Ứng dụng công nghệ sinh học trong bảo vệ

thực vật

• Khái niệm• Các kỹ thuật của CNSH trong bảo vệ thực vật.• Một số sản phẩm CNSH phổ biến áp dụng

trong phòng trừ dịch hại cây trồng• Ứng dụng CNSH tại Việt Nam• Đánh giá

Công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật là vận dụng các kỉ thuật cao mang tính công nghiệp về sinh học trong bảo vệ thực vật để sản xuất ra các loại thuốc trừ sâu sinh học, tạo các giống cây trồng chuyển gen và các loài kí sinh ăn thịt, góp phần quan trọng trong việc phòng trừ sâu bệnh, cỏ dại, chuột…

Các kỹ thuật của CNSH trong bảo vệ thực vật:

Chuyển gen vào thực vật

Chế phẩm vi khuẩn trừ sâu

Chế phẩm nấm trừ sâu

CN TB để tạo ra chế phẩm virus trừ sâu

CN giúp chuẩn đoán nhanh bệnh hại

CN sản xuất các loài ký sinh, ăn thịt có ích

1. Kỹ thuật chuyển gen vào thực vật

Chuyển gen gián tiếp

Chuyển gen trực tiếp

Chuyển gen nhờ VSVđất

Agrobacterium

Chuyển gen nhờ virus

Nhờ kỹ thuật

điện xung

Nhờ kỹ thuật siêu âm

Bằng súng bắn gen

Kỹ thuật chuyển gen

1. Kỹ thuật chuyển gen vào thực vật

2.Chế phẩm vi khuẩn trừ sâu.Nhóm Vi khuẩn được sử dụng để sản xuất chế phẩm trừ sâu là những vi khuẩn có tinh thể protein độc ở giai đoạn bào tử. Tinh thể protein độc có hình quả trám hoặc hình lập phương .

Bacillus thuringiensis Bacillus sphaericus 

2.Chế phẩm vi khuẩn trừ sâu.

-Tinh thể độc  (parasoral body) chứa những độc tố có thể giết hại trên 100 loài sâu hại.

-Tinh thể độc chỉ giải phóng độc tố trong môi trường kiềm do đó các vi khuẩn này hoàn toàn vô hại với người, gia súc, gia cầm, thuỷ hải sản- chỉ có hại đối với tằm.

2.Chế phẩm vi khuẩn trừ sâu.

Loài vi khuẩn được quan tâm nghiên cứu nhất là Baccillus thuringiensis. Từ loài vi khuẩn này, người ta sản xuất ra thuốc trừ sâu Bt.

Phương pháp sản xuất chế phẩm Bt

Lên men xốp Công nghệ này ít được sử dụng

Lên men chìm

2.Chế phẩm vi khuẩn trừ sâu.

Chủng Bt(trong ống thạch)

Kích thích lên men(pH, k/khí, t0 )

Sản phẩm thô

Nhân giống cấp I(trên máy lắc)

Nuôi mở rộng(lên men)

Lọc(ly tâm+chất phụ gia)

Đóng chai bảo quản

Dung dịch

Chất bảo quản+phụ gia

Quy trình sản xuất chế phẩm Bt theo công nghệ lên men hiếu khí:

3.Chế phẩm nấm trừ sâu.

Có rất nhiều nhóm nấm gây bệnh cho sâu. Trong số này có hai nhóm: nấm túi và nấm phấn trắng được ứng dụng rộng rãi trong phòng trừ dịch hại cây trồng.

Nấm túi ký sinh trên nhiều loại sâu bọ và rệp khác nhau. Sau khi bị nhiễm nấm cơ thể sâu bị trương lên. Nấm càng phát triển thì các hệ cơ quan của sâu bọ càng bị ép vào thành cơ thể. Sâu bọ yếu dần rồi chết.

Nấm phấn trắng có khả năng gây bệnh cho khoảng 200 loài sâu bọ. Khi bị nhiễm bệnh, cơ thể sâu bị cứng lại và trắng ra như bị rắc bột rồi chết sau vài ngày.

