Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm gây bệnh của nấm Isaria javanica (Friederichs & Bally) Samson & Hywel-Jones ký sinh sâu khoang ở Nghệ An

Chia sẻ: Co Ti Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:181

Thêm vào BST

Báo xấu

62
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án là nghiên cứu về khả năng gây bệnh của nấm Isaria javanica trên vật chủ sâu khoang trong mối quan hệ với các yếu tố liên quan, từ đó đánh giá, lựa chọn các mẫu phân lập triển vọng cũng nhƣ đề xuất các biện pháp tác động nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng chế phẩm sinh học từ nấm ký sinh côn trùng trong bảo vệ thực vật.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm gây bệnh của nấm Isaria javanica (Friederichs & Bally) Samson & Hywel-Jones ký sinh sâu khoang ở Nghệ An

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ THÚY NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM GÂY BỆNH CỦA NẤM Isaria javanica (Friederichs & Bally) Samson & Hywel-Jones KÝ SINH SÂU KHOANG Ở NGHỆ AN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ THÚY NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM GÂY BỆNH CỦA NẤM Isaria javanica (Friederichs & Bally) Samson & Hywel-Jones KÝ SINH SÂU KHOANG Ở NGHỆ AN Chuyên ngành: BẢO VỆ THỰC VẬT Mã số: 62.62.01.12 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học GS. TS. NGUYỄN VIẾT TÙNG PGS. TS. TRẦN NGỌC LÂN HÀ NỘI - 2016
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chƣa từng để bảo vệ ở bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã đƣợc cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 16 tháng 10 năm 2016 Tác giả luận án Nguyễn Thị Thúy i
LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi đƣợc bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Nguyễn Viết Tùng và PGS.TS. Trần Ngọc Lân đã tận tình hƣớng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Côn trùng, Khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Trƣờng Đại học Vinh đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình công tác và thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./. Hà Nội, ngày 16 tháng 10 năm 2016. Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Thúy ii
MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình ix Trích yếu luận án xi Thesis abstract xiii PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Mục tiêu của đề tài 3 1.3 Phạm vi nghiên cứu 3 1.4 Những đóng góp mới của đề tài 4 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 2.1 Cơ sở khoa học của đề tài 5 2.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 6 2.2.1 Nghiên cứu đặc điểm nấm ký sinh côn trùng chi Isaria 6 2.2.2 Nghiên cứu đặc điểm vòng đời và chu kỳ phát triển của nấm ký sinh trên côn trùng 13 2.2.3 Nghiên cứu tuyển chọn nấm ký sinh côn trùng để phòng trừ sâu hại 18 2.2.4 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng gây bệnh của nấm trên côn trùng 20 2.2.5 Nghiên cứu ứng dụng nấm ký sinh côn trùng để phòng trừ sâu khoang 23 2.3 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 24 2.3.1 Nghiên cứu về nấm ký sinh côn trùng chi Isaria 24 2.3.2 Nghiên cứu tuyển chọn nấm ký sinh côn trùng để phòng trừ sâu hại 27 2.3.3 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng xâm nhiễm và gây bệnh của nấm trên côn trùng 28 iii
