Nghiên Cứu Tuyển Chọn Chủng Bacillus Có Hoạt Tính Diệt Sâu Từ Đất

Nghiên cứu tuyển chọn chủng bacillus có khả năng diệt sâu từ đất, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững và an toàn cho môi trường.

• Tác giả: Bùi Thị Quý
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Khánh Huyền
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Tài nguyên và môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Tuyển Chọn Chủng Bacillus Có Hoạt Tính Diệt Sâu Từ Đất
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Thực trạng sử dụng thuốc BVTV tại Việt Nam
• 1.2. Tổng quan về thuốc trừ sâu sinh học Bacillus thuringiensis
• 1.3. Đặc điểm và đặc tính về độc tố của Bacillus Thuringiensis
• 1.4. Cơ chế gây độc của Bacillus thuringiensis
• 1.5. Vai trò của thuốc trừ sâu sinh học trong sản xuất nông nghiệp và bảo vệ môi trường
• 1.6. Nghiên cứu về thuốc trừ sâu sinh học trong và ngoài nước
• 1.6.1. Nghiên cứu trên thế giới
• 1.6.2. Nghiên cứu trong nước
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Đối tượng nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp lấy mẫu
• 2.4.2. Phương pháp phân lập vi khuẩn
• 2.4.3. Xác định hoạt tính diệt sâu
• 2.4.4. Đánh giá đặc tính sinh học của vi khuẩn
• 2.4.4.1. Phương pháp đếm khuẩn lạc
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Phân lập vi khuẩn
• 3.2. Kết quả đánh giá hoạt lực diệt sâu của vi khuẩn
• 3.3. Đặc tính sinh học của các chủng vi khuẩn
• 3.3.1. Kết quả đánh giá khả năng enzyme ngoại bào của các chủng vi khuẩn
• 3.3.2. Kết quả xác định thời gian mọc của các chủng vi khuẩn phân lập được
• 3.3.3. Kết quả xác định nhiệt độ thích hợp để nuôi cấy vi khuẩn
• 3.3.4. Kết quả xác định khoảng pH thích hợp với các chủng vi khuẩn
• 3.3.5. Kết quả đánh giá khả năng kháng kháng sinh của các chủng vi khuẩn
• 3.3.6. Kết quả đánh giá mức độ an toàn sinh học của các chủng vi khuẩn
• 3.4. Kết quả phân lập tuyển chọn vi khuẩn
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ HÌNH ẢNH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
• PHỤ LỤC 2: ĐỀ CƯƠNG KHOÁ LUẬN

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Bacillus Diệt Sâu Từ Đất Nông Nghiệp

Nghiên cứu về Bacillus diệt sâu từ đất nông nghiệp ngày càng trở nên cấp thiết trong bối cảnh sản xuất nông nghiệp bền vững. Việc lạm dụng thuốc BVTV hóa học gây ra nhiều hệ lụy, từ ô nhiễm môi trường đến ảnh hưởng sức khỏe con người. Bacillus là một chi vi khuẩn có tiềm năng lớn trong việc kiểm soát sâu hại một cách tự nhiên và an toàn. Khóa luận này tập trung vào việc phân lập, tuyển chọn các chủng Bacillus có hoạt tính diệt sâu cao từ đất, nhằm tạo ra các chế phẩm sinh học thay thế thuốc trừ sâu hóa học. Mục tiêu là tìm ra những chủng Bacillus bản địa có hiệu quả cao và thân thiện với môi trường, góp phần vào sự phát triển của nền nông nghiệp sạch và bền vững. Nghiên cứu này hướng đến việc cung cấp một giải pháp diệt sâu sinh học hiệu quả, giảm thiểu sự phụ thuộc vào hóa chất độc hại.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Việc Nghiên Cứu Bacillus Diệt Sâu

Sản xuất nông nghiệp bền vững đang trở thành xu hướng tất yếu. Sử dụng các biện pháp phòng trừ sâu bệnh sinh học là một trong những giải pháp quan trọng. Nghiên cứu Bacillus có khả năng diệt sâu hại nông nghiệp giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. Việc phát triển các sản phẩm sinh học từ Bacillus sẽ giúp nông dân có thêm lựa chọn an toàn và hiệu quả trong việc bảo vệ cây trồng. Theo Lê Xuân Định (2015), việc sử dụng các sản phẩm sinh học thay thế sản phẩm hóa học trong BVTV là một phương án lâu dài và ưu tiên áp dụng trong phát triển nông nghiệp bền vững.

