Luận án TS. Trịnh Thị Xuân: Nghiên cứu NPV trên sâu Spodoptera tại ĐBSCL

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRỊNH THỊ XUÂN NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH VÀ HIỆU QUẢ PHÒNG TRỪ CỦA Nucleopolyhedrosis virus (NPV) TRÊN SÂU ĂN TẠP (Spodoptera litura Fabr.) VÀ SÂU XANH DA LÁNG (Spodoptera exigua Hubn.) TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: BẢO VỆ THỰC VẬT 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRỊNH THỊ XUÂN NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH VÀ HIỆU QUẢ PHÒNG TRỪ CỦA Nucleopolyhedrosis virus (NPV) TRÊN SÂU ĂN TẠP (Spodoptera litura Fabr.) VÀ SÂU XANH DA LÁNG (Spodoptera exigua Hubn.) TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: BẢO VỆ THỰC VẬT Mã số ngành: 9 62 01 12 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TRẦN VĂN HAI 2018 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án, trước hết cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới: PGS. Trần Văn Hai đã tận tình hướng dẫn, động viên trong lúc gặp khó khăn và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện công trình nghiên cứu. Lê Văn Vàng và TS.

Ngô Lực Cường đã hướng dẫn thực hiện các chuyên đề trong luận án. Xin gửi lời đặc biệt cám ơn quý Thầy, Cô và các anh chị trong Bộ môn Bảo vệ Thực vật, những người đã giảng dạy, chia sẻ kinh nghiệm và giúp đỡ cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ, Sở khoa học và công nghệ tỉnh Hậu Giang đã tạo điều kiện thuận lợi và cung cấp một phần nguồn kinh phí trong quá trình thực hiện luận án. Phòng thí nghiệm phòng trừ sinh học bộ môn Bảo vệ thực vật - Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử - viện Công nghệ Sinh học, trường Đại học Cần Thơ đã tạo điều kiện và giúp đỡ thực hiện các thí nghiệm có liên quan đến luận án.

Các anh chị em: Lê Thị Ngọc Xuân, Châu Nguyễn Quốc Khánh, Dương Thu Nhi, Trương Thanh Xuân Liên, Trần Thanh Văn, Nguyễn Huỳnh Hoa Lý, Trương Thành Quân, Nguyễn Thế Ngoan Vinh, Trương Thành Nhân, Từ Ngọc Thiện, Nguyễn Thị Cẩm Tú ở các khóa Cao học và Đại học chuyên ngành Bảo vệ Thực vật, Trường Đại học Cần Thơ đã nhiệt tình giúp đỡ và hỗ trợ thực hiện một số nội dung nghiên cứu có liên quan đến luận án. Cuối cùng, tôi vô cùng biết ơn gia đình và bạn bè đồng nghiệp gần xa đã động viên khuyến khích, giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án này. Trịnh Thị Xuân ii TÓM TẮT Nghiên cứu đặc tính và hiệu quả phòng trừ của Nucleopolyhedrosis virus (NPV) trên sâu ăn tạp (Spodoptera litura Fabr.) và sâu xanh da láng (Spodoptera exigua Hubn.) tại Đồng bằng Sông Cửu Long được thực hiện từ năm 2013 đến 2017. Mục tiêu của luận án là thu thập, phân lập và tuyển chọn được chủng virus NPV cho hiệu quả cao đối với sâu ăn tạp và sâu xanh da láng tại ĐBSCL, đồng thời xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm sinh học NPV (dạng khô và lỏng) để ứng dụng trong quản lý sâu ăn tạp và sâu xanh da láng ngoài đồng ruộng.

Kết quả cũng nhằm thiết lập được cơ sở dữ liệu cho các chủng virus bản địa, cung cấp thông tin cơ bản cần thiết để chọn lựa chủng virus có độc tính cao sử dụng trong phòng trừ dịch hại cây trồng. Bằng phương pháp quan sát triệu chứng gây bệnh, hình thái thể vùi và sinh học phân tử (giải trình tự gen), đề tài đã thu thập, định danh được 43 chủng SpltNPV (Spodoptera litura nucleopolyhedrovirus) trên sâu ăn tạp (Spodoptera litura) và 20 chủng virus SeNPV (Spodoptera exigua nucleopolyhedrovirus) gây bệnh trên sâu xanh da láng (Spodoptera exigua). Quan sát triê ̣u chứng cho thấ y sâu nhiễm bệnh sẽ di chuyể n châ ̣m cha ̣p cho tới bấ t đô ̣ng, ngừng ăn, cơ thể đổ i màu (trắng, đen hoặc nâu), da mềm rấ t dễ vỡ. Dưới kính hiển vi huỳnh quang và kính hiển vi điện tử quan sát thể vùi có dạng góc cạnh, hình đa giác, kích thước trung bình 1,459 ± 0,26 μm (SpltNPV) và 1,245 ± 0,17 μm (SeNPV).

