Nghiên cứu tuyển chọn vi khuẩn bacillus thuringiensis phục vụ tạo chế phẩm diệt côn trùng bộ hai cánh diptera

Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu tuyển chọn vi khuẩn bacillus thuringiensis phục vụ tạo chế phẩm diệt côn trùng bộ hai, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Phạm Thùy Dương
• Người hướng dẫn: PGS. Ngô Đình Bính
• Trường học: Đại học Phương Đông
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Vi Khuẩn Bacillus Thuringiensis Trong Chế Phẩm Diệt Côn Trùng Bộ Hai Cánh
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Vi Khuẩn Bacillus Thuringiensis BT

Bacillus thuringiensis (BT) là một loại vi khuẩn gram dương, hình que, sinh bào tử, được tìm thấy rộng rãi trong tự nhiên, đặc biệt trong đất. Điểm nổi bật của BT là khả năng sản xuất ra các protein tinh thể độc, có tác dụng diệt côn trùng một cách chọn lọc. Các protein này, còn gọi là độc tố Cry và Cyt, tác động lên hệ tiêu hóa của côn trùng, gây tê liệt và dẫn đến tử vong. Chế phẩm diệt côn trùng sinh học từ Bacillus Thuringiensis ngày càng được ưa chuộng do tính an toàn với môi trường, con người và động vật không phải mục tiêu, đồng thời giúp hạn chế tình trạng kháng thuốc ở côn trùng. Ứng dụng của BT rất đa dạng, từ nông nghiệp hữu cơ đến kiểm soát dịch bệnh do côn trùng truyền.

1.1. Lịch Sử Phát Hiện và Ứng Dụng của Bacillus Thuringiensis

Lịch sử nghiên cứu về Bacillus Thuringiensis (BT) bắt đầu từ cuối thế kỷ 19 với những phát hiện về khả năng gây bệnh ở côn trùng. Tuy nhiên, phải đến đầu thế kỷ 20, Berliner mới chính thức phân lập và đặt tên cho vi khuẩn này. Từ những năm 1930, các chế phẩm diệt côn trùng sinh học dựa trên BT bắt đầu được thương mại hóa. Nghiên cứu của Hannay và Fitzjame (1953) về thể vùi protein và Angus (1956) chứng minh vai trò của tinh thể độc trong việc diệt côn trùng là những bước ngoặt quan trọng. Dulmage và Clayton Beesle (USDA) đã thu thập bộ sưu tập các chủng Bacillus, góp phần vào việc nghiên cứu và ứng dụng BT.

1.2. Phân Loại Đặc Điểm Hình Thái và Sinh Thái Học của BT

Bacillus Thuringiensis (BT) thuộc chi Bacillus, họ Bacillaceae. Vi khuẩn có hình que, kích thước khoảng 1-1.2 x 2-5 µm, gram dương và có khả năng sinh bào tử. BT tồn tại rộng rãi trong nhiều môi trường khác nhau, bao gồm đất, lá cây, xác côn trùng chết và thậm chí cả trong ruột côn trùng. BT là vi sinh vật hiếu khí hoặc kỵ khí tùy nghi. Sự phân bố rộng rãi và khả năng thích nghi cao giúp BT trở thành một nguồn tài nguyên quý giá cho việc phát triển các giải pháp kiểm soát côn trùng bền vững.

II. Cấu Trúc Độc Tố Cry Cơ Chế Tác Động Diệt Côn Trùng

Độc tố Cry là yếu tố chính tạo nên khả năng diệt côn trùng của Bacillus Thuringiensis (BT). Các độc tố này là protein tinh thể, được sản xuất trong quá trình sinh bào tử của vi khuẩn. Khi côn trùng ăn phải tinh thể Cry, chúng sẽ bị hòa tan trong môi trường kiềm của ruột giữa. Sau đó, protein Cry được hoạt hóa bởi các enzyme protease, tạo thành các protein độc có khả năng gắn vào các thụ thể đặc hiệu trên bề mặt tế bào biểu mô ruột giữa của côn trùng, tạo lỗ thủng màng tế bào, dẫn đến rối loạn chức năng, gây tê liệt và cuối cùng là tử vong. Cơ chế này đặc biệt hiệu quả đối với nhiều loài côn trùng bộ hai cánh (Diptera) và Lepidoptera.

