Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu pheromone giới tính của sâu đục trái bưởi Citripestis sagittiferella Moore (Lepidoptera Pyralidae) xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và đánh giá hiệu quả ngoài đồng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:183

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài nhằm nghiên cứu tình hình gây hại, đặc điểm sinh học và ứng dụng hóa chất tín hiệu góp phần thay thế thuốc bảo vệ thực vật để quản lý ngài sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella ở ĐBSCL. Để hiểu rõ hơn về đề tài, mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết luận án!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu pheromone giới tính của sâu đục trái bưởi Citripestis sagittiferella Moore (Lepidoptera Pyralidae) xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và đánh giá hiệu quả ngoài đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN TRỌNG DŨNG NGHIÊN CỨU PHEROMONE GIỚI TÍNH CỦA SÂU ĐỤC TRÁI BƯỞI CITRIPESTIS SAGITTIFERELLA MOORE (LEPIDOPTERA: PYRALIDAE) XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC HOÁ HỌC, TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NGOÀI ĐỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH BẢO VỆ THỰC VẬT Mã ngành: 62 62 01 12 CẦN THƠ, 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN TRỌNG DŨNG NGHIÊN CỨU PHEROMONE GIỚI TÍNH CỦA SÂU ĐỤC TRÁI BƯỞI CITRIPESTIS SAGITTIFERELLA MOORE (LEPIDOPTERA: PYRALIDAE) XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC HOÁ HỌC, TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NGOÀI ĐỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH BẢO VỆ THỰC VẬT Mã ngành: 62 62 01 12 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS. TS. TRẦN VŨ PHẾN CẦN THƠ, 2021
LỜI CẢM TẠ Để hoàn thành luận án này, ngoài sự nỗ lực của bản thân. Tôi xin gửi lời cảm tạ đến những người đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Xin chân thành cảm ơn PGs. Ts. Trần Vũ Phến đã hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận án. Xin đặc biệt trân trọng cảm ơn PGs. Ts. Lê Văn Vàng đã nhiệt tình hỗ trợ tôi trong suốt đề tài. Xin cảm ơn Ts. Châu Nguyễn Quốc Khánh, Th.s. Dương Kiều Hạnh, Th.s. Triệu Phương Linh đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Xin được gửi lời cảm ơn tới Ban chủ nhiệm, đặc biệt là quý Thầy, Cô và các anh chị trong Bộ môn Bảo vệ Thực vật - Khoa Nông nghiệp và các Thầy Cô của Trường Đại học Cần Thơ, những người đã giảng dạy và giúp đỡ cho tôi trong suốt quá trình học tập, thực hiện đề tài và hướng dẫn các chuyên đề trong chương trình NCS. Xin được gửi lời cảm ơn tới Trường Đại học Nông Nghiệp và Công Nghệ Tokyo (Tokyo University of Agriculture and Technology, Japan) đã hỗ trợ tôi trong quá trình phân tích mẫu. Xin được gửi lời cảm ơn đến phòng thí nghiệm Hóa sinh 2, bộ môn Hóa học, khoa Khoa học Tự nhiên, trường Đại học Cần Thơ đã hỗ trợ tôi trong quá trình phân tích mẫu tinh dầu sả chanh và tinh dầu tỏi. Cuối cùng, tôi xin dâng lên Ba Mẹ người đã sinh thành, nuôi dưỡng, động viên tôi. Xin cảm ơn vợ và con gái tôi đã động viên, chia sẻ, giúp thêm động lực cho tôi phấn đấu, vượt qua mọi khó khăn trong suốt quá trình học tập. i
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết luận án này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của tôi và các kết quả của nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận án cùng cấp nào khác. Người hướng dẫn khoa học Tác giả luận án PGs. Ts. Trần Vũ Phến Trần Trọng Dũng ii
TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu pheromone của sâu đục trái bưởi Citripestis sagittiferella Moore (Lepidoptera: Pyralidae) xác định cấu trúc hóa học, tổng hợp và đánh giá hiệu quả ngoài đồng” được tiến hành từ tháng được tiến hành từ tháng 1/2015 đến tháng 12/2018 bao gồm xác định tình hình gây hại và đặc điểm sinh học bằng phương pháp điều tra nông hộ và điều tra trực tiếp trên vườn, xác định cấu trúc hóa học; tổng hợp các thành phần và đánh giá hiệu quả hấp dẫn pheromone giới tính; đánh giá hiệu quả tinh dầu tỏi và tinh dầu sả trong việc làm giảm sự gây hại của sâu đục trái bưởi và đã đạt được một số kết quả như sau: (1) Về tình hình gây hại và đặc tính sinh học, sâu đục trái bưởi xuất hiện ở 100% nông hộ được điều tra. Sự gây hại của sâu đục trái bưởi có xu hướng gia tăng vào mùa nắng và giảm vào mùa mưa trong năm. Thành trùng sâu đục trái Citripestis sagitiferella thuộc dạng ngài. Kích thước thành trùng đực nhỏ hơn thành trùng cái. Trứng sâu đục trái Citripestis sagitiferella có hình dạng dẹt gần như tròn xếp chồng lên nhau giống vảy cá. Ấu trùng sâu đục trái Citripestis sagitiferella gồm 5 tuổi trải qua 4 lần lột xác. Nhộng thuộc lớp nhộng màng. Vòng đời của Citripestis sagitiferella trải qua 4 giai đoạn kéo dài từ 28÷32 ngày. Ngài sâu đục trái bắt cặp vào chiều tối. Trứng thường được đẻ ở vị trị từ 1/3 trái tính từ cuốn trái trở xuống. Ấu trùng tuổi 1 sau khi nở sẽ đục rất nhanh vào lớp vỏ trái bưởi cạnh bên ổ trứng mà không cần di chuyển đi xa. Giai đoạn ấu trùng tuổi 3 trở về sau, thuốc hóa học không còn tác dụng trong phòng trừ loài dịch hại này. (2) Pheromone giới tính của ngài Citripestis sagitiferella là hỗn hợp của các hợp chất E11-14:OAc; Z11-14:OAc và Z9,E11-14:OAc. (3) Về mặt tổng hợp pheromone giới tính, các thành phần E11- 14:OAc, Z11-14:OAc và Z9,E11-14:OAc được tổng hợp thông qua phản ứng Wittig với hiệu suất tổng hợp hai hợp chất Z11-14:OH và E11-14:OH là 86,7% và 89,6% đối với hợp chất Z9,E11-14:OAc. (4) Hiệu quả phòng trừ của pheromone giới tính tổng hợp cho hiệu quả hấp dẫn rất thấp, chưa được như mong đợi. Tuy nhiên, tinh dầu sả chanh và tỏi có tác dụng tốt trong việc phòng trừ. Hiệu quả của các chất quấy rối được chứa trong bọc PE; bọc PE zipper và ống Eppendorf lần lượt là 48,2%; 66,7% và 37% đối với tinh dầu sả chanh và 59,3%; 61,1% và 38,9% đối với tinh dầu tỏi. Trong điều kiện thực nghiệm trên diện rộng tại thời điểm 11 tuần sau khi xử lý tinh dầu sả chanh, tỷ lệ trái bị hại ở nghiệm thức treo bọc PE zipper chứa tinh dầu (20 túi /1000m2) và phun thuốc theo kết quả điều tra từ nông hộ khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở mức 5% lần lượt là 3,12% và 2,33%; đồng thời, thấp hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5% so với nghiệm thức không xử lý (6,27%). Về đề xuất: Tiếp tục phối trộn các thành phần chính với các thành phần phụ khác có thể được xác định từ các bộ phận như cánh, thân … nhằm gia tăng hiệu lực ngoài đồng của pheromone sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella. Các số liệu nghiên cứu và ứng dụng của Luận án có thể bổ sung vào tư liệu giảng dạy về Bảo vệ thực vật cho các trường cao đẳng, đại iii
học và sau đại học. Bên cạnh đó, giải pháp xử lý tinh dầu sả và tinh dầu tỏi sẽ được giới thiệu, chuyển giao cho nông dân để quản lý loài dịch hại này. Trình diễn mô hình sử dụng tinh dầu sả và tinh dầu tỏi trên vườn bưởi chuyên canh giúp người nông dân nhận thức hơn nữa về việc hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu hóa học và thay thế bằng các hóa chất tín hiệu, có hiệu quả kinh tế, an toàn cho môi trường sinh thái và con người. Từ khóa: Chất quấy rối, diễn biến gây hại, đặc tính sinh học, pheromone giới tính, sâu đục trái bưởi (Citripestis sagitiferella), tình hình gây hại. iv
