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. luan an 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 luan an 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 luan an 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.