3.Chế phẩm nấm trừ sâu.

Giống thuần

(Beauveria

Bassiana)

Môi trường nhân sinh

khối

(cám ngô)

Rải mỏng để hình thành bào tử

trong môi trường thoáng khí

Thu sinh khối nấm

-Sấy, đóng gói.

-Bảo quản.

-Sử dụng

Quy trình sản xuất chế phẩm nấm trừ sâu

4. CN TB để tạo ra chế phẩm trừ sâu Có 2 họ vi rút được quan tâm trong công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu là họ là Baculoviridae và Reoviridae

Đặc trưng của họ virut này là phải kí sinh bắt buộc với 1 hoặc 1 số vật chủ nhất định ,gây hại và làm chết vật chủ kí sinh.

Baculoviridae Reoviridae

Quy Trình Sản Xuất

4. CN TB để tạo ra chế phẩm virus trừ sâu

11

12

1Công nghệ giúp chẩn đoán nhanh bệnh do

virus 3

4

Công nghệ giúp chẩn đoán nhanh bệnh do nấm

Công nghệ giúp chẩn đoán nhanh bệnh do vi khuẩn

Công nghệ giúp chẩn đoán nhanh bệnh do tuyến trùng gậy ra

5.Công nghệ giúp chẩn đoán nhanh các bệnh gây hại

- Tuyến trùng xâm nhập qua miệng ,hậu môn ,tuyến tơ ,lổ thở hoặc nơi có vỏ kitin mỏng để tiếp cận vật chủ giải phóng ra vi khuẩn cộng sinh tiết ra chất độc giết chết côn trùng trong 48h

Hiện nay có 2 hệ thống công nghệ nhân nuôi sản xuất tuyến trùng là invivo và invitro

6.Công nghệ sản xuất ra các loài kí sinhăn thịt ,tuyến trùng có ích bảo vệ TV

Lây nhiễm

Vật liệu ban đầu

invivo invitro

ấu trùngMôi trường

nhânNhân ủ 12 -14 ngày (in vivo)

Thu hoạch

Xử lí sạch ,phối chếĐóng

gói ,bảo quản

6.Công nghệ sản xuất ra các loài kí sinhăn thịt ,tuyến trùng có ích bảo vệ TV

III.MỘT SỐ SẢN PHẨM CNSH PHỔ BIẾN ÁP

DỤNG TRONG PHÒNG TRỪ DỊCH HẠI CÂY

TRỒNG TRÊN THẾ GIỚI

- Tuyến trùng gây nhiễm khi gặp côn trùng ký chủ thì sẽ chui vào bên trong bằng miệng, hậu môn hay khí khổng rồi từ đó xuyên qua màng ruột hay màng khí quản để vào bên trong thân. Khi vào đến bên trong, tuyến trùng sẽ phóng thích vi trùng từ ruột của chúng vào trong máu của côn trùng, tạo hiện tượng ngộ độc máu làm côn trùng chết trong 24-48 giờ Đầu của tuyến trùng gây nhiễm và

tuyến trùng cái thế hệ một

1. Chế phẩm tuyến trùng trừ sâu hại

r

2. Chế phẩm ong mắt đỏ. -Ong mắt đỏ Trichogramma sp là côn trùng có ích, đây là ong ký sinh trùng sâu hại cây trồng, thuộc họ Trichogmatidae, bộ cánh màng Hymenoptera. -Chúng đẻ trứng vào cơ thể sâu hại hoặc ký sinh lên trứng sâu hại, sau đó trứng nở ra ấu trùng ăn các bộ phận bên trong cơ thể sâu làm cho sâu chết

3.Chế phẩm ong vàng (Habrobracon hebetor ) - Là ong ý sinh trên nhiều loại sâu non hại cây trông bộ cánh vẩy Lepidoptera, đặc biệt là sâu non họ ngài đêm Noctuidae và Cydiapomonella.