2.1. Phân Loại và Đặc Tính của Các Loại Độc Tố Cry và Cyt

Các độc tố Cry của Bacillus Thuringiensis (BT) được phân loại dựa trên trình tự amino acid. Hiện nay, có hàng trăm loại độc tố Cry khác nhau, mỗi loại có phổ tác động khác nhau đối với các loài côn trùng khác nhau. Độc tố Cry thường có cấu trúc ba miền, trong đó miền II quyết định tính đặc hiệu của độc tố đối với thụ thể trên tế bào ruột côn trùng. Độc tố Cyt là một loại độc tố khác do một số chủng BT sản xuất, thường có tác dụng hiệp đồng với độc tố Cry, giúp tăng cường hiệu quả diệt côn trùng. Các nghiên cứu về cấu trúc và chức năng của độc tố Cry và Cyt rất quan trọng để phát triển các chế phẩm diệt côn trùng sinh học hiệu quả hơn.

2.2. Côn Trùng Mục Tiêu Hiệu Quả Với Bộ Hai Cánh Diptera

Bacillus Thuringiensis (BT) có hiệu quả cao trong việc kiểm soát nhiều loài côn trùng bộ hai cánh (Diptera) như muỗi và ruồi. Các độc tố Cry đặc biệt hiệu quả với ấu trùng của các loài này. Chế phẩm diệt côn trùng sinh học dựa trên BT được sử dụng rộng rãi trong kiểm soát muỗi truyền bệnh như sốt rét, sốt xuất huyết, và viêm não Nhật Bản. Ứng dụng BT giúp giảm sự phụ thuộc vào các loại thuốc trừ sâu hóa học, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. Nghiên cứu của Phạm Thùy Dương (2019) về tuyển chọn vi khuẩn Bacillus thuringiensis để tạo chế phẩm diệt côn trùng bộ hai cánh (Diptera) chuyên ngành công nghệ sinh học, mã số 9.01 là một minh chứng.

III. Ứng Dụng BT Trong Diệt Côn Trùng Bộ Hai Cánh Cách Tiếp Cận

Bacillus Thuringiensis (BT) mang đến một giải pháp hiệu quả và an toàn để kiểm soát côn trùng bộ hai cánh (Diptera). Ưu điểm vượt trội của BT là tính chọn lọc cao, chỉ tác động đến côn trùng mục tiêu mà không gây hại cho các loài khác. Chế phẩm diệt côn trùng sinh học từ BT có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ nông nghiệp, lâm nghiệp đến y tế công cộng. Các phương pháp ứng dụng bao gồm phun trực tiếp lên cây trồng, xử lý đất hoặc sử dụng làm mồi độc. Việc lựa chọn chủng BT phù hợp và phương pháp ứng dụng tối ưu là yếu tố quan trọng để đạt được hiệu quả kiểm soát côn trùng cao nhất.

3.1. Sản Xuất Chế Phẩm BT Quy Trình và Công Nghệ

Quy trình sản xuất chế phẩm diệt côn trùng sinh học từ Bacillus Thuringiensis (BT) bao gồm nhiều bước, từ nuôi cấy vi khuẩn đến thu hoạch và chế biến. Thông thường, BT được nuôi cấy trong môi trường lỏng hoặc rắn, sau đó các tế bào và tinh thể độc được thu hoạch bằng phương pháp ly tâm hoặc lọc. Quá trình chế biến có thể bao gồm làm khô, nghiền và phối trộn với các chất phụ gia để tăng cường độ ổn định và hiệu quả của chế phẩm. Các công nghệ lên men hiện đại được sử dụng để tối ưu hóa quá trình sản xuất, giảm chi phí và tăng năng suất. Nghiên cứu của Phạm Thùy Dương (2019) tập trung vào việc tìm ra phương pháp xử lý bã malt bia làm môi trường nuôi cấy vi khuẩn B. thuringiensis.