1.2. Giới Thiệu Về Chi Bacillus Và Tiềm Năng Diệt Sâu

Bacillus là một chi vi khuẩn Gram dương, hiếu khí, có khả năng tạo bào tử. Một số loài Bacillus, đặc biệt là Bacillus thuringiensis (Bt), có khả năng sản sinh ra các protein độc tố có khả năng diệt sâu hiệu quả. Các protein này tác động lên hệ tiêu hóa của sâu, gây tê liệt và dẫn đến tử vong. Bacillus có mặt rộng rãi trong tự nhiên, đặc biệt là trong đất. Bacillus thuringiensis là tác nhân sinh học đầu tiên được nghiên cứu và sản xuất thành thuốc trừ sâu vi sinh trên thế giới, và là sản phẩm nổi tiếng nhất thế giới hiện nay (Võ Minh Phát, 2010).

II. Vấn Đề Sử Dụng Thuốc BVTV và Cần Bacillus Diệt Sâu

Việc sử dụng thuốc BVTV hóa học trong nông nghiệp Việt Nam đang diễn ra tràn lan, gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng. Dư lượng thuốc BVTV trong nông sản vượt quá ngưỡng cho phép, ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng và gây khó khăn trong việc xuất khẩu nông sản. Thuốc BVTV hóa học còn gây ô nhiễm môi trường đất, nước, và không khí, làm mất cân bằng sinh thái. Việc sử dụng các chủng Bacillus diệt sâu là một giải pháp thay thế tiềm năng, giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào thuốc BVTV hóa học và bảo vệ môi trường. Giải pháp tối ưu là phòng trừ sâu bệnh tổng hợp. Trong đó, giải pháp đã và đang được chọn để hướng tới là sử dụng thuốc BVTV sinh học để thay thế.

2.1. Thực Trạng Sử Dụng Thuốc BVTV Tại Việt Nam Và Hậu Quả

Theo Phạm Văn Toàn (2013), lượng và loại thuốc BVTV bắt đầu tăng từ những năm 1970, đặc biệt tăng nhanh từ cuối những năm 1980 đến 2010. Kết quả kiểm tra 25 mẫu rau tại các tỉnh phía Bắc, có tới 44% mẫu rau và tới 54% mẫu rau tại các tỉnh phía phát hiện có dư lượng thuốc BVTV (Công bố của Cục Trồng trọt tại hội nghị ngày 25/8/2009). Tình trạng lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật không có xu hướng giảm kèm theo đó là những hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe con người và môi trường, ảnh hưởng đến sự phát triển của một nền nông nghiệp bền vững.

2.2. Ưu Điểm Của Diệt Sâu Sinh Học Bằng Chủng Bacillus

Diệt sâu sinh học bằng chủng Bacillus có nhiều ưu điểm so với thuốc BVTV hóa học. Bacillus có khả năng diệt sâu một cách chọn lọc, ít gây ảnh hưởng đến các loài côn trùng có ích khác. Các sản phẩm từ Bacillus an toàn cho người và động vật, không gây ô nhiễm môi trường. Diệt sâu sinh học còn giúp duy trì sự cân bằng sinh thái trong hệ sinh thái nông nghiệp. Theo báo cáo tổng kết của 10 nước ASEAN vào năm 2016 thì Việt Nam là nước đứng đầu ASEAN về số lượng cũng như chủng loại thuốc BVTV sinh học đã đăng ký và sử dụng.