ABSTRACT Thesis “Research about pheromone of citrus moth borer Citripestis sagittiferella Moore (Lepidoptera: Pyralidae) identifying chemical structure, synthesizing and evaluating the efficacy under field condition” had been conducted from January 2015 to November 2018. It included farmer and direct survey on the gardens for gaining damage situation and biological characteristic; identifying, synthesizing and evaluating the attraction of its sex pheromone; assessing the efficacy of lemon grass and garlic essential oil for control citrus moth borer. The following results were achieved: (1) For the situation of citrus moth borer’s damage, Citripestis sagitiferella attacked at 100% investigated pomelo gardens. The damaging increased in the sunny but reduced in the rainy season. The adult belonged to the moth. The male adult’s size was smaller than the female adult’s. The eggs had nearly circular flat shape stacked on each other like a fish scale. Larva had 5 ages with 4 times of molting. The pupa belonged to membrance pupa. The life circle of Citripestis sagitiferella lasting 4 periods was around 28÷32 days. The adult of Citripestis sagitiferella emerged and matched at sunset. Egg was laid by cluster and at lower one third position of fruit. Larva at the age of 1 quickly penetrated to the rind of the fruit after emerging. At the age of 3 of the larvae, pesticide had no efficacy to this pest. (2) Sex pheromone of Citripestis sagitiferella was the mixture of 3 components including E11-14:OAc; Z11-14:OAc and Z9,E11-14:OAc. (3) For the pheromone synthesizing, components E11-14:OAc; Z11-14:OAc and Z9,E11-14:OAc were synthesized via Wittg reaction with the efficiency of 86.7% for Z11-14:OH; E11-14:OH and 89.6% for Z9,E11- 14:OAc respectively. (4) For the efficacy of sex pheromone and disruption substances (lemon grass and garlic essential oil), the performance of sex pheromone was low but garlic and lemon grass essential oil was high for control citrus moth borer. The efficacy of discruption substances contained on PE bag; PE zipper bag and Eppendorf tube would be 48.2%; 66.67%, 37% for lemon grass essential oil and 59.5%; 61.1%, 38.9% for garlic essential oil, respectively. Under the trial plots condition, at 11 weeks after application, the damaged fruit incident of treatment hanging with PE zipper bag contained lemon grass esential oil (20 bags/1,000m2) and chemical application following farmer practice were non-significant difference at 5% and were 2.54 and 1.64%, respectively. The damaged fruit incident of these treatments was lower and significant different to compare with untreated treatment (6.27%) at P < 0.05. For the sugestion, the mixing between current sex pheromone and other components identified by anayisy of other organs including body, wings…should be conducted to increase the attraction of sex pheromone. Data from the thesis could be used as the reference for student and post graduated student. Application of lemon grass and garlic essential oil should be introduced and transferred for farmer. Besides, the lemon grass and v
garlic essential oil should be introduced to demo for farmer as a bio-soultion for control citrus moth borer. Key words: Biological characteristic, citrus moth borer (Citripestis sagitiferella), damage situation, development situation, disruption substance, sex pheromone. vi