3.2. Ưu Điểm và Nhược Điểm của Chế Phẩm Diệt Côn Trùng BT

Chế phẩm diệt côn trùng sinh học từ Bacillus Thuringiensis (BT) có nhiều ưu điểm vượt trội so với thuốc trừ sâu hóa học, bao gồm tính an toàn cao, tính chọn lọc cao và khả năng phân hủy sinh học. Tuy nhiên, chế phẩm BT cũng có một số nhược điểm, chẳng hạn như thời gian tác dụng ngắn và độ ổn định kém. Ngoài ra, một số loài côn trùng có thể phát triển khả năng kháng BT sau một thời gian sử dụng. Để khắc phục những nhược điểm này, các nhà khoa học đang nghiên cứu phát triển các chủng BT mới và các phương pháp ứng dụng tiên tiến hơn.

IV. Nghiên Cứu Tối Ưu Hóa Môi Trường Lên Men Bacillus Thuringiensis

Tối ưu hóa môi trường lên men là yếu tố quan trọng để tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất chế phẩm diệt côn trùng sinh học Bacillus Thuringiensis (BT). Môi trường lên men cần cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của BT, bao gồm nguồn carbon, nguồn nitrogen, các khoáng chất và vitamin. Các yếu tố môi trường khác như pH, nhiệt độ và độ thoáng khí cũng cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo điều kiện tối ưu cho quá trình lên men. Các phương pháp tối ưu hóa môi trường lên men bao gồm sử dụng thiết kế thí nghiệm (DOE) và mô hình hóa toán học.

4.1. Sử Dụng Bã Bia Làm Môi Trường Nuôi Cấy Vi Khuẩn BT

Bã bia là một phụ phẩm rẻ tiền và dồi dào từ ngành công nghiệp sản xuất bia. Bã bia chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng của Bacillus Thuringiensis (BT), bao gồm protein, carbohydrate và khoáng chất. Việc sử dụng bã bia làm môi trường nuôi cấy BT giúp giảm chi phí sản xuất chế phẩm diệt côn trùng sinh học và đồng thời góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do bã bia thải ra. Nghiên cứu của Phạm Thùy Dương (2019) đã khám phá ra phương pháp xử lý bã malt bia làm môi trường nuôi cấy vi khuẩn B. thuringiensis.

4.2. Ảnh Hưởng của Các Yếu Tố Dinh Dưỡng Đến Sinh Trưởng BT

Nghiên cứu cho thấy sự sinh trưởng và khả năng sản xuất độc tố của Bacillus Thuringiensis (BT) phụ thuộc nhiều vào thành phần dinh dưỡng của môi trường nuôi cấy. Việc bổ sung các nguồn carbon dễ hấp thụ như glucose hoặc sucrose có thể thúc đẩy quá trình sinh trưởng của BT. Nguồn nitrogen cũng rất quan trọng, và các nguồn nitrogen hữu cơ như bột đậu nành hoặc cao nấm men thường được sử dụng. Ngoài ra, các khoáng chất như MgSO4 và MnSO4 cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp độc tố của BT.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Chế Phẩm BT Diệt Côn Trùng Hai Cánh

Nghiên cứu về Bacillus Thuringiensis (BT) và ứng dụng của nó trong việc kiểm soát côn trùng bộ hai cánh (Diptera) đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Các chủng BT được phân lập từ các vùng khác nhau có thể có độc tính khác nhau đối với các loài côn trùng khác nhau. Chế phẩm diệt côn trùng sinh học từ BT đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc kiểm soát muỗi và ruồi trong các thử nghiệm phòng thí nghiệm và ngoài thực địa. Tuy nhiên, cần có thêm nghiên cứu để đánh giá tác động của BT đối với các loài côn trùng không phải mục tiêu và để phát triển các chiến lược quản lý kháng BT.

5.1. Hiệu Quả Diệt Ấu Trùng Ruồi Nhà và Muỗi của Chế Phẩm BT

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của chế phẩm diệt côn trùng sinh học từ Bacillus Thuringiensis (BT) trong việc diệt ấu trùng ruồi nhà (Musca domestica) và muỗi. BT có thể được sử dụng để xử lý các khu vực sinh sản của ruồi và muỗi, chẳng hạn như các vũng nước đọng, các bãi rác và các khu vực chăn nuôi gia súc. Việc sử dụng BT giúp giảm số lượng ruồi và muỗi một cách hiệu quả và an toàn, giảm nguy cơ lây lan các bệnh truyền nhiễm.