III. Phương Pháp Tuyển Chọn Chủng Bacillus Diệt Sâu Hiệu Quả

Để tuyển chọn được chủng Bacillus có hoạt tính diệt sâu cao, cần áp dụng một quy trình nghiên cứu khoa học bài bản. Quy trình này bao gồm các bước: lấy mẫu đất, phân lập vi khuẩn, xác định hoạt tính diệt sâu, đánh giá đặc tính sinh học, và đánh giá mức độ an toàn sinh học. Việc áp dụng các phương pháp hiện đại trong phân tích vi sinh vật đất sẽ giúp tăng hiệu quả của quá trình tuyển chọn. Cần tập trung vào việc tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện môi trường địa phương.

3.1. Quy Trình Phân Lập Bacillus Từ Đất Và Xác Định Hoạt Tính Diệt Sâu

Quá trình phân lập Bacillus từ đất bao gồm các bước: lấy mẫu đất, xử lý mẫu, cấy mẫu lên môi trường chọn lọc, và phân lập các khuẩn lạc nghi ngờ là Bacillus. Hoạt tính diệt sâu được xác định bằng cách cho sâu ăn các mẫu vi khuẩn và theo dõi tỷ lệ sâu chết. Các chủng Bacillus có tỷ lệ sâu chết cao sẽ được lựa chọn để nghiên cứu tiếp. Từ 9 mẫu đất, 3 mẫu rau đề tài đã phân lập được 18 chủng vi sinh vật, trong đó có 6 chủng có đặc điểm hình thái gần với chi Bacillus bào gồm các chủng B1A, B4B, B3C, B4C, B5C, B6C.

3.2. Đánh Giá Đặc Tính Sinh Học Của Các Chủng Bacillus

Đặc tính sinh học của các chủng Bacillus được đánh giá dựa trên các yếu tố: khả năng sinh trưởng, khả năng sinh enzyme, khả năng kháng kháng sinh, và khả năng chịu pH và nhiệt độ khác nhau. Các chủng Bacillus có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện môi trường khắc nghiệt sẽ có tiềm năng ứng dụng cao trong thực tế. Tiến hành đánh thử hoạt lực diệt sâu trên 6 chủng kết quả thu được có 3 chủng được chọn có hoạt tính diệt sâu đạt yêu cầu là chủng B1A, B5C, B6C (từ 80% trở lên).

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Tuyển Chọn Thành Công Chủng Bacillus B1A

Nghiên cứu đã tuyển chọn thành công chủng Bacillus B1A từ đất nông nghiệp. Chủng Bacillus này có hoạt tính diệt sâu cao, có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện môi trường địa phương, và an toàn cho người và môi trường. Chủng Bacillus B1A có tiềm năng lớn để phát triển thành các chế phẩm sinh học diệt sâu hại nông nghiệp hiệu quả. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất và ứng dụng chủng Bacillus B1A trong thực tế.

4.1. Mô Tả Chi Tiết Về Chủng Bacillus B1A Đã Tuyển Chọn

Chủng Bacillus B1A có đặc điểm hình thái khuẩn lạc tròn, màu trắng ngà, bề mặt nhẵn. Tế bào vi khuẩn hình que, Gram dương, có khả năng tạo bào tử. Chủng Bacillus B1A có khả năng sinh trưởng tốt trên môi trường dinh dưỡng thông thường và có khả năng sinh enzyme phân giải protein và tinh bột. Khi đánh giá mức độ an toàn sinh học của 3 chủng trên cho kết quả chủng B5C và B6C gây bệnh cho rau củ quả (làm khoai tây bị thối nhũn), và chỉ có chủng B1A đảm bảo an toàn sinh học.

4.2. Hiệu Quả Diệt Sâu Của Chủng Bacillus B1A Trong Thí Nghiệm

Kết quả thí nghiệm cho thấy chủng Bacillus B1A có hiệu quả diệt sâu cao đối với nhiều loại sâu hại nông nghiệp, bao gồm sâu tơ, sâu xanh, và sâu cuốn lá. Tỷ lệ sâu chết sau khi tiếp xúc với chủng Bacillus B1A đạt trên 80%. Chủng Bacillus B1A có khả năng ức chế sự phát triển của sâu và làm giảm thiệt hại cho cây trồng.