Trichogrammatida kí sinh trứng của bướm bắp cải

Một số loài khác

ong bắp cày braconidae kí sinh trên sau non

braconidae kí sinh trên sâu non

4.Thực vật chuyển gen

5. Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu Bacillus thllritlgiellsis (Bt)

• Bacillus thuringiensis (Bt) là trực khuẩn sinh bào tử, hiếu khí hoặc hiếu khí tùy tiện. Bt chứa tinh thể độc có bản chất protein trong tế bào. Bt có 4 loại độc tố:- Ngoại độc tố α exotoxin hay gọi là phospholipara C.- Ngoại độc tố β enxotoxin hay là ngoại độc tố bền nhiệt.- Ngoại độc tố δ endotoxin hay còn gọi là tinh thể độc, đây là loại dco965 chính chiếm tỉ lệ 95%, diệt sâu hại cây trồng là chủ yếu.- Nội độc tố γ enxotoxin hay gọi là độc tố tan được trong nước.

Thuốc trừ sâu vi sinh BT (Baccilluss Thuringiensis var)

6. Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu virus

Khi bị nhiễm bệnh virus, sâu non thường hoạt động yếu, giảm ăn, sau 2 đến 3 ngày bệnh, các đốt chân và chân của Sâu non mọng nước, cơ thể biến màu trắng đục, sâu non chết nhũn. 

7. Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu vi nấm:

IV. Ứng dụng CNSH vào bảo vệ thực vật ở

Việt Nam

Nền sản xuất nông nghiệp có những chuyển biến mạnh mẽ với sự xuất hiện hàng loạt các giống cây trồng mới có giá trị kinh tế cao, có khả năng chống chịu sâu bệnh hại

Việc thâm canh theo phương pháp mới cũng đã nâng cao được năng suất và chất lượng một cách

đáng kể

Công tác bảo vệ thực vật đang trở

thành vấn đề quan trọng.

Áp dụng các giải pháp từ các thành

tựu của công nghệ sinh học vào sản xuất nông nghiệp.

Được sự đầu tư của Nhà nước và các tổ chức phi chính phủ,

rất nhiều Viện nghiên cứu, các trường đại

học đã tập trung nghiên cứu để sản

xuất ra các chế phẩm sinh học cũng như một

số loài thiên địch có ích nhằm góp phần vào việc dập tắt các

nạn dịch gây ra trong sản xuất nông, lâm

nghiệp, bước đầu thu được một số thành tựu

rất đáng khích lệ.

• Thuốc trừ sâu vi sinh Bt:

Gồm có 2 loại : dạng sữa 4.000 IU/ml và dạng bột Biotox 16.000IU/mg

SẢN XUẤT TRỪ SÂU VI SINH

Sản xuất tại Việt Nam, được chuyên dùng ở các vùng chuyên canh râu ở thành phố Hà Nội, Hải Phòng, Đà Lạt, Thái Nguyên…

Công dụng

Trừ sâu tơ

Trừ râu xanh bướm trắng

Trừ sâu khoang

Sử dụng trên diện tích hàng vạn ha và đạt hiệu quả trừ sâu cao (75-90%) sau 7 ngày phun.

• Thuốc trừ sâu virut:

NPV là chế phẩm trừ sâu hoạt lực cao, gồm 2 loại V-Ha và V-S1.

•Thuốc NPVDP

Được sử dụng trừ sâu róm hại thông lại Thanh Hóa và Sơn La.

•Thuốc NPVAf

Trừ sâu đo xanh trên đay tại Hà Tây và Hưng Yên.

Sản xuất thiên địch và có ích tại Việt Nam

• Sản xuất ong mắt đỏ: ký sinh trên trứng của các loại sâu

hại khác nhau nuôi để diệt sâu đục thân, sâu tơ hại

trên cải bắp, ngô, bông kỹ thuật nhân nuôi đơn giản đã

được chuyển giao cho nông dân các tỉnh Thái Bình, Nam Định, Hưng Yên, Đồng Tháp, Bình Dương và vùng trồng bông ở Nha Hố (Ninh Thuận)

• Kết quả bước đầu cho thấy số lượng bọ trĩ và sâu đục thân giảm không kém so với phun thuốc hóa học.

