BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN VĂN CẢNH NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG NHÂN SINH KHỐI NẤM Isaria tenuipes ĐỂ ỨNG DỤNG PHÒNG TRỪ SÂU KHOANG Spodopptera litura (Fab.) HẠI CÂY TRỒNG CHUYÊN NGÀNH: TRỒNG TRỌT Mã số: 60.62.1 LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. TRẦN NGỌC LÂN 2 VINH - 2012 3 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, các số liệu được thu thập qua các thí nghiệm do bản thân tiến hành và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan các thí nghiệm để thu thập số liệu trong luận văn đã được chính bản thân tôi tiến hành tại phòng thí nghiệm Công nghệ Phòng thí nghiệm Công nghệ Nấm ký sinh côn trùng, Khoa Nông Lâm Ngư, Trường Đại học Vinh, với sự đồng ý và hướng dẫn của PGS.TS. Trần Ngọc Lân là giáo viên hướng dẫn, các đồng nghiệp và các kĩ thuật viên phụ trách phòng thí nghiệm. Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Vinh, tháng 10 năm 2012 Tác giả Trần Văn Cảnh 4 LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Chuyên ngành Trồng trọt, tôi đã luôn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu từ phía thầy cô, đồng nghiệp, người thân, bạn bè, các nhà khoa học. Với tấm lòng chân thành và sự biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin được gửi lời cảm ơn tới PGS. TS. Trần Ngọc Lân, người đã dẫn dắt, định hướng cho tôi từ những bước đầu làm nghiên cứu khoa học, rất tận tâm và nhiệt tình hướng dẫn tôi suốt thời gian làm đề tài cũng như trong quá trình công tác. Thầy luôn động viên, khuyến khích và mang đến cho tôi niềm say mê nghiên cứu khoa học. Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS. Nguyễn Tài Toàn, TS. Nguyễn Thị Thanh, ThS. Nguyễn Thị Thúy tổ bộ môn Bảo vệ thực vật, cùng các kĩ thuật viên phòng thí nghiệm đã hướng dẫn, giúp đỡ về chuyên môn và tạo điều kiện về cơ sở vật chất cho tôi trong quá trình làm việc và thực hiện đề tài; cùng các em sinh viên đã rất nhiệt tình hỗ trở tôi trong nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm cùng tập thể cán bộ trong Khoa Nông Lâm Ngư, Ban lãnh đạo Trường Đại học Vinh đã tạo điều kiện cho tôi trong công tác, học tập và nghiên cứu đề tài. Xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, đề tài KH & CN: Đề tài Nghị định thư giữa Trường Đại học Vinh (Việt Nam) và BIOTEC (Thái Lan): “Hợp tác nghiên cứu xác định một số loài nấm ký sinh trên côn trùng và tuyển chọn một số loài nấm đặc hữu có hoạt chất sinh học làm dược liệu”, Mã số: 04/2009/HĐ-NĐT, đã hỗ trợ kinh phí và phương pháp nghiên cứu cho tôi để thực hiện đề tài. Và tôi xin được gửi lời cảm ơn đặc biệt tới người thân trong gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh động viên, khích lệ, hỗ trở tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Vinh, tháng 10 năm 2012 Tác giả Trần Văn Cảnh 5 MỤC LỤC TT Nội dung Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt viii Danh mục bảng ix Danh mục hình ảnh, đồ thị xi MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của việc nghiên cứu đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 2 3. Nội dung nghiên cứu 3 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3 5. Yêu cầu và phạm vi nghiên cứu 3 Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Cơ sở khoa học 4 1.1.1. Khái niệm nấm ký sinh côn trùng 4 1.1.2. Cơ chế tác động của nấm lên cơ thể côn trùng 4 1.1.3. Nhân nuôi sinh khối vi nấm 7 1.1.3.1. Dinh dưỡng của vi sinh vật 7 1.1.3.2. Nhân nuôi sinh khối nấm trên môi trường rắn 8 1.1.4. Đặc điểm hình thái và cấu trúc của Isaria tenuipes 10 1.1.4.1. Đặc điểm phân loại và phân bố của Isaria tenuipes 10 1.1.4.2. Đặc điểm hình thái của Isaria tenuipes 11 1.1.4.3. Đặc điểm cấu trúc của Isaria tenuipes 12 1.1.5. Đặc điểm sinh học, sinh thái của sâu khoang 14 1.2. Tình hình nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng trên thế giới và Việt Nam 19 1.2.1. Tình hình nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng trên thế giới 19 1.2.1.1. Nghiên cứu về công nghệ lên men nấm ký sinh côn trùng và nấm I. tenuipes 19 1.2.1.