4.3. Khả Năng Ứng Dụng Chủng Bacillus B1A Trong Nông Nghiệp

Chủng Bacillus B1A có tiềm năng lớn để ứng dụng trong nông nghiệp bền vững. Chủng Bacillus này có thể được sử dụng để sản xuất các chế phẩm sinh học diệt sâu hại cho nhiều loại cây trồng. Việc sử dụng chủng Bacillus B1A sẽ giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào thuốc BVTV hóa học và bảo vệ môi trường.

V. Ứng Dụng Bacillus Trong Nông Nghiệp Giải Pháp Bền Vững

Ứng dụng Bacillus trong nông nghiệp mở ra hướng đi mới cho nền nông nghiệp bền vững. Việc sử dụng các chủng Bacillus không chỉ giúp bảo vệ cây trồng khỏi sâu bệnh mà còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe con người. Các sản phẩm sinh học từ Bacillus dễ dàng tích hợp vào các hệ thống canh tác hiện có, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người nông dân. Điều này thúc đẩy sự phát triển của nông nghiệp hữu cơ và nông nghiệp sạch.

5.1. Sản Phẩm Sinh Học Từ Bacillus Và Lợi Ích Kinh Tế

Sản phẩm sinh học từ Bacillus mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho người nông dân. Giảm chi phí thuốc trừ sâu, tăng năng suất và chất lượng cây trồng. Sản phẩm an toàn, giúp nông sản đáp ứng tiêu chuẩn xuất khẩu, tăng giá trị thương mại. Điều này khuyến khích nông dân chuyển đổi sang phương pháp canh tác bền vững.

5.2. Kinh Nghiệm Ứng Dụng Bacillus Diệt Sâu Trong Thực Tế

Nhiều nông dân đã thành công trong việc ứng dụng Bacillus diệt sâu trên các loại cây trồng khác nhau. Các chủng Bacillus được phun lên lá hoặc tưới vào gốc cây, giúp kiểm soát sâu bệnh hiệu quả mà không gây hại cho thiên địch và môi trường. Chia sẻ kinh nghiệm, người nông dân góp phần lan tỏa phương pháp canh tác thân thiện với môi trường.

VI. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Bacillus Diệt Sâu

Nghiên cứu về Bacillus diệt sâu đã chứng minh tiềm năng to lớn của vi sinh vật trong việc bảo vệ cây trồng và phát triển nông nghiệp bền vững. Việc tuyển chọn và ứng dụng các chủng Bacillus bản địa sẽ giúp giảm sự phụ thuộc vào thuốc BVTV hóa học và bảo vệ môi trường. Cần tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu để phát triển các sản phẩm sinh học từ Bacillus hiệu quả và an toàn hơn. Quan trọng là tạo ra chế phẩm sinh học diệt sâu thay thế cho thuốc trừ sâu hóa học.

6.1. Đánh Giá Tiềm Năng Của Chủng Bacillus B1A

Chủng Bacillus B1A có tiềm năng lớn để phát triển thành chế phẩm sinh học diệt sâu hiệu quả. Khả năng sinh trưởng tốt, an toàn, diệt sâu cao làm cho chủng Bacillus này trở thành lựa chọn hàng đầu. Cần nghiên cứu sâu hơn về cơ chế diệt sâu, điều kiện tối ưu để ứng dụng Bacillus B1A trong thực tế.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Bacillus Diệt Sâu

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất chế phẩm sinh học từ Bacillus diệt sâu. Xác định gen diệt sâu, tăng cường hoạt tính, kết hợp với các tác nhân sinh học khác. Nghiên cứu về tác động của Bacillus đến môi trường và hệ sinh thái nông nghiệp cũng cần được quan tâm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Thực trạng sử dụng thuốc BVTV tại Việt Nam Cùng với sự phát triển trong sản xuất nông nghiệp nói chung và ngành trổng trọt nói riêng, việc sử dụng hóa chất BVTV đã gia tăng nhanh chóng. Ở Việt Nam, lượng và loại thuốc BVTV bắt đầu tăng từ những năm 1970, đặc biệt tăng nhanh từ cuối những năm 1980 đến 2010 (Phạm Văn Toàn, 2013). Theo thông tin của Bộ Nông nghiệp & PTNT(2010), từ chỗ chỉ có 77 loại hoạt chất được cho phép sử dụng năm 1991 đến năm 2010 có 437 thuốc trừ sâu, 304 thuốc diệt nấm và 160 thuốt diệt cỏ được cho phép sử dụng.

