Nghiên Cứu Pheromone Giới Tính và Kairomone trong Quản Lý Sâu Tơ Plutella xylostella

Nghiên cứu về pheromone giới tính và kairomone trong quản lý sâu tơ Plutella xylostella hại rau cải, góp phần bảo vệ mùa màng hiệu quả.

• Tác giả: Đinh Thị Chi
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Văn Vàng
• Trường học: Trường Đại Học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Bảo Vệ Thực Vật
• Đề tài: Nghiên Cứu Pheromone Giới Tính và Kairomone trong Quản Lý Sâu Tơ Plutella xylostella
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH SÁCH BẢNG
• DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của luận án
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Nội dung nghiên cứu
• 1.5. Những đóng góp mới của luận án
• 1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.6.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về sâu tơ và biện pháp quản lý
• 2.1.1. Triệu chứng và mức độ gây hại
• 2.1.2. Tập tính sinh sống và quy luật phát sinh gây hại
• 2.1.3. Biện pháp phòng trừ
• 2.2. Đặc tính của pheromone
• 2.2.1. Sự đa dạng của pheromone giới tính Bộ cánh vảy
• 2.2.2. Ứng dụng của pheromone giới tính
• 2.2.3. Tình hình nghiên cứu pheromone giới tính
• 2.3. Tình hình nghiên cứu kairomone
• 2.3.1. Cis-3-hexenyl acetate
• 2.4. Nghiên cứu pheromone giới tính và kairomone trong quản lý sâu tơ
• 2.4.1. Tình hình nghiên cứu về pheromone giới tính sâu tơ
• 2.4.2. Tình hình nghiên cứu kairomone trong quản lý tổng hợp sâu tơ
• 2.4.3. Hiệu quả hấp dẫn của kairomone kết hợp với pheromone giới tính đối với sâu tơ
• 2.5. Các phản ứng cơ bản trong tổng hợp
• 2.5.1. Các phản ứng cơ bản trong hóa học hữu cơ
• 2.5.2. Kỹ thuật sắc ký lớp mỏng (Thin Layer Chromatography, TLC)
• 2.5.3. Thẩm định cấu trúc hóa học của mẫu tổng hợp
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Thời gian, địa điểm và phương tiện tiến hành thí nghiệm
• 3.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 3.2.1. Tổng hợp pheromone giới tính của sâu tơ
• 3.2.2. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của pheromone tổng hợp đối với sâu tơ
• 3.2.3. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của kairomone đối với sâu tơ
• 3.2.4. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn phối hợp của pheromone giới tính và kairomone đối với sâu tơ
• 3.2.5. Ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp và kairomone trong quản lý sâu tơ
• 3.3. Xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Tổng hợp pheromone giới tính của sâu tơ
• 4.1.1. Quy trình tổng hợp
• 4.2. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của pheromone tổng hợp đối với sâu tơ
• 4.2.1. Ảnh hưởng của thành phần pheromone giới tính tổng hợp đối với sâu tơ
• 4.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng thành phần Z11-16:OH lên hiệu quả hấp dẫn của mồi pheromone giới tính tổng hợp đối với sâu tơ
• 4.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng mồi lên hiệu quả hấp dẫn của mồi pheromone giới tính tổng hợp Z11-16:Ald, Z11-16:OAc và Z11-16:OH
• 4.3. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của kairomone đối với sâu tơ
• 4.3.1. Đánh giá hiệu quả của hợp chất Allyl isothiocyanate (AITC) đối với sâu tơ
• 4.3.2. Đánh giá hiệu quả của hợp chất cis-3-hexenyl acetate (Z3-6:OAc) đối với sâu tơ
• 4.4. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn phối hợp của pheromone giới tính và kairomone đối với sâu tơ
• 4.5. Ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp và kairomone trong quản lý sâu tơ
• 4.5.1. Khảo sát thời gian hoạt động của thành trùng sâu tơ
• 4.5.2. Khảo sát diễn biến mật số quần thể sâu tơ
• 4.5.3. Đánh giá hiệu quả của biện pháp đặt bẫy hấp dẫn đối với sâu tơ
• 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• DANH MỤC NHỮNG BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Pheromone Kairomone Quản Lý Sâu Tơ

Nghiên cứu về pheromone giới tính và kairomone trong quản lý sâu tơ Plutella xylostella là một hướng đi đầy hứa hẹn trong bối cảnh sâu tơ ngày càng kháng thuốc. Sâu tơ Plutella xylostella gây hại nghiêm trọng trên các loại rau họ cải, gây thiệt hại lớn cho người nông dân. Việc sử dụng các hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) ngày càng trở nên kém hiệu quả do sự phát triển tính kháng thuốc của sâu tơ. Nghiên cứu này tập trung vào việc tìm kiếm các giải pháp thay thế hóa chất BVTV bằng cách khai thác các tín hiệu hóa học tự nhiên, cụ thể là pheromone giới tính và kairomone, để kiểm soát quần thể sâu tơ một cách bền vững và hiệu quả. Theo luận án tiến sĩ của Đinh Thị Chi, nghiên cứu này tiến hành từ năm 2015 đến 2019, bao gồm tổng hợp, đánh giá hiệu quả hấp dẫn, và ứng dụng thực tiễn các hợp chất này.

1.1. Tầm quan trọng của quản lý sâu tơ bền vững

Quản lý sâu tơ Plutella xylostella bền vững là yêu cầu cấp thiết trong nền nông nghiệp hữu cơ và canh tác bền vững. Việc lạm dụng hóa chất BVTV không chỉ gây hại cho môi trường, sức khỏe con người mà còn làm gia tăng tình trạng sâu tơ kháng thuốc. Các biện pháp sinh học như sử dụng thiên địch và khai thác hành vi côn trùng thông qua pheromone giới tính và kairomone mở ra một hướng đi mới trong kiểm soát dịch hại một cách an toàn và hiệu quả.

1.2. Giới thiệu về Pheromone giới tính và Kairomone

Pheromone giới tính là các chất hóa học được côn trùng tiết ra để thu hút bạn tình, trong khi kairomone là các chất hóa học mà côn trùng sử dụng để tìm kiếm thức ăn hoặc nơi trú ẩn. Cả hai loại hợp chất này đều có tiềm năng lớn trong việc quản lý sâu hại, đặc biệt là sâu tơ, bằng các phương pháp như bẫy tập trung, gây nhiễu loạn giao phối hoặc thu hút thiên địch. Nghiên cứu này khám phá khả năng ứng dụng của pheromone giới tính tổng hợp và kairomone tổng hợp trong kiểm soát dịch hại tổng hợp (IPM).

II. Thách Thức và Vấn Đề Trong Kiểm Soát Sâu Tơ Hiện Nay

Việc kiểm soát sâu tơ Plutella xylostella đang đối mặt với nhiều thách thức lớn, đặc biệt là tình trạng kháng thuốc trừ sâu ngày càng gia tăng. Các biện pháp hóa học truyền thống dần mất đi hiệu quả, đòi hỏi phải có những giải pháp phòng trừ sâu bệnh hại rau mới, thân thiện với môi trường và bền vững hơn. Theo tài liệu gốc, sâu tơ xuất hiện và gây hại trong suốt vụ cải với diễn biến mật số thành trùng và tỷ lệ gây hại tương tự nhau, thấp ở giai đoạn đầu vụ và tăng dần cho đến trước khi thu hoạch (trừ cải bông). Việc hiểu rõ sinh học côn trùng và hóa sinh côn trùng của sâu tơ là chìa khóa để phát triển các phương pháp quản lý hiệu quả.

2.1. Sự Kháng Thuốc Trừ Sâu của Sâu Tơ

Tình trạng sâu tơ kháng thuốc đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng, làm giảm hiệu quả của các loại hóa chất bảo vệ thực vật truyền thống. Việc sử dụng quá nhiều và không đúng cách các loại thuốc trừ sâu đã tạo áp lực chọn lọc, dẫn đến sự phát triển của các quần thể sâu tơ kháng thuốc. Điều này đòi hỏi các nhà khoa học và người nông dân phải tìm kiếm các giải pháp thay thế thuốc trừ sâu hiệu quả hơn.

