Phân Lập Và Tuyển Chọn Một Số Chủng Bacillus Thuringiensis Có Độc Tính Cao Đối Với Côn Trùng Hại Cây Trồng

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ths. Nguyễn Thị Thu Hằng – Bộ

môn Giống và Công nghệ Sinh học – Khoa Lâm học – Trường Đại học Lâm

nghiệp đã tận tình trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tôi trong quá trình thực

hiện khóa luận này.

Tôi xin gởi lời cảm ơn đến thầy cô giáo trường Đại học Lâm nghiệp đã

giảng dạy cho tôi những nền tảng kiến thức vững chắc để có thể tiếp thu tốt

hơn những kiến thức khoa học mới và tạo cho tôi cơ hội học hỏi quý giá này.

Cùng với lòng biết ơn sâu sắc gứi tới toàn thể các thầy, cô và các anh,

chị trong Bộ môn Giống và Công nghệ sinh học, gia đình, bạn bè, những

người đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập.

Hà Nội, tháng 5 năm 2010

Sinh viên

Trần Văn Tiến

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa, không khí với độ ẩm cao là

điều kiện thuận lợi cho các loài sâu hại cây Nông - Lâm nghiệp phát triển.

Khi muốn bảo vệ năng suất cây trồng, ngƣời nông dân thƣờng sử dụng

thuốc hoá học với nồng độ cao để phun ngay sau khi dịch sâu hại bùng phát.

Đối với cây lâm nghiệp, mỗi khi dịch xuất hiện ở vƣờn ƣơm, các cánh rừng

trồng thì số lƣợng hoá chất phải dùng là rất lớn. Trung bình mỗi ha cây trồng

phải phun từ 5 – 7 kg thuốc. Điều đó quả thực là một vấn đề nghiêm trọng đòi

hỏi các nhà khoa học nói chung và các nhà bảo vệ thực vật nói riêng cần

nghiên cứu và xem xét một cách đầy đủ, bởi thuốc hoá học tuy dập tắt đƣợc

nạn dịch nhanh nhƣng cũng là con dao hai lƣỡi, sẽ trực tiếp phá huỷ môi

trƣờng sống ở khu sản xuất đó, ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sức khoẻ của con

ngƣời, làm giảm số lƣợng sinh vật có lợi cho con ngƣời nhƣ chim chóc, tôm,

cá, những ký sinh thiên địch nhƣ bọ rùa, ong ký sinh…

Trong khi đó việc sử dụng thuốc trừ sâu sinh học có nguồn gốc từ vi

khuẩn, vi nấm, virus, côn trùng, thảo mộc đã đƣợc chứng minh rất an toàn đối

với ngƣời và gia súc, không gây ô nhiễm môi trƣờng, không giết chết thiên

địch sâu hại và sinh vật có ích, có thể duy trì cân bằng sinh thái, không ảnh

hƣởng đến chất lƣợng nông, lâm sản...

Thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ Bacillus thuringiensis (đƣợc tiêu thụ

nhiều nhất trong số các loại thuốc trừ sâu sinh học) vẫn chƣa phổ biến.

Nguyên nhân là do thói quen sử dụng thuốc trừ sâu hoá học đã ăn sâu vào

tiềm thức ngƣời nông dân nƣớc ta; thuốc trừ sâu sinh học sản suất trong nƣớc

có hiệu lực chƣa cao, tính ổn định còn thấp; thuốc trừ sâu sinh học nhập ngoại

thì có giá thành cao; việc sử dụng thuốc trừ sâu hoá học vừa tiết kiệm hơn về

chi phí, vừa đạt đƣợc hiệu quả tiêu diệt sâu nhanh hơn…

Trong công nghiệp sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh, yếu tố giống vi sinh

vật giữ vai trò quyết định năng suất, chất lƣợng, sản lƣợng và giá thành sản

2

phẩm nên công tác phân lập, tuyển chọn và bảo quản chủng giống có ý nghĩa

rất quan trọng. Vì vậy, cần tiếp tục phát triển hƣớng nghiên cứu phân lập,

tuyển chọn, ứng dụng, phân loại, nâng cao độc tính diệt sâu cũng nhƣ thúc

đẩy sử dụng thuốc trừ sâu Bt trong Nông – Lâm nghiệp.

Xuất phát từ thực tế trên, tôi tiến hành đề tà nghiên cứu “Phân lập và

tuyển chọn một số chủng Bacillus thuringiensis có độc tính cao đối với

côn trùng hại cây trồng”

3

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Lịch sử nghiên cứu và ứng dụng Bacillus thuringiensis

Lịch sử nghiên cứu và ứng dụng Bacillus thuringiensis (Bt) ra đời và

phát triển cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật của nhân loại, Bt đƣợc

nghiên cứu và ứng dụng trên nhiều lĩnh vực khác nhau [21], [6].