Trong hai thập niên này số lượng thuốc BVTV nhập khẩu tăng từ 20. Kết quả kiểm tra 25 mẫu rau tại các tỉnh phía Bắc, có tới 44% mẫu rau và tới 54% mẫu rau tại các tỉnh phía phát hiện có dư lượng thuốc BVTV ( Công bố của Cục Trồng trọt tại hội nghị ngày 25/8/2009). Trong đó có 8,6% mẫu được phát hiện có hàm lượng thuốc BVTV đủ khả năng gây ngộ độc cho người sử dụng (Võ Nhất Sinh, 2011). Theo số liệu của Bộ Y tế cho thấy gần 70% người sử dụng thuốc trừ sâu có triệu chứng ngộ độc (Nguyễn Ngọc Duy, 2011).

Tình trạng lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật không có xu hướng giảm kèm theo đó là những hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe con người và môi trường, ảnh hưởng đến sự phát triển của một nền nông nghiệp bền vững. Tuy vậy vai trò của hóa chất BVTV trong sản xuất nông nghiệp vẫn được thừa nhận. Theo số liêụ của Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) thì năm 2015, lượng thuốc BVTV đã sử dụng tri g̣ iá trên 35 tỷ đô la Mỹ, nhưng đã thu về trên 350 tỷ đô la Mỹ do số lượng và chất lượng nông sản không bi ̣mất đi vì dịch hại. Để phát huy tối đa hiệu quả của thuốc BVTV và sử sụng một cách hoàn toàn thì giải pháp tối ưu là phòng trừ sâu bệnh tổng hợp.

Trong đó, giải pháp đã và đang được chọn để hướng tới là sử dụng thuốc BVTV sinh học để thay thế. Theo báo cáo tổng kết của 10 nước ASEAN vào năm 2016 thì Việt Nam là nước đứng đầu ASEAN về số lượng cũng như chủng loại thuốc BVTV sinh học đã 3 đăng ký và sử dụng. Theo số liệu của Cục BVTV, thị trường thuốc BVTV sinh học vào năm 2019 của Việt Nam ước tính đạt giá trị 30,7 triệu USD và đến năm 2024 dự tính sẽ đạt 65,7 triệu USD, với mức tăng trưởng trên 16,4%/năm. Hiện nay, một số công nghệ sản xuất thuốc BVTV sinh học phổ biến trên thế giới cũng đã được đăng ký và ứng dụng tại Việt Nam như: Thuốc BVTV sinh học nano, Chitosan, chế phẩm virus nhân đa diện NPV, chế phẩm vi sinh, chế phẩm nấm đối kháng, thuốc BVTV chiết xuất từ thảo mộc.

Một số các hoạt chất thuốc BVTV sinh học có khả năng phòng ngừa sinh vật gây hại cũng đã được nghiên cứu và ứng dụng sản xuất và đăng ký được phép sử dụng tại Việt Nam như : Saponin (từ khô dầu sở), Matrine (cây khổ sâm), Eugenol (Hương nhu), Carvacrol (Cỏ xạ hương), Artemisinin (từ cây Thanh hoa hoa vàng), Cucuminoid ( từ củ nghệ vàng), các tinh dầu như dầu chanh, cam, dầu hạt bông, dầu đinh hường, …Bên cạnh đó không thể không nhắc đến thuốc trừ sâu được sinh học Bt được nghiên cứu rộng rãi ở trong và ngoài nước với những ứng dụng hiệu quả bảo vệ cây trồng, an toàn với môi trường. Tính đến tháng 6/2020, danh mục thuốc BVTV được phép sử dụng tại Việt Nam ban hành kèm theo thông tư số 10/2019/TT-BNNPTNT ngày 20/9/2019 của Bộ NN-PTNT đã có hơn 1.000 hoạt chất với hơn 4.000 tên thương phẩm. Trong đó, thuốc BVTV sinh học có 231 hoạt chất với 721 tên thương phẩm, chiếm 18% tổng các thuốc BVTV trong danh mục. Dù số lượng các thuốc BVTV sinh học tăng nhanh nhưng doanh số chỉ đạt dưới 10% tổng doanh số thuốc BVTV.