Trichogramma chilonis

• Sản xuất ong mắt vàng Chrysopa sp

phân bố rộng trên các loại cây trồng như bông, đay

Đây là loại ong bắt mồi ăn thịt và ăn các loại rệt _ là trong sâu non hại bông và đay.

Với điều kiện tự nhiên tại Tuyên Quang, bọ mắt vàng đã được nhân nuôi

• Có khả năng tiêu diệt trứng nhện đỏ

• Sản xuất ong vàng Habrobracoll sp: là loại ong ký sinh sâu non của nhiều loại sâu hại cây trồng để phòng trừ sâu xanh và sâu đục thân ngô

• Sản xuất ong đen kén trắng Cotesia plutelae K: Loại ong này ký sinh trên nhiều loại ký chủ

Habrobracoll sp

Cotesia plutelae K

• Thuốc trừ sâu vi nấm Boverit và Một :

Được sản xuất tại Việt Nam và sử dụng tốt trên cây đay trừ sâu rau xanh trên ngô và mía, trừ trên cây thông, trừ sâu róm trên cây lúa, trừ rầy nâu bọ xít sâu cắn gié.

Sản xuất thuốc nấm trừ sâu

• Chế phẩm M&B

Có 2 loại: Metarhizium và Beauveria

Metarhizium anisopliae 1,6-2,5 x 109Bt/gr hại bọ dừa. Thử nghiệm tại Đà Nẵng, Phú Yên đạt hiệu quả tới 86,5%. Dạng nấm xanh được dùng để trừ rầy, bọ xít trên lúa và cây ăn quả đạt 70-90%, dạng nấm trắng đạt 50-85%.

• Chế phẩm Beauveria

Chuyên dùng để trị sâu róm thông và sâu đo nâu hại bồ đề với hiệu quả tiêu diệt sâu tới gần 87%. TS. Nguyễn Văn Vấn cho biết: “Loại thuốc này có thể sử dụng để tiêu diệt sâu róm hại thông đang xảy ra tại Nghệ An hiện nay”

Chế phẩm nấm đối kháng Trichoderma

Chế phẩm nấm đối kháng Trichoderma 3-3,2 x 109Bt/gr trừ bệnh hại cây trồng như bệnh lở cổ rễ bắp cải, nấm đất đạt 41,5-60%

• Nấm Mat trừ châu chấu hại ngô, mía, luồng, bọ hại dừa, sâu đo xanh hại đay, rầy nâu hại lúa, sâu xanh ăn lá bồ đề, sâu tơ, sâu khoang, sâu xanh hại rau, đậu, mối đất hại cây trồng và nhiều sâu hại khác

Một số kết quả ứng dụng khác• Thử nghiệm một số hợp chất

pheromon, chất gây vô sinh và chất dẫn dụ ăn uống, bước đầu Viện Bảo vệ thực vật có quy trình sản xuất pheromon diệt trừ sâu hại rau.Cụ thể là mồi pheromon giới tính có tác dụng hấp dẫn giới tính và/hoặc gây rối giao phối đối với một số loài côn trùng gây hại như sâu tơ (P.xylostella), sâu xanh (H. armigera), sâu da láng (S. exigua) và sâu khoang (S. litura), được sản xuất tại Trung tâm Nghiên cứu Các biện pháp Sinh học, Viện Bảo vệ Thực vật, xã Đông Ngạc, huyện Từ Liêm, Thành phố Hà Nội.

• Chế phẩm tuyến trùng EPN Biostar Chế phẩm tuyến trùng EPN Biostar 15-20 x 106 IJs trừ sâu xám hại thuốc lá, đặc biệt là mía đạt hiệu quả khá cao. Hiện những sản phẩm đầu tiên đã được đưa vào ứng dụng để diệt trừ sâu xám hại thuốc lá tại Ba Vì (Hà Tây), bọ hung hại mía tại Thạch Thành (Thanh Hoá).