MỤC LỤC Chương 1 GIỚI THIỆU 1 1.1 Tính cấp thiết của luận án 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2 1.2.1 Mục tiêu tổng quát 2 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 1.4 Nội dung nghiên cứu 3 1.5 Điểm mới của luận án 3 1.6 Ý nghĩa của luận án 3 1.6.1 Ý nghĩa khoa học của luận án 3 1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn của luận án 4 Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 2.1 Tổng quan chung 5 2.1.1 Giới thiệu về cây bưởi 5 2.1.2 Đặc điểm hình thái thực vật 5 2.1.3 Đặc tính sinh thái 6 2.1.4 Canh tác và chăm sóc 6 2.2 Côn trùng quan trọng hại trên cây có múi 7 2.2.1 Sâu đục trái bưởi 7 2.2.2 Sâu đục vỏ trái bưởi 9 2.2.3 Sâu vẽ bùa 9 2.3 Hóa chất tín hiệu 10 2.3.1 Định nghĩa 10 2.3.2 Đặc tính 10 2.3.3 Pheromone giới tính 11 2.3.4. Xác định cấu trúc hóa học của các thành phần pheromone giới tính kiểu I 15 2.4 Tổng hợp các thành phần pheromone giới tính kiểu I có chứa liên hợp hai nối đôi trong phân tử 18 vii
2.4.1 Tổng hợp đồng phân E,Z và E,E 18 2.4.2 Tổng hợp đồng phân Z,Z 19 2.4.3 Tổng hợp đồng phân Z,E và E,E 19 2.5 Một số hydrocarbon trong pheromone giới tính của côn trùng bộ Cánh vảy (Lepidoptera) 20 2.6 Sơ lược một số đặc tính của các hợp chất E11-14:OAc, Z11-14:OAc và Z9,E11-14:OAc 24 2.6.1 E11-14:OAc 24 2.6.2 Z11-14:OAc 24 2.6.3 Z9,E11-14:OAc 25 2.7 Tinh dầu sả chanh 25 2.7.1 Đặc tính thực vật cây sả chanh 25 2.7.2 Thành phần tinh dầu sả chanh 25 2.8 Tinh dầu tỏi 26 2.8.1 Đặc tính thực vật cây tỏi 26 2.8.2 Thành phần tinh dầu tỏi 26 2.9 Tổng quan về tình hình nghiên cứu về sâu đục trái bưởi; ứng dụng pheromone giới tính và chất quấy rối 27 2.9.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 27 2.9.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 30 Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Thời gian, địa điểm và phương tiện 36 3.1.1 Dụng cụ và thiết bị 36 3.1.2 Các hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu 37 3.1.3 Nguồn sâu đục trái bưởi 38 3.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 39 3.2.1 Điều tra thực trạng canh tác tại nông hộ 39 3.2.2 Điều tra thành phần côn trùng gây hại trên vườn bưởi và diễn biến tỷ lệ gây hại của sâu đục trái bưởi 39 3.2.3 Khảo sát đặc điểm hình thái, sinh học sâu đục trái bưởi 40 viii
3.2.4 Ly trích pheromone giới tính của ngài sâu đục trái bưởi 41 3.2.5 Xác định các thành phần pheromone giới tính của Citripestis sagitiferella 42 3.2.6 Tổng hợp các thành phần pheromone giới tính của Citripestis sagitiferella 43 3.2.7 Đánh giá khả năng hấp dẫn của pheromone giới tính tổng hợp đối với ngài Citripestis sagitiferella 46 3.2.8 Khảo sát ảnh hưởng của tinh dầu sả và tinh dầu tỏi lên sự gây hại của sâu đục trái cây có múi 48 3.3 Xử lý số liệu 53 Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54 4.1. Điều tra thực trạng canh tác tại nông hộ 54 4.1.1 Thành phần loài côn trùng và nhện gây hại theo phỏng vấn nông hộ 54 4.1.2 Thành phần loài côn trùng và nhện gây hại điều tra trên vườn 54 4.1.3 Nhận biết của nông dân về sâu đục trái bưởi, thời gian xuất hiện, cỡ trái bị gây hại và thành phần côn trùng gây hại trên vườn 57 4.1.4 Biện pháp phòng trị sâu đục trái bưởi 58 4.1.5 Tỉ lệ gây hại và diễn biến gây hại của sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella. 59 4.2 Đặc điểm hình thái, sinh học và khả năng gây hại của sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella 69 4.2.1 Đặc điểm hình thái của sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella 69 4.2.2 Đặc điểm sinh học của sâu đục trái Citripestis sagitiferella 75 4.2.3 Tập quán sinh sống và triệu chứng gây hại 77 4.3 Xác định pheromone giới tính của ngài sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella bằng phân tích GC-EAD và GC-MS 79 4.3.1 Phân tích GC-EAD mẫu pheromone ly trích và mẫu chuẩn tổng hợp 79 ix
