Bài giảng Bảo vệ rừng tổng hợp: Chương 5

06-Apr-15

GIỚI THIỆU (1) • Hàng trăm loài sâu bệnh ngoại lai xâm hại xuất

XÁC ĐỊNH CÂY KHÁNG SÂU TRONG LÂM NGHIỆP

hiện trong các khu rừng ở Hoa Kỳ

• Thiệt hại kinh tế lên tới trên 4,2 tỷ US$ mỗi năm (Liebhold et al. 1995; Pimentel et al. 2005).

LAURA L. INGWELL∗†‡ AND EVAN L. PREISSER∗ ∗Department of Biological Sciences, University of Rhode Island, Kingston, RI 02881, U.S.A. †Department of Entomology, University of Idaho, Moscow, ID 83844, U.S.A.

• Sâu bệnh hại nguy hiểm có thể tiêu diệt cây chủ và làm thay đổi căn bản cục diện kinh doanh lâm nghiệp • Cần tìm ra phương pháp quản lý thích hợp

GIỚI THIỆU (2)

GIỚI THIỆU (3)

• Phát hiện và tiêu diệt sâu bệnh xâm hại kịp  Phát triển cây bản địa kháng sâu bệnh bao

thời cũng như xử lý bằng biện pháp hóa học và sinh học là cần thiết. gồm: • Kiểm tra tính kháng sâu bệnh của tập đoàn cây bản địa mẫn cảm hiện có; • Phát triển chương trình nhân lai giống

• Nghiên cứu phát triển cây bản địa có khả năng chống chịu hoặc đề kháng sâu bệnh hại là nội dung quan trọng của chương trình quản lý dịch hại (Reis et al. 2004). kháng sâu bệnh giữa loài cây bản địa mẫn cảm với loài cây kháng sâu bệnh thường là cây bản địa khác;

• Cây bản địa kháng sâu bệnh càng có ý nghĩa lớn khi không thể tiêu diệt được hết sâu bệnh ngoại lai xâm hại. • Sản xuất nguồn cây giống kháng sâu bệnh

1 06-Apr-15

Cây kháng sâu bệnh trong khung cảnh quản lý dịch hại

GIỚI THIỆU (4) • Tìm ra cây bản địa kháng sâu bệnh góp phần cải thiện tốc độ của chương trình nhân giống cây kháng sâu bệnh.

• Có nhiều cơ chế giải thích cho việc rất hiếm

• Cây được coi là cây kháng (resistant) là những cá thể chỉ bị suy giảm sức sinh trưởng ít nhất khi bị sâu bệnh hại tấn công.

• Trong trường hợp một loài sâu bệnh làm chết cây bản địa không thể bị tiêu diệt bằng biện pháp sinh học các nhà khoa học thường đi tìm loài cây bản địa kháng sâu bệnh để đưa vào chương trình chọn giống kháng • Thường có hai hoạt động được tiến hành cây sống sót khi bị sâu bệnh. • Mục tiêu là tìm ra những cá thể có đặc điểm “kháng sâu bệnh” song song: bảo tồn chuyển vị cây bản địa để tránh hiện tượng cây bản địa bị nguy cấp và lai giống với cây ngoại nhập. • Lai giữa hai loài và lai trong loài đều có ưu nhược điểm

Cây kháng sâu bệnh trong khung cảnh quản lý dịch hại

trường sinh thái hơn.

• Lai gần tạo ra giống cây phù hợp với môi

• Vì vậy tìm ra các cá thể hoặc quần thể cây ít nhiều có tính kháng sâu bệnh là rất cần thiết • Tuy nhiên cá thể/quần thể kháng sâu bệnh • Lai xa giữa hai loài tạo ra tính kháng đã biết của loài ngoại nhập nhưng rất khó thành công và mất nhiều thời gian hơn vì còn phải “thuần hóa” cây ngoại nhập. Cây lai có thể không thích ứng được với môi trường của cây bản địa. • Link ví dụ này thường rất hiếm và rất khó tìm

2 06-Apr-15

Cây kháng sâu bệnh trong khung cảnh quản lý dịch hại

• Áp dụng phương pháp điều tra hệ thống trên

diện rộng rất tốn kém và hiệu quả thấp. • Sử dụng phương pháp thư điện tử, tờ rơi,

phương tiện thông tin đại chúng… cùng với tình nguyện viên/người dân… để xác định cây kháng sâu bệnh là biện pháp thích hợp

• Các cộng tác viên tình nguyện phát hiện cá thể cây có thể kháng sâu bệnh, thông báo cho cán bộ điều phối biết. Cán bộ này tiếp tục thu thập thông tin về địa điểm, tình trạng sinh trưởng của cây … và • Chuẩn bị thu thập cành giâm… cho việc

nhân giống cây… theo sơ đồ sau

Vật liệu nhân giống (cây kháng và cây mẫn cảm) được xử lý

Tầm quan trọng của tỷ lệ chết do sâu bệnh

Cành giâm/cành giống được lây nhiễm sâu bệnh

• Sâu bệnh hại làm chết cây là một loại “chọn

Xác định cây kháng và cây chống chịu sâu bệnh

lọc tự nhiên”  Tỷ lệ chết do sâu bệnh là một yếu tố chọn lọc.