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng nấm I. tenuipes để kiểm soát sâu hại 19 1.2.1.3. Tình hình nghiên cứu biện pháp phòng trừ sâu khoang trên thế giới 23 1.2.1.4. Tình hình nghiên cứu lựa chọn nguồn dinh dưỡng làm tăng sinh khối và độc lực của nấm ký sinh côn trùng 25 1.2.2. Tình hình nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng ở Việt Nam 26 6 1.2.2.1. Nghiên cứu về công nghệ lên men nấm ký sinh côn trùng 26 1.2.2.2. Nghiên cứu biện pháp phòng trừ sâu khoang 28 1.2.2.3. Nghiên cứu sử dụng nấm ký sinh côn trùng phòng trừ sâu khoang 30 Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 32 2.1. Quy trình nghiên cứu 32 2.2. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 33 2.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 33 2.4. Phương pháp nghiên cứu 33 2.4.1. Phương pháp phân lập, nuôi cấy nấm Isaria tenuipes 33 2.4.2. Phương pháp bảo quản nấm Isaria tenuipes ở dạng slopes 34 2.4.3. Phương pháp đánh giá sự sinh trưởng và phát triển của nấm trên các loại môi trường (môi trường thạch, môi trường lỏng, môi trường rắn) 35 2.4.3.1. Phương pháp nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của I. tenuipes trên môi trường thạch (môi trường nhân giống cấp 1) 35 2.4.3.2. Phương pháp nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của nấm trên môi trường lỏng (mô trường nhân giống cấp 2) 38 2.4.3.3. Phương pháp nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển trên môi trường rắn 39 2.4.4. Phương pháp đánh giá hiệu lực chế phẩm nấm I. tenuipes phòng trừ sâu non sâu khoang trong phòng thí nghiệm 42 2.4.5. Phương pháp hồi quy tuyến tính xác định tốc độ tăng trưởng của khuẩn lạc và tốc độ phát sinh bào tử trên môi trường 43 2.4.6. Phương pháp phân tích probit xác định LC 50 và LT 50 44 2.4.7. Phương pháp xác định nồng độ bào tử 45 2.4.8. Phương pháp xử lý số liệu 47 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 48 3.1. Nghiên cứu lựa chọn chủng nấm và tối ưu điều kiện nhân giống cấp 48 3.1.1. Ảnh hưởng của các loại môi trường thạch đến sự sinh trưởng và phát triển của của I. tenuipes VN2012 và VN2013 48 3.1.1.1. Ảnh hưởng của các môi trường thạch đến khả năng mọc mầm của bào tử của I. tenuipes VN2012 và VN2013 49 3.1.1.2. Ảnh hưởng của các loại môi trường thạch đến khả năng tăng trưởng 50 7 đường kính khuẩn lạc của I.tenuipes VN2012 và VN2013 3.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng và phát triển của hai chủng nấm I. tenuipes VN2012 và VN2013 52 3.1.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự nảy mầm của bào tử hai chủng nấm I. tenuipes VN2012 và VN2013 53 3.1.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự tăng trưởng đường kính khuẩn lạc hai chủng nấm I. tenuipes VN2012 và VN2013 54 3.2. Nghiên cứu lựa chọn môi trường và phương pháp nhân giống cấp 2 trên môi trường lỏng cho I. tenuipes VN2012 58 3.2.1. Ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của I. tenuipes VN2012 58 3.2.1.1. Ảnh hưởng của thành phần dinh dưỡng đến khả năng tạo khối lượng I. tenuipes VN2012 trên môi trường lỏng 58 3.2.1.2. Khả năng sinh bào tử của I. tenuipes VN2012 trên các môi trường lỏng 60 3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian nuôi đến khả năng sinh trưởng của I. tenuipes VN2012 trên bề mặt môi trường lỏng 61 3.2.2.1. Ảnh hưởng của thời gian nuôi đến khả năng tạo khối lượng của I. tenuipes VN2012 trên bề mặt môi trường lỏng 61 3.2.2.2. Ảnh hưởng của thời gian nuôi đến khả năng sinh bào tử của I. tenuipes VN2012 trên bề mặt môi trường lỏng 62 3.2.3. Nghiên cứu khả năng sinh trưởng của I. tenuipes VN2012 trên môi trường lỏng lắc 64 3.2.3.1. Ảnh hưởng của tốc độ lắc đến khả năng sinh bào tử của I. tenuipes VN2012 trong môi trường lỏng lắc 64 3.2.3.2. Ảnh hưởng của thời gian nuôi đến khả năng sinh bào tử nấm I. tenuipes VN2012 trong môi trường lỏng lắc 65 3.3. Nghiên cứu lựa chọn môi trường rắn và thành phần bổ sung cho nấm I. tenuipes VN2012 có hiệu lực cao trên sâu khoang 66 3.3.1. Ảnh hưởng của các môi trường hạt đến