2.2. Thiệt Hại Do Sâu Tơ Gây Ra cho Rau Họ Cải

Sâu tơ hại rau cải gây ra những thiệt hại đáng kể cho năng suất và chất lượng rau họ cải. Ấu trùng sâu tơ ăn lá, tạo thành những lỗ thủng trên lá, làm giảm khả năng quang hợp của cây và ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển. Theo luận án, số lượng thành trùng đực vào bẫy tương quan chặt với tỷ lệ lá bị hại và tỷ lệ diện tích lá bị hại (r = 0,74 - 0,98).

2.3. Hạn Chế của Các Biện Pháp Phòng Trừ Truyền Thống

Các biện pháp phòng trừ truyền thống dựa trên hóa chất BVTV có nhiều hạn chế, bao gồm gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe con người, tiêu diệt các loài côn trùng có ích và làm gia tăng tình trạng kháng thuốc. Do đó, cần có những phương pháp quản lý sâu hại mới, an toàn hơn và bền vững hơn, dựa trên việc khai thác các yếu tố sinh học tự nhiên.

III. Nghiên Cứu Tổng Hợp và Đánh Giá Pheromone Giới Tính Tổng Hợp

Nghiên cứu này đã thành công trong việc tổng hợp pheromone giới tính của sâu tơ Plutella xylostella, bao gồm các thành phần chính là Z11-16:Ald, Z11-16:OAc và Z11-16:OH. Quá trình tổng hợp sử dụng phản ứng Wittig chọn lọc làm phản ứng chính, đạt tổng sản lượng 42,9% từ 11-bromo-1-undecanol đến Z11-16:OH. Các thí nghiệm ngoài đồng cho thấy bẫy pheromone giới tính tổng hợp có hiệu quả hấp dẫn thành trùng đực tương đương với thành trùng cái chưa bắt cặp. Theo luận án, tỷ lệ 5:5:1 hoặc 5:5:0,1 (0,01; 0,05 và 0,1 mg/ tuýp ) đã hấp dẫn mạnh thành trùng đực sâu tơ tương đương với 1 thành trùng cái chưa bắt cặp.

3.1. Quy trình tổng hợp Pheromone giới tính

Quy trình tổng hợp pheromone giới tính của sâu tơ bao gồm nhiều bước phản ứng hóa học phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật và kinh nghiệm. Mục tiêu là tạo ra các hợp chất Z11-16:Ald, Z11-16:OAc và Z11-16:OH với độ tinh khiết cao, đảm bảo hiệu quả hấp dẫn trong các thí nghiệm ngoài đồng. Các công thức pheromone phải được kiểm định và tối ưu hóa.

3.2. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của pheromone tổng hợp

Các thí nghiệm ngoài đồng được tiến hành để đánh giá hiệu quả pheromone tổng hợp trong việc thu hút thành trùng đực sâu tơ. Bẫy pheromone được đặt ở các vị trí khác nhau trên ruộng rau và số lượng thành trùng bị bắt được ghi lại. Kết quả cho thấy pheromone giới tính tổng hợp có khả năng thu hút sâu tơ hiệu quả, đặc biệt khi sử dụng hỗn hợp các thành phần Z11-16:Ald, Z11-16:OAc và Z11-16:OH với tỷ lệ thích hợp.

IV. Nghiên Cứu về Kairomone và Khả Năng Ứng Dụng

Nghiên cứu này cũng tập trung vào việc đánh giá hiệu quả kairomone trong việc thu hút sâu tơ. Các hợp chất như AITC (Allyl isothiocyanate) và Z3-6:OAc (cis-3-hexenyl acetate) được thử nghiệm và cho thấy khả năng thu hút cả hai giới của thành trùng sâu tơ. Theo luận án, bẫy mồi với AITC nồng độ 0,5; 0,7 và 1,0 mg/tuýp cho hiệu quả hấp dẫn mạnh cả hai giới của thành trùng. Trong đó, nồng độ 0,7 mg/tuýp cho hiệu quả hấp dẫn cao hơn ý nghĩa so 1,0 ml dịch lá cải nghiền.

4.1. Đánh giá hiệu quả của AITC Allyl isothiocyanate

AITC là một kairomone có nguồn gốc từ các loại rau họ cải, có khả năng thu hút sâu tơ đến tìm kiếm thức ăn. Nghiên cứu đánh giá hiệu quả AITC ở các nồng độ khác nhau và xác định nồng độ tối ưu để thu hút sâu tơ. Kết quả cho thấy AITC có tiềm năng lớn trong việc sử dụng làm mồi bẫy để kiểm soát sâu tơ.

4.2. Đánh giá hiệu quả của Z3 6 OAc cis 3 hexenyl acetate

Z3-6:OAc là một hợp chất hữu cơ bay hơi khác có trong rau họ cải, cũng có khả năng thu hút sâu tơ. Nghiên cứu đánh giá hiệu quả Z3-6:OAc trong việc thu hút sâu tơ và so sánh với hiệu quả của AITC. Kết quả cho thấy Z3-6:OAc cũng có tiềm năng trong việc sử dụng làm mồi bẫy để kiểm soát sâu tơ.

4.3. Cơ chế tác động của Kairomone lên sâu tơ

Hiểu rõ cơ chế tác động của kairomone lên sâu tơ là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng. Kairomone có thể tác động lên hành vi côn trùng bằng cách kích thích các thụ thể khứu giác của sâu tơ, dẫn dụ chúng đến nguồn thức ăn. Nghiên cứu sâu hơn về phản ứng của sâu tơ với kairomone có thể giúp phát triển các phương pháp kiểm soát sâu hại hiệu quả hơn.

V. Phối Hợp Pheromone và Kairomone Tăng Cường Hiệu Quả Bẫy

Nghiên cứu đã chứng minh rằng sự phối hợp giữa pheromone giới tính và kairomone có thể tăng cường hiệu quả thu hút sâu tơ so với việc sử dụng riêng lẻ từng loại hợp chất. Sự phối hợp pheromone giới tính, AITC và Z3-6:OAc ở tỷ lệ 1:1:70; 1:0:70 và 1:1:0 cho hiệu quả hấp dẫn mạnh không khác biệt so với 1 thành trùng cái chưa bắt cặp. Việc kết hợp các tín hiệu hóa học khác nhau có thể tạo ra một mồi bẫy hấp dẫn hơn, thu hút được nhiều sâu tơ hơn.

5.1. Tỷ lệ phối hợp tối ưu giữa pheromone và kairomone

Việc xác định tỷ lệ phối hợp tối ưu giữa pheromone giới tính và kairomone là rất quan trọng để đạt được hiệu quả thu hút cao nhất. Nghiên cứu đã thử nghiệm các tỷ lệ khác nhau và đánh giá hiệu quả của từng tỷ lệ trong việc thu hút sâu tơ. Kết quả cho thấy tỷ lệ phối hợp thích hợp có thể làm tăng đáng kể số lượng sâu tơ bị bắt trong bẫy.

5.2. Tác động của pheromone và kairomone lên sinh sản

Nghiên cứu về tác động của pheromone lên sinh sản và tác động của kairomone lên tìm kiếm thức ăn có thể giúp phát triển các phương pháp kiểm soát sâu hại hiệu quả hơn. Pheromone có thể được sử dụng để gây nhiễu loạn giao phối, làm giảm khả năng sinh sản của sâu tơ, trong khi kairomone có thể được sử dụng để thu hút sâu tơ đến các vị trí bẫy hoặc tiếp xúc với các chất độc sinh học.

VI. Ứng Dụng Thực Tế Pheromone Kairomone Trong Quản Lý Sâu Tơ

Nghiên cứu đã thành công trong việc ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp và kairomone trong quản lý sâu tơ trên rau họ thập tự. Bẫy kết hợp pheromone giới tính tỷ lệ 5:5:1 (0,01 mg/tuýp) và AITC (0,7 mg/tuýp), được đặt ở mật độ 120 bẫy/ha, đã có hiệu quả trong việc quản lý sâu tơ hại rau họ thập tự. Theo tài liệu, sâu tơ xuất hiện nhiều ở thời điểm đầu tháng 8/2017 và từ đầu 02/2018 đến giữa tháng 03/2018 . Ngược lại, ít ở thời điểm từ cuối tháng 9/2017 đến đầu tháng 11/2017 và cuối tháng 03/2018 đến đầu tháng 5/2018.

6.1. Khảo sát thời gian hoạt động của thành trùng sâu tơ

Việc khảo sát thời gian hoạt động của thành trùng sâu tơ là rất quan trọng để xác định thời điểm đặt bẫy hiệu quả nhất. Nghiên cứu đã theo dõi hoạt động của sâu tơ trong ngày và xác định thời điểm sâu tơ hoạt động mạnh nhất. Theo luận án, sâu tơ hoạt động mạnh nhất từ 18:00 đến 19:00 giờ ở điều kiện ngoài đồng.

6.2. Đánh giá diễn biến mật số quần thể sâu tơ

Việc đánh giá diễn biến mật số quần thể sâu tơ giúp người nông dân và nhà khoa học hiểu rõ hơn về quy luật phát sinh và gây hại của sâu tơ, từ đó đưa ra các biện pháp phòng trừ phù hợp. Nghiên cứu đã theo dõi mật số sâu tơ trên các ruộng rau khác nhau và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến mật số sâu tơ.

6.3. Hiệu quả của bẫy hấp dẫn trong phòng trừ sâu tơ

Nghiên cứu đã chứng minh rằng việc sử dụng bẫy hấp dẫn pheromone và kairomone có thể góp phần quan trọng vào việc phòng trừ sâu tơ một cách hiệu quả và bền vững. Bẫy hấp dẫn giúp giảm mật số sâu tơ trên ruộng rau, giảm thiệt hại do sâu tơ gây ra và giảm sự phụ thuộc vào các loại thuốc trừ sâu độc hại. Đây là một biện pháp sinh học hiệu quả.

VII. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Pheromone Sâu Tơ

Nghiên cứu này đã đóng góp quan trọng vào việc phát triển các giải pháp quản lý sâu tơ Plutella xylostella bền vững dựa trên pheromone giới tính và kairomone. Kết quả nghiên cứu mở ra những hướng đi mới trong kiểm soát dịch hại tổng hợp (IPM), giúp giảm sự phụ thuộc vào hóa chất BVTV và bảo vệ môi trường. Cần có thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa công thức pheromone, ứng dụng pheromone và ứng dụng kairomone, cũng như đánh giá hiệu quả kinh tế của các giải pháp này.

7.1. Đánh giá tính chọn lọc của pheromone và kairomone

Việc đánh giá tính chọn lọc của pheromone và kairomone là rất quan trọng để đảm bảo rằng các giải pháp quản lý sâu hại không gây hại cho các loài côn trùng có ích. Nghiên cứu cần tập trung vào việc xác định ảnh hưởng của pheromone và kairomone đến các loài thiên địch và các loài côn trùng khác trong hệ sinh thái nông nghiệp.

7.2. Nghiên cứu ứng dụng pheromone trong nông nghiệp hữu cơ

Nghiên cứu cần tập trung vào việc phát triển các giải pháp quản lý sâu tơ phù hợp với nông nghiệp hữu cơ. Việc sử dụng pheromone và kairomone trong nông nghiệp hữu cơ có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào các loại thuốc trừ sâu hóa học và bảo vệ môi trường. Ứng dụng pheromone trong nông nghiệp cần được nghiên cứu và phát triển.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Rau cải là nhóm cây thực phẩm giữ vai trò thiết yếu trong cơ cấu bữa ăn hàng ngày, cung cấp nhiều dưỡng chất quan trọng cho con người. Tuy nhiên, sản xuất rau họ Thập tự luôn chịu áp lực nghiêm trọng từ các loài sâu hại, trong đó sâu tơ Plutella xylostella Linnaeus (Lepidoptera: Plutellidae) là loài gây hại nguy hiểm nhất. Sự phá hại của sâu tơ có thể làm suy giảm 30–50% năng suất hàng năm và có thể gây thất thu 100% nếu không có biện pháp phòng trừ kịp thời. Thực trạng canh tác tại các vùng chuyên canh cho thấy nông dân chủ yếu dựa vào biện pháp hóa học. Việc lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật với nồng độ và tần suất cao đã khiến sâu tơ hình thành tính kháng với hầu hết các nhóm thuốc trừ sâu phổ biến (kháng 95 nhóm thuốc trừ sâu theo Arthropod Pesticide Resistance Database - APRD, 2016). Để đáp ứng yêu cầu sản xuất nông sản an toàn và giảm thiểu việc sử dụng nông dược, việc nghiên cứu các hợp chất tín hiệu sinh học như pheromone giới tính và kairomone là hướng đi cần thiết trong quản lý dịch hại tổng hợp (IPM).

Khoảng trống nghiên cứu được luận án tập trung giải quyết gồm:

• Thiết lập một quy trình tổng hợp hóa học các thành phần pheromone giới tính của sâu tơ với đường đi ngắn gọn, điều kiện phản ứng đơn giản, sử dụng hóa chất ít độc hại và có sẵn trên thị trường.
• Đánh giá khả năng hấp dẫn của các thành phần pheromone giới tính tổng hợp đơn lẻ và phối hợp, cũng như vai trò của các hợp chất bay hơi từ cây ký chủ (kairomone) gồm Allyl isothiocyanate (AITC) và cis-3-hexenyl acetate (Z3-6:OAc) đối với sâu tơ ngoài đồng ruộng tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.
• Ứng dụng bẫy phối hợp giữa pheromone giới tính và kairomone trong việc giám sát mật số và quản lý trực tiếp sâu tơ ngoài đồng ruộng.

Luận án xác định 3 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

1. Tổng hợp các thành phần pheromone giới tính của sâu tơ, Plutella xylostella.
2. Xác định khả năng hấp dẫn đơn chất hay phối hợp giữa pheromone giới tính tổng hợp và kairomone đối với sâu tơ, Plutella xylostella.
3. Ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp và kairomone hiệu quả trong quản lý sâu tơ, Plutella xylostella hại rau cải.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Các hợp chất pheromone giới tính tổng hợp của sâu tơ gồm (Z)-11-hexadecenal (Z11-16:Ald), (Z)-11-hexadecenyl acetate (Z11-16:OAc) và (Z)-11-hexadecen-1-ol (Z11-16:OH); hai hợp chất kairomone gồm Allyl isothiocyanate (AITC) và cis-3-hexenyl acetate (Z3-6:OAc); thành trùng sâu tơ Plutella xylostella; các loại cây rau họ Thập tự gồm cải bắp (Brassica oleracea L. var. capitata), cải bắp de (Brassica pekinensis), cải bông (Brassica oleracea L. var. botrytis), cải ngọt (Brassica chinensis L.), cải xanh (Brassica juncea L.) và cải rổ (Brassica oleracea Alboglabra Group).
• Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm Khoa Nông nghiệp và Khoa Khoa học tự nhiên, Trường Đại học Cần Thơ (tổng hợp hóa học và phân tích cấu trúc); các ruộng canh tác rau cải tại tỉnh Sóc Trăng (huyện Mỹ Xuyên), tỉnh Vĩnh Long (huyện Bình Tân) và tỉnh Lâm Đồng (thành phố Đà Lạt) (khảo sát thực địa và thử nghiệm phòng trừ).
• Phạm vi thời gian: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn từ năm 2015 đến năm 2019.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã hệ thống hóa các nhóm công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến sâu tơ, pheromone giới tính và kairomone:

