Bài giảng Bảo vệ rừng tổng hợp: Chương 5

06-Apr-15

Để hiểu hiện tượng kháng sâu của cây cần hiểu quan hệ giữa sâu và cây chủ

TÍNH KHÁNG SÂU BỆNH HẠI CỦA CÂY TRỒNG

 Các bước tấn công cây chủ của sâu hại:  Tìm tới sinh cảnh có cây chủ và tìm cây chủ  Nhận ra cây chủ  Chấp nhận cây chủ  Cây chủ trở thành cây thích hợp

Cây kháng sâu có thể ảnh hưởng tới các bước

này

Từ tính kháng sâu kinh điển tới cây trồng biến đổi gen

TÌM SINH CẢNH CÂY CHỦ VÀ TÌM CÂY CHỦ

 Tín hiệu bao gồm:

 Màu xanh hay màu vàng (rệp muội, rệp

phấn, bọ rầy…)

 Hóa chất dễ bay hơi (semiochemicals)  Nhiệt độ hay độ ẩm  Hình bóng cây

1 06-Apr-15

Nhận ra hoặc chấp nhận cây chủ

CÂY CHỦ TRỞ THÀNH CÂY THỨC ĂN THÍCH HỢP

 Chất lượng dinh dưỡng hợp lý  Không có chất độc  Có chứa thành phần đảm bảo sự phát

 Các tín hiệu đặc trưng hơn  Các tín hiệu xúc giác riêng  Tiết dịch hóa chất  Dáng vẻ, mùi vị của cây chủ

triển và sinh sản của sâu hại

KHÁI NIỆM TÍNH KHÁNG SÂU BỆNH CỦA CÂY CHỦ

Các yếu tố của cây can thiệp vào quá trình lựa chọn cây chủ

 Giống cây kháng sâu bệnh

 Yếu tố vật lý

công hoặc chỉ bị hại ở mức nhẹ.

 Mọng nước (Succulence), độ dai, lông, gai …  Màu sắc và hình dáng

 Tính kháng sâu hại

 Yếu tố hóa học Chemical factors

o Giống cây trồng không bị sâu hại hoặc vi sinh vật tấn

 Chất chuyển hóa nguyên sinh (Primary

loài sâu hại hoặc làm giảm tác hại do sâu hại.

 Tính kháng bệnh hại

metabolites)  Enzym, hormon, carbohydrat, lipid, protein, và hợp

chất phospho.  Chất thứ sinh

 Chất “đánh dấu”, tín hiệu vị giác (terpene, flavonoid,

o Giống cây có khả năng chống đối, ngăn cản sự xâm nhập, lây lan của vật gây bệnh. Cây không bị nhiễm bệnh, hoặc nhiễm ở mức rất thấp, không ảnh hưởng tới sinh trưởng, năng suất cây.

coumarin, alkaloid)

o Giống cây có khả năng chống lại sự tấn công của 1

2 06-Apr-15

CƠ CHẾ KHÁNG SÂU HẠI CỦA CÂY CHỦ

KHÁI NiỆM TÍNH KHÁNG SÂU BỆNH CỦA CÂY CHỦ

 Cơ chế không ưa thích = Nonpreference (=

 Tính miễn dịch

antixenosis)  Ngăn cản sâu hại tập trung (giảm mức độ hấp dẫn/xua

đuổi sâu hại) = đổi màu, lông tơ…  Cơ chế kháng sinh (Antibiosis)

gây hại của sâu hại và vật gây bệnh.

 Tính kháng sâu bệnh của cây trồng  Khả năng kháng của cây trồng đối với các tác động

 Tính mẫn cảm với sâu hại

dưỡng thiết yếu, enzym ức chế.

 Có chất độc, không có hoặc mất cân bàng nguồn dinh

loài sâu hại, có tỷ lệ bị hại, mật độ sâu hại cao.

bình thường, không hóa nhộng được….

 Tính mẫn cảm với bệnh hại

 Cơ chế chịu đựng (Tolerance)

 Cây không có khả năng chống lại sự xâm nhập, lây lan

của vật gây bệnh.

 Cây không có khả năng chống lại sự tấn công của 1  Hậu quả làm sâu hại chết, có tốc độ phát triển không

 Sâu hại có thể phát sinh nhưng gây hại nhẹ hoặc không gây ra thiệt hại kinh tế; cây có năng suất bình thường

CƠ CHẾ KHÔNG ƯA THÍCH

CƠ CHẾ KHÁNG SINH

 Đặc điểm hóa học

 Khái niệm

 Tác động của chất kháng sinh có trong cây

không có chất cucurbitacin ở cây nhóm bầu bí)

đối với sâu hại.

 Không có hóa chất hấp dẫn sâu hại (giảm hoặc

 Làm cho sâu hại sinh trưởng, phát triển

 Đặc điểm hình thái

không tốt, có tỷ lệ sống thấp.

