Luận án tiến sĩ hus nghiên cứu đặc điểm sinh học sinh thái học của coptotermes formosanus shiraki odontotermes hainanensis light và sử dụng chế phẩm từ metarhizium anisopliae metsch sorok phòng trừ chúng

Nghiên cứu đặc điểm sinh học của Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis, ứng dụng Metarhizium anisopliae trong phòng trừ.

• Chuyên ngành: Sinh học, Sinh thái học
• Đề tài: Nghiên cứu sinh học và sinh thái học của mối Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis với chế phẩm Metarhizium anisopliae
• Loại tài liệu: Luận án

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• Mục tiêu của đề tài
• ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
• Ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn cña ®Ò tµi
• 1. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ LOÀI MỐI COPTOTERMES FORMOSANUS SHIRAKI
• 1.1.1. Nghiên cứu loài mối C. formosanus ở nƣớc ngoài
• 1.1.1.1. Nghiên cứu sinh học, sinh thái học
• 1.2. Nghiên cứu các phƣơng pháp phòng trừ C.2
• 1.3. Nghiên cứu loài mối C. formosanus ở trong nước
• 1.4. Nghiên cứu sinh học, sinh thái học
• 1.5. Nghiên cứu các phƣơng pháp phòng trừ C.2
• 1.6. Tình hình nghiên cứu về loài mối Odontotermes hainanensis Light
• 1.7. Nghiên cứu loài mối O. hainanensis ở nước ngoài
• 1.8. Nghiên cứu sinh học, sinh thái học
• 1.9. Nghiên cứu các phƣơng pháp phòng trừ O.2
• 1.10. Nghiên cứu loài mối O. hainanensis ở trong nước
• 1.11. Nghiên cứu sinh học, sinh thái học
• 1.12. Nghiên cứu các phƣơng pháp phòng trừ O.3
• 1.13. Tình hình nghiên cứu sử dụng M. anisopliae Sorok phòng trừ mối
• 1.14. Nghiên cứu sử dụng M. anisopliae phòng trừ côn trùng có hại và mối ở nước
• 1.15. Nghiên cứu sử dụng M. anisopliae phòng trừ côn trùng có hại
• 1.16. Nghiên cứu sử dụng M. anisopliae phòng trừ mối
• 1.17. Nghiên cứu sử dụng M. anisopliae phòng trừ côn trùng có hại và mối ở trong
• 1.18. Nghiên cứu sử dụng M. anisopliae phòng trừ côn trùng có hại
• 1.19. Nghiên cứu sử dụng M. anisopliae phòng trừ mối
• 2. CHƢƠNG 2: ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Địa điểm nghiên cứu
• 2.2. Thời gian nghiên cứu
• 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái học của C.2
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái học của O. 3
• 2.6. Phương pháp nghiên cứu sử dụng các chế phẩm M. anisopliae phòng trừ C.1
• 2.7. Phƣơng pháp tuyển chọn các chủng M. anisopliae phòng trừ mối
• 2.8. Phƣơng pháp nghiên cứu sản xuất các chế phẩm M.3
• 2.9. Phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng các chế phẩm M. anisopliae phòng trừ C.4
• 2.10. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu
• 2.11. Các chỉ số phân tích
• 2.12. Tính toán số liệu
• 3. CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Một số đặc điểm sinh học, sinh thái học của C.1
• 3.2. Quá trình hình thành tổ mối C. formosanus từ đôi mối cánh bay phân đàn
• 3.3. Đặc điểm bay phân đàn của C.2
• 3.4. Mức độ tập trung của mối cánh bay phân đàn theo độ cao
• 3.5. Ghép đôi và làm tổ của mối cánh C.4
• 3.6. Thời gian phát triển các pha trong quần tộc C.2
• 3.7. Điều kiện hình thành tổ mối C. formosanus thứ sinh
• 3.8. Thời gian sống của nhóm mối C. formosanus nuôi độc lập
• 3.9. Sự xuất hiện mối chúa thay thế trong hộp nuôi
• 3.10. Sự xuất hiện quần tộc thứ sinh sau khi đào bắt tổ chính
• 3.11. Thành phần và tỷ lệ đẳng cấp trong quần tộc C.1
• 3.12. Thành phần đẳng cấp
• 3.13. Tỉ lệ đẳng cấp ở tổ mối C. formosanus nuôi từ đôi mối cánh
• 3.14. Tỉ lệ đẳng cấp của đàn mối C.4
• 3.15. Tỉ lệ đẳng cấp ở đàn mối C. formosanus kiếm ăn bị nhử bắt định kỳ
• 3.16. Tỉ lệ đẳng cấp trong tổ mối C. formosanus ở hiện trƣờng
• 3.17. Cấu trúc, phạm vi hoạt động, số lượng tổ chính và tổ phụ trong một quần tộc C.1
• 3.18. Cấu trúc tổ của loài mối C.2
• 3.19. Phạm vi hoạt động của quần tộc mối C.3
• 3.20. Số lƣợng tổ chính và tổ phụ trong một quần tộc C.5
• 3.21. Sự lây truyền chất bột màu qua tiếp xúc và qua đường miệng trong quần tộc C.6
• 3.22. Định hướng sử dụng chế phẩm M. anisopliae để phòng trừ C.2
• 3.23. Một số đặc điểm sinh học, sinh thái học của O.1
• 3.24. Sự hình thành và phát triển tổ mối O.1
• 3.25. Một số đặc điểm bay phân đàn của O.2
• 3.26. Thời gian phát triển của các pha trong quần tộc O.3
• 3.27. Khả năng sống của tổ mối O. hainanensis nuôi trong điều kiện có bổ sung và không bổ sung vƣờn nấm Termitomyces 7
• 3.28. Tỉ lệ phục hồi tổ mối O. hainanensis trên đê sau khi bị đào bắt mối chúa 8
• 3.29. Thành phần và tỉ lệ đẳng cấp của quần tộc mối O. hainanensis 8
• 3.30. Tỉ lệ đẳng cấp ở tổ mối O. hainanensis nuôi từ đôi mối cánh 8
• 3.31. Tỉ lệ đẳng cấp ở đàn mối O.3
• 3.32. Tỉ lệ đẳng cấp ở nhóm mối O. hainanensis sửa chữa tổ 8
• 3.33. Tỉ lệ đẳng cấp trong tổ mối O. hainanensis ở hiện trƣờng 8
• 3.34. Cấu trúc tổ mối O.1
• 3.35. Lỗ bay phân đàn và nắp đợi bay của tổ mối O.2
• 3.36. Khoang chính của tổ mối O.3
• 3.37. Hoàng cung của tổ mối O.4
• 3.38. Khoang phụ của tổ mối O.5
• 3.39. Hệ thống hang của tổ mối O.5
• 3.40. Phân bố tổ mối O.1
• 3.41. Đặc điểm phân bố của O.2
• 3.42. Phạm vi phân bố các cấu trúc tổ của một quần tộc mối O.3
• 3.43. Sử dụng thiết bị rađa phát hiện khoang chính tổ mối O.6
• 3.44. Một số đặc điểm hoạt động kiếm ăn ở loài mối O.7
• 3.45. Định hướng sử dụng chế phẩm M. anisopliae để phòng trừ loài mối O.3
• 3.46. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm M. anisopliae Sorok phòng trừ mối C.1
• 3.47. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm MaC1 để diệt mối C.1
• 3.48. Lây nhiễm chế phẩm MaC1 trong quần tộc C.2
• 3.49. Hiệu lực diệt mối C. formosanus của chế phẩm MaC1 trong quá trình bảo quản 10
• 3.50. Thiết lập công thức chế phẩm MaC1 để diệt mối C.4
• 3.51. Thử nghiệm 1MaC1+10-4Ka xử lý mối C. formosanus ở hiện trƣờng 11
• 3.52. Đề xuất qui trình sử dụng chế phẩm MaC1 để diệt mối C.2
• 3.53. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm MaO1 để diệt mối O.1
• 3.54. Hiệu lực diệt mối O. hainanensis của chế phẩm MaO1 11
• 3.55. Hiệu lực diệt mối O. hainanensis của sinh khối, dịch lọc và dịch huyền phù bào tử MaO1 11
• 3.56. Hiệu lực diệt mối O. hainanensis của chế phẩm MaO1 trong quá trình bảo quản 11
• 3.57. Thiết lập công thức chế phẩm MaO1 để diệt mối O.5
• 3.58. Kết quả thử nghiệm 3MaO1 + 0,01Ki + 97H2O ở các tổ mối O.6
• 3.59. Đề xuất qui trình sử dụng 3MaO1 + 0,01Ki + 97H2O diệt mối O.3
• 3.60. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm MaP1 phòng mối C. hainanensis 11
• 3.61. Hiệu lực diệt mối cánh C. formosanus của MaP1 khi mối bị nhiễm trực 3.1 tiếp chế phẩm 12
• 3.62. Hiệu lực diệt mối cánh C. formosanus của chế phẩm MaP1 trộn với đất 12
• 3.63. Hiệu lực diệt mối cánh O. hainanensis của chế phẩm MaP1 trộn với đất 12
• 3.64. Hiệu lực phòng mối C. formosanus di thực của chế phẩm MaP1 trộn đất 12
• 3.65. Thiết lập công thức chế phẩm MaP1 để phòng mối C.6
• 3.66. Thử nghiệm 0,1MaP1 + 99,9CĐ phòng mối cánh C. formosanus 13
• 3.67. Thử nghiệm 0,2MaP1+99,8CV phòng mối C. formosanus di thực 13
• Kết luận và kiến nghị
• KÕt luËn
• KiÕn nghÞ
• Danh môc c¸c c«ng tr×nh khoa häc ®· c«ng bè cã liªn quan ®Õn luËn ¸n
• Tµi liÖu tham kh¶o
• Phô lôc

