970) nấm Beauveria bassiana thuộc vi sinh vật có khả năng điều chỉnh pH môi trường, pH thuận lợi cho sự phát triển là 5,7 - 6,0. Ngoài ra, có nhiều nghiên cứu cho rằng khả năng phát triển tốt nhất của nấm Beauveria bassiana là 6,2 - 6,3 (trích dẫn bởi Nguyễn Ngọc Tú và Nguyễn Cửu Thị Hương Giang, 1997).
Điều kiện phân bố Nấm Beauveria bassiana phân bố rộng khắp. Giống như hầu hết các loại nấm diệt sâu khác, khi rơi vào một nơi nào đó, chúng đều có khả năng trở thành thành viên trong sinh quần nơi đó và tự sinh sôi nảy nở tăng lên. Vì là vật ký sinh chuyên hóa rộng nên nấm này có khả năng tồn tại khi thiếu vật chủ chính. Khả năng nhiễm thành công của nấm với côn trùng là khá lớn vì chúng có nhiều cách xâm nhiễm khác nhau: qua lớp cutin, qua đường tiêu hóa, qua đường hô 4 hấp và qua lỗ của thân.
Ngoài ra, nấm Beauveria bassiana còn có khả năng tồn tại trong điều kiện môi trường không thuận lợi dưới dạng giả hạch nấm (các sợi nấm dinh dưỡng kết lại thành một thể rắn chắc). Có thể sử dụng rộng rãi nấm Beauveria bassiana trong thực tiễn nông nghiệp vì: chúng có thể phát triển trên môi trường dinh dưỡng, có thể được chế tạo ở dạng chế phẩm sinh học, và tiêu diệt một lượng không nhiều các côn trùng có ích (Nguyễn Ngọc Tú và Nguyễn Cửu Thị Hương Giang, 1997). Nấm Beauveria bassiana có khả năng phát tán rộng trong thiên nhiên thông qua các hoạt động phóng bào tử bằng cơ học (chúng có có khả năng bắn bào tử tới khoảng cách gấp hàng nghìn lần lớn hơn kích thước của chúng), lan truyền nhờ dòng nước, không khí và côn trùng (một số loài của bộ Collembola, như Lepidocyrtus giúp nấm Beauveria bassiana di chuyển khá xa) (Nguyễn Ngọc Tú và Nguyễn Cửu Thị Hương Giang, 1997). Độc tố của nấm Beauveria bassiana Chất diệt côn trùng của nấm Beauveria bassiana là chất chúng tiết ra khi bào tử nảy mầm.
Tên thông thường của độc tố là Beauvericin, công thức hóa học C45H57O9N3 - ciclo (N - methyl - L - phenylalanine - D - hydroxy izovalery)3. Đó là một loại depsipeptid vòng có điểm sôi 93 - 94oC (Nguyễn Ngọc Tú và Nguyễn Cửu Thị Hương Giang, 1997). Tiến trình cấy chuyền Beauveria bassiana qua côn trùng vật chủ sống thì nồng độ độc tố tạo thành tăng hơn so với Beauveria bassiana phân lập giữ trên môi trường tổng hợp. Ngoài ra, nồng độ độc tố cao nhất với sâu được tạo thành khi nấm được nuôi cấy trên chính sâu này.
Như vậy, nguồn dinh dưỡng của nấm có ý nghĩa đối với sự hình thành độc tố chuyên hóa (Nguyễn Ngọc Tú và Nguyễn Cửu Thị Hương Giang, 1997). Ngoài ra, mô côn trùng bị nhiễm nấm thì bền vững dưới tác dụng của vi sinh vật gây thối rữa chứng tỏ nấm này có khả năng tạo ra một số chất trao đổi giống kháng sinh. Evlachova (1970) đã nghiên cứu tính chất kháng khuẩn của một số nòi nấm Beauveria bassiana và kết luận rằng phổ diệt khuẩn của chúng khá rộng.