 Thí dụ Asparagine kích thích dinh dưỡng,

cây nhiều chất này dễ nhiễm sâu.

 Có hóa chất xua đuổi sâu hại

 Chất –Sitosterol ức chế dinh dưỡng sâu

hại bắp ngô (corn earworm Heliothis zea).

hại. Giống nhiễm sâu có hàm lượng – Sitosterol thấp.

 Lông / lông tơ ngăn cản Rầy đậu tương  Lông móc của cây ngăn cản rầy và sâu hại hạt  Râu ngô có ảnh hưởng tới sự tấn công của sâu

3 06-Apr-15

CƠ CHẾ KHÁNG SINH

 –Sitosterol

 Asparagine

Beta sitosterol có nhiều trong ngô, có lợi cho sức khỏe

CƠ CHẾ KHÁNG SINH

 Ví dụ

 DIMBOA (2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4-

benzoxazin-3-one) trong hạt ngô.

 Hàm lượng acid amin thấp ở đậu Hà Lan  Cơ chế kháng sâu ở Ruồi nhỏ hại lúa mì

(Hessian fly)

 Ví dụ thuyết phục nhất ở cây đậu tương: là kết quả của quá trình bị hại và ngay sau đó cây sản sinh ra chất alexin

 (và bây giờ là cây chuyển gen vi khuẩn Bt)

4 06-Apr-15

CƠ CHẾ KHÁNG SINH

 DIMBOA

Ruồi nhỏ (Hessian fly)

CƠ CHẾ KHÁNG SINH

CƠ CHẾ CHỊU ĐỰNG

 Ví dụ

 Chịu được 1 loài sâu hại tấn công, vẫn sinh

trưởng và cho năng suất bình thường.

 Giống lúa kháng sâu đục thân có hàm lượng silic cao. Acid benzonic và xilicinic kìm hãm sâu đục thân lúa

 Maizin (một glucozit) có trong lõi ngô ức

 Đậu tương chịu sâu ăn lá.  Ngô chịu được Sâu đục bắp ngô (do có râu

chế sâu xanh Helicoverp zea

ngô).

 Ngô kháng sâu tổng hợp được DIMBOA

 Ngô chịu được sâu hại rễ (rễ tái sinh mạnh

sau khi bị hại)

5 06-Apr-15

Cơ sở di truyền của tính kháng sâu hại

Phản ứng của sâu hại với giống kháng sâu

 Sâu hại có gen “cực độc” … lại chống

 Oligogenic: gen chính (một hoặc vài gen)  Ví dụ kháng Ruồi nhỏ (Hessian fly- Mayetiola

destructor (Say)), kháng bọ xít xanh .

 Polygenic: nhiều gen

được các cơ chế kháng sâu của cây trồng  Rầy nâu ở lúa  Ruồi nhỏ ở lúa mì

 Giống ngô kháng / chịu được European corn

borer (Ostrinia nubilalis)

 Cytoplasmic: có ở cây kháng bệnh, chưa

thấy ở cây kháng sâu.

CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ

 Cơ chế giải phẫu – hình thái

 Tính kháng bệnh bẩm sinh tạo ra tính miễn dịch khác nhau: Tính miễn dịch thụ động và tính miễn dịch chủ động.

 Tính miễn dịch thụ động do 3 cơ chế tạo ra:

cấu tạo lớp bần, số lượng lỗ khí khổng, hình dạng lỗ khí khổng, Đặc điểm nở hoa, hình dạng bên ngoài

 Nhóm cơ chế quan trọng của miễn dịch thụ động  Độ dày lớp biểu bì, lớp sáp, đặc điểm phủ lông tơ ở lá,

nấm gỉ sắt do nấm Puccinia graminis gây ra.

 Cơ chế giải phẫu – hình thái  Cơ chế chức năng – sinh lý  Cơ chế hóa học  Tính miễn dịch chủ động do:  Vết hoại tử bảo vệ  Hình thành kháng độc tố và hoạt hóa men  Hiện tượng thực bào

 Biểu bì dày của cây Hoàng liên (Berberis spp. kháng

6 06-Apr-15

CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ

 Cơ chế giải phẫu – hình thái

 Cơ chế chức năng – sinh lý

hoa nở mở

 Lúa mì khi hoa nở kín bị bệnh than nhẹ hơn với giống  Hoạt động mở của khí khổng: Lúa mì kháng bệnh gỉ sắt

do nấm Puccinia graminis vào buổi sáng mở khí khổng muộn hơn

Phytophthora infestans nặng hơn so với giống ít lá và lá dựng đứng

 Khoai tây lá rậm rạp bị bệnh mốc sương lá do

mạnh hơn quá trình phân giải.