4.3.2 Phân tích GC-MS đối với mẫu pheromone ly trích 80 4.4 Tổng hợp các thành phần pheromone giới tính của Citripestis sagitiferella 83 4.4.1 Tổng hợp các hợp chất E11-14:OAc và Z11-14:Oac 83 4.4.2 Tổng hợp các hợp chất Z9,E11-14:OAc 88 4.5 Hiệu quả hấp dẫn của mồi pheromone giới tính tổng hợp đối với ngài Citripestis sagitiferella ở điều kiện ngoài đồng 91 4.6 Hiệu quả của một số chất quấy rối đến sự gây hại của sâu đục trái Citripestis sagitiferella trên vườn bưởi 95 4.6.1 Sự bay hơi của tinh dầu sả và tinh dầu tỏi trong các vật liệu chứa khác nhau ở điều kiện ngoài đồng 95 4.6.2 Hiệu quả của một số chất quấy rối đối với sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella ở điều kiện ngoài đồng 98 4.6.3 Hiệu quả của tinh dầu sả trong việc quản lý sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella ở điều kiện diện rộng 99 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 102 5.1 Kết luận 102 5.2 Đề xuất 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 PHỤ LỤC 1 122 PHỤ LỤC 2 126 PHỤ LỤC 3 151 PHỤ LỤC 4 155 PHỤ LỤC 5 157 PHỤ LỤC 6 159 PHỤ LỤC 7 162 PHỤ LỤC 8 163 PHỤ LỤC 9 164 PHỤ LỤC 10 165 x
DANH SÁCH BẢNG Bảng Nội dung bảng Trang 2.1 Pheromone kiểu I với nhóm chức thông thường của côn trùng 13 bộ cánh vảy. 2.2 Pheromone kiểu I với nhóm chức lạ của côn trùng bộ cánh vảy 14 3.1 Thông tin của các vườn bưởi dùng khảo sát thành phần loài 40 côn trùng gây hại và diễn biến tỷ lệ gây hại của sâu đục trái bưởi 3.2 Các nghiệm thức bố trí trong Thí nghiệm 1.1. 47 3.3 Các nghiệm thức bố trí trong Thí nghiệm 1.2. 47 3.4 Các nghiệm thức bố trí trong Thí nghiệm 1.3. 47 3.5 Các nghiệm thức bố trí trong Thí nghiệm 1.4. 48 3.6 Các nghiệm thức bố trí trong Thí nghiệm 1.5. 48 3.7 Các nghiệm thức trong thí nghiệm đánh giá hiệu quả của chất 49 quấy rối đối với sâu đục trái cây có múi Citripestis sagitiferella. 3.8 Các nghiệm thức trong thí nghiệm ứng dụng tinh dầu sả (TDS) 51 để quản lý Citripestis sagitiferella trên vườn bưởi. 3.9 Các nghiệm thức trong thí nghiệm đánh giá mật độ treo túi 53 tinh dầu trong phòng trừ sâu đục trái cây có múi Citripestis sagitiferella. 4.1 Thành phần loài côn trùng và nhện gây hại trên vườn bưởi 54 Năm roi theo nông hộ được phỏng vấn 4.2 Thành phần loài côn trùng và nhện gây hại trên cây bưởi 56 4.3 Nhận biết của nông hộ đối với sâu đục trái bưởi 58 4.4 Biện pháp phòng trị sâu đục trái bưởi của nông hộ 59 4.5 Tỷ lệ trái bị hại (%) theo đường kính trái trên các vườn khảo 60 sát 4.6 Kích thước (mm) của từng giai đoạn phát triển của sâu đục trái 71 bưởi Citripestis sagitiferella 4.7 Thời gian phát triển của các giai đoạn sinh trưởng của sâu đục 77 trái Citripestis sagitiferella trong điều kiện phòng thí nghiệm 4.8 Khả năng sống và phát triển của sâu đục trái Citripestis 78 sagitiferella trong điều kiện phòng thí nghiệm 4.9 Số lượng ngài Citripestis sagitiferella đực vào bẫy trong thí 93 nghiệm 1 đánh giá khả năng hấp dẫn của mồi pheromone giới xi