Năm 1901, Ishiwatari Shigetane - nhà sinh vật học ngƣời Nhật - khi

đang thực hiện một cuộc điều tra nghiên cứu nguyên nhân gây bệnh Sotto gây

chết đột ngột, giết chết nhiều quần thể tằm, đã phân lập đƣợc một loại vi

khuẩn (chính là Bacillus thuringiensis) là nguyên nhân gây bệnh, và ông đã

đặt tên loại vi khuẩn đó là Bacillus sotto. Đây chính là lần đầu tiên con ngƣời

phát hiện ra vi khuẩn Bt.

Đến năm 1911, Ernst Berliner - nhà sinh vật học ngƣời Đức - đã phân

lập đƣợc vi khuẩn giết hại mối Mediterranean flour. Ông phát hiện ra đây

chính là loài vi khuẩn mà Ishiwatari Shigetane đã công bố, đặt tên lại cho loài

vi khuẩn này là Bacillus thuringiensis (hay Bt), xuất phát từ địa danh Thurigia

là một thị trấn nhỏ ở Đức, nơi đã phát hiện ra con mối đó.

Năm 1915, Ernst Berliner tiếp tục đƣa ra báo cáo về một loại độc tố có

bản chất là protein đƣợc Bt sản sinh ra trong cơ thể, theo ông đó chính là

nguyên nhân khiến các con mối bị giết hại. Tuy nhiên, tác dụng và cơ chế

hoạt động của loại protein này vẫn chƣa đƣợc khám phá.

Năm 1920, những ngƣời nông dân ở các trang trại lớn tại các nƣớc phát

triển bắt đầu sử dụng sinh khối vi khuẩn Bt phun cho cây trồng nhƣ một loại

thuốc phòng trừ sâu bệnh. Đặc biệt là nƣớc Pháp, đã sớm bắt đầu chế tạo các

loại thuốc có nguồn gốc từ bào tử và xác của Bt, gọi là Sporine.

Năm 1956, Hannay, Fitz-James và Angus đã nghiên cứu và phát hiện ra

tác nhân chính quyết định khả năng tiêu diệt mối và sâu bọ của Bt là các phân

tử protein đƣợc sản sinh trong cơ thể vi khuẩn Bt, từ đó mở ra hƣớng nghiên

4

cứu mới của các nhà khoa học về tác nhân, cơ chế diệt sâu và di truyền của

Bt.

Từ năm 1958, các chế phẩm thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ Bt bắt đầu

đƣợc sử dụng rộng rãi ở Mỹ, Anh, Đức… Tới năm 1961, Bt đƣợc đánh giá là

một loại thuốc trừ sâu thân thiện với con ngƣời và môi trƣờng trong chiến

lƣợc phát triển nông nghiệp của tổ chức bảo vệ môi trƣờng EPA

(Environmental Protection Agency) của Mỹ. Năm 1977, đã có 13 loài vi

khuẩn Bt đƣợc phát hiện và công bố. Các nghiên cứu và khám phá về phổ

kháng của Bt cho thấy Bt không chỉ gây độc duy nhất với một giai đoạn nhất

định của các con ấu trùng của bộ cánh vảy, mà còn gây độc cả với ấu trùng

của bộ cánh cứng.

Từ năm 1980 trở đi, ý thức của con ngƣời với vấn đề môi trƣờng sống

tăng cao, khả năng kháng độc của sâu bệnh với các loại thuốc hoá học kể cả

các loại cực độc nhƣ DDT và 666… ngày càng gia tăng. Đồng thời, con ngƣời

cũng phát hiện đƣợc lƣợng tồn dƣ các hoá chất phòng trừ sâu hại đƣợc tích

luỹ và gia tăng dần trong môi trƣờng sống gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới hệ

sinh thái và sức khoẻ con ngƣời. Để giải quyết những vấn đề đó, các chế

phẩm thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ Bt ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi bởi

tinh thể độc do Bt tiết ra có bản chất là một loại protein, dễ dàng bị phân huỷ

nhanh chóng trong môi trƣờng, không ảnh hƣởng đến sức khoẻ con ngƣời, vật

nuôi...

Ngày nay, các nhà khoa học đã phát hiện ra hơn 1000 sự biến dạng của

độc tố trong cơ thể Bt. Bên cạnh đó, sự phát triển nhanh chóng của sinh học

phân tử giúp các nhà khoa học ứng dụng công nghệ GMO (Genetically

Modifie Organisms) trong chuyển gen điều khiển sự sản sinh độc tố của Bt

vào cơ thể của cây trồng, giúp cây trồng chuyển gen có thể tiết độc tố diệt sâu

ăn lá hoặc đục thân. Ngô và lúa là hai giống cây trồng đầu tiên đƣợc chuyển

gen Bt do tổ chức EPA của Mỹ thực hiện năm 1995. Cho tới hiện nay, công