Thuốc BVTV sinh học cũng còn bộc lộ một số nhược điểm như: Giá thành cao, hiệu lực phòng trừ dịch hại của một số thuốc sinh học thế hê ̣cũ còn hẹp và chậm hơn các thuốc BVTV hóa học. Thời gian bảo quản của nhiều loại thuốc BVTV sinh học thường ngắn hơn thuốc BVTV hóa học. Nông dân có thói quen thích sử dụng thuốc BVTV có hiệu lực nhanh dẫn đến khối lượng và số lượng thuốc BVTV sinh học dùng trong sản xuất cò ̣n hạn chế. Để giảm thiểu tác động tiêu cực của các loại thuốc BVTV hóa học có độc tính 4 cao đến sức khỏe người và môi trường, chúng ta cần phải đẩy nhanh tốc thay thế chúng bằng các loại thuốc BVTV sinh học và thuốc BVTV hóa học thế hệ mới ít độc đối với người, sinh vật có ích và môi trường.Tổng quan về thuốc trừ sâu sinh học Bacillus thuringiensis Thuốc trừ sâu sinh học hay thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc sinh học là các chất trong tự nhiên có khả năng kiểm soát dịch hại bằng các cơ chế không độc.

Thuốc trừ sâu sinh học là các sinh vật sống (thiên địch) hoặc chế phẩm của chúng (hóa chất thực vật, chế phẩm vi sinh) hoặc hóa chất truyền tin (semiochemical) được sử dụng để quản lý dịch hại cho thực vật. Thuốc trừ sâu sinh học đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cây trồng, mặc dù hầu hết loại thuốc này thường được kết hợp với các công cụ khác (ví dụ thuốc trừ sâu hóa học) như một phần của hoạt động quản lý dịch hại bằng phương pháp sinh học (Lê Xuân Định, 2015). Bacillus thuringiensis (Bt) là loài vi khuẩn đất điển hình được phân lập ở vùng Thuringia, Đức. Bt có khả năng tổng hợp protein gây tệ liệt ấu trùng của một số loài côn trùng gây hại, trong đó có sâu đục quả bông, các loài sâu đục thân ngô Châu á và Châu Âu, chúng đều là sâu hại thực vật phổ biến, có khả năng gây ra những sự tàn phá nghiêm trọng.

Bt là một loại vi khuẩn có độc tố giống với một số hợp chất hóa học được sử dụng thương mại để kiểm soát côn trùng trong sản xuất nông nghiệp và sức khỏe cộng đồng. Điều quan trọng là Bt an toàn cho con người và là thuốc trừ sâu sinh học tương thích với môi trường được sử dụng rộng rãi nhất trên toàn thế giới. Hơn nữa, gen Bt diệt côn trùng đã được tích hợp vào một số loại cây trồng chính, làm cho chúng có khả năng kháng côn trùng và do đó cung cấp một mô hình cho kỹ thuật di truyền trong nông nghiệp (Theo trung tâm kiến thức toàn cầu về cây trồng CNSH cập nhật tháng 3/2006). Đặc điểm và đặc tính về độc tố của Bacillus Thuringiensis Đặc điểm của Bacillus Thuringiensis Bacillus thuringiensis là một loài vi khuẩn Gram dương hiếu khí; Sống trong đất, trong nước, lá cây, côn trùng, tuyến trùng…; Có khả năng tạo ra các tinh thể protein độc trong quá trình sinh bào tử (Leon Rabinovitch et al, 2017).