tính tổng hợp đối với Citripestis sagitiferella 4.10 Số lượng ngài Citripestis sagitiferella đực vào bẫy trong thí 94 nghiệm 2 đánh giá khả năng hấp dẫn của mồi pheromone giới tính tổng hợp đối với Citripestis sagitiferella 4.11 Số lượng ngài Citripestis sagitiferella đực vào bẫy trong thí 94 nghiệm 3 đánh giá khả năng hấp dẫn của mồi pheromone giới tính tổng hợp đối với Citripestis sagitiferella 4.12 Số lượng ngài Citripestis sagitiferella đực vào bẫy trong thí 94 nghiệm 4 đánh giá khả năng hấp dẫn của mồi pheromone giới tính tổng hợp đối với Citripestis sagitiferella 4.13 Số lượng ngài Citripestis sagitiferella đực vào bẫy trong thí 95 nghiệm 5 đánh giá khả năng hấp dẫn của mồi pheromone giới tính tổng hợp đối với Citripestis sagitiferella 4.14 Khối lượng bay hơi của dầu tỏi và tinh dầu sả ở các vật liệu 97 chứa khác nhau 4.15 Tỉ lệ trái bị hại trên vườn thí nghiệm sử dụng tinh dầu sả và 99 dầu tỏi phòng trừ sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella tại Sóc Trăng 4.16 Tỉ lệ trái bị hại trên vườn thí nghiệm sử dụng tinh dầu sả để 101 quản lý sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella trên vườn bưởi Năm roi tại huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng xii
DANH SÁCH HÌNH Hình Nội dung hình Trang 2.1 Sơ đồ biểu diễn quy trình tổng quát xác định thành phần và 15 cấu trúc hóa học của pheromone giới tính của côn trùng 2.2 Sơ đồ hệ thống phân tích GC-EAD. A, GC; B, biểu đồ EAG 16 2.3 Sơ đồ biểu diễn sự ion hóa và phân rã phân tử trong phân tích 17 GC-MS theo kiểu va chạm điện tử 2.4 Sơ đồ phản ứng cộng DMDS và ion phân rã trong phổ khối 18 lượng của dẫn xuất DMDS đối với các thành phần pheromone giới tính có chứa một nối đôi (bên trên) và hai nối đôi không liên hợp (bên dưới) trong phân tử 2.5 Sơ đồ biểu diễn con đường tổng hợp các hợp chất có chứa liên 20 hợp hai nối đôi với cấu hình Z,E và E,E. 3.1 Một số dụng cụ dùng nuôi sâu trong phòng thí nghiệm 36 3.2 Thùng xốp nuôi sâu để thu nhộng sâu đục trái bưởi Citripestis 38 sagitiferella 3.3 Con đường tổng hợp các hợp chất E11-14:OAc và Z11-14:OAc 44 3.4 Con đường tổng hợp hợp chất Z9,E11-14:OAc 45 3.5 Tinh dầu sả và tinh dầu tỏi được chứa trong tuýp Eppendorf và 49 túi PE để làm chất quấy rối 3.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát hiệu quả của tinh dầu sả và 50 tinh dầu tỏi ở điều kiện ngoài đồng 3.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát hiệu quả của tinh dầu sả ở 52 điều kiện diện rộng 4.1 Phần bên trong trái bưởi ở 3 giai đoạn khác nhau 60 4.2 Diễn biến tỷ lệ gây hại của sâu đục trái bưởi Citripestis 62 sagitiferella tại tỉnh Hậu Giang và Thành phố Cần Thơ 4.3 Diễn biến tỉ lệ gây hại của sâu đục trái bưởi Citripestis 63 sagitiferella phường Tân Phú, quận Cái Răng, thành phố Cần Thơ 4.4 Diễn biến tỉ lệ gây hại của sâu đục trái bưởi Citripestis 64 sagitiferella tại xã Đông Thạnh của huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang (địa điểm 1) 4.5 Diễn biến tỉ lệ gây hại của sâu đục trái bưởi Citripestis 65 sagitiferella tại xã Đông Thạnh của huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang (địa điểm 2) 4.6 Diễn biến tỉ lệ gây hại của Citripestis sagitiferella trên vườn 66 bưởi Năm Roi tại xã Mỹ Hòa, huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh xiii