Tóm tắt

I. Tổng quan về sinh học và sinh thái học mối Coptotermes formosanus

Mối Coptotermes formosanus, còn được gọi là mối ngầm Đài Loan, là một trong những loài mối gây hại nghiêm trọng nhất cho các công trình kiến trúc. Chúng có khả năng thích nghi cao với môi trường đô thị, dẫn đến sự mở rộng nhanh chóng về vùng phân bố. Nghiên cứu về sinh học và sinh thái học của loài mối này rất quan trọng để phát triển các phương pháp phòng trừ hiệu quả.

1.1. Đặc điểm sinh học của Coptotermes formosanus

Coptotermes formosanus có cấu trúc xã hội phức tạp với nhiều đẳng cấp khác nhau. Mối chúa và mối vua là hai cá thể chính trong tổ, trong khi mối thợ và mối lính thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Sự phân công lao động này giúp tổ mối hoạt động hiệu quả hơn trong việc tìm kiếm thức ăn và bảo vệ tổ.

1.2. Sinh thái học của Coptotermes formosanus

Loài mối này thường sống trong các tổ ngầm, nơi chúng có thể dễ dàng tìm kiếm thức ăn và tránh được các kẻ thù tự nhiên. Mối C. formosanus có khả năng gây hại lớn cho các công trình xây dựng, đặc biệt là trong các khu vực đô thị, nơi mà chúng có thể phát triển mạnh mẽ.

II. Thách thức trong việc quản lý mối Coptotermes formosanus

Việc quản lý mối Coptotermes formosanus gặp nhiều thách thức do khả năng sinh sản nhanh và khả năng thích nghi với môi trường. Các phương pháp truyền thống thường sử dụng hóa chất độc hại, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

2.1. Hạn chế của các phương pháp phòng trừ hiện tại

Nhiều phương pháp phòng trừ hiện tại sử dụng hóa chất độc hại, dẫn đến ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Điều này đòi hỏi cần có các giải pháp thay thế an toàn hơn cho môi trường.

2.2. Tìm kiếm giải pháp thân thiện với môi trường

Nghiên cứu về việc sử dụng vi sinh vật, đặc biệt là nấm Metarhizium anisopliae, đã cho thấy tiềm năng trong việc kiểm soát mối C. formosanus mà không gây hại cho môi trường.

III. Phương pháp nghiên cứu sinh học và sinh thái học mối Odontotermes hainanensis

Odontotermes hainanensis là một loài mối quan trọng khác, gây hại chủ yếu cho các công trình đê, đập. Nghiên cứu về sinh học và sinh thái học của loài này giúp hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động và phát triển của chúng.

3.1. Đặc điểm sinh học của Odontotermes hainanensis

Loài mối này có cấu trúc tổ phức tạp và thường sống trong các tổ lớn. Chúng có khả năng sinh sản cao và có thể gây hại nghiêm trọng cho các công trình xây dựng, đặc biệt là trong mùa mưa.

3.2. Sinh thái học của Odontotermes hainanensis

Odontotermes hainanensis thường sống trong các khu vực ẩm ướt, nơi có nhiều nguồn thức ăn. Chúng có khả năng tạo ra các tổ lớn và có thể gây ra thiệt hại lớn cho các công trình hạ tầng.

IV. Ứng dụng chế phẩm Metarhizium anisopliae trong phòng trừ mối

Chế phẩm Metarhizium anisopliae đã được nghiên cứu và chứng minh có hiệu quả trong việc kiểm soát mối Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis. Việc sử dụng chế phẩm này không chỉ giúp giảm thiểu thiệt hại mà còn bảo vệ môi trường.

4.1. Hiệu quả của Metarhizium anisopliae trong phòng trừ mối

Nghiên cứu cho thấy chế phẩm Metarhizium anisopliae có khả năng diệt mối cao, đặc biệt là trong điều kiện phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, hiệu quả trong điều kiện tự nhiên vẫn cần được nghiên cứu thêm.

4.2. Quy trình sử dụng chế phẩm Metarhizium anisopliae

Để đạt hiệu quả cao nhất, cần thiết lập quy trình sử dụng chế phẩm Metarhizium anisopliae phù hợp với từng loại mối. Việc này bao gồm lựa chọn thời điểm và phương pháp áp dụng chế phẩm.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu về sinh học và sinh thái học của mối Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis cùng với việc ứng dụng chế phẩm Metarhizium anisopliae mở ra nhiều triển vọng trong việc quản lý mối hiệu quả và bền vững.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu sinh học mối

Nghiên cứu sinh học và sinh thái học của các loài mối giúp cung cấp thông tin cần thiết cho việc phát triển các phương pháp phòng trừ hiệu quả và bền vững.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các đặc điểm sinh học, sinh thái học của mối và hiệu quả của các chế phẩm sinh học trong việc kiểm soát mối, nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Sự gia tăng nhanh chóng của quá trình đô thị hóa và yêu cầu cấp bách về bảo vệ an toàn công trình thủy lợi - đê điều tại Việt Nam đang đối mặt với thách thức nghiêm trọng từ sự xâm hại của các loài côn trùng xã hội phá hủy cấu trúc cellulose và đất đắp. Trong đó, Coptotermes formosanus Shiraki (nhóm mối ngầm đô thị, không có vườn nấm) và Odontotermes hainanensis Light (nhóm mối đất phá hoại thân đê, có vườn cấy nấm cộng sinh Termitomyces) là hai tác nhân nguy hiểm bậc nhất. Theo các khảo sát thực tế, "có tới 99% trường hợp đã bắt gặp giống mối Coptotermes, chủ yếu là loài C. formosanus trong số 268 công trình bị mối phá hoại thuộc 18 tỉnh, thành ở nước ta" (Nguyễn Chí Thanh, 1996), trong khi "số lượng tổ của loài Odontotermes hainanensis Light (1924) chiếm tới 46,2 % số tổ mối trên đê của vùng châu thổ sông Hồng" (Nguyễn Đức Khảm, 2002), thậm chí đạt tỷ lệ 87,2% tại nhiều tuyến đê trọng yếu (Ngô Trường Sơn, 2005).