• Đặc tính sinh học và hiện trạng kháng thuốc của sâu tơ: Sâu tơ có nguồn gốc từ Thổ Nhĩ Kỳ, phân bố rộng khắp các vùng ôn đới đến nhiệt đới (Khiêm, 2005). Ấu trùng trải qua 4 tuổi, cắn phá biểu bì và nhu mô lá tạo các lỗ thủng màng mờ hoặc trơ gân lá (Robin et al., 2017; Capinera, 2001). Khả năng kháng thuốc của sâu tơ đã được ghi nhận trên carbamates, lân hữu cơ và cúc tổng hợp (Kao & Cheng, 2001; Noppun et al., 1986; Cheng, 1988). Tại Việt Nam, quần thể sâu tơ có tốc độ hình thành tính kháng rất nhanh (Trịnh, 2007; Huỳnh & Sen, 2003, 2011).
• Thành phần hóa học và tổng hợp pheromone giới tính sâu tơ: Tamaki et al. (1977) lần đầu xác định hai thành phần chính của pheromone sâu tơ là Z11-16:Ald và Z11-16:OAc qua quy trình tổng hợp sử dụng nối acetylen, tác chất n-BuLi và xúc tác Pd/H2 khan. Các công trình tiếp theo của Ando et al. (1979), Koshihara & Yamada (1980), Chisholm et al. (1979, 1983), Maa et al. (1984), Suckling et al. (2002), Yang et al. (1993) và Deng et al. (2007) xác định thêm thành phần Z11-16:OH đóng vai trò tăng cường hiệu lực hấp dẫn ở các tỷ lệ pha trộn khác nhau tùy thuộc từng vùng địa lý. Về tổng hợp hóa học, Zong et al. (2011) đã sử dụng phản ứng Wittig từ 10-undecen-1-ol nhưng quy trình kéo dài qua 5 bước phản ứng.
• Ứng dụng pheromone trong quản lý sâu tơ: Các nghiên cứu về bẫy tập hợp (mass trapping), bẫy giám sát và quấy rối giao phối (mating disruption) đã được triển khai tại Nhật Bản với sản phẩm thương mại Konaga-con (Ohbayashi et al., 1992), tại Hoa Kỳ (McLaughlin et al., 1994; Pivnick et al., 1994), Ấn Độ (Reddy & Urs, 1996, 1997; Chandramohan, 1995) và Trung Quốc (Wang et al., 2004; Ho et al., 1988). Tại Việt Nam, Trịnh et al. (2005, 2007) đã đánh giá các kiểu bẫy nước, bẫy lọ nhựa, độ cao đặt bẫy 5–20 cm hoặc 50 cm và mật độ 100 bẫy/ha để giảm số lần phun thuốc trên bắp cải vụ đông.
• Nghiên cứu về kairomone và sự cộng hợp với pheromone: Các hợp chất bay hơi từ lá cây ký chủ (Green Leaf Volatiles - GLVs) như Allyl isothiocyanate (AITC), cis-3-hexen-1-ol (Z3-6:OH) và cis-3-hexenyl acetate (Z3-6:OAc) kích thích thụ cảm điện râu (EAG) của sâu tơ (Dai et al., 2008; Wang et al., 2008; Li et al., 2012). Reddy & Guerrero (2000, 2004) ghi nhận hiện tượng cộng hợp khi kết hợp pheromone giới tính với các chất GLVs từ bắp cải, làm gia tăng đáng kể số lượng thành trùng sâu tơ vào bẫy so với pheromone đơn lẻ.

Vị trí của luận án: Luận án khắc phục các hạn chế của quy trình tổng hợp hóa học trước đây bằng cách phát triển con đường phản ứng Wittig chọn lọc ngắn gọn từ 11-bromo-1-undecanol, đồng thời là công trình đầu tiên tại Đồng bằng sông Cửu Long đánh giá thực địa sự kết hợp giữa pheromone giới tính tổng hợp và kairomone (AITC, Z3-6:OAc) để tối ưu hóa hiệu quả thu hút cả hai giới thành trùng và kiểm soát mật số sâu hại trên đồng ruộng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm

• Phân loại pheromone giới tính: Luận án dựa trên cơ sở phân loại pheromone giới tính Bộ Cánh vảy (Lepidoptera) của Ando et al. (2004), trong đó pheromone của sâu tơ thuộc Kiểu I (Type I), đặc trưng bởi chuỗi hydrocarbon mạch thẳng 10–18 carbon, chứa 1–3 liên kết đôi và mang nhóm chức tận cùng là aldehyde (-CHO), ester acetate (-OCOCH3) hoặc alcol (-OH).
• Khái niệm Kairomone: Là hóa chất tín hiệu thuộc nhóm allelochemical có tác động giữa các loài khác nhau, mang lại lợi ích sinh học cho cá thể tiếp nhận tín hiệu (Vàng, 2016).
• Nguyên lý cộng hợp (Synergy): Hiện tượng kết hợp giữa pheromone giới tính và chất bay hơi thực vật (GLVs) tạo ra phản ứng định hướng và hấp dẫn hành vi mạnh hơn tổng hiệu quả của từng thành phần đơn lẻ (Reddy & Guerrero, 2004).
• Cơ sở tổng hợp hóa hữu cơ: Luận án áp dụng các phản ứng chuyển hóa nhóm chức chuẩn mực:
  • Phản ứng bảo vệ nhóm hydroxyl (-OH) bằng nhóm methoxymethyl (MOM).
  • Phản ứng Wittig giữa triphenylphosphonium ylide và aldehyde trong môi trường base (n-BuLi) để tạo liên kết đôi (Z-alkene).
  • Phản ứng tách nhóm bảo vệ ether trong môi trường acid yếu.
  • Phản ứng oxy hóa alcol bậc 1 thành aldehyde bằng Pyridinium chlorochromate (PCC) trong dung môi Dichloromethane (CH2Cl2).
  • Phản ứng acetyl hóa alcol bậc 1 thành ester acetate bằng acetic anhydride với xúc tác base.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

• Phương pháp tổng hợp và phân tích hóa học:
  • Tổng hợp các hợp chất Z11-16:OH, Z11-16:Ald và Z11-16:OAc trong điều kiện phòng thí nghiệm.
  • Kiểm tra độ tinh sạch và tiến trình phản ứng bằng sắc ký lớp mỏng (TLC), xác định hệ số di chuyển (Rf).
  • Xác định cấu trúc hóa học và thời gian lưu qua hệ thống Sắc ký khí - Khối phổ (GC-MS), so sánh phổ ion phân mảnh và đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân Proton và Carbon (1H NMR, 13C NMR).
• Phương pháp điều chế mồi bẫy và nhân nuôi:
  • Nhồi các hợp chất tổng hợp và kairomone vào tuýp cao su (rubber septa, đường kính ngoài 8 mm) theo các tỷ lệ và liều lượng xác định.
  • Mồi đối chứng sinh học: 1 thành trùng cái chưa bắt cặp (virgin female) nhốt trong lồng lưới nhỏ; 1,0 ml dịch lá cải nghiền (DLCN).
• Phương pháp bố trí thí nghiệm ngoài đồng:
  • Bố trí thí nghiệm theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD), lặp lại 3–4 lần.
  • Kiểu bẫy: Bẫy dính hình máy che, kích thước tấm dính tiêu chuẩn, treo cách mặt tán lá cải 10–20 cm.
  • Khảo sát các chỉ tiêu: Số lượng thành trùng đực/cái vào bẫy theo các khung giờ (16:00 đến 06:00 sáng hôm sau); số lượng bướm vào bẫy định kỳ hàng tuần; mật số sâu non trên cây (con/cây); tỷ lệ lá bị hại (%); tỷ lệ diện tích lá bị hại (%); chỉ số hại (%).
• Xử lý số liệu: Số liệu được phân tích phương sai (ANOVA), so sánh trung bình nghiệm thức bằng trắc nghiệm Duncan hoặc Tukey ở mức ý nghĩa p = 0,05; phân tích tương quan Pearson giữa số lượng bướm vào bẫy và các chỉ số gây hại trên đồng ruộng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tính cấp thiết của luận án (Mở đầu)