Kết quả thực hiện PCR với cặp mồi PSF002 và PER001 để dò tìm gene polh và giải trình tự cho thấy chủng virus SpltNPV và SeNPV thu thập được có tỷ lệ tương đồng với virus SpltNPV và SeNPV trên ngân hàng GenBank dao động từ 95-97%. Kết quả thí nghiệm xác định độc lực của các chủng virus SpltNPV và SeNPV cho thấy đã tuyển chọn được 9 virus SpltNPV hiệu quả cao tại chín tỉnh ĐBSCL là SpltNPV-VL2, SpltNPV-TG1, SpltNPV-TV1, SpltNPV-AG1, SpltNPV-CT4, SpltNPV-ĐT8, SpltNPV-HG7, SpltNPV-LA2 và SpltNPV-ST1 và 4 chủng SeNPV là SeNPV-VL5, SeNPV-CT3, SeNPV-ĐT2 và SeNPV-AG1 có hiệu lực gây chết sâu cao đạt 82-100% sau 7 ngày xử lý. Bên cạnh đó, virus SpltNPV không có khả năng lây nhiễm chéo cho sâu xanh da láng và ngược lại. Kết quả xác định chất phụ gia trong quy trình sản xuất chế phẩm virus NPV cho thấy acid boric nồng độ 1% khi phối trộn với virus NPV (bao gồm SpltNPV và SeNPV) mang lại hiệu quả đạt 92,3 – 100% sau 7 ngày lây nhiễm.

Thời gian bảo quản của chế phẩm virus SpltNPV và SeNPV ở dạng khô trong điều kiện 40C sau 8 tháng cho hiệu quả phòng trừ sâu trên 56%. iii Kết quả thí nghiệm ngoài đồng tại huyện Châu Thành và Phụng Hiệp (Hậu Giang) cho thấy khi sử dụng chế phẩm SpltNPV ở dạng lỏng hoặc khô với 2-3 lần phun để phòng trị sâu ăn tạp gây hại cả làm dưa và cải bắp mang lại hiệu quả phòng trị từ 70,9 đến 94,7%. Đối với chế phẩm SeNPV ứng dụng tại thị xã Vĩnh Châu (Tỉnh Sóc Trăng) và huyện Bình Tân (tỉnh Vĩnh Long) từ 3-5 lần sẽ làm giảm tỷ lệ lá thiệt hại so với nghiệm thức đối chứng. Từ khóa: Chế phẩm sinh học, Nucleopolyhedrosis virus, sâu ăn tạp, sâu xanh da láng, Spodoptera exigua, Spodoptera litura, virus ký sinh côn trùng.

iv SUMMARY The study on characterization and effectiveness of Nucleopolyhedrosis virus (NPV) on armyworm (Spodoptera litura Fabr.) and beet armyworm (Spodoptera exigua Hubn.) in the Mekong Delta have been done from 2013 to 2017. The objectives of the thesis is to collect, isolate and select the highly effective NPV strains for controlling of armyworm and beet armyworm in the Mekong Delta and developing the production process of NPV bio-pesticides (dry, liquid) in order to apply in management armyworm and beet armyworm in the field. The results also aim to establish a database and provide basic information of native viral strains it’s necessary to select high virulent viral strains for controlling the insect pests. By the observation method of causative symptoms, the shape of occlusion body and molecular biology (gene sequencing), the thesis has collected, identified 43 strains of SpltNPV (Spodoptera litura nucleopolyhedrovirus) on armyworm (Spodoptera litura) and 20 strains of SeNPV (Spodoptera exigua nucleopolyhedrovirus) on beet armyworm (Spodoptera exigua).