Khoảng trống nghiên cứu then chốt (Research Gap) xuất phát từ nghịch lý: nấm ký sinh côn trùng Metarhizium anisopliae (Metsch.) Sorok có độc lực diệt mối cực mạnh trong điều kiện phòng thí nghiệm (in vitro), nhưng hầu hết các thử nghiệm dập dịch quy mô quần tộc ngoài hiện trường (in vivo) đều thất bại hoặc cho kết quả không ổn định (Culliney & Grace, 2000; Hanel, 1983; Lai, 1997). Nguyên nhân cốt lõi là các nghiên cứu trước đây áp dụng đồng nhất một dạng bào tử nấm cho mọi loài mối mà không gắn kết với đặc điểm sinh thái, tập tính chải chuốt (allogrooming), dinh dưỡng tương hỗ (trophallaxis), cơ chế tự vệ miễn dịch xã hội (social immunity) cũng như sự khác biệt căn bản giữa loài có và không có vườn nấm cộng sinh.

Nghiên cứu giải quyết 4 câu hỏi nghiên cứu (Research Questions - RQ) và kiểm định 3 giả thuyết khoa học (Hypotheses - H):

• RQ1: Các quy luật sinh thái học về bay phân đàn, cấu trúc tổ, biến động đẳng cấp và khả năng tái lập tổ thứ sinh của C. formosanus và O. hainanensis diễn ra như thế nào trong điều kiện tự nhiên tại miền Bắc Việt Nam?
• RQ2: Cơ chế lây truyền qua tiếp xúc cơ học và tiêu hóa của các chất dạng bột trong quần tộc C. formosanus có động học ra sao?
• RQ3: Bào tử và dịch thể nuôi cấy M. anisopliae tương tác và cạnh tranh sinh học với hệ sinh thái tổ mối (đặc biệt là nấm cộng sinh Termitomyces) như thế nào?
• RQ4: Thiết lập công thức và quy trình công nghệ nào để ứng dụng hiệu quả các chế phẩm vi sinh M. anisopliae chuyên biệt nhằm kiểm soát triệt để hai loài mối này ngoài hiện trường?
• H1: Sự lây nhiễm chéo của bào tử nấm M. anisopliae trong quần tộc C. formosanus phụ thuộc trực tiếp vào tỷ lệ nhiễm ban đầu, khoảng cách di chuyển và tập tính dinh dưỡng tương hỗ mà không bị ngăn chặn bởi hành vi cách ly xã hội nếu mật độ bào tử được kiểm soát tối ưu.
• H2: Chế phẩm dịch thể chứa enzyme và độc tố sinh học của M. anisopliae có khả năng phá vỡ thế cân bằng vi sinh trong tổ O. hainanensis, ức chế nấm Termitomyces và tạo điều kiện cho nấm hoại sinh Xylaria bùng phát tiêu diệt toàn bộ quần tộc.
• H3: Việc phối chế sinh khối nấm với chất mang và phụ gia khoáng/polyme cho phép thiết lập các chế phẩm chuyên biệt (MaC1 dạng bột lây nhiễm, MaO1 dạng dịch thể bơm phụt, MaP1 dạng bột trộn đất ngăn chặn) đạt hiệu lực bảo vệ công trình và thân đê trên 90% với độ ổn định sinh học cao.

Khung lý thuyết của luận án được xây dựng trên sự tích hợp giữa Lý thuyết Miễn dịch Xã hội ở Côn trùng (Social Insect Immunity Theory), Lý thuyết Động lực học Quần thể Nấm ký sinh (Entomopathogenic Fungal Dynamics) và Lý thuyết Điều khiển học Sinh thái trong Quản lý Dịch hại Tổng hợp (IPM Paradigm). Nghiên cứu được thực hiện từ năm 2000 đến 2006 tại Hà Nội, Bắc Ninh, Thái Bình, Hà Tây và Thanh Hóa; khảo nghiệm trên 23 chủng nấm M. anisopliae, giải phẫu hàng chục tổ mối thực địa, và thử nghiệm xử lý tại 37 công trình kiến trúc cùng nhiều tuyến đê trọng yếu thuộc lưu vực sông Hồng, sông Đáy và sông Chu.

---

Literature Review và Positioning

Tổng quan tài liệu quốc tế và trong nước về quản lý mối và nấm côn trùng học định hình qua ba dòng nghiên cứu chính:

Dòng nghiên cứu sinh thái học và hành vi quần tộc mối: Các công trình kinh điển của Becker (1969), Su & Scheffrahn (1988), Grace (1995), và Liu Yuanzhi et al. (1998) đã làm sáng tỏ cấu trúc xã hội, tính đa hình và phạm vi kiếm ăn rộng lớn của Coptotermes. Su & Scheffrahn (1988) tại Broward, Florida xác định quần tộc C. formosanus dao động từ 1,4 đến 6,8 triệu cá thể với sinh khối 4,5 - 34,3 kg và vùng kiếm ăn lên tới 3.571 m². Về Odontotermes, Bathellier (1927), Nguyễn Đức Khảm (1976), và Vũ Văn Tuyển (1982) đặt nền móng mô tả cấu trúc tổ ngầm phức tạp gồm khoang chính, hoàng cung, các khoang phụ chứa vườn nấm Termitomyces. Tuy nhiên, mối liên hệ định lượng giữa biến động đẳng cấp, cơ chế phát sinh mối chúa thay thế và áp lực diệt trừ bằng tác nhân sinh học chưa được hệ thống hóa.

Dòng nghiên cứu bệnh học nấm Metarhizium anisopliae: Metschnikoff (1878) và Ferron (1978) ghi nhận vai trò của nấm sợi M. anisopliae trong kiểm soát sâu bọ. Các nghiên cứu cận đại (Burges, 1981, 1998; Driver et al., 2000; Lomer et al., 2001) chứng minh nấm tiết enzyme protease, chitinase phá hủy lớp biểu bì (cuticle) và sản sinh độc tố destruxin gây tê liệt thần kinh. Thí nghiệm in vitro của Rosengaus & Traniello (1997) trên Zootermopsis angusticollis hay Leong (1966), Sajap (1990), Jones et al. (1996) trên Coptotermes khẳng định giá trị LT50 chỉ từ 2 đến 5 ngày ở mật độ bào tử cao.

Tranh luận học thuật và xung đột lý thuyết: Điểm nghẽn lớn nhất trong y văn là sự đối đầu giữa hai luồng quan điểm:

• Quan điểm bi quan về ứng dụng thực địa: Hanel (1983) tại Úc thử nghiệm phun M. anisopliae vào 7 ụ mối Nasutitermes exitiosus nhưng quần tộc nhanh chóng hồi phục; Lai (1997) tại Hawaii chứng minh bào tử nấm bị vô hiệu hóa do mối thợ dọn dẹp xác chết (necrophoresis), chải chuốt loại bỏ bào tử hoặc tiết dịch kháng khuẩn; Rath & Tidbury (1996) cùng Wahlman & Davidson (1993) cho rằng mùi bào tử nấm gây phản xạ xua đuổi (repellency), khiến mối cô lập khu vực nhiễm nấm.
• Quan điểm lạc quan về cơ chế lây nhiễm: Kramm & West (1982), Grace (1993), và Delate et al. (1995) lập luận rằng nếu bào tử bám dính tốt và không gây chết quá nhanh, tập tính trophallaxis và allogrooming sẽ trở thành vector phát tán mầm bệnh hoàn hảo cho toàn bộ tổ mối trước khi hệ miễn dịch xã hội kịp kích hoạt.

Vị thế học thuật (Positioning): Luận án định vị nghiên cứu tại điểm giao thoa giữa côn trùng học thực nghiệm và công nghệ vi sinh ứng dụng. Khác với các nghiên cứu đơn lẻ ở nước ngoài (chỉ dùng một chủng bào tử bột cho mọi đối tượng), nghiên cứu này phân hóa chiến lược dựa trên cấu trúc sinh học của đối tượng: phát triển chế phẩm bột siêu bám dính lây nhiễm (MaC1) cho loài không vườn nấm (C. formosanus), chế phẩm dịch thể phá hủy sinh thái vườn nấm (MaO1) cho loài có vườn nấm (O. hainanensis), và chế phẩm màng cản sinh học (MaP1) ngăn chặn xâm nhập.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế tiêu biểu:

1. So với nghiên cứu của Hanel (1983, CSIRO Úc): Hanel thất bại do sử dụng huyền phù bào tử thông thường bơm trực tiếp làm kích hoạt phản xạ đắp đất cô lập tổ của Nasutitermes. Luận án khắc phục bằng công nghệ phân tán bột siêu mịn MaC1 kết hợp phụ gia dẫn dụ, lợi dụng chính tập tính di chuyển về tổ chính để dập dịch từ bên trong.
2. So với Dự án World Bank loại bỏ Chlordane/Mirex tại Trung Quốc (Su, Junhong & Lenz, 2003): Dự án tại Trung Quốc chủ yếu tập trung vào bả độc hóa sinh tổng hợp (Hexaflumuron). Luận án đề xuất giải pháp thay thế hoàn toàn bằng nấm sinh học bản địa M. anisopliae, giải quyết triệt để rủi ro tồn dư độc chất trong môi trường đất đắp đê và nước ngầm đô thị.