5.2. Thử Nghiệm Chế Phẩm BT Ngoài Thực Địa Kết Quả và Đánh Giá

Các thử nghiệm chế phẩm diệt côn trùng sinh học từ Bacillus Thuringiensis (BT) ngoài thực địa đã cho thấy kết quả đầy hứa hẹn. Trong các thử nghiệm này, BT được phun trực tiếp lên các khu vực có ruồi và muỗi, và hiệu quả kiểm soát được đánh giá bằng cách đếm số lượng ruồi và muỗi trước và sau khi xử lý. Kết quả cho thấy BT có thể giảm đáng kể số lượng ruồi và muỗi trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, cần có thêm nghiên cứu để đánh giá hiệu quả lâu dài của BT và để phát triển các chiến lược ứng dụng tối ưu.

VI. Kết Luận Triển Vọng Nghiên Cứu và Ứng Dụng Bacillus Thuringiensis

Bacillus Thuringiensis (BT) là một công cụ quan trọng trong việc kiểm soát côn trùng bộ hai cánh (Diptera) một cách bền vững. Nghiên cứu về BT và ứng dụng của nó tiếp tục phát triển, với mục tiêu tìm ra các chủng BT mới có độc tính cao hơn và phổ tác động rộng hơn. Việc phát triển các công nghệ sản xuất chế phẩm diệt côn trùng sinh học từ BT hiệu quả hơn và chi phí thấp hơn cũng là một ưu tiên hàng đầu. Trong tương lai, BT có thể đóng một vai trò quan trọng hơn nữa trong việc bảo vệ sức khỏe con người và bảo vệ môi trường.

6.1. Quản Lý Kháng BT Chiến Lược và Giải Pháp

Kháng BT là một thách thức lớn trong việc sử dụng Bacillus Thuringiensis (BT) để kiểm soát côn trùng. Để quản lý kháng BT, cần áp dụng các chiến lược như luân phiên sử dụng các loại chế phẩm diệt côn trùng sinh học khác nhau, sử dụng hỗn hợp các chủng BT khác nhau và duy trì các khu vực không xử lý BT để tạo điều kiện cho côn trùng nhạy cảm sinh sản. Việc giám sát sự phát triển của kháng BT cũng rất quan trọng để có thể đưa ra các biện pháp ứng phó kịp thời.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Mới Ứng Dụng BT Trong Nông Nghiệp Hữu Cơ

Bacillus Thuringiensis (BT) là một lựa chọn tuyệt vời cho nông nghiệp hữu cơ vì tính an toàn và tính chọn lọc cao. Chế phẩm diệt côn trùng sinh học từ BT có thể được sử dụng để kiểm soát các loài sâu bệnh gây hại cho cây trồng mà không gây hại cho các loài côn trùng có ích hoặc gây ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng BT trong nông nghiệp hữu cơ giúp bảo vệ đa dạng sinh học và tạo ra các sản phẩm nông nghiệp an toàn cho người tiêu dùng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Bacillus thuringiensis là vi khuẩn có khả năng sinh sản ra các protein tinh thể độc có khả năng diệt côn trùng thuộc các bộ khác nhau mà không gây độc hại cho con ngƣời và môi trƣờng sinh thái và sinh vật có ích. Trong nhiều năm qua, thuốc trừ sâu sinh học từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng để diệt trừ côn trùng có hại đối với cây trồng cũng nhƣ bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Càng ngày thuốc trừ sâu sinh học từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis càng đƣợc sử dụng một cách rộng rãi bởi nhu cầu sử dụng các sản phẩm nông nghiệp sạch ngày càng cao. Không những thế thuốc trừ sâu sinh học BT còn có những ƣu điểm rất vƣợt trội từ việc khắc phục đƣợc tính kháng thuốc của côn trùng và chỉ diệt các loài côn trùng có hại, không ảnh hƣởng tới môi trƣờng sinh thái cũng nhƣ sức khỏe con ngƣời.