2.3.4 Nghiên cứu ứng dụng nấm ký sinh côn trùng để phòng trừ sâu khoang 28 2.4 Những vấn đề còn tồn tại và những vấn đề đề tài tập trung nghiên cứu 29 2.4.1 Những vấn đề còn tồn tại 29 2.4.2 Những vấn đề đề tài tập trung nghiên cứu 29 PHẦN 3 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 3.1 Địa điểm nghiên cứu 31 3.2 Thời gian nghiên cứu 31 3.3 Đối tƣợng và vật liệu nghiên cứu 31 3.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 31 3.3.2 Vật liệu nghiên cứu 31 3.3.3 Thiết bị và dụng cụ 31 3.4 Nội dung nghiên cứu 32 3.4.1 Thành phần loài nấm thuộc chi Isaria và vật chủ của chúng thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát, Nghệ An 32 3.4.2 Đặc điểm sinh vật học của loài nấm I. javanica thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát, Nghệ An 32 3.4.3 Tuyển chọn các mẫu phân lập của loài nấm I. javanica triển vọng để phòng trừ sâu khoang 32 3.4.4 Đánh giá ảnh hƣởng một số yếu tố đến khả năng gây bệnh của nấm I. javanica VN1487 trên sâu khoang trong phòng thí nghiệm 32 3.4.5 Đánh giá khả năng gây bệnh của nấm I. javanica VN1487 trên sâu khoang ở ô lƣới ngoài đồng ruộng 33 3.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 33 3.5.1 Nghiên cứu thành phần loài nấm thuộc chi Isaria và côn trùng vật chủ của chúng ở Vƣờn quốc gia Pù Mát, Nghệ An 33 3.5.2 Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái của loài nấm Isaria javanica thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát, Nghệ An 35 3.5.3 Nghiên cứu tuyển chọn các mẫu phân lập của loài nấm Isaria javanica triển vọng để phòng trừ sâu khoang 40 3.5.4 Nghiên cứu ảnh hƣởng một số yếu tố đến khả năng gây bệnh của nấm Isaria javanica VN1487 trên sâu khoang trong phòng thí nghiệm 42 iv
3.5.5 Nghiên cứu khả năng gây bệnh của nấm Isaria javanica VN1487 trên sâu khoang ở ô lƣới ngoài đồng ruộng 48 3.5.6 Phƣơng pháp tính toán và xử lý số liệu 51 PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 4.1 Kết quả nghiên cứu 53 4.1.1 Thành phần loài nấm thuộc chi Isaria và vật chủ của chúng thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát, Nghệ An 53 4.1.2 Đặc điểm sinh học, sinh thái của loài nấm Isaria javanica thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát, Nghệ An 57 4.1.3 Tuyển chọn các mẫu phân lập của loài nấm Isaria javanica triển vọng để phòng trừ sâu khoang 77 4.1.4 Ảnh hƣởng của một số yếu tố đến khả năng gây bệnh của nấm Isaria javanica VN1487 trên sâu khoang trong phòng thí nghiệm 84 4.1.5 Khả năng gây bệnh của nấm Isaria javanica VN1487 trên sâu khoang S. litura ở ô lƣới ngoài đồng ruộng 106 4.2 Thảo luận 113 4.2.1 Phân tích, đánh giá các kết quả đạt đƣợc của luận án 113 4.2.2 Một số điểm chƣa có điều kiện nghiên cứu của luận án 129 PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 130 5.1 Kết luận 130 5.2 Đề nghị 131 Danh mục các công trình công bố 132 Tài liệu tham khảo 133 Phụ lục 147 v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt B. Beauveria BN Bột gạo nếp Bt Bào tử C Các bon C. Cordyceps cs. Cộng sự CT Công thức CV% Coefficient of variation - Hệ số biến thiên DNA Deoxyribonucleic acid ĐTHT Đông trùng - Hạ thảo EPF Entomology Pathogenic Fungi - Nấm ký sinh côn trùng I. Isaria LC50 Median Lethat Concentrate - Nồng độ gây chết trung bình LSD0.05 Least Significant Difference - Phƣơng sai mẫu LT50 Median Lethat Time - Thời gian gây chết trung bình M. Metarhizium MT Môi trƣờng N Ni tơ N. Nomuraea NXB Nhà xuất bản O. Ophiocordyceps RH% Độ ẩm tƣơng đối không khí (%) SD Standard deviation - Độ lệch chuẩn P. Paecilomyces PDA Potato Dextrose Agar psi Pounds per square inch là đơn vị đo áp suất trên một inch vuông TB Trung bình toC Nhiệt độ không khí (oC) VSV Vi sinh vật VQG Vƣờn quốc gia vi
DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Lịch sử các tên gọi của loài Isaria javanica 8 4.1 Thành phần loài nấm thuộc chi Isaria thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát từ năm 2011 đến 2013 53 4.2 Thành phần vật chủ của các loài nấm thuộc chi Isaria thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát từ năm 2011 đến 2013 56 4.3 Sự đa dạng về vị trí phân bố của các loài nấm thuộc chi Isaria thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát từ năm 2011 đến 2013 57 4.4 Kết quả giám định tên 4 mẫu phân lập của loài nấm I. javanica bằng kỹ thuật DNA (tại BIOTEC, Thái Lan, 2012) 58 4.5 Thành phần vật chủ và vị trí phân bố của các mẫu phân lập loài nấm I. javanica thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát từ năm 2011 đến 2013 60 4.6 Sự sinh trƣởng và phát triển nấm I. javanica trên môi trƣờng PDA 64 4.7 Đặc điểm nhận dạng của 3 loài nấm gây bệnh cho côn trùng thu thập trong điều kiện tự nhiên 65 4.8 Thời gian phát triển của nấm I. javanica VN1487 trên sâu khoang S. litura 67 4.9 Triệu chứng trên sâu khoang S. litura bị bệnh do nấm I. javanica 72 4.10 Các tiêu chí đánh giá về khả năng gây bệnh của loài nấm I. javanica trên sâu khoang S. litura 78 4.11 Các tiêu chí đánh giá về khả năng phát triển của nấm I. javanica trên sâu khoang S. litura 82 4.12 Thời gian các giai đoạn phát triển của nấm I. javanica trên sâu khoang S. litura 83 4.13 Thời gian từ lây nhiễm nấm đến khi xuất hiện mỗi giai đoạn phát triển của nấm I. javanica trên sâu khoang S. litura 84 4.14 Tỷ lệ sâu khoang S. litura chết ở các nồng độ dung dịch bào tử nấm I. javanica VN1487 85 4.15 Tỷ lệ sâu khoang S. litura mọc nấm ở các nồng độ dung dịch bào tử nấm I. javanica VN1487 86 4.16 Thời gian phát triển của nấm trên sâu khoang S. litura ở các nồng độ dung dịch bào tử nấm I. javanica VN1487 87 vii
4.17 Tỷ lệ sâu khoang S. litura chết ở các tƣơng quan mật độ giữa sâu nhiễm nấm I. javanica VN1487 và sâu khỏe 88 4.18 Tỷ lệ sâu khoang S. litura mọc nấm ở các tƣơng quan mật độ giữa sâu nhiễm nấm I. javanica VN1487 và sâu khỏe 89 4.19 Thời gian phát triển của nấm trên sâu khoang S. litura ở các tƣơng quan mật độ giữa sâu nhiễm nấm I. javanica VN1487 và sâu khỏe 90 4.20 Khả năng gây bệnh của nấm I. javanica VN1487 cho một số loài vật chủ 91 4.21 Tỷ lệ sâu chết ở các mức mật độ sâu khoang S. litura 93 4.22 Tỷ lệ sâu mọc nấm I. javanica VN1487 ở các mật độ sâu khoang S. litura 94 4.23 Thời gian phát triển của nấm I. javanica VN1487 ở các mật độ sâu khoang S. litura 95 4.24 Tỷ lệ sâu chết ở các tuổi sâu khoang S. litura 95 4.25 Tỷ lệ sâu mọc nấm I. javanica VN1487 ở các tuổi sâu khoang S. litura 96 4.26 Thời gian phát triển của nấm I. javanica VN1487 ở các tuổi sâu khoang S. litura 98 4.27 Tỷ lệ sâu khoang S. litura chết ở các nhiệt độ khác nhau 100 4.28 Tỷ lệ sâu khoang S. litura mọc nấm I. javanica VN1487 ở các nhiệt độ khác nhau 101 4.29 Thời gian phát triển của nấm I. javanica VN1487 trên sâu khoang S. litura ở các nhiệt độ khác nhau 102 4.30 Tỷ lệ sâu khoang S. litura chết ở các độ ẩm khác nhau 103 4.31 Tỷ lệ sâu khoang S. litura mọc nấm ở các độ ẩm khác nhau 104 4.32 Thời gian phát triển của nấm I. javanica VN1487 trên sâu khoang S. litura ở các độ ẩm khác nhau 105 4.33 Hiệu lực gây bệnh trên sâu khoang S. litura sau khi phun nấm I. javanica VN1487 ở ô lƣới ngoài đồng ruộng 106 4.34 Hiệu lực gây bệnh khi thả sâu khoang S. litura nhiễm nấm I. javanica VN1487 trên ô lƣới ngoài đồng ruộng 109 4.35 Tỷ lệ sâu khoang S. litura mọc nấm I. javanica VN1487 trên ô lƣới ngoài đồng ruộng ở các mùa vụ năm 2014 110 4.36 Mật độ bào tử nấm I. javanica VN1487 lƣu tồn trong đất qua các mùa vụ năm 2014 111 viii
DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 Chu kỳ xâm nhiễm của nấm ký sinh côn trùng 14 1.2 Cơ chế xâm nhiễm của nấm ký sinh côn trùng 14 4.1 Mẫu vật các loài nấm thuộc chi Isaria thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát từ năm 2011 đến 2013 54 4.2 Tỷ lệ thành phần vật chủ và vị trí phân bố của loài nấm I. javanica thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát từ năm 2011 đến 2013 59 4.3 Mẫu vật loài nấm I. javanica thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát từ năm 2011 đến 2013 61 4.4 Hình thái của loài nấm I. javanica 62 4.5 Mẫu vật và tản nấm của 3 loài nấm sau 10 ngày nuôi cấy trên môi trƣờng PDA 66 4.6 Thời gian phát triển của nấm I. javanica VN1487 trên 3 loài vật chủ 68 4.7 Vòng đời và chu kỳ phát triển của nấm I. javanica VN1487 trên sâu khoang S. litura 69 4.8 Vòng đời và chu kỳ phát của nấm I. javanica VN1487 trên rệp B. brassicae 69 4.9 Vòng đời và chu kỳ phát triển của nấm I. javanica VN1487 trên mọt ngô S. zeamais 70 4.10 Các giai đoạn phát triển xen gối của nấm I. javanica VN1487 trên sâu khoang S. litura 71 4.11 Các vị trí nấm I. javanica phát triển trên cơ thể sâu khoang S. litura 75 4.12 Tỷ lệ sâu khoang S. litura chết và mọc nấm ở các nồng độ dung dịch bào tử nấm I. javanica VN1487 86 4.13 Tỷ lệ sâu khoang S. litura chết và mọc nấm ở các tƣơng quan mật độ giữa sâu nhiễm nấm I. javanica VN1487 và sâu khỏe 89 4.14 Nấm I. javanica VN1487 ký sinh trên một số loài vật chủ 92 4.15 Tỷ lệ sâu chết và mọc nấm I. javanica VN1487 ở các mật độ sâu khoang S. litura 94 4.16 Tỷ lệ sâu chết và mọc nấm I. javanica VN1487 theo các tuổi sâu khoang S. litura 97 4.17 Nấm I. javanica VN1487 ký sinh ở các tuổi sâu khoang S. litura 99 ix
4.18 Tỷ lệ sâu khoang S. litura chết và mọc nấm I. javanica VN1487 ở các nhiệt độ khác nhau 102 4.19 Tỷ lệ sâu khoang S. litura chết và mọc nấm I. javanica VN1487 ở các độ ẩm khác nhau 104 4.20 Diễn biến tỷ lệ sâu khoang S. litura chết và mọc nấm hàng ngày sau khi phun nấm I. javanica VN1487 ở ô lƣới ngoài đồng ruộng 107 4.21 Diễn biến tỷ lệ sâu khoang S. litura chết và mọc nấm hàng ngày sau khi phun nấm I. javanica VN1487 ở trong phòng thí nghiệm 107 4.22 Diễn biến tỷ lệ sâu khoang S. litura chết và mọc nấm hàng ngày sau khi thả sâu nhiễm nấm I. javanica VN1487 ở ô lƣới ngoài đồng ruộng 109 4.23 Sâu khoang S. litura bị nấm I. javanica VN1487 ký sinh ở ô lƣới ngoài đồng ruộng 112 x
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Nguyễn Thị Thúy Tên luận án: Nghiên cứu đặc điểm gây bệnh của nấm Isaria javanica (Friederichs & Bally) Samson & Hywel-Jones ký sinh sâu khoang ở Nghệ An Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật Mã số: 62.62.01.12 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Trên cơ sở nghiên cứu về khả năng gây bệnh của nấm Isaria javanica trên vật chủ sâu khoang trong mối quan hệ với các yếu tố liên quan, từ đó đánh giá, lựa chọn các mẫu phân lập triển vọng cũng nhƣ đề xuất các biện pháp tác động nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng chế phẩm sinh học từ nấm ký sinh côn trùng trong bảo vệ thực vật. Phƣơng pháp nghiên cứu * Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu thành phần loài nấm thuộc chi Isaria và vật chủ của chúng thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát, Nghệ An; - Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái của loài nấm Isaria javanica thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát, Nghệ An; - Tuyển chọn các mẫu phân lập của loài nấm Isaria javanica triển vọng để phòng trừ sâu khoang; - Đánh giá ảnh hƣởng của một số yếu tố đến khả năng gây bệnh của nấm Isaria javanica VN1487 trên sâu khoang ở phòng thí nghiệm; - Đánh giá khả năng gây bệnh của nấm Isaria javanica VN1487 trên sâu khoang ở ô lƣới ngoài đồng ruộng. * Vật liệu nghiên cứu: - Chi Isaria, loài Isaria javanica (Friederichs & Bally) Samson & Hywel-Jones. (Hypocreales: Cordycipitaceae) thu thập tại Vƣờn quốc gia Pù Mát, Nghệ An. - Vật chủ sâu non sâu khoang Spodoptera litura Fabricius (Lepidoptera: Noctuidae) thu bắt trên các ruộng lạc tại huyện Nghi Lộc, Nghệ An. * Phương pháp nghiên cứu: - Thu thập, phân lập, định loại, nhân nuôi nấm thuộc chi Isaria. - Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái của loài nấm Isaria javanica thu thập ở Vƣờn quốc gia Pù Mát, Nghệ An; - Tuyển chọn các mẫu phân lập triển vọng của loài nấm Isaria javanica để phòng xi