Trình bày bối cảnh kinh tế - kỹ thuật của ngành sản xuất rau họ Thập tự, mức độ thiệt hại do sâu tơ gây ra và tình trạng kháng thuốc trừ sâu nghiêm trọng. Nêu rõ 3 mục tiêu nghiên cứu, 4 nội dung triển khai, phạm vi giới hạn về không gian (Cần Thơ, Sóc Trăng, Vĩnh Long, Lâm Đồng) và thời gian (2015–2019). Tóm lược 3 điểm mới về mặt quy trình hóa học và ứng dụng sinh thái học, cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Tổng quan toàn diện các tư liệu khoa học về phân loại học, hình thái học, quy luật phát sinh gây hại của sâu tơ (P. xylostella). Phân tích chi tiết các kiểu pheromone giới tính trong bộ Cánh vảy, lịch sử nghiên cứu pheromone sâu tơ trên thế giới và Việt Nam. Điểm luận các nghiên cứu về kairomone thực vật họ Thập tự, đặc tính hóa lý của Allyl isothiocyanate (AITC, C4H5NS, M = 99,16, Ts = 152°C) và cis-3-hexenyl acetate (Z3-6:OAc, C8H14O2, M = 142,2, Ts = 75°C). Trình bày cơ chế các phản ứng hóa học phục vụ tổng hợp pheromone (phản ứng bảo vệ MOM, phản ứng Wittig, phản ứng oxy hóa PCC, phản ứng acetyl hóa).

Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Mô tả chi tiết các trang thiết bị phân tích (GC-MS, NMR, buồng sắc ký), hóa chất tinh khiết và dụng cụ thí nghiệm. Trình bày chi tiết từng bước phản ứng trong quy trình tổng hợp pheromone từ 11-bromo-1-undecanol. Quy định phương pháp điều chế mồi cao su, cấu tạo bẫy hình máy che và quy trình nhân nuôi sâu tơ. Thiết lập sơ đồ bố trí các thí nghiệm ngoài đồng tại Vĩnh Long (Bình Tân), Sóc Trăng (Mỹ Xuyên) và Lâm Đồng (Đà Lạt). Mô tả phương pháp thu thập số liệu bướm vào bẫy, phương pháp điều tra mật số ấu trùng và công thức tính chỉ số hại ngoài đồng ruộng.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

1. Tổng hợp các thành phần pheromone giới tính của sâu tơ

Quy trình tổng hợp sử dụng phản ứng Wittig chọn lọc lập thể đã điều chế thành công hợp chất (Z)-11-hexadecen-1-ol (Z11-16:OH) với tổng sản lượng đạt 42,9% (tính từ chất đầu 11-bromo-1-undecanol). Từ hợp chất trung gian Z11-16:OH, tiến hành hai nhánh chuyển hóa:

• Phản ứng oxy hóa bằng Pyridinium chlorochromate (PCC) trong dung môi Dichloromethane thu được (Z)-11-hexadecenal (Z11-16:Ald) với hiệu suất phản ứng đạt 90,4%.
• Phản ứng acetyl hóa bằng acetic anhydride trong môi trường base thu được (Z)-11-hexadecenyl acetate (Z11-16:OAc) với hiệu suất phản ứng đạt 71,4%. Cấu trúc hóa học của các sản phẩm tổng hợp được khẳng định thông qua phân tích sắc ký khí - khối phổ (GC-MS) và phổ NMR.

Hợp chất tổng hợp	Tên viết tắt	Công thức phân tử	Phản ứng chuyển hóa chính	Hiệu suất phản ứng / Sản lượng
(Z)-11-hexadecen-1-ol	Z11-16:OH	C16H32O	Phản ứng Wittig từ 11-bromo-1-undecanol	42,9% (tổng sản lượng)
(Z)-11-hexadecenal	Z11-16:Ald	C16H30O	Oxy hóa Z11-16:OH bằng PCC	90,4% (hiệu suất)
(Z)-11-hexadecenyl acetate	Z11-16:OAc	C18H34O2	Acetyl hóa Z11-16:OH bằng Ac2O	71,4% (hiệu suất)

2. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của pheromone tổng hợp

• Ảnh hưởng của thành phần phối trộn: Kết quả bẫy ngoài đồng tại Bình Tân (Vĩnh Long) và Mỹ Xuyên (Sóc Trăng) xác định mồi chứa hỗn hợp 3 thành phần Z11-16:Ald, Z11-16:OAc và Z11-16:OH (tỷ lệ 5:5:1 hoặc 5:5:0,1) hấp dẫn mạnh thành trùng đực, tương đương với 1 thành trùng cái chưa bắt cặp. Hỗn hợp thiếu Z11-16:Ald hoặc Z11-16:OAc làm mất hoàn toàn hoặc suy giảm nghiêm trọng khả năng thu hút bướm đực, chứng tỏ hai hợp chất này là thành phần thiết yếu (essential components), trong khi Z11-16:OH giữ vai trò thành phần phụ trợ (auxiliary component).
• Ảnh hưởng của hàm lượng mồi: Các mức hàm lượng mồi 0,01; 0,05 và 0,1 mg/tuýp đều cho hiệu quả dẫn dụ cao tương đương mồi ngài cái sống; mức liều 0,01 mg/tuýp được lựa chọn nhằm tối ưu hóa chi phí.

3. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của kairomone đối với sâu tơ

• Hợp chất Allyl isothiocyanate (AITC): Bẫy mồi AITC ở các nồng độ 0,5; 0,7 và 1,0 mg/tuýp có khả năng thu hút cả thành trùng đực và cái. Trong đó, mức nồng độ 0,7 mg/tuýp cho số lượng bướm vào bẫy cao hơn có ý nghĩa thống kê so với đối chứng 1,0 ml dịch lá cải nghiền (DLCN).
• Hợp chất cis-3-hexenyl acetate (Z3-6:OAc): Mồi Z3-6:OAc ở nồng độ 0,01 và 1,0 mg/tuýp cho hiệu quả thu hút cả hai giới thành trùng ở mức cao, tương đương với 1,0 ml dịch lá cải nghiền.

Nghiệm thức mồi Kairomone	Nồng độ / Liều lượng	Giới tính thành trùng bị thu hút	Hiệu quả so với 1,0 ml Dịch lá cải nghiền (DLCN)
Allyl isothiocyanate (AITC)	0,5 mg/tuýp	Cả đực và cái	Tương đương DLCN
Allyl isothiocyanate (AITC)	0,7 mg/tuýp	Cả đực và cái	Cao hơn có ý nghĩa so với DLCN
Allyl isothiocyanate (AITC)	1,0 mg/tuýp	Cả đực và cái	Tương đương DLCN
cis-3-hexenyl acetate (Z3-6:OAc)	0,01 mg/tuýp	Cả đực và cái	Tương đương DLCN
cis-3-hexenyl acetate (Z3-6:OAc)	1,0 mg/tuýp	Cả đực và cái	Tương đương DLCN

4. Đánh giá hiệu quả hấp dẫn phối hợp giữa pheromone và kairomone

Các công thức phối trộn pheromone giới tính (Z11-16:Ald + Z11-16:OAc + Z11-16:OH tỷ lệ 5:5:1) với AITC và Z3-6:OAc theo các tỷ lệ 1:1:70; 1:0:70 và 1:1:0 cho hiệu quả hấp dẫn thành trùng đực ngoài đồng tương đương với 1 thành trùng cái chưa bắt cặp.