Côn trùng bộ hai cánh là một trong những bộ lớn trong lớp côn trùng với số lƣợng và thành phần đa dạng. Côn trùng thuộc bộ hai cánh rất đa dạng về mặt sinh thái học và chủ yếu là các tác nhân gây hại trong nông nghiệp (ruồi đục quả) hay cho con ngƣời nhƣ ruồi, muỗi. Chúng là tác nhân trung gian chủ yếu truyền bệnh giữa ngƣời với ngƣời hay giữa động vật và ngƣời. Các bệnh do muỗi truyền có thể gây tử vong cao nhƣ Anopheles gambiae là trung gian truyền bệnh sốt rét cho ngƣời.

Aedes aegypti truyền bệnh sốt xuất huyết. Culex tritaeniorhynchus truyền bệnh viêm não Nhật Bảncòn ruồi là tác nhân truyền khoảng 100 bệnh nhƣng chủ yếu là các bệnh nguy hiểm nhƣ: bại liệt, bệnh đau mắt hột, viêm gan (A, E), sốt hồi qui do Rickettsiae,lỵ, tả, thƣơng hàn, liên cầu khuẩn (Streptococcus) và tụ cầu vàng (Staphyloccocus). Ngày nay, có nhiều phƣơng pháp diệt côn trùng bộ hai cánh khác nhau mà con ngƣời áp dụng. Biện pháp diệt đƣợc sử dụng phổ biến nhất là dùng các loại thuốc diệt ruồi, muỗi.

Tuy nhiên, những loại thuốc này hiện nay thƣờng có giá thành cao, chủ yếu có nguồn gốc từ hóa chất nên dễ gây ô nhiễm môi trƣờng và ảnh hƣởng đến sức khỏe của con ngƣời, động vật, không diệt trừ tận gốc mầm bệnh. Việc nghiên cứu hoạt tính diệt ấu trùng một số côn trùng bộ hai cánh của các 1 chủng Bacillus thuringiensisphân lập ở Việt Nam là rất cần thiết nhằm tìm ra những chủng mang gen tự nhiên có hoạt tính mạnh phục vụ sản xuất chế phẩm sinh học diệt ấu trùng một số côn trùng bộ hai cánh. Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu tuyển chọn vi khuẩn Bacillusthuringiensis phục vụ tạo chế phẩm diệt côn trùng bộ hai cánh (Diptera)” 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.

Mục tiêu chung Tuyển chọn đƣợc chủng Bacillus thuringiensis bản địa có khả năng sinh protein tinh thể độc diệt côn trùng thuộc bộ hai cánh (Diptera) cao. Biểu hiện, tinh sạch đƣợc protein mã hóa tinh thể độc diệt côn trùng bộ hai cánh trong vi khuẩn E.coli phục vụ nghiên cứu chuyên sâu và sản xuất đƣợc chế phẩm sinh học Bacillus thuringiensis có hoạt lực diệt ấu trùng ruồi nhà (Musca domestica) từ bã thải nhà máy bia. Mục tiêu cụ thể - Thu thập và sàng lọc đƣợc chủng vi khuẩn Bacillus thuringiensis từ các mẫu đất, lá tại một số tỉnh của Việt nam có khả năng sinh gen cry2A mã hóa protein tinh thể độc diệt côn trùng bộ hai cánh và xác định đƣợc trình tự nucleotide của gen cry2A này. - Biểu hiện và tinh sạch đƣợc protein tái tổ hợp (rCry2A) trong E.

- Tìm ra đƣợc phƣơng pháp xử lý bã malt bia làm môi trƣờng nuôi cấy vi khuẩn B. thuringiensis và nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến sinh trƣởng và sinh tổng hợp protein tinh thể của vi khuẩn B. thuringiensis khi sử dụng bã malt bia làm môi trƣờng nuôi cấy ở quy mô phòng thí nghiệm. Đồng thời đánh giá đƣợc sơ bộ hiệu quả diệt côn trùng bộ hai cánh của chế phẩm BT từ vi khuẩn B.