trừ sâu khoang. - Nghiên cứu ảnh hƣởng nấm, vật chủ, nhiệt độ, độ ẩm đến khả năng gây bệnh nấm Isaria javanica VN1487 trên sâu khoang ở phòng thí nghiệm; - Nghiên cứu khả năng gây bệnh của nấm Isaria javanica VN1487 trên sâu khoang ở ô lƣới ngoài đồng ruộng. Kết quả chính và kết luận - Kết quả điều tra từ năm 2011 đến 2013 tại Vƣờn Quốc gia Pù Mát, Nghệ An đã thu thập đƣợc 146 mẫu vật của 10 loài nấm thuộc chi Isaria, phổ biến là Isaria tenuipes (89 mẫu) và Isaria javanica (18 mẫu). - Chu kỳ phát triển của nấm Isaria javanica VN1487 trên sâu khoang gồm pha gây bệnh và pha hoại sinh với 5 giai đoạn. Thời gian mỗi giai đoạn (1) Lây nhiễm nấm đến sâu khoang chết 2,08±0,09 ngày, (2) Sâu khoang chết đến sợi nấm mọc ra ngoài cơ thể 2,92±0,19 ngày, (3) Sợi nấm mọc ra ngoài đến hình thành bào tử 2,82±0,15 ngày, (4) Bào tử hình thành đến nấm bao phủ cơ thể sâu khoang 2,63±0,14 ngày, (5) Nấm bao phủ cơ thể sâu khoang đến bào tử phát tán từ xác chết sâu khoang; Vòng đời phát triển của nấm trên sâu khoang 7,82±0,23 ngày; Chu kỳ phát triển của nấm trên sâu khoang 12,79±0,36 ngày. - Đã tuyển chọn đƣợc 4 trong 18 mẫu phân lập của loài nấm Isaria javanica có triển vọng để phòng trừ sâu khoang gồm VN1472, VN1487, VN1801 và VN1802 - Trong phòng thí nghiệm, điều kiện thích hợp cho nấm Isaria javanica VN1487 gây bệnh trên sâu khoang gồm nồng độ dung dịch bào tử phun 2,6x107 - 2,6x108 bào tử/ml hoặc thả 4 - 5 sâu nhiễm nấm cùng với 10 sâu khỏe; mật độ sâu khoang 20 sâu/hộp nhựa (25x15x12 cm), sâu khoang tuổi tuổi 1 - 3, nhiệt độ 25oC và độ ẩm 70 - 80% RH. - Ngoài đồng ruộng, điều kiện thích hợp cho nấm .Isaria javanica VN1487 gây bệnh trên sâu khoang là phun dung dịch bào tử nấm nồng độ 2,6x107 bào tử/ml hoặc thả 15 sâu nhiễm nấm cùng 30 sâu khỏe trên ô lƣới 1,5m2. Bào tử nấm có thể lƣu tồn 3 - 4 tháng trong đất ở Nghi Lộc, Nghệ An, tuy tỷ lệ sâu nhiễm nấm còn thấp 8,05%. xii
THESIS ABSTRACT PhD candidate: Nguyen Thi Thuy Thesis title: Research of pathogenic characteristics of Isaria javanica (Friederichs & Bally) Samson & Hywel-Jones against Spodoptera litura (Fabr.) in Nghe An province Major: Plant protection Code: 62.62.01.12 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives: Based on these studies of inoculation and pathogenesis ability of Isaria javanica on Spodoptera litura in the relevant factors related, which evaluate, choose the potential specimen as well as proposals the impact of measures to improve the efficiency of application of biological products from fungal entomopathogens in plant protection. Materials and Methods * Research contents - Research of species composition of Isaria genus and hosts collected at Pu Mat National Park, Nghe An province; - Research of biological and ecological characteristics of Isaria javanica collected in Pu Mat National Park, Nghe An province; - Selection of potential isolates of Isaria javanica to biocontrol agents Spodoptera litura; - Evaluation of several factors affect on the inoculation and pathogenesis ability of Isaria javanica on Spodoptera litura in laboratory - Evaluation of inoculation and pathogenesis ability Isaria javanica VN1487 on Spodoptera litura in the field. * Materials: - Isaria genus, Isaria javanica (Friederichs & Bally) Samson & Hywel-Jones. (Hypocreales: Cordycipitaceae) species collected in Pu Mat National Park, Nghe An province. - Spodoptera litura Fabricius larvae (Lepidoptera: Noctuidae) collecting in the field in Nghi Loc district, Nghe An province. * Methods: - Collection, isolation, identification and cultivation Isaria genus; - Research of biological and ecological characteristics of Isaria javanica collected in Pu Mat National Park, Nghe An province; - Evaluation and selection of potential specimen of Isaria javanica to biocontrol xiii