Long 4.7 Diễn biến tỉ lệ gây hại của Citripestis sagitiferella trên vườn 67 bưởi Năm Roi tại ấp Mỹ Phước 1, xã Mỹ Hòa, huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long 4.8 Diễn biến tỉ lệ gây hại của Citripestis sagitiferella trên vườn 69 bưởi Năm Roi tại ấp Mỹ Thới 1 (Vườn 2, Vườn 3) xã Mỹ Hòa, huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long 4.9 Thành trùng đực và thành trùng cái của ngài Citripestis 71 sagitiferella 4.10 Trứng sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella trong phòng thí 72 nghiệm 4.11 Các giai đoạn ấu trùng SĐT Citripestis sagitiferella 73 4.12 Nhộng sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella 74 4.13 Vòng đời sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella 75 4.14 Ấu trùng tuổi 1 gây hại trên trái bưởi 79 4.15 Ấu trùng tuổi 5 gây hại bên trong trái bưởi 80 4.16 Biểu đồ Sắc ký khí – Điện râu của mẫu pheromone giới tính ly 81 trích từ tuyến pheromone của ngài Citripestis sagitiferella cái và chất chuẩn tổng hợp 4.17 Kết quả phân tích GG-MS pheromone ly trích từ 6 ngài cái. 82 4.18 Phân tích GC-MS pheromone ly trích từ 13 ngài cái xử lý với 83 DMDS 4.19 Phân tích GC-MS của hỗn hợp các hợp chất (E)-11- 86 tetradecen-1-ol và (Z)-11-tetradecen-1-ol (5a và 5b) 4.20 Phân tích GC-MS của hỗn hợp các hợp chất (E)-11- 87 tetradecenyl acetate 4.21 Phân tích GC-MS của hỗn hợp các hợp chất (Z)-11- 88 tetradecenyl acetate 4.22 Phân tích GC-MS của hỗn hợp các hợp chất (9Z,11E)-9,11- 91 tetradecadienyl acetate 4.23 Diễn biến khối lượng mất đi tích lũy của tinh dầu tỏi và tinh 98 dầu sả ở các vật liệu chứa theo thời gian 4.24 Tương quan giữa tốc độ bay hơi của tinh dầu sả và tinh dầu tỏi 98 với tỷ lệ trái bị Citripestis sagitiferella gây hại trên vườn bưởi Năm roi xiv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AT Ấu trùng BVTV Bảo vệ thực vật ctv. Cộng tác viên Dl Dương lịch DNA Deoxyribonucleic acid ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long ĐHCT Đại học Cần Thơ EAD Đầu dò điện râu (electroantennogram detector) EAG Biểu đồ điện râu (electroantennogram) et al. et alia (cộng tác viên) FID Đầu dò ion hóa ngọn lửa (flame ionization detector) GC Sắc ký khí (Gas chromatography) GC-EAD Sắc ký khí - Điện râu (Gas chromatography - electroantennographic detector) GC-MS Sắc ký khí-Khối phổ (Gas chromatography-Mass Spectrum) HQQN Hiệu quả quấy nhiễu IPM Integrated pest management KDC Khu dân cư MS Phổ khối lượng (Mass Spectrometry) Mz phân tử lượng/điện tích NSKĐ Ngày sau khi đặt NT Nghiệm thức PCR Polemerase Chain Reaction PE Polyethylene R Hệ số tương quan Rf Hệ số di chuyển (Retardation factor) RH Ẩm độ xv
RNA Ribonucleic acid Rt Thời gian lưu SĐT Sâu đục trái SKĐB Sau khi đặt bẫy sp. Species (loài chưa rõ tên cùng 1 chi) spp. Species plurima (nhiều loài chưa rõ tên cùng 1 chi) T0C Nhiệt độ TDS Tinh dầu sả TLC Sắc ký lớp mỏng (Thin Layer Chromatography) TLGH Tỉ lệ gây hại TLTĐTC Tỉ lệ trái đậu trên cây Tp. Thành phố xvi
Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của luận án Cây có múi được trồng từ rất lâu đời, có phân bố rộng khắp từ Bắc đến Nam và mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với nhiều loại cây trồng khác (Huỳnh Trí Đức và ctv., 2006). Tại các tỉnh phía Nam diện tích trồng cây có múi là 83.000 ha (Cục trồng trọt, 2011). Từ ghi nhận xuất hiện rãi rác trên bưởi Năm roi ở tỉnh Sóc Trăng vào năm 2011, đến năm 2013, Citripestis sagittifrella đã được xem là đối tượng gây hại nghiêm trọng ở khắp các địa bàn trồng bưởi tại ĐBSCL. Nguy hiểm hơn, bên cạnh trái bưởi, Citripestis sagitiferella còn tấn công hầu hết các loại trái cây có múi khác như cam sành, cam xoàn, cam mật, quít đường, chanh núm, chanh giấy, chanh không hạt, hạnh và chúc (Nguyễn Thị Thu Cúc, 2015). Do sâu đục trái bưởi là đối tượng mới xuất hiện và ấu trùng gây hại bên trong trái, biện pháp phòng trị bằng cách