 Khả năng tạo sẹo khi bị thương  Đặc điểm trao đổi chất: cây kháng có quá trình tổng hợp

 Đặc điểm nảy mầm

CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ

 Cơ chế hóa học

 Độ acid của dịch tế bào, các chất anthxian, phenol,  Độ acid của dịch tế bào, các chất anthxian, phenol,

glucoxit, fluoxit cản trở sự lây lan của bệnh.

glucoxit, fluoxit cản trở sự lây lan của bệnh

(Plasmospara viticola) tốt hơn

 Độ axid dịch tế bào cao  kháng bệnh sương mai

7 06-Apr-15

CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ

 Cơ chế hóa học

 Vết hoại tử bảo vệ

(Phytophthora infestans) tốt hơn

 Hàm lượng solanin cao chống bệnh mốc sương  Hình thành vết hoại tử hay tự chết từng phần mô.

 Hóa bần của một số tế bào xung quanh vết thương

được.

 Trong khu vực hoại tử vật gây bệnh không lây nhiễm

CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ

CÁC LOẠI TÍNH KHÁNG SÂU BỆNH Ở CÂY TRỒNG

 Tính kháng không di truyền

 Hình thành kháng độc tố và hoạt hóa men  Men ô xy hóa càng mạnh  kháng bệnh càng cao  Độc tố ức chế bào tử vật gây bệnh

 Tính kháng di truyền

 Hiện tượng thực bào (Cytoplasmic)

 Tính kháng sinh thái (kháng giả): Xuất hiện tạm thời  Tính kháng tạo được: Do sử dụng biện pháp nhân tạo

khuẩn gây hại.

 Nguyên sinh chất tạo ra thể thực bào chống lại vi

vài gen. Dễ bị mất nhưng mức kháng cao.

 Tính kháng ngang: do gen thứ quyết định, tính kháng đa gen, kháng nhiều nòi hoặc loại dịch khác nhau. Ổn định trong thời gian dài hơn nhưng mức độ đạt không cao  Nhân tế bào thực vật đôi khi cũng diệt được vi khuẩn  Tính kháng dọc do gen chính quyết định, do 1 hoặc

8 06-Apr-15

SỰ SỤP ĐỔ TÍNH KHÁNG SÂU BỆNH CỦA CÂY

CHIẾN LƯỢC SỬ DỤNG GIỐNG KHÁNG SÂU BỆNH

 Lịch sử quá trình cùng tiến hóa

1. Sử dụng luân phiên giống kháng mang gen chính. Không gieo trồng liên tục trên diện rộng 1 giống kháng sâu bênh mang gen chính. Cần có 2 – 3 giống kháng sâu bệnh mang gen chính. (gen rotation).

cặp ép sinh vật (cây-sinh vật hại).

 Ký sinh-Ký chủ hay sâu hại-cây thức ăn 

 Cây và sinh vật hại cùng biến đổi tạo ra

2. Kết hợp các gen chính kháng sâu bệnh (Pyramiding). Kết hợp 2 hoặc nhiều gen chính kháng sâu bệnh trong 1 giống cây.

kiểu di truyền mới = biotyp hay chủng mới của sâu hại/vật gây bệnh.

3. Sử dụng cây trồng có tính kháng ngang. Giống kháng

sâu bệnh có cơ chế kháng đa gen có tính kháng sâu bệnh lâu bền hơn.

rầy nâu biotyp1. Sau đó rầy biến đổi thành biotyp2 (1975-77). Giống kháng rầy nâu biotyp2 là IR32, IR36, IR42.

 1970: giống lúa IR26, IR28, IR30 kháng

4. Dùng giống kháng sâu bệnh nhiều dòng. Crop multilines 5. Tăng tính đa dạng di truyền.

 Sau vài năm rầy nâu lại có biotyp mới.

 …. 

Những lưu ý về vấn đề cây kháng sâu bệnh trong IPM

Xác định mục tiêu đối với cây kháng sâu bệnh

 Cái giá có thể phải trả cho cây kháng SB

 Tầm quan trọng của cây trồng?  Sự phổ biến của loài sinh vật hại cần

kháng (loài dịch hại đích)?

 Cây kháng SB có thể phải sử dụng quá nhiều năng lượng cho cơ chế tự vệ hay nói khác đi có năng suất thấp .

 Tầm quan trọng của các loài sinh vật

hại khác?  Liệu tính kháng đối với 1 loài có làm lu mờ

 Năng suất

nhu cầu phòng trừ loài gây hại khác?  Chi phí quản lý sâu hại (cho việc tạo

và chất xua đuổi  Có sẵn

cây kháng và cho thuốc BVTV)

 Nguy cơ bị hại bởi các loài sâu, loại bệnh khác  Các đặc điểm của sản phẩm cuối bị ảnh hưởng  Dáng vẻ, hương vị, yêu cầu của khách hàng .  Bản chất tự nhiên của hợp chất kháng sinh