agents Spodoptera litura; - Research of several factors affect on the inoculation and pathogenesis ability of Isaria javanica on Spodoptera litura in laboratory; - Research of inoculation and pathogenesis ability Isaria javanica VN1487 on Spodoptera litura in the field. Main findings and conclusions - Field surveys of entomopathogenic fungi were carried out in Pu Mat National Park from 2011 to 2013. A total of 146 specimens of 10 species of Isaria genus were collected, isolated and identified, popular Isaria tenuipes (89 specimens) and Isaria javanica (18 specimens). - Development cycle of Isaria javanica VN1487 isolates on Spodoptera litura larvae includes pathogenesis phase and saprogenesis phase with 5 stages. Duration of each stage was (1) Inoculation to the host died 2.08±0.09 days; (2) Host died to start mycelium 2.92±0.19 days; (3) Start mycelium to spore formation 2.82±0.15 days; (4) Spore formation to totally covered with mycelium 2.63±0.14 days; (5) Mycelium covering to spore discharge 2.34±0.15 days. Life cycle of the fungus was 7.82±0.23 days, development cycle was 12.79±0.36 days. - Based on these parameters only 4/18 isolates of Isaria javanica merited further study, includes VN1472, VN1487, VN1801 and VN1802. - In the laboratory, the suitable conditions for inoculation and pathogenesis of Isaria javanica VN1487 on Spodoptera litura including spraying concentration of 2,6x107 - 2,6x108 conidia/ml, 4 - 5 infections insects/10 health insects; 20 insect/plastic box (25x15x12 cm), 1 - 3rd instar Spodoptera litura larvae, 25°C and 70 - 80% RH. - In the field, the suitable conditions for discharge, inoculation and pathogenesis of Isaria javanica VN1487 on Spodoptera litura was spraying concentration of 2,6x107 conidia/ml or 15 infections insects/30 health insects/1.5m2. Conidia deposited on the surface of soil 3 - 4 months in Nghi Loc, Nghe An in 2014, but mortality rate low 8.05%. xiv
PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Bệnh nấm gây chết côn trùng là một hiện tƣợng phổ biến trong tự nhiên. Cùng với các nhóm thiên địch khác, nấm ký sinh gây bệnh cho côn trùng có vai trò quan trọng trong việc điều hoà số lƣợng côn trùng trong tự nhiên ở khắp mọi nơi. Do đó, việc khai thác sử dụng nấm ký sinh gây bệnh cho côn trùng đƣợc xem là hƣớng đi triển vọng, thu hút sự chú ý của các nhà khoa học côn trùng học và bảo vệ thực vật. Chế phẩm sinh học trừ sâu hại từ nấm ký sinh côn trùng là một giải pháp quan trọng trong biện pháp sinh học. Tuy nhiên, hạn chế hiện nay đối với việc ứng dụng thuốc trừ sâu sinh học từ nấm ký sinh côn trùng là hiệu quả gây bệnh cũng nhƣ khả năng duy trì hiệu lực với sâu hại còn kém ổn định. Để khai thác tốt tiềm năng của giải pháp hữu ích này, cần có những kiến thức cơ bản và toàn diện về nấm gây bệnh trên côn trùng. Trong đó, những hiểu biết về đặc điểm gây bệnh của nấm trên côn trùng vật chủ liên quan đến cơ chế gây bệnh và mối liên quan với các yếu tố sinh thái là chìa khoá để nâng cao hiệu quả của thuốc trừ sâu sinh học từ nấm ký sinh côn trùng trong bảo vệ thực vật. Hiệu lực nấm gây bệnh cho côn trùng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là khả năng gây bệnh của mầm bệnh, đặc điểm của côn trùng vật chủ và điều kiện ngoại cảnh. Trong đó, cơ chế gây bệnh là yếu tố quyết định đến hiệu quả gây bệnh của nấm đối với côn trùng. Vận