phun thuốc bảo vệ thực vật cho hiệu quả không cao. Nông dân thường phải phun thuốc trừ sâu 7 - 10 ngày/lần trong suốt thời gian phát triển của trái để phòng trị sâu đục trái bưởi (Trần Trọng Dũng và ctv., 2017). Để đáp ứng yêu cầu canh tác theo hướng bền vững, nghiên cứu cơ sở giúp xây dựng các chương trình quản lý hiệu quả đối với sâu đục trái bưởi là cần thiết. Ngăn chặn trưởng thành sinh sản để từ đó ngăn chặn sự gây hại của ấu trùng được xem là biện pháp hiệu quả, cả về mặt kỹ thuật và môi trường, đối với những loài côn trùng gây hại bên trong mô ký chủ (Huỳnh Thị Ngọc Linh và ctv., 2012, Nguyễn Hồng Lĩnh và ctv., 2016). Hiện nay, biện pháp bao trái được áp dụng rộng rãi để quản lý sự gây hại của sâu đục trái trên bưởi. Tuy nhiên, biện pháp bao trái đòi hỏi nhiều công lao động, đồng thời gặp khó khăn đối với những loại trái cây có múi có kích thước nhỏ. Ứng dụng hóa chất tín hiệu để điều chỉnh hành vi của côn trùng trưởng thành, từ đó bảo vệ cây trồng chống lại sự gây hại đang được xem là một trong những công cụ hiệu quả để góp phần thay thế cho thuốc bảo vệ thực vật hóa học (Lê Văn Vàng, 2016). Pheromone giới tính là loại hóa chất tín hiệu được cá thể tiết ra để hấp dẫn sự bắt cặp giao phối của các cá thể khác giới trong loài. Do có nguồn gốc tự nhiên, tính chuyên biệt rất cao và hoạt động ở hàm lượng rất thấp, nên áp dụng pheromone giới tính để quản lý côn trùng gây hại nông nghiệp được xem là giải pháp không độc, bền vững và an toàn (Witzgall et al., 2010). Cho đến nay pheromone giới tính của hơn 650 loài thuộc bộ cánh vảy đã được nghiên cứu (Ando, 2013; El-Sayed, 2014), hầu hết là nhằm ứng dụng trong quản lý côn 1
trùng gây hại nông/lâm nghiệp bằng các hình thức: Khảo sát diễn biến mật số quần thể, bẫy tập hợp, thu hút và giết trưởng thành, quấy rối bắt cặp (Ando et al., 2004). Theo Witzgall et al., (2010), hàng năm ước tính có hàng chục triệu mồi pheromone được sản xuất để ứng dụng cho việc khảo sát diễn biến mật số quần thể và bẫy tập hợp trên một diện tích ít nhất là 10 triệu hecta, thêm vào đó ít nhất một triệu hecta được áp dụng các kỹ thuật quấy rối bắt cặp và thu hút và giết. Bên cạnh việc được dùng như một loại thảo dược, tinh dầu sả và tinh dầu tỏi cũng được sử dụng trong bảo vệ thực vật làm thuốc phòng trị côn trùng gây hại cây trồng (Pinheiro et al., 2013; Tripathi et al., 2009). Tinh dầu sả và tinh dầu tỏi cũng được xem là hóa chất tín hiệu (Trần Thanh Thy và ctv., 2016). Đây cũng là một giải pháp sinh học phòng trừ dịch hại đáng lưu ý. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu tình hình gây hại, đặc điểm sinh học và ứng dụng hóa chất tín hiệu nhằm góp phần thay thế thuốc bảo vệ thực vật để quản lý ngài sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella ở ĐBSCL. 1.2.2 Mục tiêu cụ thể - Xác định tình hình gây hại và đặc điểm sinh học của Citripestis sagitiferella ở ĐBSCL. - Xác định được cấu trúc hóa học và tổng hợp các thành phần pheromone giới tính của sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella. - Đánh giá được hiệu quả hấp dẫn của pheromone giới tính đối với Citripestis sagitiferella. - Đánh giá được hiệu quả của tinh dầu tỏi và tinh dầu sả trong việc làm giảm sự gây hại của sâu đục trái bưởi. 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Pheromone giới tính sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella. - Phạm vi nghiên cứu: Xác định cấu trúc hóa học, tổng hợp và đánh giá hiệu quả ngoài đồng pheromone giới tính của sâu đục trái bưởi Citripestis sagitiferella. 2