The observation of symptoms displayed that infected larvae were slow-moving to no movement at all, refusal to eat, discoloration of body color (white, black or brown) and the decomposition of the cuticle. Under fluorescence and electronic microscope, it can be seen that the polyhedral occlusion bodies has sharp and polygonal shape with average size of 1. The PCR results with PSF002 and PER001 primers for polh gene detection and sequencing show that the rate of collected SpltNPV and SeNPV is similar to that of SpltNPV and SeNPV at GenBank, ranging from 95 to 97%. Results of experiments for determination of the virulence of the SpltNPV and SeNPV strains show that nine high-efficiency SpltNPV strains have been selected in nine provinces of the Mekong Delta, including: SpltNPV-VL2, SpltNPV-TG1, SpltNPV-TV1, SpltNPV-AG1, SpltNPV-CT4, SpltNPV-ĐT8, SpltNPV-HG7, SpltNPV-LA2 and SpltNPV-ST1 and four SeNPV strains, including: SeNPV-VL5, SeNPV-CT3, SeNPV-ĐT2 and SeNPV-AG1, which have high efficiency of 82-100% at 7 DAI.

In addition, the SpltNPV virus has no cross-infection for beet armyworm and vice versa. The result of determination of additives in the production of the NPV bio-pesticides shows that boric acid at concentration 1% when being mixed with NPV (including SpltNPV and SeNPV) brought high effective of 92. Storage time of SpltNPV and SeNPV bio-pesticides dry from at cold condition (40C) after 8 months had the effective of controlling the pests v over 56%. The results of the experiments in the field at Chau Thanh and Phung Hiep districts (Hau Giang province) showed when spray SpltNPV bio- pesticides (dry or liquid form) from 2 to 3 times in order to control the armyworm on mustard greens, cabbage brought controlling effective from 70.

With SeNPV bio-pesticides apply at Vinh Chau town (Soc Trang province) and Binh Tan (Vinh Long province) sprayed from 3 to 5 times would decrease the proportion of damage leaf compared to control treatment. Keywords: Bio-pesticides, Nucleopolyhedrosis virus, armyworm, beet armyworm, Spodoptera exigua, Spodoptera litura, entomopathogenic virus. vi MỤC LỤC Nội dung Trang Tóm tắt iii Summary v Mục lục vi Danh sách bảng x Danh sách hình xiv Danh mục từ viết tắt xvi CHƯƠNG 1 Giới thiệu 1 1.1 Tính cấp thiết của luận án 1 1.2 Mục tiêu của luận án 3 1.3 Nội dung nghiên cứu 3 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4 1.1 Đối tượng nghiên cứu 4 1.2 Phạm vi nghiên cứu 4 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4 1.1 Ý nghĩa khoa học 4 1.2 Ý nghĩa thực tiễn 4 1.3 Những đóng góp mới của luận án 5 CHƯƠNG 2 Tổng quan tài liệu 6 2.1 Khái quát chung về virus gây bệnh côn trùng 6 2.2 Lịch sử nghiên cứu virus gây bệnh côn trùng 6 2.3 Cấu trúc và hình thái của virus ký sinh côn trùng 8 2.4 Phân loại và đặc điểm của virus ký sinh côn trùng 9 2.2 Những tổng quan về Baculoviruses (BVs, họ Baculoviridae) 14 2.1 Các đặc trưng của Baculoviridae 14 2.2 Sự đa dạng trong họ Baculoviridae 15 2.3 Sinh học phân tử của Baculoviridae 16 2.4 Virus nhân đa diện Nucleopolyhedrosis virus (NPV) 18 2.3 Phương pháp chẩn đoán và định danh virus gây bệnh côn trùng 24 2.1 Chẩn đoán căn cứ vào triệu chứng gây bệnh 25 2.2 Chẩn đoán qua kính hiển vi điện tử 27 2.4 Các kết quả về nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chế phẩm virus 27 Nucleopolyhedrosis virus gây bệnh trong phòng trừ dịch hại 2.1 Nghiên cứu hình thái học và khảo sát tiến triển sử dụng 28 virus Nucleopolyhedrosis virus 2.2 Nghiên cứu về sự mẫn cảm của sâu đối với virus 28 Nucleopolyhedrosis virus gây bệnh côn trùng 2.3 Nghiên cứu về yếu tố ảnh hưởng đến hiệu lực 29 Nucleopolyhedrosis virus và giải pháp hạn chế 2.4 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành sinh 31 khối virus trong quá trình sản xuất chế phẩm Nucleopolyhedrosis virus 2.5 Ưu và nhược điểm của việc sử dụng chế phẩm 33 Nucleopolyhedrosis virus trong phòng trừ dịch hại 2.5 Sâu ăn tạp Spodoptera litura (Lepidoptera: Noctuidae) 36 2.1 Sự phân bố 36 2.3 Đặc điểm hình thái và sinh học của sâu ăn tạp 37 2.4 Tập quán sinh sống và cách gây hại 38 2.