LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ của cán bộ, các thầy cô giáo và các bạn học viên, sinh viên Khoa Nông Lâm Ngư, Trường Đại học Vinh. Trước tiên, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc, chân thành tới thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS. TS. Trần Ngọc Lân đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới Ban chủ nhiệm khoa Nông Lâm Ngư, Bộ môn Bảo vệ thực vật, các quý Thầy cô giáo trong toàn khoa đã quan tâm và đóng góp ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp của tôi. Chân thành cám ơn các bạn sinh viên đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi cũng rất biết ơn những người thân trong gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ về cả vật chất và tinh thần cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Tác giả luận văn Hà Thị Thanh Hải 1 MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt iv Danh mục các bảng số liệu. v Danh mục các hình ảnh, đồ thị. vi MỞ ĐẦU 1 1.Tầm quan trọng và ý nghĩa của việc nghiên cứu đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 2 3. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu 2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3 Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Tình hình nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng trên thế giới 4 1.2. Nghiên cứu cơ chất và công nghệ nhân nuôi nấm ký sinh côn trùng 9 1.3. Nghiên cứu ứng dụng nấm ký sinh côn trùng trong phòng trừ sâu hại 12 1.4. Tình hình nghiên cứu về nấm Isaria javanica 14 1.5. Tình hình nghiên cứu ứng dụng nấm ký sinh côn trùng phòng trừ sâu hại ở trong nước 15 Chương II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 21 2.2. Đối tượng nghiên cứu 21 2.2.1. Nấm ký sinh côn trùng Isaria javanica 21 2.2. 2. Đặc điểm sinh học, sinh thái của các loài sâu hại 22 2.3. Phương pháp nghiên cứu 27 2.3.1. Phương pháp phân lập và nhân nuôi nấm trên môi trường PDA 27 2.3.2. Phương pháp nhân sinh khối nấm trên các môi trường rắn 29 2.3.3. Phương pháp đếm nồng độ bào tử 30 2.3.4. Phương pháp bảo quản chế phẩm 31 2.3.5. Phương pháp sử dụng chế phẩm để phòng trừ sâu hại 31 2.3.6. Phương pháp bố trí, phân tích và xử lý số liệu 32 2.4. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ nghiên cứu 33 2 Chương III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34 3.1. Đặc điểm sinh học của Isaria javanica trên môi trường PDA 34 3.1.1. Đặc điểm hình thái nấm Isaria javanica 34 3.1.2. Khả năng sinh trưởng của nấm Isaria javanica trên môi trường PDA 35 3.2. Khả năng sinh bào tử của nấm Isaria javanica trên các môi trường rắn 40 3.3. Kỹ thuật sản xuất chế phẩm nấm Isaria javanica 41 3.4. Khả năng phòng trừ sâu hại của nấm Isaria javanica 44 3.4.1. Khả năng phòng trừ sâu khoang của nấm Isaria javanica 44 3.4.2. Khả năng phòng trừ rệp muội của nấm Isaria javanica 50 3.4.3. Khả năng phòng trừ sâu xanh bướm trắng Pieris rapae của Isaria javanica 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 Kết luận 61 Kiến nghị 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CT1: Công thức 1 CT2: Công thức 2 CT3: Công thức 3 BQT: Bảo quản tươi BQK: Bảo quản khô Bb: Beauveria bassiana Ma: Metarhizium anisopliae ĐKKl: Đường kính khuẩn lạc ĐDKL: Độ dày khuẩn lạc MĐBT: Mật độ bào tử MEA: Maltose Extract Agar PDA: Potato Dextrose Agar SDAY: Sabouraud Dextrose Agar Yeast extract 4 DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 3.1 Một số chỉ số đo đếm nấm Isaria javanica 34 Bảng 3.2. Khả năng tăng trưởng đường kính và độ dày khuẩn lạc nấm Isaria javanica trên môi trường PDA 38 Bảng 3.3 Mật độ bào tử nấm Isaria javanica trên môi trường PDA theo thời gian theo dõi 39 Bảng 3.4. Số lượng bào tử nấm Isaria javanica nuôi cấy trên môi trường rắn theo thời gian 40 Bảng 3.5. Nồng độ bào tử của chế phẩm nấm Isaria javanica theo 2 cách bảo quản: khô và tươi 43 Bảng 3.6. Hiệu quả phòng trừ sâu khoang của chế phẩm từ nấm Isaria javanica trong phòng thí nghiệm (Aboott, 1925) 46 Bảng 3.7. Tỷ lệ sâu khoang bị nhiễm nấm Isaria javanica sau khi phun chế phẩm ở các công thức thí nghiệm 48 Bảng 3.8. Hiệu quả phòng trừ của chế phẩm nấm Isaria javanica đối với rệp hại lạc trong phòng thí nghiêm ở 3 nồng độ 51 Bảng 3.9. Tỷ lệ rệp mọc nấm sau khi xử chế phẩm nấm Isaria javanica 53 Bảng 3.10. Hiệu quả phòng trừ và tỷ lệ sâu khoang nhiễm nấm sau khi phun chế phẩm Isaria javanica ở đồng lạc 56 Bảng 3.11. Hiệu lực phòng trừ sâu xanh bướm trắng (Pieris rapae) của Isaria javanica ở các tuổi sâu khác nhau 58 5 DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1: Chu trình xâm nhiễm nấm lên côn trùng 9 Hình 3.1 Hình ảnh nấm Isaria javanica trên vật chủ và trên môi trường PDA 36 Hình 3.2 Đường kính khuẩn lạc nấm Isaria javanica trên môi trường PDA 37 Hình 3.3 Độ dày khuẩn lạc nấm Isaria javanica trên môi trường PDA Hình 3.4 Đặc điểm hình thái của nấm Isaria javanica trên môi trường PDA 37 37 Hình 3.5 Nồng độ bào tử của chế phẩm nấm Isaria sp3 sau các tháng bảo quản bằng hai phương pháp 44 Hình 3.6 Hiệu quả phòng trừ sâu khoang của chế phẩm nấm Isaria javanica 46 Hình 3.7 Tỷ lệ sâu khoang bị nhiễm nấm Isaria javanica sau khi phun chế phẩm nấm Isaria javanica trong phòng thí nghiệm theo 3 nồng độ A(2,13x10 8 ), B(2,13 x 10 7 ), C(2,13x10 6 ) 48 Hình 3.8 Sâu khoang bị nhiễm nấm Isaria javanica 50 Hình 3.9 Hiệu quả phòng trừ rệp trong phòng thí nghiệm của chế phẩm nấm Isaria javanica trên ba nồng độ A(3,11x10 8 ), B(3,11x10 7 ), C(3,11x10 6 ) 53 Hình 3.10 Tỷ lệ rệp mọc nấm sau khi xử lý chế phẩm nấm Isaria javanica trong phòng thí nghiệm trên ba nồng độ A(3,11x10 8 ), B(3,11x10 7 ), C(3,11x10 6 ) 54 Hình 3.11 Rệp muội bị nhiễm nấm Isaria javanica 55 Hình 3.12 Hiệu quả phòng trừ rệp hại lạc và tỷ lệ rệp mọc nấm sau khi phun chế phẩm nấm Isaria javanica ngoài đồng ruộng. 