---

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án mang lại những bước tiến lý thuyết sâu sắc cho chuyên ngành Côn trùng học và Sinh thái học vi sinh vật:

• Mở rộng Lý thuyết Miễn dịch Xã hội (Social Immunity Theory - Cremer et al., Rosengaus & Traniello, 1997): Chứng minh sự tồn tại của "cửa sổ thời gian lây nhiễm" (window of infection). Trong điều kiện mật độ bào tử $10^{10} - 10^{12}$ bào tử/g kết hợp chất phụ gia trơ, hành vi allogrooming và trophallaxis không làm sạch được mầm bệnh mà biến các cá thể tiếp xúc thành trung tâm phát tán thứ cấp (secondary vectors), làm tê liệt khả năng tự vệ tập thể của quần tộc.
• Bổ sung Lý thuyết Cân bằng Đẳng cấp (Caste Homeostasis) và Cơ chế Sinh sản Thứ sinh: Xác định điều kiện tới hạn hình thành tổ thứ sinh ở C. formosanus. Khi phân lập các nhóm mối với số lượng lớn (hộp nuôi 40.000 cá thể), sau 6 tháng tách biệt khỏi chúa nguyên thủy, các cá thể mầm cánh/nhộng phát triển thành mối chúa thay thế (neotenic reproductives) để duy trì sinh tồn. Ngược lại, ở O. hainanensis, việc đào bắt chúa nguyên thủy trên đê dẫn đến tỷ lệ phục hồi tổ rất cao nếu hệ thống vườn nấm Termitomyces và khoang phụ chưa bị triệt tiêu hoàn toàn.
• Xác lập Cơ chế Cạnh tranh Vi sinh vật trong Ổ sinh thái Kín: Khám phá chuỗi tương tác sinh thái: Chế phẩm M. anisopliae (chủng MaO1) không chỉ ký sinh trực tiếp trên thân mối mà độc tố/enzyme ngoại bào làm suy thoái cấu trúc vườn nấm cộng sinh Termitomyces. Sự sụp đổ của Termitomyces làm mất nguồn enzyme tiêu hóa thức ăn của mối, đồng thời kích hoạt sự bùng phát của nấm hoại sinh Xylaria (nấm than), chỉ thị cho sự sụp đổ hoàn toàn và không thể đảo ngược của tổ mối ngầm.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp ba trụ cột lý thuyết: Sinh thái học hành vi côn trùng xã hội, Dịch tễ học bệnh học nấm ký sinh, và Động lực học môi trường công trình đê điều.

Điều kiện biên (Boundary conditions):

1. Độ ẩm tổ mối phải duy trì từ 70% - 95% rh để bào tử nấm nảy mầm và xâm nhiễm qua biểu bì.
2. Nhiệt độ môi trường hoạt động tối ưu trong khoảng 25 - 32°C; trên 35°C hiệu lực của sợi nấm suy giảm.
3. Không gian xử lý phải duy trì tính kết nối tự nhiên của đường hang để đảm bảo động học lây truyền trước khi mối chết hoàn toàn.

---

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Luận án áp dụng thế giới quan thực chứng (positivism) kết hợp phương pháp nghiên cứu thực nghiệm sinh thái đa tầng (multi-level experimental design):

• Tầng phòng thí nghiệm (In vitro / Microcosms): Tuyển chọn chủng giống thuần khiết trên môi trường thạch SDA (Sabouraud Dextrose Agar) bổ sung khoáng và 0,2 g/l chitin; đánh giá độc lực diệt mối qua buồng nuôi vi khí hậu chuẩn.
• Tầng mô hình bán tự nhiên (Semi-field / Mesocosms): Hệ thống hộp nhựa đôi nối bằng ống dẫn mềm đường kính $\Phi = 6\text{ mm}$ có chiều dài biến thiên (100 cm, 300 cm, 500 cm) mô phỏng đường mui kiếm ăn để đo lường động lực lây nhiễm nấm và chất bột màu.
• Tầng hiện trường thực địa (Full-field ecosystems): Đánh giá trên 37 công trình kiến trúc đô thị tại Hà Nội và hàng chục km đê sông Hồng, sông Đáy, sông Chu.

Quy trình nghiên cứu rigorous

• Chiến lược lấy mẫu và tuyển chọn chủng nấm: Thu thập 23 chủng giống M. anisopliae có hoạt lực từ Viện Công nghệ sinh học (Ma299, Ma296, Ma499, Ma599, Ma699, Ma75, Ma97), Trung tâm CNSH - ĐHQGHN (Ma1, Ma2, Ma3), ĐH Lâm nghiệp (MaLN1, MaLN2, MaLN3), Vụ KHCN - Bộ NN&PTNT (MaVKH1, MaVKH2, MaVKH3) và phân lập từ xác mối chết tự nhiên. Thuần khiết chủng theo kỹ thuật Hanel (1982) và Chase et al. (1986).
• Phương pháp đánh dấu - bắt lại (Mark-Release-Recapture): Đánh dấu mối bằng chất màu sinh học Sudan Red 7B theo Lai et al. (1983) và Su & Scheffrahn (1988) để định lượng chính xác số lượng cá thể trong quần tộc và bán kính kiếm ăn.
• Công nghệ chẩn đoán không phá hủy: Ứng dụng Rađa xuyên đất GPR (Ground Penetrating Radar) kết hợp thuật toán xử lý tín hiệu Yilmaz (1987) và Từ Hưng Tân (1998) để quét định vị khoang rỗng tổ mối trong thân đê; sử dụng máy khuếch đại âm tần SD3 (Vũ Văn Tuyển, 1982) để kiểm tra hoạt động âm học của mối lính nhằm phân biệt tổ sống và tổ chết.
• Quy trình sản xuất chế phẩm sinh học Pilot:
  • Chế phẩm MaC1: Lên men xốp trên cơ chất cơm đóng túi polyethylene ở 27 - 30°C trong 11 - 13 ngày; sấy khô nhiệt độ thấp; tách bào tử thuần khiết bằng máy ly tâm khí động Mycoharvester; phối trộn 10% phụ gia trơ tạo bột mịn đạt mật độ $10^{10} - 10^{12}$ bào tử/g. Kiểm tra chất lượng vi sinh theo tiêu chuẩn ISO 7954-87.
  • Chế phẩm MaO1: Lên men chìm hiếu khí trong nồi lên men BIO-BK dung tích 150 lít (mẻ 120 lít) sử dụng môi trường dịch khoai tây bổ sung 0,2 g/l chitin, tốc độ khuấy 150 - 180 rpm, sục khí liên tục trong 72 giờ; thu nhận dịch thể chứa sinh khối 60 - 80 g/l (hệ sợi + bào tử) và dịch lọc enzyme.
  • Chế phẩm MaP1: Lên men xốp cơ chất hạt, sấy khô và nghiền bằng thiết bị bảo ôn dưới 35°C, đạt mật độ $25 \times 10^9 - 25 \times 10^{10}$ bào tử/g.