dụng các hiểu biết về cơ chế gây bệnh là để giải đáp các vấn đề liên quan đến sinh thái của quá trình gây bệnh làm cơ sở để lựa chọn các mẫu phân lập triển vọng và phƣơng pháp sử dụng hợp lý. Quá trình gây bệnh của nấm ký sinh côn trùng bao gồm con đƣờng lây nhiễm, quá trình tiếp xúc, xâm nhiễm, làm chết vật chủ đến khi nấm phát tán bào tử ra bên ngoài hoàn thành chu kỳ phát triển; cùng với đó là sự biến đổi về hình thái, sinh lý, sinh hóa của vật chủ trong quá trình nhiễm bệnh nấm (Alcides et al., 2002; Posada and Vega, 2005; Tian Zhi-lai, 2008; Vega et al., 2008). Trên thế giới, nghiên cứu về nấm gây bệnh côn trùng đã đạt đƣợc những thành tựu đáng kể. Các loài nấm ký sinh côn trùng đã đƣợc ứng dụng phòng trừ sâu hại nhƣ Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, Hirsutela lecaniicola, Isaria fumosoroseus, Isaria javanica, Nomuraea rileyi (Lin et al., 2007; Thomas and Read, 2007; Toledo et al., 2010). Một số tác giả đã nghiên cứu về sự gây 1
bệnh, cơ chế tác động của các loài nấm ký sinh trên côn trùng (Posada and Veg, 2005; Tian Zhi-lai, 2008; Vega et al., 2008). Ở Việt Nam cho đến nay chủ yếu là các nghiên cứu ứng dụng phòng trừ sâu hại của 2 loài nấm truyền thống là B. bassiana, M. anisopliae (Đàm Ngọc Hân và Phạm Thị Thuỳ, 2007; Phạm Thị Thuỳ và cs., 2004, 2005); các nghiên cứu cơ bản về sự gây bệnh của nấm trên côn trùng còn ít đƣợc quan tâm. Nghiên cứu ứng dụng nấm gây bệnh cho côn trùng chƣa đạt đƣợc kết quả nhƣ mong muốn, hiệu quả gây bệnh còn thấp và kém ổn định. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến thực trạng này, trong đó vấn đề dễ nhận thấy là việc nghiên cứu nấm gây bệnh cho côn trùng thƣờng mới chỉ chú ý nhiều đến khâu sản xuất ứng dụng chế phẩm mà chƣa quan tâm thích đáng đến các nghiên cứu cơ bản, nhƣ cơ chế gây bệnh của các loài nấm ký sinh trên côn trùng, mối quan hệ giữa nấm ký sinh và côn trùng vật chủ trong mối quan hệ với các yếu tố liên quan. Đây là những hiểu biết không thể thiếu, làm cơ sở khoa học cho việc đánh giá, lựa chọn các mầm bệnh tiềm năng cũng nhƣ đề xuất các biện pháp tác động nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nấm gây bệnh cho côn trùng. Trên đồng ruộng, sâu khoang (Spodoptera litura Fabr.) là loài đa thực gây hại nghiêm trọng trên rất nhiều cây trồng với 290 loài thuộc 99 họ thực vật, nhất là các cây rau, lạc, đậu, cây công nghiệp, cây lƣơng thực. Ở Việt Nam, đây là đối tƣợng gây hại mạnh nhất trên cây lạc, có thể gây hại 70 - 81% diện tích lá, làm giảm tới 18% năng suất lạc và đã phát triển thành dịch ở nhiều nơi (Đặng Trần Phú và cs., 1997; Lê Văn Thuyết và cs., 1993; Phạm Thị Vƣợng, 1996). Đã có nhiều biện pháp phòng trừ sâu khoang đƣợc đƣa ra nhƣ biện pháp hóa học, sinh học (chi nấm Beauveria, Nomuraea, Isaria; vi khuẩn NPV), canh tác,… Hiện nay, phòng trừ sâu khoang chủ yếu bằng thuốc hoá học đã không đem lại hiệu quả và hƣớng sử dụng thuốc trừ sâu sinh học từ nấm ký sinh côn trùng là giải pháp hữu ích ngày càng đƣợc quan tâm (Lin et al., 2007; Vijayavani et al., 2009; Vimala et al., 2003). Loài Isaria javanica có tiềm năng trong phòng trừ sâu hại, trƣớc đây gọi là Paecilomyces javanicus (1957) và ban đầu đƣợc mô tả bởi Friederichs and Bally (1923) gọi là Spicaria javanica, đến năm 2005 sử dụng tên gọi chính thức là Isaria javanica. Trong những năm gần đây, một số tác giả đã phát hiện một hiện tƣợng khá thú vị và hữu ích là ở một số chi nấm, bên cạnh khai thác làm dƣợc liệu, chúng còn đƣợc sử dụng nhƣ một tác nhân phòng trừ sinh học, nhƣ chi nấm Isaria mà 2