(đo sinh trưởng, mật độ sâu bệnh, tỷ lệ sống)

• Khi sâu bệnh tấn công các cá thể cây mẫn

cảm bị chết, cá thể cây sống sót có thể phát triển thành cây kháng sâu bệnh

Tiếp tục nhân giống cây kháng sâu bệnh tốt nhất để tạo nguồn giống

Chương trình

• Vì thế tìm các cá thể cây kháng sâu càng có ý nghĩa lớn trong trường hợp tỷ lệ cây chết cao.

Phục hồi và trồng lại rừng

nhân lai giống kháng SB

3 06-Apr-15

Vai trò của công tác điều tra sâu bệnh hại cây rừng

• Cây rừng có mật độ và có tính đa dạng di truyền cao.

• Tuy nhiên hệ sinh thái rừng không cho phép một số cá nhân hoặc tổ chức riêng lẻ thực hiện việc tìm kiếm cây kháng sâu bệnh. • Vì như vậy không hiệu quả và có thể rất tốn • Môi trường rừng tạo cho cây có thể phát triển tính kháng sâu bệnh tốt hơn môi trường thâm canh lớn như cây nông nghiệp. kém • Sức ép chọn lọc lớn hơn so với môi trường có nhiều phân bón và thuốc BVTV. • Sự cộng tác của lực lượng lâm nghiệp, các tổ chức bảo tồn, người dân… là cần thiết

• Cơ hội một số cá thể hoặc thậm chí quần thể cây có sức đề kháng tốt với sâu bệnh lớn hơn

Vai trò của công tác điều tra sâu bệnh hại cây rừng

Nghiên cứu điểm: Rệp Adelges tsugae

gia của người dân rất có hiệu quả với các đối tượng như ếch nhái, bò sát, chim

• Chương trình điều tra dài hạn với sự tham • Nguồn gốc rệp: Châu Á • Đưa vào bang Virginia (U.S.A.) trong những

năm 1950 gây chết nhiều cây Độc cần (Tsuga canadensis và T. caroliniana) • Điều tra sâu bệnh không cần phải tập huấn

nhiều như đối với động vật bậc cao.

4 06-Apr-15

Nghiên cứu điểm: Rệp Adelges tsugae

được tìm thấy vào năm 2008

điện tử…

• Một số cây Tsuga canadensis kháng rệp đã • Sổ tay giới thiệu về loài sâu hại và cây kháng sâu • Chương trình tìm kiếm cây kháng rệp với lực • Thông tin được trao đổi qua điện thoại, thư

lượng tình nguyện viên được bắt đầu.

• Sổ tay được chuyển đến khu vực lây nhiễm sâu, cho các tổ chức bảo tồn, môi trường, 8 báo địa phương, gần 20 bản tin

• Hàng trăm cuốn sổ tay được phân phát cho hơn 200 cán bộ lâm nghiệp và người dân.

CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG

Nghiên cứu điểm: Rệp Adelges tsugae

Đào Ngọc Quang, Lê Văn Bình Phòng Nghiên cứu Bảo vệ rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam

• Chon được 20 cây giống kháng sâu • Lai ghép với loài Tsuga heterophylla • Cây lai ghép ra rễ • Mùa hè năm 2009 đánh giá tính kháng của các cây lai ghép  Cây bản địa có thể phát triển tính kháng sâu hại.

5 06-Apr-15

CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG

CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Điều tra phát hiện cá thể Thông nhựa có

tính kháng SRT • Điều tra theo tuyến: Tiến hành điều tra trên 5 tuyến, mỗi tuyến 6 km tại những khu vực đã, đang và sau khi bị SRT hại, từ đó phát hiện những vùng bị SRT hại, vùng không bị hại và các cá thể không bị hại. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1. Điều tra phát hiện cá thể Thông nhựa có tính kháng SRT, không bị SRT tấn công hoặc ít bị tấn công tại xã Sơn Lộc, Can Lộc, Hà Tĩnh. 2. Nghiên cứu phân tích sinh hóa mẫu lá của các cây kháng và cây mẫn cảm với SRT. 3. Nuôi SRT tại hiện trường và trong phòng thí nghiệm bằng lá các cây kháng và cây mẫm cảm với SRT. • Điều tra theo ô tiêu chuẩn: 5 ô 1000m2 4. So sánh một số đặc điểm giữa cây kháng và

cây mẫn cảm với SRT.

CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Điều tra phát hiện cá thể Thông nhựa có

CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. Nghiên cứu phân tích sinh hóa mẫu lá của các cây kháng và cây mẫn cảm với SRT

• Phương pháp xác định định tính các lớp chất chính (không phải thành phần tinh dầu): Chiết các mẫu riêng biệt bằng metanol trong máy siêu âm sau khi đã nghiền nhỏ mẫu thành bột. Các cặn chiết metanol được tiến hành sắc ký với các hệ dung môi khác nhau.

tính kháng SRT • Lựa chọn 15 cây có mức độ bị hại bằng 0 và có hình dáng đẹp, thân thẳng, cao, to trong các ô tiêu chuẩn có chỉ số mức độ bị hại R≤25% để tiến hành nghiên cứu sự khác nhau về các nhóm chất chính có trong thành phần lá cây và nuôi Sâu róm thông nhằm tìm ra cơ chế kháng Sâu róm thông của Thông nhựa.

6 06-Apr-15

CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3. Nuôi Sâu róm thông

CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. Nghiên cứu phân tích sinh hóa mẫu lá của các cây kháng và cây mẫn cảm với SRT • Phương pháp xác định định tính thành

thông lấy từ các cá thể.

• Nuôi cá thể Sâu róm thông tại thực địa bằng lá thông của các cây kháng và mẫn cảm với SRT theo phương pháp: • Gây nuôi Sâu róm thông riêng rẽ bằng lá

• Số cá thể Sâu róm thông nuôi ở mỗi công thức ≥ 30. • Đánh giá và so sánh tỷ lệ sống/chết, mức độ phần tinh dầu: Tinh dầu được chiết bằng phương pháp cất lôi cuốn theo hơi nước, sau đó thành phần và hàm lượng tinh dầu được xác định bằng phương pháp sắc ký khí - khối phổ (GC-MS) có sử dụng thư viện phổ khối NIST để nhận dạng các cấu tử. sinh trưởng của Sâu róm thông

CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3. Nuôi Sâu róm thông

• Nuôi cá thể Sâu róm thông trong phòng thí

CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3. Nuôi Sâu róm thông

• Thí nghiệm đẻ trứng: Mỗi lồng nuôi

• Thí nghiệm theo dõi sâu non: Mỗi lồng nghiệm bằng lá thông của các cây kháng và mẫn cảm với SRT:

nuôi cắm 2 cành của cây kháng SRT và 2 cành của cây mẫn cảm với SRT, trên mỗi cành thả đồng loạt 50 trứng Sâu róm thông, sau khi sâu nở đếm lại số sâu có trên mỗi cành của từng lồng sau các khoảng thời gian 4, 8 và 24 giờ sau khi trứng nở. cắm 2 cành của cây kháng SRT và 2 cành của cây mẫn cảm với SRT, sau đó đặt 10 nhộng Sâu róm thông trong lồng để vũ hóa thành sâu trưởng thành và quan sát sự đẻ trứng của sâu trưởng thành. Tổng số có 6 lồng nuôi.

7 06-Apr-15

CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG Tỷ lệ cây bị hại (P%) và mức độ gây hại (Rtb) của SRT

CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4. So sánh một số đặc điểm giữa cây kháng và

cây mẫn cảm với SRT • Mô tả đặc điểm hình thái cây: Màu sắc lá, độ

ÔTC 1

P% 94,4

Rtb 2,36

Rtb 2,36*25=54,00%

cứng lá, chiều dài và chiều rộng lá. • Mô tả đặc điểm giải phẫu lá: Đo đếm kích

2

97,2

2,53

2,53*25=63,20%

3

94,4

2,07

2,07*25=51,75%

thước của lớp cutin, biểu bì, hạ bì và nhu mô đồng hóa và so sánh giữa lá cây kháng với cây mẫn cảm với SRT.

4 5

23,6 23,6

0,36 0,31

0,3625=9,00% 0,3125=7,75%

• Mô tả một số đặc điểm khác: Góc phân cành, màu sắc vỏ, nhựa và độ nứt vỏ.

CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG Xác định định tính các lớp chất chính (không phải thành phần tinh dầu)

• Các mẫu lá đều có thành phần hóa học khá giống nhau. Lớp chất chính là các chất dầu (chất béo), sterol và tecpenoit. • Hầu như không có sự khác nhau giữa các