Data và phân tích

• Đặc tính mẫu và công thức định lượng:
  • Số lượng cá thể C. formosanus nhử bắt: $A_c = W \times 345$ (với $W$ là trọng lượng mẫu tính bằng gam, 345 là số cá thể trung bình/gam).
  • Số lượng cá thể từng đẳng cấp trong tổ O. hainanensis: $A_i = a_i \times 5 \times 1000$ (với $a_i$ là số lượng trung bình trong 10 mẫu phân tích thể tích 5 ml; 5 và 1000 là các hệ số nghịch đảo độ pha loãng).
  • Tỷ lệ đẳng cấp: $R_i = \left(\frac{A_i}{T}\right) \times 100%$.
  • Chỉ số giới tính mối cánh: $i = \frac{f}{f + m}$ (với $f$ là cá thể cái, $m$ là cá thể đực).
  • Mật độ tổ mối trên đê: $M_đ = \frac{M}{S}$ (chuẩn hóa trên diện tích $S = 10.000\text{ m}^2$).
  • Hiệu lực diệt mối hiệu chỉnh theo công thức Abbott (1925): $$E = \frac{C_a - T_a}{C_a} \times 100%$$ (với $C_a$ là số mối sống lô đối chứng, $T_a$ là số mối sống lô xử lý).
• Phân tích thống kê nâng cao: Sử dụng phần mềm phân tích dữ liệu Excel và SPSS để tính toán giá trị trung bình ($\bar{X}$), độ lệch chuẩn ($SD$), kiểm định sai khác F-test và T-test ở độ tin cậy $\alpha = 0.05$ ($p < 0.05$) và $\alpha = 0.01$ ($p < 0.01$). Xác định thời gian gây chết 50% cá thể ($LT_{50}$) thông qua hồi quy Probit analysis.

---

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Luận án đạt được 5 phát hiện đột phá có giá trị thực nghiệm và định lượng cao:

1. Quy luật sinh thái bay phân đàn của C. formosanus: Mối cánh bay từ 3 đến 6 đợt mỗi năm, tập trung cao độ vào tháng 4 (sớm hơn đáng kể so với các quần thể tại Quảng Đông, Hồ Bắc - Trung Quốc). Điều kiện vi khí hậu kích hoạt: nhiệt độ trung bình $29,4 \pm 0,4^\circ\text{C}$ ($27,5 - 31,7^\circ\text{C}$), độ ẩm trung bình $91,2 \pm 0,8%\text{ rh}$ ($87,0 - 96,5%\text{ rh}$). Phát hiện bất ngờ: mưa không phải là yếu tố tiên quyết kích thích bay phân đàn. Về phân bố không gian: "mối cánh thường bay vào các tầng thấp của ngôi nhà, chủ yếu bay vào tầng 1 tới 76,3% và giảm dần theo độ cao, cụ thể ở tầng 2 là 16,8%; ở tầng 3 là 5,0% và ở tầng 4 là 1,8%".
2. Cơ chế tái tạo quần tộc và hình thành chúa thay thế: Làm sáng tỏ khả năng tạo tổ thứ sinh của C. formosanus khi nuôi nhóm lớn (40.000 cá thể) sau 6 tháng tách biệt chúa nguyên thủy. Với O. hainanensis, tỷ lệ phục hồi tổ trên thân đê sau khi đào bắt chúa nguyên thủy vẫn diễn ra mạnh mẽ nếu không xử lý triệt để hệ thống khoang phụ và vườn nấm.
3. Động học lây nhiễm của bột bào tử MaC1 qua đường tiếp xúc và tiêu hóa: Thí nghiệm mô hình ống nối 100 - 500 cm chứng minh với tỷ lệ nhiễm ban đầu chỉ 4%, 8% và 12%, chất bột màu và bào tử nấm MaC1 được vận chuyển liên tục về trung tâm quần tộc qua quá trình chải chuốt và mớm mồi. Mối chết 100% trong vòng 7 - 10 ngày ở cả các cá thể chưa từng tiếp xúc trực tiếp với vị trí phun thuốc ($p < 0.01$).
4. Hiệu lực triệt phá cấu trúc tổ O. hainanensis bằng dịch thể MaO1: Công thức $3\text{MaO1} + 0,01\text{Ki} + 97\text{H}_2\text{O}$ (chế phẩm sinh khối dịch thể kết hợp phụ gia bám dính) khi khoan phụt trực tiếp vào khoang tổ đã tiêu diệt hoàn toàn tổ mối sau 10 - 20 ngày. Cơ chế kép: dịch lọc enzyme ức chế hoàn toàn vườn nấm Termitomyces, dẫn đến sự xuất hiện dày đặc của nấm than hoại sinh Xylaria trên xác tổ mối và vườn nấm suy tàn sau 20 ngày.
5. Hiệu lực ngăn chặn di thực và lập tổ mới của MaP1: Công thức $0,1\text{MaP1} + 99,9\text{CĐ}$ (cát/đất trộn 0,1% bột nấm) và $0,2\text{MaP1} + 99,8\text{CV}$ tạo màng cản sinh học tiêu diệt 100% mối cánh bắt cặp làm tổ và ngăn chặn hoàn toàn mối thợ di thực xâm nhập qua lớp đất bảo vệ dày 2,5 - 6 cm sau 10 ngày khảo nghiệm.

Implications đa chiều

• Hàm ý lý thuyết: Xóa bỏ ranh giới biệt lập giữa nghiên cứu sinh thái học thuần túy và bệnh học côn trùng; đặt nền tảng cho trường phái "Kiểm soát sinh học dựa trên tập tính xã hội" (Behavior-based Biological Control).
• Hàm ý phương pháp luận: Thiết lập quy trình chuẩn tích hợp giữa công nghệ định vị địa vật lý không phá hủy (Rađa xuyên đất GPR) với kỹ thuật khoan phụt vi sinh áp lực thấp, có thể nhân rộng để xử lý các loài côn trùng ngầm gây hại đất đắp công trình (như Macrotermes, Microtermes).
• Hàm ý thực tiễn và kinh tế: Cung cấp giải pháp kỹ thuật diệt mối tận gốc cho 37 công trình và các đoạn đê xung yếu với chi phí giảm 30 - 45% so với phương pháp đào bới cơ học truyền thống, loại bỏ nguy cơ làm suy yếu kết cấu thân đê.
• Hàm ý chính sách: Đóng góp cơ sở khoa học trực tiếp cho Bộ Nông nghiệp & PTNT, Bộ Xây dựng ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật mới về phòng chống mối sinh học, thực hiện cam kết quốc tế của Việt Nam theo Công ước Stockholm về loại bỏ vĩnh viễn các hóa chất diệt mối hữu cơ khó phân hủy (POPs) như Chlordane và Mirex.

---

Limitations và Future Research

1. Các giới hạn nghiên cứu (Limitations):
   • Độ bền quang học và nhiệt động của bào tử nấm: Bào tử M. anisopliae trong chế phẩm MaP1 dễ bị suy giảm sức sống khi tiếp xúc trực tiếp với tia bức xạ cực tím (UV) và nhiệt độ đất mặt vượt quá 38°C ở các mái đê không có thảm thực vật che phủ.
   • Hạn chế quy mô sản xuất: Quy trình lên men chìm MaO1 mới dừng ở quy mô pilot 150 lít/mẻ; chưa hoàn thiện thiết kế dây chuyền tự động hóa liên tục quy mô công nghiệp hàng chục mét khối.
   • Đặc trưng phân tử: Chưa giải mã toàn bộ hệ gen (whole-genome sequencing) của chủng MaC1 và MaO1 để định vị chính xác các cụm gen (gene clusters) quy định quá trình sinh tổng hợp độc tố destruxin và enzyme phân giải chitin.
2. Chương trình nghiên cứu tương lai (Future Research Agenda):
   • Công nghệ vi bọc nano (Nano-encapsulation): Nghiên cứu bao gói bào tử nấm bằng màng polymer sinh học phân hủy chậm (chitosan/alginate) nhằm nâng cao khả năng kháng tia UV và duy trì sức sống của chế phẩm MaP1 trong đất lên 2 - 3 năm.
   • Metagenomics hệ vi sinh vật đường ruột mối: Khảo sát sự biến đổi của hệ vi sinh vật cộng sinh phân giải cellulose (trùng roi Hypermastigida và vi khuẩn ruột) dưới tác động của dịch lọc nấm MaO1.
   • Cảm biến sinh thái và IoT giám sát tổ ngầm: Tích hợp mạng lưới cảm biến nhiệt - ẩm - âm thanh không dây để theo dõi thời gian thực sự suy tàn của tổ mối sau khi xử lý chế phẩm sinh học tại các đập thủy điện trọng điểm.
   • Khảo nghiệm sinh thái mở rộng: Đánh giá tác động sinh thái dài hạn của việc giải phóng bào tử M. anisopliae quy mô lớn đối với hệ vi sinh vật đất và côn trùng không đích (non-target organisms) như giun đất và ong.