5. Ứng dụng pheromone và kairomone trong quản lý sâu tơ ngoài đồng

• Thời gian hoạt động của thành trùng: Khảo sát bằng bẫy pheromone tổng hợp (5:5:1, 0,01 mg/tuýp) ghi nhận thành trùng sâu tơ hoạt động mạnh nhất trong khung giờ từ 18:00 đến 19:00 hàng ngày.
• Biến động mật số trong năm (tại Mỹ Xuyên, Sóc Trăng): Mật số sâu tơ vào bẫy tăng cao vào đầu tháng 8/2017 và từ đầu tháng 02/2018 đến giữa tháng 03/2018. Mật số giảm thấp vào cuối tháng 9/2017 đến đầu tháng 11/2017 và từ cuối tháng 03/2018 đến đầu tháng 5/2018.
• Biến động mật số trong vụ và tương quan gây hại: Trên các ruộng cải bắp, cải bắp de, cải ngọt và cải bông, sâu tơ xuất hiện suốt vụ, mật số thấp ở giai đoạn đầu và tăng dần đến trước thu hoạch (ngoại trừ cải bông). Số lượng thành trùng đực bị bẫy pheromone bắt giữ có mối tương quan thuận rất chặt chẽ với tỷ lệ lá bị hại và tỷ lệ diện tích lá bị hại (hệ số tương quan r dao động từ 0,74 đến 0,98).
• Thử nghiệm phòng trừ ngoài đồng: Ruộng đặt bẫy phối hợp giữa pheromone giới tính (tỷ lệ 5:5:1; liều lượng 0,01 mg/tuýp) và AITC (0,7 mg/tuýp) với mật độ 120 bẫy/ha tại Đà Lạt (Lâm Đồng) và Mỹ Xuyên (Sóc Trăng) đã kiểm soát hiệu quả mật số sâu non, làm giảm tỷ lệ lá bị hại, tỷ lệ diện tích lá bị hại và chỉ số hại so với đối chứng không đặt bẫy.

Chương 5: Kết luận và đề xuất (Kết luận và kiến nghị)

Tóm tắt toàn bộ các kết quả đạt được về quy trình tổng hợp hóa học, xác định công thức phối trộn mồi bẫy tối ưu, quy luật biến động sinh thái học và hiệu lực phòng trừ ngoài đồng. Đề xuất ứng dụng bẫy pheromone kết hợp AITC trong quy trình IPM sản xuất rau an toàn và mở rộng nghiên cứu thử nghiệm ở các quy mô lớn hơn.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới của luận án

Luận án đã công bố 3 đóng góp mới cụ thể:

1. Đề tài là công trình nghiên cứu đầu tiên về quy trình tổng hợp các thành phần pheromone giới tính sâu tơ theo hướng ngắn gọn, điều kiện phản ứng đơn giản và dễ thực hiện, các hóa chất tổng hợp khá an toàn so với các quy trình trước đây.
2. Lần đầu tiên ở Đồng bằng sông Cửu Long, sử dụng pheromone giới tính và kairomone (AITC và Z3-6:OAc) để đánh giá hiệu quả khả năng hấp dẫn thành trùng sâu tơ ở điều kiện ngoài đồng.
3. Bước đầu đánh giá hiệu quả kết hợp của pheromone giới tính và hợp chất AITC trong phòng trừ sâu tơ ở điều kiện ngoài đồng theo hướng an toàn nhằm góp phần giảm thiểu hoặc thay thế dần thuốc trừ sâu hóa học.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

• Ý nghĩa khoa học: Cung cấp quy trình tổng hợp pheromone sâu tơ qua phản ứng Wittig với nguyên liệu đầu dễ tìm, chi phí thấp; xác định được vai trò sinh học của từng thành phần trong mồi pheromone và tương tác cộng hợp với chất bay hơi ký chủ (AITC, Z3-6:OAc); cung cấp dẫn liệu định lượng về quy luật biến động quần thể sâu tơ và mối tương quan chặt chẽ giữa số lượng bướm vào bẫy với mức độ hại lá (r = 0,74–0,98).
• Ý nghĩa thực tiễn: Khẳng định tính khả thi của việc ứng dụng mồi pheromone tổng hợp kết hợp AITC ở mật độ 120 bẫy/ha để quản lý sâu tơ trên cây cải bắp và các loại rau thập tự ngoài đồng ruộng, hỗ trợ giảm áp lực phun thuốc bảo vệ thực vật, hướng tới canh tác rau an toàn và bền vững.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi và nội dung được trình bày trong văn bản:

• Hạn chế: Các thử nghiệm bẫy phối hợp phòng trừ sâu hại ngoài đồng mới được triển khai tập trung tại hai địa bàn đại diện (Mỹ Xuyên - Sóc Trăng và Đà Lạt - Lâm Đồng) trên cây cải bắp; dữ liệu biến động quần thể cả năm mới được thu thập trong chu kỳ 2017–2018 tại tỉnh Sóc Trăng.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Mở rộng khảo sát và ứng dụng bẫy pheromone kết hợp AITC trên các vùng chuyên canh rau họ Thập tự khác và trên các chủng loại rau cải đa dạng hơn.
  • Nghiên cứu kéo dài tuổi thọ phóng thích của mồi cao su trong điều kiện thời tiết nhiệt đới khắc nghiệt.
  • Tích hợp biện pháp đặt bẫy pheromone + kairomone với các biện pháp sinh học khác (ong ký sinh, chế phẩm vi sinh) để hoàn thiện gói kỹ thuật quản lý dịch hại tổng hợp (IPM).

Giá trị tham khảo

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Bảo vệ thực vật, Côn trùng học: Cung cấp phương pháp luận thực nghiệm về bẫy sinh học, kỹ thuật điều tra sinh thái côn trùng ngoài đồng, phương pháp thiết lập bẫy pheromone và đánh giá tương tác pheromone - kairomone.
• Đối với các nhà nghiên cứu Hóa hữu cơ, Hóa hợp chất thiên nhiên: Cung cấp quy trình chi tiết về phản ứng Wittig chọn lọc lập thể, kỹ thuật bảo vệ/tách nhóm chức hydroxyl, phản ứng oxy hóa PCC và phương pháp kiểm tra cấu trúc qua phổ GC-MS, NMR cho các hợp chất pheromone mạch thẳng C16.
• Đối với cán bộ khuyến nông, Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật: Cung cấp thông số kỹ thuật thực tiễn về thời điểm hoạt động cao điểm của sâu tơ (18:00–19:00), công thức mồi bẫy (pheromone 5:5:1 liều 0,01 mg/tuýp + AITC 0,7 mg/tuýp) và mật độ đặt bẫy (120 bẫy/ha) để xây dựng mô hình dự báo và phòng trừ sâu tơ an toàn sinh học.

Câu hỏi thường gặp

1. Các thành phần pheromone giới tính của sâu tơ được tổng hợp qua những phản ứng hóa học nào và hiệu suất đạt bao nhiêu?
Luận án sử dụng phản ứng Wittig chọn lọc từ 11-bromo-1-undecanol để tổng hợp hợp chất (Z)-11-hexadecen-1-ol (Z11-16:OH) với tổng sản lượng đạt 42,9%. Sau đó, Z11-16:OH được oxy hóa bằng Pyridinium chlorochromate (PCC) tạo thành (Z)-11-hexadecenal (Z11-16:Ald) với hiệu suất 90,4%, hoặc được acetyl hóa bằng acetic anhydride tạo thành (Z)-11-hexadecenyl acetate (Z11-16:OAc) với hiệu suất 71,4%.

2. Tỷ lệ phối trộn và hàm lượng mồi pheromone giới tính nào cho hiệu quả hấp dẫn sâu tơ tốt nhất ngoài đồng?
Mồi bẫy chứa hỗn hợp 3 thành phần Z11-16:Ald, Z11-16:OAc và Z11-16:OH ở tỷ lệ 5:5:1 hoặc 5:5:0,1 với các mức hàm lượng 0,01; 0,05 và 0,1 mg/tuýp cho hiệu quả thu hút thành trùng đực sâu tơ mạnh nhất, tương đương với 1 thành trùng cái chưa bắt cặp. Trong đó Z11-16:Ald và Z11-16:OAc là hai thành phần thiết yếu bắt buộc phải có mặt đồng thời.