điển hình là loài I. javanica. Loài nấm này chỉ mới đƣợc quan tâm nghiên cứu trong những năm gần đây và các dẫn liệu nghiên cứu còn hạn chế, nhƣng đánh giá bƣớc đầu đều cho thấy nhiều mẫu phân lập có triển vọng trong phòng trừ sinh học (Scorsetti et al., 2008; Shimazu and Takatsuka, 2010). Ở Việt Nam, Vƣờn quốc gia Pù Mát đƣợc đánh giá là một trong những trung tâm có tính đa dạng sinh học cao, chứa đựng nguồn lợi lớn về nấm ký sinh côn trùng. Các nghiên cứu bƣớc đầu phát hiện một số loài nấm hữu ích trong phòng trừ sinh học và dƣợc liệu, trong đó có loài I. javanica (Trần Ngọc Lân, 2008; Trần Ngọc Lân và cs., 2008a, 2011a; Nguyễn Thị Thanh và cs., 2011a, 2011b; Phạm Quang Thu và cs., 2011). Các vấn đề đặt ra khi nghiên cứu ứng dụng loài nấm I. javanica trong phòng trừ sâu khoang nhƣ: Đặc điểm sinh vật học? Phƣơng pháp đánh giá tuyển chọn những mẫu phân lập có tiềm năng trong phòng trừ sinh học sâu khoang? Khả năng gây bệnh của nấm trên sâu khoang nhƣ thế nào? Mối liên quan giữa nấm và sâu khoang trong với các yếu tố sinh thái ra sao? Các mẫu phân lập I. javanica nghiên cứu đƣợc thu thập ở hệ sinh thái rừng của VQG Pù Mát liệu có thích ứng với điều kiện hệ sinh thái nông nghiệp? Đây là những nghiên cứu cơ bản cần thiết để làm cơ sở khoa học cho việc ứng dụng có hiệu quả nấm gây bệnh côn trùng. Ở Việt Nam, các nghiên cứu về đặc điểm gây bệnh của nấm ký sinh trên côn trùng vật chủ còn ít đƣợc quan tâm, nên hy vọng kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ có những đóng góp cho vấn đề này ở Việt Nam. 1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Trên cơ sở nghiên cứu về khả năng gây bệnh của nấm Isaria javanica trên vật chủ sâu khoang trong mối quan hệ với các yếu tố liên quan, từ đó đánh giá, lựa chọn các mẫu phân lập triển vọng cũng nhƣ đề xuất các biện pháp tác động nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng chế phẩm sinh học từ nấm ký sinh côn trùng trong bảo vệ thực vật. 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Điều tra xác định về thành phần loài nấm thuộc chi Isaria và vật chủ của chúng đƣợc thu thập tại VQG Pù Mát, Nghệ An. - Đi sâu nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái của loài nấm Isaria javanica đƣợc thu thập tại VQG Pù Mát, Nghệ An. - Nghiên cứu khả năng gây bệnh của nấm I. javanica VN1487 trên sâu khoang. 3
1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI - Bổ sung dẫn liệu về thành phần loài nấm thuộc chi Isaria gồm 10 loài và vật chủ của chúng; các đặc điểm sinh học, sinh thái của loài I. javanica thu thập tại VQG Pù Mát, Nghệ An. - Đã mô tả đƣợc đặc điểm về chu kỳ xâm nhiễm, gây bệnh và phát triển bên ngoài của nấm I. javanica trên sâu khoang, gồm 5 giai đoạn chính và mỗi giai đoạn thể hiện những triệu chứng đặc trƣng cho loài. - Đã tuyển chọn đƣợc 4 trong 18 mẫu phân lập của loài nấm I. javanica có triển vọng trong phòng trừ sâu khoang gồm VN1472, VN1487, VN1801 và VN1802. Nấm I. javanica VN1487 có khả năng tồn tại và thích ứng đƣợc trong hệ sinh thái tại khu vực thử nghiệm. 1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1. Ý nghĩa khoa học - Bổ sung các dẫn liệu về thành phần loài, đặc điểm sinh học, sinh thái của các loài nấm thuộc chi Isaria làm cơ sở cho việc đánh giá tiềm năng và ứng dụng trong phòng trừ sinh học sâu hại cây trồng. - Cung cấp một số dẫn liệu khoa học cho nghiên cứu cơ bản về khả năng gây bệnh của nấm I. javanica trên sâu khoang ở Việt Nam (giai đoạn, thời gian, triệu chứng bệnh,...). 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn - Đề xuất các tiêu chí để áp dụng trong quá trình đánh giá, tuyển chọn các mẫu phân lập mục tiêu. Kết quả của đề tài cũng đã xác định đƣợc 4 mẫu phân lập của loài I. javanica có triển vọng trong phòng trừ sâu khoang. - Đề xuất một số biện pháp tác động nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng nấm I. javanica trong phòng trừ sâu khoang. 4