Nội dung nghiên cứu - Phân lập và nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng Bacillus thuringiensis (B. thuringiensis) có hoạt tính diệt côn trùng bộ hai cánh. - Nghiên cứu tách dòng và đọc trình tự đƣợc gen cry2 của các chủng Bt phân lập từ đất, lá có hoạt tính diệt côn trùng bộ hai cánhcủa chủng vi khuẩn B. thuringiensis tuyển chọn.

- Nghiên biểu hiện gen mã hóa protein Cry2 diệt côn trùng bộ hai cánh của chủng vi khuẩn B. thuringiensis tuyển chọn. - Nghiên cứu các phƣơng pháp xử lý bã malt bia làm môi trƣờng nuôi cấy vi khuẩn B. Hoàn thiện môi trƣờng lên men vi khuẩn B.

thuringiensis từ bã malt bia. - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến sinh trƣởng và sinh tổng hợp protein tinh thể của vi khuẩn B. thuringiensis tuyển chọn khi sử dụng bã malt bia làm môi trƣờng nuôi cấy ở quy mô phòng thí nghiệm. - Lên men sản xuất chế phẩm sinh học diệt côn trùng bộ hai cánh từ vi khuẩn B.

thuringiensis tuyển chọn và đánh giá sơ bộ hiệu quả diệt côn trùng bộ hai cánh của chế phẩm trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa. Những đóng góp mới của luận án - Phân lập và tuyển chọn đƣợc 7 chủng vi khuẩn B. thuringiensis mang gen cry2A có hoạt tính diệt côn trùng bộ hai cánh cao. - Luận án là công trình đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu một cách có hệ thống về gen cry2A từ chủng vi khuẩn B.

Thuringiensis serovar kurstaki MSS 8.4 của Việt Nam có khả năng diệt côn trùng bộ hai cánh phục vụ cho việc phát triển thuốc trừ sâu sinh học. - Bổ sung cơ sở dữ liệu nguồn gen cry2A của các chủng B. thuringiensis Việt Nam phục vụ cho các nghiên cứu và ứng dụng về sau. 3 - Sử dụng bã malt bia là một chất thải của ngành sản xuất đồ uống làm nguồn nguyên liệu cung cấp các chất dinh dƣỡng (các bon, nitơ, chất khoáng…) cho sự sinh trƣởng của vi khuẩn B.

thuringiensis và đƣợc sử dụng nhƣ một nguyên liệu thay thế cho các hợp chất hữu cơ tổng hợp đắt tiền để sản xuất thuốc trừ sâu sinh học BT. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5. Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu một cách hệ thống và đầy đủ về gen cry2A là cơ sở khoa học đáng tin cậy cho những nghiên cứu tiếp theo về vi khuẩn Bacillus thuringiensis nói chung và gen cryA nói riêng. Trên cơ sở đánh giá đƣợc tác động của gen cryA mã hóa protein tinh thể có khả năng diệt đƣợc một số côn trùng bộ hai cánh nhƣ ruồi nhà là một bƣớc đi mới để mở ra khả năng tạo ra đƣợc các chế phẩm sinh học diệt các côn trùng này.

Kết quả của luận án còn góp phần phát triển công nghệ lên men chế phẩm BT từ nguồn nguyên liệu thay thế rẻ tiền là phế thải của ngành sản xuất bia. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả của luận án góp phần khai thác có hiệu quả nguồn gen của vi sinh vật nói chung và gen cry2A của vi khuẩn B. thuringiensis nói riêng để góp phần tạo ra các chế phẩm sinh học diệt một số côn trùng bộ hai cánh.Mặt khác sử dụng bã malt bia - một loại chất thải của ngành sản xuất công nghiệp đƣợc xử lý thành nguồn nguyên liệu cho quá trình sản xuất khác chế phẩm BT là rất cần thiết. Đây là một hƣớng nghiên cứu nhằm nâng cao giá trị của bã malt bia, tạo ra sản phẩm thân thiện môi trƣờng phục vụ sản xuất nông nghiệp bền vững.