3. Khả năng dẫn dụ của hai hợp chất kairomone AITC và Z3-6:OAc được ghi nhận ra sao?
Hợp chất Allyl isothiocyanate (AITC) ở nồng độ 0,5; 0,7 và 1,0 mg/tuýp có khả năng thu hút cả bướm đực và bướm cái, trong đó mức 0,7 mg/tuýp cho hiệu quả cao hơn có ý nghĩa so với 1,0 ml dịch lá cải nghiền. Hợp chất cis-3-hexenyl acetate (Z3-6:OAc) ở mức 0,01 và 1,0 mg/tuýp thu hút cả hai giới thành trùng tương đương với 1,0 ml dịch lá cải nghiền.

4. Mối tương quan giữa số lượng sâu tơ vào bẫy pheromone và mức độ thiệt hại trên ruộng cải được thể hiện như thế nào?
Số lượng thành trùng đực vào bẫy pheromone tổng hợp có tương quan thuận rất chặt chẽ với tỷ lệ lá bị hại và tỷ lệ diện tích lá bị hại trên các ruộng cải bắp, cải bắp de, cải ngọt và cải bông, với hệ số tương quan r đạt từ 0,74 đến 0,98.

5. Mật độ và công thức bẫy phối hợp được đề xuất để phòng trừ sâu tơ ngoài đồng ruộng là gì?
Luận án xác định việc sử dụng bẫy phối hợp giữa pheromone giới tính tổng hợp (tỷ lệ 5:5:1; hàm lượng 0,01 mg/tuýp) và AITC (0,7 mg/tuýp) được bố trí ở mật độ 120 bẫy/ha mang lại hiệu quả kiểm soát mật số sâu non và giảm thiểu tỷ lệ hại trên cây cải bắp tại thực địa Sóc Trăng và Lâm Đồng.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Đinh Thị Chi đã xây dựng thành công quy trình tổng hợp hóa học ngắn gọn 3 thành phần pheromone giới tính của sâu tơ (P. xylostella) qua phản ứng Wittig chọn lọc với hiệu suất cao. Nghiên cứu đã xác định công thức phối trộn mồi pheromone tối ưu (tỷ lệ 5:5:1 hoặc 5:5:0,1; liều lượng 0,01 mg/tuýp) và chứng minh hiệu quả thu hút cả hai giới sâu tơ của các chất kairomone thực vật (AITC, Z3-6:OAc). Đồng thời, đề tài đã làm rõ quy luật biến động quần thể sâu tơ theo giờ trong ngày và theo mùa trong năm, chứng minh mối tương quan chặt chẽ giữa số lượng bướm vào bẫy với mức độ thiệt hại (r = 0,74–0,98). Việc ứng dụng bẫy phối hợp pheromone giới tính và AITC ở mật độ 120 bẫy/ha đã chứng minh hiệu quả phòng trị sâu tơ ngoài đồng ruộng, đóng góp giải pháp kỹ thuật an toàn sinh học cho chiến lược quản lý dịch hại tổng hợp trên cây rau họ Thập tự.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Tính cấp thiết của luận án Rau cải là loại thực phẩm rất cần thiết cho mọi người trong đời sống hàng ngày. Rau cũng là thực phẩm không thể thay thế. Bởi lẽ, cây rau cung cấp rất nhiều dưỡng chất quan trọng cho sự phát triển của con người (Cúc, 2005).

Tuy nhiên, sản xuất rau cải luôn gặp khó khăn do sâu hại gây ra. Theo Dật (2007) so với các loại cây trồng khác như cây lương thực, cây công nghiệp,. rau là nhóm cây bị sâu gây hại hơn. Theo Khiêm (2005) đối với nhóm rau họ thập tự trong cả nước, cho tới nay đã ghi nhận được trên 30 loài sâu hại, trong đó một vài loài gây hại thường xuyên ở các vùng trồng rau như sâu tơ, bọ nhảy, rệp muội,.

Sâu tơ, Plutella xylostella là côn trùng gây hại nguy hiểm nhất trên họ rau thập tự (Talekar & Shelton, 1993; Thành, 2004). Ở Việt Nam, sâu tơ được ghi nhận phá hại trên cải bắp, cải bẹ trắng, cải ngọt, cải bông, cải rổ nhưng trầm trọng nhất là cải bắp và cải bông (Huỳnh & Sen, 2011). Sự phá hại của sâu tơ có thể làm giảm 30-50% năng suất hàng năm (Khiêm, 2005) và sự thất thu có thể lên đến 100% nếu không phòng trừ kịp thời. Sâu tơ gây hại làm ảnh hưởng đến giá trị, năng suất và làm sản phẩm khó tiêu thụ trên thị trường (Trường, 1996).

Cho đến nay ở các vùng trồng rau chuyên canh, nông dân vẫn dựa chủ yếu trên biện pháp hóa học để phòng trừ sự gây hại của sâu tơ. xylostella đã phát triển tính kháng đối với nhiều loại thuốc trừ sâu, đặc biệt là ở Châu Á. xylostella kháng đối với hầu hết các thuốc trừ sâu như carbamates, lân hữu cơ, cúc tổng hợp (Kao & Cheng, 2001). Theo Trịnh (2007) cũng ghi nhận rằng quần thể sâu tơ ở Việt Nam có khả năng phát triển tính kháng thuốc rất nhanh.

Theo cơ sở dữ liệu về sự kháng thuốc của động vật chân khớp, P. xylostella đã được ghi nhận kháng với 95 nhóm thuốc trừ sâu hóa học (APRD, 2016). Do sâu tơ có tính kháng thuốc cao, việc phòng trị bằng thuốc hóa học thường cho hiệu quả thấp dẫn đến hiện trạng nông dân thường phun thuốc với nồng độ và tần suất cao nhiều lần so với sự hướng dẫn. Điều này dẫn đến gây ô nhiễm môi trường sinh thái, để lại dư lượng của thuốc trên nông sản đồng thời làm nghiêm trọng thêm vấn đề kháng thuốc.

Để hướng tới một nền nông nghiệp bền vững, thân thiện với môi trường sinh thái và đáp ứng yêu cầu chất lượng sản phẩm ngày càng cao của thị trường, đặc biệt là nhu cầu nông sản sạch, việc nghiên cứu và ứng dụng các biện pháp quản lý sâu hại theo hướng phòng trừ sinh học cần được quan tâm, trong đó, sử dụng pheromone và kairomone là 1 (Luan.cai TIEU LUAN MOI download : [e-mail] một trong những biện pháp không thể thiếu trong các chương trình quản lý dịch hại tổng hợp. Trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu pheromone giới tính và kairomone trong quản lý tổng hợp sâu tơ, Plutella xylostella Linnaeus (Lepidoptera: Plutellidae) hại rau họ thập tự” là hoàn toàn hợp lý và cần thiết nhằm giới thiệu biện pháp mới an toàn, thân thiện với môi trường để quản lý sự gây hại của P. xylostella ở ngoài đồng góp phần giảm thiểu hoặc thay thế dần thuốc trừ sâu hóa học. Mục tiêu nghiên cứu - Tổng hợp các thành phần pheromone giới tính của sâu tơ, P.