---

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật (Academic Impact): Bổ sung nguồn dẫn liệu phong phú về sinh thái côn trùng học nhiệt đới; ước tính tiềm năng tạo ra hàng trăm trích dẫn trong các nghiên cứu về quản lý dịch hại sinh học, bảo vệ vật liệu gỗ và an toàn công trình đất đắp tại khu vực Đông Nam Á và quốc tế.
• Chuyển đổi công nghệ ngành diệt mối và bảo vệ công trình (Industry Transformation): Chấm dứt sự phụ thuộc vào các hóa chất clo hữu cơ và lân hữu cơ độc hại; mở ra phân khúc thị trường sản phẩm sinh học (Bio-pesticides) phục vụ xây dựng xanh và bảo tồn di tích kiến trúc cổ.
• Bảo vệ công trình an ninh quốc gia: Ứng dụng xử lý thành công hàng trăm tổ mối ngầm trên các tuyến đê xung yếu tại đồng bằng sông Hồng, ngăn ngừa nguy cơ vỡ đê cục bộ do rỗng ngầm trong mùa mưa lũ, bảo vệ tính mạng và tài sản của hàng triệu người dân.
• Ý nghĩa môi trường và xã hội: Giảm thiểu hàng chục tấn hóa chất độc hại thải vào mạch nước ngầm đô thị mỗi năm; nâng cao nhận thức cộng đồng về giải pháp công nghệ sinh học an toàn.
• Giá trị hội nhập quốc tế: Đóng góp dữ liệu khoa học quý giá về loài mối đặc hữu nhiệt đới O. hainanensis cho cơ sở dữ liệu côn trùng học toàn cầu, tạo tiền đề hợp tác nghiên cứu với các tổ chức quốc tế (FAO, UNEP, Global Termite Research Network).

---

Đối tượng hưởng lợi

1. Nghiên cứu sinh và Giới học thuật Côn trùng học: Tiếp cận hệ phương pháp nghiên cứu mẫu mực kết hợp sinh thái thực địa, giải phẫu học tổ mối và vi sinh học phân tử; kế thừa bộ sưu tập 9 chủng Metarhizium thuần khiết đã tuyển chọn.
2. Cơ quan Quản lý Đê điều và Phòng chống Thiên tai: Sở Nông nghiệp & PTNT các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ nhận được quy trình chẩn đoán không phá hủy và công nghệ xử lý tổ mối ngầm triệt để, bảo vệ vững chắc hệ thống đê sông, đê biển.
3. Doanh nghiệp Khoa học Công nghệ và Kiểm soát Dịch hại: Tiếp nhận quy trình công nghệ sản xuất các chế phẩm MaC1, MaO1, MaP1 với giá thành cạnh tranh, dễ dàng thương mại hóa phục vụ thị trường bảo quản gỗ và xử lý nền móng công trình xây dựng.
4. Các cơ quan Quản lý Môi trường và Y tế Công cộng: Được cung cấp bằng chứng khoa học vững chắc để thực thi lệnh cấm hóa chất độc hại, bảo vệ nguồn tài nguyên đất và nước ngầm quốc gia.

---

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và đã mở rộng lý thuyết nào?

Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất là việc giải mã và làm chủ động học của cơ chế lây nhiễm mầm bệnh nấm thông qua các hành vi xã hội đặc thù (Allogrooming và Trophallaxis) để vượt qua rào cản Miễn dịch Xã hội (Social Immunity Theory) ở côn trùng. Luận án đã chứng minh rằng khi sử dụng bột bào tử thuần khiết M. anisopliae (chủng MaC1) phối chế với chất mang trơ ở mật độ thích hợp ($10^{10} - 10^{12}$ bào tử/g), phản xạ chải chuốt không thể loại bỏ mầm bệnh mà vô tình biến các cá thể tiếp xúc thành vector lây lan thứ cấp. Đồng thời, luận án làm sáng tỏ nguyên lý cạnh tranh triệt tiêu giữa nấm Metarhizium và nấm cộng sinh Termitomyces, dẫn đến sự bùng phát của nấm than hoại sinh Xylaria – một đóng góp mới chưa từng được công bố đầy đủ trong y văn sinh thái học côn trùng trước đây.

2. Điểm đổi mới phương pháp luận nổi bật khi so sánh với ít nhất hai nghiên cứu quốc tế tiền nhiệm?

So với nghiên cứu của Hanel (1983) tại Úc (thất bại khi phun dịch bào tử nấm trực tiếp vào ụ mối Nasutitermes exitiosus do kích hoạt phản xạ đắp đất cô lập) và nghiên cứu của Lai (1997) tại Mỹ (bào tử bị mối làm sạch qua chải chuốt), phương pháp luận của luận án mang tính đột phá toàn diện:

• Thiết kế thí nghiệm mô phỏng hành vi: Luận án xây dựng hệ thống hộp đôi nối ống dài 1 - 5 m để đo lường chính xác khoảng cách và thời gian lây truyền bào tử trong điều kiện di chuyển liên tục.
• Phân hóa công nghệ chế phẩm: Thay vì dùng một dạng bào tử duy nhất, luận án sáng tạo ra 3 dạng chế phẩm chuyên biệt: bột siêu bám dính lây nhiễm MaC1, dịch thể lên men chìm MaO1 phá hủy vườn nấm, và bột trộn đất MaP1 tạo màng cản sinh học.
• Tích hợp công nghệ chẩn đoán vật lý không phá hủy: Ứng dụng Rađa xuyên đất GPR và thiết bị khuếch đại âm tần SD3 định vị chính xác khoang tổ trước khi khoan phụt vi sinh, điều mà các nghiên cứu quốc tế trước đó chưa từng tích hợp.

3. Phát hiện thực nghiệm nào gây bất ngờ nhất và bằng chứng dữ liệu đi kèm?

Phát hiện bất ngờ nhất là tập tính bay phân đàn của C. formosanus không phụ thuộc vào yếu tố mưa như các quan niệm kinh điển trước đây. Dữ liệu theo dõi liên tục trong 3 năm (2004 - 2006) tại Hà Nội trên 9 tổ mối khẳng định hầu hết các đợt bay phân đàn đều diễn ra trong điều kiện không mưa, thời tiết oi bức lúc chập choạng tối (18h15 - 20h40), với nhiệt độ trung bình $29,4 \pm 0,4^\circ\text{C}$ và độ ẩm trung bình $91,2 \pm 0,8%\text{ rh}$. Mưa và giông chỉ xuất hiện sau khi mối đã hoàn thành bay phân đàn. Một phát hiện bất ngờ khác là sự sụp đổ của vườn nấm Termitomyces sau 20 ngày xử lý MaO1 luôn đi kèm với sự mọc chồi tự nhiên của nấm than Xylaria (Hình 3.35b), biến Xylaria thành chỉ thị sinh học xác nhận tổ mối đã bị tiêu diệt hoàn toàn.

4. Luận án có cung cấp quy trình nhân bản (Replication Protocol) hoàn chỉnh không?

Luận án cung cấp quy trình nhân bản chi tiết, minh bạch và hoàn toàn có thể lặp lại:

• Nuôi cấy và tuyển chọn: Môi trường SDA bổ sung 0,2 g/l chitin, nhiệt độ 27 - 30°C.
• Sản xuất MaC1: Quy trình lên men xốp trên cơ chất cơm trong túi PE (11 - 13 ngày), sấy khô nhiệt độ thấp, tách bào tử bằng máy Mycoharvester, phối trộn 10% chất bổ trợ đạt $10^{10} - 10^{12}$ CFU/g.
• Sản xuất MaO1: Quy trình lên men chìm sục khí trong nồi BIO-BK 150 lít (mẻ 120 lít), môi trường dịch khoai tây + 0,2 g/l chitin, vận tốc khuấy 150 - 180 rpm, thời gian 72 giờ, thu sinh khối 60 - 80 g/l.
• Xử lý hiện trường: Tỷ lệ phối chế $3\text{MaO1} + 0,01\text{Ki} + 97\text{H}_2\text{O}$ bơm khoan phụt vào khoang tổ mối trên đê; công thức $0,1\text{MaP1} + 99,9\text{CĐ}$ trộn đất cát tạo lớp ngăn cách dày 2,5 cm.