4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Vi khuẩn Bacillus thuringiensis 1. Lịch sử nghiên cứu và ứng dụng của Bacillus thuringiensis Năm 1870, Louis Pasteur phát hiện một loài vi khuẩn có khả năng gây bệnh cho tằm và ông đặt tên loại vi khuẩn này là Bacillus bombyces. Năm 1901, Bacillus soto đƣợc nhà khoa học Nhật Bản Sigetane Ishiwata phát hiện và đặt tên khi ông nghiên cứu về bệnh ở tằm dâu.

Đến mƣời năm sau (1911), loài vi khuẩn này đƣợc nhà khoa học ngƣời Đức là Berliner phân lập đƣợc từ xác ấu trùng bƣớm Địa Trung Hải (Anagasta kuhniella) và ông đã có những mô tả đầu tiên về loài vi khuẩn đất này, đó là vi khuẩn đất có tế bào hình que, có khả năng sinh bào tử. Đến năm 1915, vi khuẩn này chính thức mang tên Bacillus thuringiensisdo phân lập từ nhà máy bột vùng Thuringen của Đức. Từ đó, chế phẩm sử dụng B. thuringiensis để diệt sâu đục thân có hại Angasta kuhniella ở châu Âu đƣợc ra đời năm 1930 tên là chế phẩm BT.

Chế phẩm thƣơng mại đầu tiên đƣợc sản xuất để diệt sâu hại lúa mỳ tại Pháp năm 1938. Năm 1953, Hannay và Fitzjame đã phát hiện ra thể vùi và công bố tinh thể có bản chất protein. Năm 1956, Angus đã chứng minh đƣợc hoạt tính diệt sâu của B. thuringiensislà do tinh thể độc này đƣợc sinh ra từ tế bào và bào tử vi khuẩn.

Trong suốt những năm 1960, nhiều chế phẩm thƣơng mại của B. thuringiensis đã đƣợc sản xuất ở nhiều quy mô khác nhau tại Mỹ, Pháp, Đức. Sau đó, Howard Dulmage và Clayton Beesle của viện nghiên cứu Nông Nghiệp USDA đã thu thập đƣợc bộ sƣu tầm đầu tiên về các chủng B. Năm 1962, De Barjac và Bonnefoi đã đƣa ra phƣơng pháp phân loại mới cho các chủng B.

sphaericus (Bs) bằng phƣơng pháp huyết thanh. Năm 1970, Dulmage đã phân lập đƣợc chủng HD-1 và cho đến nay nó vẫn đƣợc sử dụng cho nhiều nghiên cứu và trong chế phẩm B. Trong những năm 1970 và 1980, rất nhiều nghiên cứu về B. Thuringiensis 5 đƣợc thực hiện nhằm tìm ra phổ côn trùng đích của B.

Năm 1977, Goldberg và Margarit đã phát hiện ra B. isralensis diệt đƣợc cả ấu trùng muỗi và ruồi thuộc bộ hai cánh. Đặc biệt, gen mã hóa protein tinh thể diệt sâu đầu tiên đƣợc tách dòng và đọc trình tự năm 1981. Từ đó trở đi, rất nhiều gen của vi khuẩn B.

thuringiensis đã đƣợc tách dòng và nghiên cứu đặc tính diệt côn trùng. Năm 1983, Krieg và cộng sự đã phát hiện dƣới loài Bacillus thuringiensis subsp. tenebrionis diệt bọ cánh cứng hại lá khoai tây vùng Colorado, Hoa Kỳ từ sâu Tenebrio molitar. Sau đó không lâu thì công ty Mycogen phát hiện chủng tƣơng tự B.

morrisoni đặt tên là B. sandiego và đã tổng hợp đƣợc chuỗi gen độc tố của chúng. Đặc biệt, vi khuẩn này còn đƣợc phát hiện ra hoạt tính đối với giun tròn thực vật, diệt ve bét, mạt thuộc bộ Trematoda và diệt kiến thuộc bộ Hymenoptera. Đáng chú ý, đây cũng là giai đoạn diễn ra những nghiên cứu đầu tiên về chuyển gen B.

thuringiensis vào cây trồng (1985).