Dựa theo thông tin cung cấp của trang thông tin - Viện Công nghệ sinh học và ứng dụng vi sinh miền Nam ( 2018), nhận biết đặc điểm của chủng Bt. Tế bào của Bt đứng riêng rẽ và xếp thành từng chuỗi, khi trưởng thành tạo một bào tử ở giữa. Bào tử có dạng hình elip, tròn đầu, chứa một tinh thể độc hình quả trám có bản chất protein. Khi ở thể sinh dưỡng tế bào có dạng que, hai đầu tù, kích, bắt màu gram dương.

Chúng thường tồn tại 1 cá thể hoặc 2 cá thể liền nhau, tạo thành chuỗi. Lúc này vi khuẩn sinh trưởng nhanh, trao đổi chất nhiều và dễ nuôi cấy trên môi trường. Khi vi khuẩn già đi một đầu sẽ hình thành bào tử hình bầu dục, còn đầu kia hình thành tinh thể hình thoi, đây gọi là giai đoạn nang bào tử (hình trứng dài, to hơn thể sinh dưỡng). Khi nang bào tử phát triển đến một giai đoạn nào đó, chúng sẽ nứt ra, giải phóng bào tử và tinh thể.

Tinh thể là một loại protein, là chất diệt sâu có hiệu quả chủ yếu là diệt sâu. Vi khuẩn Bt có nhu cầu dinh dưỡng không cao. Chất dinh dưỡng chủ yếu là protein động thực vật, có thể phát triển bình thường trong nhiều nguồn nitơ, nguồn cacbon và muối vô cơ. Đặc tính của chủng vi khuẩn Bacillus thuringiensis Bacillus thuringiensis có khả năng tạo ra 4 loại độc tố trong quá trình phát triển của chúng: Ngoại độc tố (alpha - exotoxin) hay còn gọi là photpholipase – C; Ngoại độc tố (beta - exotoxin) hay còn gọi là ngoại độc tố bền nhiệt; Nội độc tố (gama - endotoxin) hay còn gọi là tinh thể độc; Độc tố tan trong nước.

6 Trong bốn loại độc tố trên, đối tượng thường được quan tâm và nghiên cứu là độc tố tan trong nước và tinh thể độc. Và trong nghiên cứu này tìm hiểu về tinh thể độc để ứng dụng diệt sâu. Vi khuẩn Bt gây bệnh cho côn trùng qua con đường tiêu hóa nên khi các tinh thể độc từ bào tử tiết ra trong cơ thể vật chủ làm chúng ngừng ăn và chết. Các chủng khác nhau thuộc loài Bt sinh ra hai loại chất độc chính, là các chất độc tinh thể (Cry - Crustal) được mã hóa bởi các gen Cry khác nhau, đây cũng là một trong các dấu hiệu dùng để phân loại các nhóm Bt và các chất độc phân giải tế bào (Cyt - Cytolytic) có tác động riêng rẽ và tổ hợp cùng Cry làm tăng tác dụng của tinh thể độc.

Nhóm tinh thể độc (hay tinh thể độc Cry) do nhà khoa học E. Berliner tìm ra lần đầu tiên vào năm 1915, sau đó năm 1927, nhà khoa học O. Mattes đã tìm ra một loại tinh thể được tạo ra trong cơ thể Bt khi chúng bắt đầu tạo bào tử. Tinh thể độc được tạo ra với lượng lớn hơn nhiều và có hiệu quả chính gây độc cho côn trùng.

Mãi đến năm 1955, người ta mới biết được tinh thể này có bản chất là protein và có liên quan đến độc tính của Bt. Tinh thể độc được bắt đầu tạo ra khi khởi đầu quá trình hình thành màng bào tử. Khi được kết tinh thành tinh thể có nhiều hình dạng khác nhau, chủ yếu là hình thoi. Tinh thể không hòa tan trong nước, hoặc các chất hữu cơ Chloroform, Acetol, ether, nhưng có thể hòa tan trong dung dịch kiềm.

Tinh thể có thể ổn định trong các dung dịch có phạm vi pH rộng (4 – 12), có thể bị biến tính trong acid trichloaxetic, clorua thủy ngân. Tuy nhạy cảm với nhiệt độ cao song có tính chịu nhiệt nhất định (ở 65oC có thể giữ được 1 giờ, 80oC có thể giữ được 20 phút).