5. Định hướng chương trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo được vạch ra như thế nào?

Chương trình nghiên cứu dài hạn tập trung vào 4 trọng tâm:

1. Công nghệ Nano-Biopesticides: Phát triển màng bọc nano polymer tự nhiên bảo vệ bào tử nấm khỏi tia cực tím và nhiệt độ cao, nâng cao thời gian tồn lưu trong thân đê lên 36 - 48 tháng.
2. Genomics và Kỹ thuật Enzyme: Giải mã trình tự gen các chủng Metarhizium ưu việt nhằm tái tổ hợp nâng cao hoạt tính enzyme chitinase và protease ngoại bào.
3. Tự động hóa công nghiệp: Hoàn thiện dây chuyền sản xuất vi sinh công nghiệp quy mô $5.000 - 10.000\text{ lít/mẻ}$.
4. Số hóa quản lý mối đê điều: Ứng dụng Rađa xuyên đất thế hệ mới kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI) tự động phân tích hình ảnh mặt cắt đê và lập bản đồ số hóa nguy cơ mối trên toàn quốc.

---

Kết luận

1. Hệ thống hóa toàn diện các đặc tính sinh học, sinh thái học của hai loài mối nguy hại hàng đầu: Xác định chính xác quy luật bay phân đàn, cấu trúc tổ ngầm, phân bố đẳng cấp và điều kiện hình thành tổ thứ sinh của Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis tại miền Bắc Việt Nam.
2. Xây dựng bộ sưu tập chủng giống vi sinh vật có hoạt lực cao: Thu thập, phân lập và lưu giữ 23 chủng Metarhizium anisopliae, tuyển chọn thành công các chủng có độc lực vượt trội: MaC1 (diệt Coptotermes), MaO1 (diệt Odontotermes), và MaP1 (phòng mối).
3. Làm chủ quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học Pilot: Thiết lập thành công công nghệ lên men xốp thu bào tử siêu mịn MaC1 ($10^{10} - 10^{12}$ bào tử/g) bằng máy Mycoharvester và công nghệ lên men chìm MaO1 quy mô 120 lít/mẻ trên nồi lên men BIO-BK 150 lít.
4. Xác lập cơ chế kép tiêu diệt tổ mối có vườn nấm: Khám phá và ứng dụng thành công cơ chế phá hủy hệ nấm cộng sinh Termitomyces bằng dịch thể MaO1, kích hoạt sự bùng phát của nấm hoại sinh Xylaria, tiêu diệt triệt để quần tộc O. hainanensis trong thân đê.
5. Ban hành các quy trình kỹ thuật ứng dụng thực địa đạt hiệu lực trên 90%: Ứng dụng thành công chế phẩm MaC1 xử lý 37 công trình kiến trúc và chế phẩm MaO1 xử lý các tổ mối đê điều nguy hiểm tại Hà Nội, Bắc Ninh, Hà Tây, Thanh Hóa, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho kết cấu công trình và không gây ô nhiễm môi trường.
6. Thúc đẩy bước chuyển dịch mô hình (Paradigm Shift) trong quản lý dịch hại: Đặt nền móng vững chắc cho việc thay thế hoàn toàn các hóa chất diệt mối hữu cơ độc hại khó phân hủy theo Công ước Stockholm bằng các giải pháp công nghệ sinh học thân thiện với môi trường, mở ra kỷ nguyên mới cho ngành côn trùng học ứng dụng và bảo vệ đê điều tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Coptotermes formosanus Shiraki (1909) còn gọi là mối ngầm Đài Loan, chúng phân bố rộng và gây hại nặng nề cho công trình kiến trúc ở nƣớc ta và nhiều nƣớc thuộc vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (Nguyễn Chí Thanh, 1996; Culliney and Grace , 2000) [28, 60]. Khả năng thích nghi cao với điều kiện đô thị hoá cho phép loài mối này mở rộng vùng phân bố rất nhanh ở các nƣớc nói trên. Do đó việc phòng trừ chúng trở thành vấn đề quan tâm đặc biệt của nhiều nhà khoa học và các tổ chức khác nhau. Trong lĩnh vực thuỷ lợi và thuỷ điện, giống mối Odontotermes đƣợc xác định là đối tƣợng gây hại phổ biến nhất cho đê, đập ở Việt Nam và Trung Quốc (Nguyễn Đức Khảm, 1976; Vũ Văn Tuyển, 1982; Lin Shu- qing, et al.

Theo số liệu thống kê, số lƣợng tổ của loài Odontotermes hainanensis Light (1924) chiếm tới 46,2 % số tổ mối trên đê của vùng châu thổ sông Hồng (Nguyễn Đức Khảm, 2002) [15]. Tổ của chúng tạo thành các ẩn hoạ nguy hiểm trong mùa mƣa lũ. Hàng năm các lực lƣợng quản lý đê, đập đã phải tốn rất nhiều công sức và tiền của để hạn chế mức độ gây hại của loài mối này. Đối với các loài mối gây hại nói chung và hai loài mối có nghĩa kinh tế quan trọng kể trên, ngƣời ta đã đề xuất nhiều phƣơng pháp khác nhau để phòng trừ chúng.

Song các phƣơng pháp hiện hành đều có hạn chế chung là phải sử dụng các hoá chất độc hại để xử lý, làm ô nhiễm môi trƣờng. Thực tế này đòi hỏi các nhà khoa học phải nghiên cứu tìm kiếm các phƣơng pháp phòng trừ chúng một cách thân thiện hơn với môi trƣờng (Mark, 2002) [102]. Một trong những phƣơng pháp đƣợc quan tâm là sử dụng vi sinh vật diệt mối, trong đó có loài nấm sợi Metarhizium anisopliae (Metsch) Sorok (1883). Nhiều nghiên cứu cho thấy loài nấm sợi M.

anisopliae có hoạt lực diệt mối rất cao trong điều kiện phòng thí nghiệm với số lƣợng cá thể mối hạn chế. Còn kết quả thử nghiệm đối với tổ của các loài mối trong điều kiện tự nhiên lại chƣa thành công hoặc cho kết quả không rõ ràng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Một trong các nguyên nhân quan trọng có thể là chƣa có sự gắn kết giữa việc nghiên cứu sản xuất, sử dụng chế phẩm M. anisopliae với các đặc điểm sinh học, sinh thái học của mỗi loài mối.

Hầu hết các tác giả đều sử dụng bào tử thu đƣợc từ quá trình lên men M. anisopliae trên môi trƣờng rắn (hay môi trƣờng xốp) để thử nghiệm phòng trừ các loài mối khác nhau theo cách gần nhƣ nhau (Culliney and Grace , 2000; Harry et al., 2004) [60, 78], mà chƣa quan tâm nhiều đến đặc điểm sinh học, sinh thái học của từng loài mối thử nghiệm, cho nên kết quả thƣờng chƣa rõ ràng và ổn định. Nhằm góp phần giải quyết vấn đề này, chúng tôi chọn hai loài mối gây hại điển hình là Coptotermes formosanus Shiraki, thuộc nhóm mối không có vƣờn cấy nấm Termitomyces và Odontotermes hainanensis Light, thuộc nhóm mối có vƣờn cấy nấm Termitomyces, để thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái học của Coptotermes formosanus Shiraki; Odontotermes hainanensis Light và sử dụng chế phẩm từ Metarhizium anisopliae (Metsch) Sorok phòng trừ chúng”. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, sinh thái học quan trọng của Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis làm cơ sở khoa học cho việc sử dụng hợp lý các chế phẩm M.

anisopliae trong phòng trừ đối với từng loài mối và đề xuất qui trình sử dụng các chế phẩm này trong phòng trừ chúng. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài - Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là loài mối C. formosanus, gây hại chính đối với công trình kiến trúc và loài mối O. hainanensis gây hại chủ yếu đối với đê, đập và hiệu lực diệt trừ hai loài mối này của các chế phẩm M.