- Xác định khả năng hấp dẫn đơn chất hay phối hợp giữa pheromone giới tính tổng hợp và kairomone đối với sâu tơ, P. - Ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp và kairomone hiệu quả trong quản lý sâu tơ, P. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài bao gồm pheromone giới tính tổng hợp của sâu tơ, hợp chất AITC và Z3-6:OAc trên cây cải bắp (Brassica oleracea L.

capitata), cải bắp de (Brasica pekinenis), cải bông (Brassica oleracea L. var botrytis), cải ngọt (Brassica chinesis L.), cải xanh (Brassica juncea L.) và cải rổ (Brassica oleracea Alboglabra Group) (Thành, 2004). Phạm vi nghiên cứu Thực hiện tổng hợp các thành phần pheromone giới tính và điều chế mồi được tiến hành tại khoa Nông nghiệp và khoa Khoa học, Trường Đại học Cần Thơ. Các thí nghiệm ngoài đồng được bố trí ở một số ruộng trồng rau cải tại tỉnh Sóc Trăng; tỉnh Vĩnh Long và tỉnh Lâm Đồng.

Thời gian thực hiện nghiên cứu của luận án từ năm 2015 đến năm 2019. Nội dung nghiên cứu - Tổng hợp các thành phần pheromone giới tính của sâu tơ gồm Z11- 16:Ald, Z11-16:OAc và Z11-16:OH được thực hiện tại trường Đại học Cần Thơ.cai TIEU LUAN MOI download : [e-mail] - Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của pheromone giới tính tổng hợp đối với sâu tơ. + Ảnh hưởng của thành phần điều chế lên hiệu quả hấp dẫn của mồi pheromone giới tính đối với sâu tơ được thực hiện tại tỉnh Sóc Trăng và tỉnh Vĩnh Long. + Ảnh hưởng của hàm lượng thành phần Z11-16:OH lên hiệu quả hấp dẫn của mồi pheromone giới tính được thực hiện tại tỉnh Sóc Trăng.

+ Ảnh hưởng của hàm lượng mồi lên hiệu quả hấp dẫn của mồi pheromone giới tính được thực hiện tại tỉnh Sóc Trăng. - Đánh giá hiệu quả hấp dẫn kairomone đối với sâu tơ + Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của hợp chất Allyl isothiocyanate (AITC) đối với sâu tơ được thực hiện tại tỉnh Sóc Trăng. + Đánh giá hiệu quả hấp dẫn của hợp chất cis -3-hexenyl acetate (Z3- 6:OAc) đối với sâu tơ được thực hiện tại tỉnh Sóc Trăng. - Đánh giá hiệu quả hấp dẫn phối hợp của pheromone giới tính và các hợp chất AITC và Z3-6:OAc đối với sâu tơ được thực hiện tại tỉnh Sóc Trăng.

- Ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp và hợp chất kairomone trong quản lý sâu tơ. + Ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp trong khảo sát thời gian hoạt động của thành trùng sâu tơ được thực hiện tại tỉnh Sóc Trăng. + Ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp trong khảo sát sự biến động mật số quần thể theo các tháng trong năm tại tỉnh Sóc Trăng. + Ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp trong khảo sát sự biến động mật số quần thể và tỷ lệ rau cải bị hại do sâu tơ trong một vụ cải được thực hiện tại tỉnh Sóc Trăng và tỉnh Vĩnh Long.

- Xác định hiệu quả kết hợp của pheromone giới tính và hợp chất AITC trong phòng trị sâu tơ được thực hiện tại tỉnh Sóc Trăng và tỉnh Lâm Đồng. Những đóng góp mới của luận án Luận án có những đóng góp như sau: - Đề tài là công trình nghiên cứu đầu tiên về quy trình tổng hợp các thành phần pheromone giới tính sâu tơ theo hướng ngắn gọn, điều kiện phản ứng đơn giản và dễ thực hiện, các hóa chất tổng hợp khá an toàn so với các quy trình trước đây.cai TIEU LUAN MOI download : [e-mail] - Lần đầu tiên ở ĐBSCL, sử dụng pheromone giới tính và kairomone (AITC và Z3-6:OAc) để đánh giá hiệu quả khả năng hấp dẫn thành trùng sâu tơ ở điều kiện ngoài đồng. - Bước đầu đánh giá hiệu quả kết hợp của pheromone giới tính và hợp chất AITC trong phòng trừ sâu tơ ở điều kiện ngoài đồng theo hướng an toàn nhằm góp phần giảm thiểu hoặc thay thế dần thuốc trừ sâu hóa học. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.

Ý nghĩa khoa học Đề tài cung cấp con đường tổng hợp pheromone giới tính sâu tơ bằng phản ứng Witigg, sử dụng các chất ban đầu ít độc hại, điều kiện phản ứng đơn giản, dễ thực hiện với chất phản ứng rẻ tiền, có sẵn trên thị trường. Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu tìm ra được kiểu mồi hấp dẫn hiệu quả nhất đối với thành trùng sâu tơ. Đồng thời, nghiên cứu cũng cung cấp được thông tin về diễn biến mật số và tỷ lệ gây hại do sâu tơ gây ra. Đặc biệt, việc ứng dụng pheromone giới tính kết hợp với kairomone để quản lý sự gây hại của sâu tơ trên rau họ thập tự cho hiệu quả cao ở điều kiện ngoài đồng.

Ý nghĩa thực tiễn Ứng dụng mồi điều chế từ pheromone giới tính tổng hợp và kairomone trong phòng trừ sâu tơ gây hại trên rau họ thập tự. Kết quả luận án cũng khẳng định tính khả thi của biện pháp sinh hóa cụ thể là sử dụng pheromone giới tính và kairomone cho việc quản lý hiệu quả sâu tơ theo hướng an toàn, giảm thiểu hoặc thay thế dần việc sử thuốc trừ sâu, đáp ứng với yêu cầu canh tác nông nghiệp bền vững.cai TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về sâu tơ và biện pháp quản lý 2.

Phân loại Sâu tơ có tên khoa học Plutella xylostella Linnaeus (Lepidoptera: Plutellidae). Sâu thường có tập tính nhả tơ buông xuống đất khi bị động nên còn gọi với tên “sâu dù” (Khiêm, 2005). Phân bố Sâu tơ, P. xylostella có nguồn gốc từ Thổ Nhĩ Kỳ, sau đó phát triển ở các quốc gia trồng cải trên thế giới cùng với sự phát triển của cây rau họ Thập tự (Cruciferaceae) và khả năng di chuyển rất xa của thành trùng (3.

Theo Khiêm (2005) sâu tơ là loài phân bố rất rộng, từ các nước ôn đới ở Châu Âu, Châu Mỹ đến các nước Nhiệt đới. Ở Việt Nam, sâu tơ phá hại ở tất cả các vùng trồng rau họ hoa Thập tự. xylostella là loài có phạm vi ký chủ hẹp, chỉ phá hại các cây rau và các cây dại thuộc họ hoa Thập tự. Một số cây ký chủ được ghi nhận như cải bắp (Brassica oleracea var.

capitata), cải bông (B. botrytis), bông cải xanh (B. italica), cải củ (Radish sativus), cải bẹ trắng (B. pekinesis), su hào (B.

acephala), cải bẹ xanh (B. juncea), cải dầu (B. napus), cải thìa (B. pakchoi), cải tùa xại (B.

amplexicaulis), cải xoong (Nasturtum officinale), cải xoăn (B. Ngoài ra, sâu tơ còn gây hại trên cà chua, khoai tây,. Triệu chứng và mức độ gây hại Theo Khiêm (2005) sâu tơ tuổi 1 ăn nhu mô dưới biểu bì lá, sang tuổi 2 gặm ăn mặt dưới lá, để lại lớp biểu bì mặt trên lá, tạo thành những đốm trong mờ, cuối tuổi 2 trở đi sâu gặm lá thành những lỗ thủng. Triệu chứng cải bắp bị nhiễm sâu tơ, P.cai TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Sâu tơ gây hại nhưng thường để lại các gân lá, khi hiện diện với mật số cao có thể làm lá xơ xác hoặc lá bị phá hoại hoàn toàn, trên cây chỉ còn trơ lại phần gân lá, sự gây hại có thể làm giảm 30-50% năng suất hàng năm (Khiêm, 2005) và sự thất thu có thể lên đến 100% nếu không phòng trừ kịp thời.