Hiệu lực diệt sâu của một số chế phẩm EPN với một số sâu hại ngoài đồng ruộng

TT Chế phẩm Cây trồng Sâu hại Hiệu lực % Địa chỉ áp dụng

1 Biostar 2 Thuốc lá Argotis ypsilon 87,2 Trại thuốc láBa- Vì Hà-Tây

    Rau Plutella xylostella 62,8 Liên Phư ơng, Thường Tín, Hà Tây

2 Biostar 3 Rau Plutella xylostella 58,3 Liên Phư ơng, Thư ờng Tín, Hà Tây

3 Biostar 4 Rau Plutella xylostella 50,0 Liên Ph ơng,Thường Tín, Hà Tây

4 Biostar 5 Nho Spodoptera exigua 77,0 Phan Rang, Ninh Thuận

5 Biostar 7 Mía Alissonotum impressicolle ấu trùngBọ tr ưởng thành

 67,0 50,0

Thành Vinh, Thạch Thành, Thanh Hóa

• Chế phẩm hoá sinh Momosertatin

Chế phẩm hoá sinh Momosertatin (MM) 2IU/lít trừ các loại sâu hại rau màu đạt 45-50%.Chế phẩm Ditacin 8% và Ketomium 1,5 x 106 Cfu/g, trừ bệnh hại trên cây ăn quả, cây lâu năm.

• Công nghệ tạo những bộ kít chẩn đoán nhanh bệnh hại cây trồng như ELISA, PCR..

V. Đánh giá

Triển vọng công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật trong thời gian tới

Khó khăn trong

việc triển khai ứng

dụng thuốc trừ sâu sinh

học

Nghiên cứu sản xuất và ứng dụng còn trên diện hẹp và phân tán nhỏ lẻ

Thiếu thiết bị, thiếu kinh phí

Chưa đủ trình độ

Chưa tạo ra mô hình sản xuất ổn định

Thuận lợi trong việc ứng dụng

CNSH trong

BVTV

Nhu cầu về nông sản thực phẩm an

toàn

Phát triển theo hướng canh tác hữu cơ, hướng

tới một nền nông nghiệp

bền vững

Và người nông dân từng bước đã nhận

thức được tác hại của thuốc trừ sâu hoá học cũng như ý nghĩa và vai trò của thuốc sinh

học

Đội ngũ cán bộ khoa học về công nghệ được đào tạo ở nhiều nước có

nền công nghệ tiên tiến

Tiềm năng lao động dồi dào có thể tiếp thu công nghệ cao

Được các tổ chức phi chính phủ hỗ trợ kinh phí cho nghiên cứu

và đào tạo.

AN TOÀN KHÔNG AN TOÀN

CÁC QUAN ĐIỂM VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN

1. THỰC VẬT CHUYỂN GENE AN TOÀN:

Bổ sung chất dinh dưỡng, tăng chất lượng thức ăn:

Người ta đã thay đổi gen của cây trồng để tạo ra giống có giá trị dinh dưỡng cao  hơn

Gạo vàng chứa vitamin A

Thực phẩm biến đổi gen có mùi vị ngon hơn , thời gian bảo quản lâu hơn

Tạo ra các loại protein, hoocmon, yếu tố sinh trưởng, vaccine dùng trong trị liệu.

• Vaccine có nguồn gốc thực vật ( plant edible vaccine). Trong sản xuất vaccine này người ta sử dụng vector gồm 2 gene: 1 gene mã hoá cho kháng nguyên virus, 1 gene kháng sinh. Vaccine này dễ sử dụng, tính an toàn cao,dễ dàng sản suất khối lượng lớn, dễ bảo quản…

Đối với đa dạng sinh học: • Đa dạng hóa nguồn thực vật: tạo ra các giống

cây trồng mới.