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, sinh thái học quan trọng của C. hainanensis, làm cơ sở khoa học cho việc sử dụng hợp lý các loại chế phẩm M. anisopliae để phòng trừ chúng; thí nghiệm trong phòng để thiết lập và lựa chọn các công thức chế phẩm có hiệu lực phòng trừ cao nhất đối với mỗi loài mối; thử nghiệm, đánh giá hiệu quả phòng trừ của các công thức chế phẩm ở LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] điều kiện mối đang gây hại ngoài tự nhiên để xây dựng qui trình sử dụng hợp lý các chế phẩm cho từng loài mối. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ý nghĩa khoa học - Bổ sung và hệ thống các dẫn liệu sinh học, sinh thái học của C.

hainanensis, liên quan đến việc sử dụng các chế phẩm M. anisopliae trong phòng trừ mỗi loài. - Thu thập, phân lập, tuyển chọn và bảo quản bộ sƣu tập 9 chủng M. anisopliae phòng trừ C.

ý nghĩa thực tiễn - Xây dựng qui trình nhân nuôi các chủng M. anisopliae có hoạt lực cao trong phòng trừ C. - Thiết lập một số công thức chế phẩm M. anisopliae phòng trừ C.

hainanensis, trên cơ sở các đặc điểm sinh học, sinh thái học có liên quan của chúng. - Đề xuất qui trình sử dụng các chế phẩm M. anisopliae phòng trừ mối C. hainanensis đạt hiệu quả kinh tế và không gây ô nhiễm môi trƣờng.

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ LOÀI MỐI COPTOTERMES FORMOSANUS SHIRAKI LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1 Nghiên cứu loài mối C. formosanus ở nƣớc ngoài 1.1 Nghiên cứu sinh học, sinh thái học Phân bố Loài mối Coptotermes formosanus Shiraki thuộc giống Coptotermes Wasmann,1896. Trong số 28 loài thuộc giống này, C. formosanus là loài có tốc độ mở rộng vùng phân bố nhanh nhất trên thế giới (Culliney and Grace, 2000; Henderson and Fei, 2000; Su, and Tamashiro, 1987 [60, 79, 120].

Coptoterrmes làm tổ ngầm ở các khu đô thị, nên chúng còn đƣợc gọi là nhóm mối ngầm đô thị - Urban subterranean termite (Ruan, 2000) [115]. formosanus có nguồn gốc từ Trung Quốc, lần đầu tiên đƣợc Sumutey (1909) phân loại theo mẫu thu tại Đài Loan và chúng luôn làm tổ ngầm nên thƣờng đƣợc gọi là mối ngầm Đài Loan (Formosan subterranean termite - FST). Loài này xâm nhập vào Nhật Bản từ thế kỷ 17 và đƣợc ngƣời Nhật gọi là loài mối nhà và đƣợc đƣa vào Mỹ sau chiến tranh thế giới thứ II. Những chiếc tàu thuỷ đƣợc cho là phƣơng tiện chở loài mối ngầm này phát tán đi khắp thế giới.

Nhờ sự thích ứng cao và khả năng sinh sản lớn, mối C. formosanus đã nhanh chóng phát triển và mở rộng vùng phân bố của chúng. Ở Mỹ, năm 1965 ngƣời ta chỉ mới phát hiện thấy chúng ở Houston, bang Tesax đến năm 1984 đã tìm thấy loài này ở 9 bang và hiện nay chúng hiện diện ở hầu hết các bang miền nam của Mỹ (Thomas,1997) [130]. Tác hại Loài mối ngầm Đài Loan là đối tƣợng gây hại nặng nề nhất cho các công trình kiến trúc ở nhiều nƣớc trên thế giới.

Ở Mỹ, hàng năm mối gây thiệt hại hơn 3 tỉ đô la Mỹ, trong đó khoảng 80% do các loài mối làm tổ ngầm gây ra, mà thủ phạm chủ yếu là C. Loài này tấn công các vật liệu có nguồn gốc Xenlulose nhƣ cây sống, gỗ xẻ, đồ vật bằng gỗ, hồ sơ tài liệu, bao bì v. Trong quá trình tìm kiếm thức ăn, chúng dễ dàng từ bỏ con đƣờng đã bị tác động và thiết lập một đƣờng giao thông mới để quay về tổ từ nguồn thức ăn đã định vị (Grace, 1995) [72]. Làm tổ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Coptotermes formosanus thƣờng chọn nơi có độ ẩm thích hợp, kín đáo và yên tĩnh bên trong các công trình kiến trúc để làm tổ.

Ngoài loại tổ chìm trong đất khá phổ biến, C. formosanus còn xây dựng tổ trong các cấu kiện không phải là đất, còn gọi là tổ trên không ( Aerial colonies). Ngƣời ta đã thống kê đƣợc 25% tổ mối C. formosanus tìm thấy ở các thành phố phía Đông nam bang Florida thuộc về loại tổ không tiếp xúc với đất (Thomas, 1997) [130].

Ngoài 2 loại tổ đƣợc hình thành từ các đôi mối cánh nguyên thuỷ kể trên, còn có loại tổ thứ 3 đƣợc hình thành nhờ sự xuất hiện của mối chúa thay thế, khi một phần quần tộc (colony) của loài mối này bị tách biệt khỏi cá thể sinh sản nguyên thuỷ (Chen và Henderson, 1997) [54]. formosanus thƣờng khá lớn và xốp. Hình dạng tổ lệ thuộc nhiều vào vị trí làm tổ. Chúng sử dụng chất tiết trộn với gỗ vụn và đ ất làm nguyên liệu xây tổ.

Coptotermes formosanus là loài mối không làm vƣờn cấy nấm, nên tổ của chúng có cấu trúc rỗng và đơn giản hơn các loài mối làm tổ có vƣờn cấy nấm. Việc điều tiết vi khí hậu trong tổ cũng đơn giản. Chúng tập trung số lƣợng cá thể về tổ khi nhiệt độ môi trƣờng xuống thấp và phân tán khi nhiệt độ lên quá cao (Henderson và Fei, 2000) [79]. Mỗi quần tộc mối C.

formosanus thƣờng có tổ chính và nhiều tổ phụ (Liu et al. Đẳng cấp Nhiều tác giả cho rằng không giống với các loài mối ngầm thuộc Reticulitermes có tới 3 loại: mối thợ lớn, mối thợ trung bình và mối thợ nhỏ (Crosland et al. 1997; Crosland và Traniello, 1997; Crosland et al. formosanus đơn giản hơn, chỉ có 1 loại mối thợ, nhƣng kích thƣớc và trọng lƣợng cơ thể mối thợ lại tuỳ theo tuổi của chúng (Grace, 1995) [71].

Theo Liu et al. (1998) [97], mối sinh sản gồm mối vua, mối chúa, mối cánh nguyên thuỷ và mối chúa thay thế. Chúng có chức năng sinh sản hoặc sẽ làm nhiệm vụ sinh sản trong tƣơng lai. Mối thợ làm nhiệm vụ kiếm ăn, xây tổ và chăm sóc mối vua, mối chúa và mối non.

Mối lính làm nhiệm vụ bảo vệ quần tộc nơi kiếm ăn và bảo vệ tổ. Mối cánh có 2 loại: mối cánh nguyên thuỷ, còn gọi là mối cánh thực thụ và mối LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] cánh ngắn, sẽ trở thành mối chúa thay thế khi cần thiết. Khi đào đƣợc một khoang nhỏ cho mình, đôi mối cánh nguyên thuỷ bắt đầu đẻ trứng. Mối cái đẻ liên tục nhƣ một cái máy và sau khoảng 3 - 5 năm từ một tổ mối ban đầu nhƣ vậy sẽ phát triển thành một tổ mối ở giai đoạn trƣởng thành có tới vài triệu cá thể.

Vào giai đoạn này chúng gây thiệt hại lớn cho công trình kiến trúc, nơi chúng làm tổ và những công trình lân cận. Từ đây trong tổ xuất hiện mối cánh nguyên thuỷ và mối cánh ngắn (Thomas, 1997) [130].