57 Hình 3.13 Rệp muội bị nhiễm nấm Isaria javanica ở ngoài đồng ruộng 57 Hình 3.14 Hiệu lực phòng trừ sâu non sâu xanh bướm trắng của nấm Isaria javanica 59 MỞ ĐẦU 1. Tầm quan trọng và ý nghĩa của việc nghiên cứu đề tài Trong những năm qua nền nông nghiệp nước ta đã đạt được nhiều thành tựu to lớn, đảm bảo an ninh lương thực, phát triển kinh tế, ổn định chính trị, 6 nâng cao đời sống nhân dân. Tuy vậy, với việc thâm canh tăng vụ, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, sử dụng nhiều giống mới tăng năng suất đã làm cho sâu hại phát triển mạnh, khó kiểm soát. Việc lạm dụng các hóa chất bảo vệ thực vật để giải quyết vấn đề trên đã gây nên tình trạng báo động về sự kháng thuốc của nhiều loài sâu hại, sự nhiễm độc nghiêm trọng đối với con người và môi trường. Chính vì vậy xu hướng phát triển nền nông nghiệp hữu cơ với việc sử dụng chế phẩm sinh học trong phòng trừ sâu hại là hướng đi đúng đắn cho việc phát triển nông nghiệp an toàn, nông nghiệp xanh và bền vững của nước ta. Có nhiều loại chế phẩm sinh học đã được sản xuất từ nấm ký sinh côn trùng như chế phẩm Biovip có nguồn gốc từ nấm Beauveria bassiana, chế phẩm Ometar có nguồn gốc từ nấm Metarhizium anisoplie, Prabhapeacilon có nguồn gốc từ nấm Paecilomyces lilacinus, có khả năng phòng trừ nhiều loại sâu hại cây trồng. Tuy vậy việc nghiên cứu và ứng dụng nấm ký sinh côn trùng vào thực tiễn sản xuất ở nước ta còn nhiều hạn chế. Hiện nay mới chỉ có hai loại chế phẩm sinh học dùng để phòng trừ sâu hại được sản xuất từ hai loài nấm Beauveria bassiana và Metarhizium anisoplie của Viện bảo vệ thực vật. Nấm ký sinh côn trùng Isaria là loại nấm phát triển nhanh, có số lượng bào tử nhiều, dễ phân lập và nhân nuôi. Chúng đã được nghiên cứu và ứng dụng vào phòng trừ một số đối tượng sâu hại thuộc các bộ Lepidoptera, Diptera, Coleoptera ở một số nước trên thế giới như Trung Quốc, Hoa Kỳ, Brazin với kết quả rất khả quan [29], [34], [40]. Nấm ký sinh côn trùng Isaria javanica thu thập được ở Vườn Quốc gia Pù Mát được đánh giá là rất có triển vọng trong việc ứng dụng để phòng trừ sâu hại phá hoại mùa màng [12]. Sâu khoang, rệp muội, sâu xanh bướm trắng là những loài sâu gây hại trên nhiều đối tượng cây trồng, từ những loại cây lương thực như lúa, ngô đến các loại rau màu như rau họ thập tự, lạc, đậu tương. Do vậy kiểm soát được các loại 7 sâu hại nguy hiểm này rất có ý nghĩa trong hướng xây dựng một nền nông nghiệp sạch. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, để góp phần phục vụ công tác phòng trừ sâu hại theo hướng bền vững, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Đặc điểm sinh học, sinh thái học nấm Isaria javanica và đánh giá khả năng sử dụng trong phòng trừ sâu khoang, rệp muội và sâu xanh bướm trắng. 2. Mục đích nghiên cứu Trên cơ sở nghiên cứu đặc điểm sinh học sinh thái của nấm Isaria javanica và đánh giá khả năng phòng trừ của nó đối với sâu khoang, rệp muội và sâu xanh bướm trắng nhằm ứng dụng nấm Isaria javanica để phòng trừ sâu hại cây trồng. 3. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu • Đối tượng nghiên cứu Nấm Isaria javanica: đặc điểm hình thái, khả năng sinh trưởng trên môi trường PDA, và các môi trường rắn khác nhau, hiệu lực phòng trừ của chế phẩm từ nấm Isaria javanica trên các đối tượng sâu hại. Sâu khoang (Spodoptera litura Fabricius) Rệp muội (Aphis) Sâu xanh bướm trắng (Pieris rapae L.) • Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu về tác nhân phòng trừ sâu hại (nấm Isaria javanica) và các loài sâu hại chính (sâu khoang, rệp muội, sâu xanh bướm trắng). • Nội dung nghiên cứu 1) Đặc điểm sinh học của nấm Isaria javanica 2) Nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của nấm Isaria javanica trên môi trường PDA, môi trường rắn. 8 3) Nghiên cứu kỹ thuật sản xuất chế phẩm từ nấm Isaria javanica và các phương pháp bảo quản chế phẩm. 4) Đánh giá hiệu lực phòng trừ của chế phẩm từ nấm Isaria javanica trên các đối tượng sâu hại. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Trên cơ sở xác định chủng nấm Isaria javanica, đánh giá sự đa dạng sinh học trong hệ sinh thái, cung cấp những tư liệu khoa học, làm cơ sở cho việc tiến hành bảo vệ và nhân nuôi đạt hiệu quả cao. Kết quả bước đầu của đề tài, cung cấp các dẫn liệu về việc nhân sinh khối nấm Isaria javanica trên các môi trường rắn ở điều kiện nhiệt độ phòng, từ đó xác định kỹ thuật để sản xuất chế phẩm theo quy mô nhỏ. Sử dụng và đánh giá khả năng phòng trừ của chế phẩm tạo ra từ nấm Isaria javanica trên các loài sâu hại, từ đó cung cấp dẫn liệu để có biện pháp ứng dụng trên đồng ruộng. 9 Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tình hình nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng trên thế giới • Khái niệm nấm ký sinh côn trùng Khái niệm “Nấm ký sinh côn trùng – Entomology pathogenic fungi (EPF)” hay “Nấm côn trùng – Insect fungi” được các nhà khoa học sử dụng như các thuật ngữ đồng nghĩa, đề cập về nhóm sinh vật (nấm) ký sinh gây bệnh cho côn trùng. Theo Evans (1988) [31], nấm ký sinh côn trùng được chia thành 4 nhóm: Ký sinh trong: là nấm ký sinh trong các nội quan, khoang cơ thể của côn trùng ký chủ; (2) Ký sinh ngoài: là nấm phát triển ở tầng cuticun ngoài vỏ cơ thểcủa côn trùng và gây bệnh hại cho côn trùng; (3) Nấm mọc trên côn trùng: là nấm trực tiếp hoặc gián tiếp chứng minh chúng ký sinh trên côn trùng; (4) Cộng sinh: là cả nấm và côn trùng cùng mang lại lợi ích cho nhau trong mối quan hệ cùng chung sống. Nấm ký sinh côn trùng còn được chia thành ký sinh sơ cấp (primery pathogen) và ký sinh thứ cấp (secondery pathogen) (Pu và Li, 1996). Nấm ký sinh sơ cấp thường nhiễm vào ký chủ côn trùng khoẻ mạnh, gây bệnh và sau đó giết chết côn trùng. Trong khi đó, nấm ký sinh thứ cấp chỉ có thể ký sinh trên những côn trùng bị yếu hoặc côn trùng bị thương. Các mầm bệnh ký sinh trên côn trùng trưởng thành hoặc côn trùng bị bệnh được gọi là ký sinh cơ hội hoặc ký sinh không chuyên tính; loại ký sinh này có thể nhiễm vào ký chủ thông qua sự xâm nhập qua lớp cuticun vỏ cơ thể của côn trùng. Các ký sinh trên côn trùng bị thương gọi là bệnh lây qua vết thương, chỉ có thể xâm nhập vào côn trùng qua vết thương. Như vậy nấm ký sinh côn trùng được dùng để mô tả hiện tượng nấm ký sinh trên hoặc trong cơ thể ký chủ côn trùng. Khái niệm này cũng được dùng 10 . javanica và đánh giá khả năng phòng trừ của nó đối với sâu khoang, rệp muội và sâu xanh bướm trắng nhằm ứng dụng nấm Isaria javanica để phòng trừ sâu hại. phòng trừ sâu hại theo hướng bền vững, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Đặc điểm sinh học, sinh thái học nấm Isaria javanica và đánh giá khả năng sử dụng trong