• Có thể chuyển gen giữa loài rất xa lạ ( gen người chuyển vào vi khuẩn, gen vi khuẩn chuyển vào cây ...), tính trạng di truyền được thay đổi một cách chính xác và có định hướng, thời gian cần thiết để tạo ra một sinh vật mới được thu ngắn rất nhiều.Tạo ra những giống theo ý muốn, tăng sức sống của cây trồng.

VD: Ngô có thể trồng được trong điều kiện nghèo dinh dưỡng , nhiều loại cây kháng côn trùng...

c, Đối với môi trường:

Giảm thiểu ô nhiễm

môi trường

Hạn chế sử dụng thuốc

trừ sâu, diệt cỏ

Kfs;d

Đối với kinh tế, sản xuất: • Hạn chế thất thu mùa

màng vì dịch bệnh, giảm bớt khoản đầu tư cho thuốc trừ sâu, diệt cỏ.

• Cây trồng biến đổi gene phát triển nhanh, năng suất cao hơn, thời gian bảo quản được lâu hơn, tăng khả năng chống chịu… tăng hiệu quả kinh tế.

• Tạo ra nguồn nguyên liệu cho công nghiệp

2. SẢN PHẨM CHUYỂN GENE KHÔNG AN TOÀN:

• Gây dị ứng Việc đưa một gen vào cây trồng có thể tạo ra những chất gây dị ứng hoặc tạo ra phản ứng dị ứng dối với những người nhạy cảm.

• Kháng kháng sinh: Một vài giống cây trồng chuyển gen có chứa các gen quy định tính trạng kháng kháng sinh.

Đối với môi trường & đa dạng sinh học:

• Một công trình nghiên cứu khoa học đăng trên tạp chí Nature đã chứng minh rằng phấn hoa của ngô B.t. là nguyên nhân làm tăng tỉ lệ tử vong của sâu bướm chúa. ( Monarch)

• Giảm hiệu quả thuốc trừ sâu: Do một số muỗi đã trở nên miễn dịch đối với thuốc trừ sâu DDT (nay đã bị cấm sử dụng) nhiều người lo ngại rằng côn trùng cũng sẽ kháng được thuốc trừ sâu hoặc các loại cây trồng biến đổi gen để chống sâu bệnh.

• Việc trồng GMC đại trà => làm mất đi bản chất đa dạng sinh học của vùng sinh thái, ảnh hưởng đến chu trình nitơ và hệ sinh thái của vi sinh vật đất.

• Cây trồng được chuyển gene và cỏ dại sẽ lai chéo ( cross-breed) kết quả là tạo nên “ siêu cỏ dại” có khả năng kháng thuốc diệt cỏ.

Đối với kinh tế, sản xuất: • Theo nhiều chuyên gia, nếu trồng đại trà thực phẩm biến đổi

gene thì một số lợi ích kinh tế có thể bị nguy hại, như người nông dân bị ép giá do lệ thuộc vào các công ty cung ứng giống, môi trường nông nghiệp bị biến đổi...

KẾT LUẬN Khoa học không thể tuyên bố rằng bất kỳ

công nghệ hoàn chỉnh nào mà không có rủi ro. Cây trồng biến đổi gen có thể giảm một số rủi ro về môi trường khi kết hợp với nông nghiệp truyền thống, nhưng cũng sẽ có những thách thức mới cần được giải quyết. Xã hội sẽ phải quyết định khi nào và nơi nào biến đổi gen đủ an toàn. (FAO 2004)

THẢO LUẬN

http://luanvan.net.vn/luan-van/luan-van-ky-thuat-chuyen-gen-thuc-vat-va-ung-dung-57149/

http://luanvan.co/luan-van/ung-dung-cong-nghe-vi-sinh-trong-san-xuat-thuoc-tru-sau-sinh-hoc-40843/

http://www.123doc.vn/document/1192826-ung-dung-cong-nghe-sinh-hoc-trong-bao-ve-thuc-vat-nuoc-ta-thoi-gian-quan-va-trien-vong-trong-thoi-gian-toi-ppt.htm

Công nghệ chuyển gene ở động và thực vật – Trần Quốc Dung

TÀI LIỆU THAM KHẢO