khả năng sinh trưởng và phát triển của I. tenuipes VN2012 66 3.3.1.1. Ảnh hưởng của các loại môi trường hạt đến khả năng phát 66 8 triển sợi nấm của I. tenuipes VN2012 3.3.1.2. Ảnh hưởng của các loại môi trường hạt đến khả năng sinh bào tử của I. tenuipes VN2012 66 3.3.2. Ảnh hưởng của các loại bột tằm bổ sung trong môi trường rắn đến khả năng sinh trưởng và độc lực của nấm I. tenuipes VN2012 69 3.3.2.1. Ảnh hưởng của các loại bột tằm bổ sung đến khả năng sinh trưởng và phát triển của I. tenuipes VN2012 69 3.3.2.2. Hiệu lực của nấm I. tenuipes VN2012 thu từ môi trường rắn có bổ sung hai loại bột tằm trên sâu khoang 70 3.3.3. Xác định tỷ lệ bổ sung và thời điểm thu hồi sinh khối chế phẩm nấm I. tenuipes VN2012 trên môi trường rắn đã lựa chọn 72 3.3.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột ấu trùng tằm đến khả năng phát triển sợi nấm trên môi trường rắn của I. tenuipes VN2012 72 3.3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột ấu trùng tằm bổ sung đến sự sinh bào tử trên môi trường rắn của I. tenuipes VN2012 72 3.3.4. Thu sấy tạo chế phẩm và đánh giá hiệu lực của chế phẩm I. tenuipes VN2012 trên sâu khoang 74 3.3.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian sấy chế phẩm đến khối lượng và nồng độ bào tử của nấm I. tenuipes VN2012 74 3.3.4.2. Hiệu lực của chế phẩm nấm I. tenuipes VN2012 trên sâu khoang 76 3.4. Tổng hợp quy trình nhân sinh khối nấm I. tenuipes VN2012 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 KẾT LUẬN 80 KIẾN NGHỊ 81 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC HÌNH 94 9 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung BTTN Bảo tồn thiên nhiên Bt Bào tử CT Công thức C. Cordyceps CV% Độ biến thiên của mẫu ĐTHT Đông trùng - Hạ thảo EPF Entomopathogenic fungi EPF Entomology Pathogenic Fungi I. Isaria VN2012 I. tenuipes VN2012 VN2013 I. tenuipes VN2013 LSD Phương sai mẫu MT Môi trường SD Độ lệch chuẩn TB Trung bình TN Thí nghiệm VQG Vườn Quốc Gia NSP Ngày sau phun NSC Ngày sau cấy DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1. Các kiểu hình của Isaria tenuipes 11 Bảng 3.1. Ảnh hưởng của các loại môi trường đến thời gian nảy 49 10 mầm (GT x ) của của I.tenuipes VN2012 và VN2013 Bảng 3.2. Tốc độ tăng trưởng của hệ sợi nấm trên các môi trường 50 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian nảy mầm (GT x ) của hai chủng nấm I.tenuipes VN2012 và VN2013 53 Bảng 3.5. Tốc độ tăng trưởng khuẩn lạc của hai chủng nấm theo thời gian 56 Bảng 3.6. Khả năng phát triển sợi nấm trên bề mặt các môi trường lỏng của I. tenuipes VN2012 58 Bảng 3.7. Khả năng tạo sinh khối nấm I. tenuipes VN2012 trên các môi trường lỏng 59 Bảng 3.8. Khả năng sinh bào tử I. tenuipes VN2012 trên các loại môi trường lỏng 60 Bảng 3.9. Khả năng tạo sinh khối nấm theo thời gian của I. tenuipes VN2012 61 Bảng 3.10. Khả năng phát sinh bào tử theo thời gian của I. tenuipes VN2012 63 Bảng 3.11. Ảnh hưởng của tốc độ lắc đến khả năng sinh bào tử và kích thước hạt nấm 64 Bảng 3.12. Nồng độ bào tử theo thời gian nuôi trên môi trường lỏng lắc của I. tenuipes VN2012 65 Bảng 3.13. Khả năng sinh bào tử trên các loại môi trường hạt của I.tenuipes VN2012 67 Bảng 3.14. Khả năng sinh bào tử của I. tenuipes VN2012 trên môi trường rắn với các loại bột bổ sung khác nhau 69 Bảng 3.15. Hiệu lực của nấm I. tenuipes VN2012 từ môi trường rắn có bổ sung hai loại bột tằm khác nhau trên sâu khoang 70 Bảng 3.16. Thời gian gây chết 50% và 70% số sâu khoang của I.tenuipes VN2012 từ môi trường rắn có bổ sung các loại bột khác nhau 71 Bảng 3.17. Khả năng phát sinh bào tử của I. tenuipes VN2012 trên môi trường rắn với các hàm lượng bột ấu trùng 73 . TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN VĂN CẢNH NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG NHÂN SINH KHỐI NẤM Isaria tenuipes ĐỂ ỨNG DỤNG PHÒNG TRỪ SÂU KHOANG Spodopptera litura. dưỡng nhân sinh khối nấm Isaria tenuipes để ứng dụng phòng trừ sâu khoang Spodoptera litura (Fab. ) hại cây trồng . 15 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu