Quản lý sâu hại bệnh - Tính kháng sâu bệnh hại của cây trồng

Nội dung text: Quản lý sâu hại bệnh - Tính kháng sâu bệnh hại của cây trồng

1. 06-Apr-15 Để hiểu hiện tượng kháng sâu của cây TÍNH KHÁNG SÂU BỆNH HẠI cần hiểu quan hệ giữa sâu và cây chủ CỦA CÂY TRỒNG  Các bước tấn công cây chủ của sâu hại:  Tìm tới sinh cảnh có cây chủ và tìm cây chủ  Nhận ra cây chủ  Chấp nhận cây chủ Từ tính kháng sâu kinh điển  Cây chủ trở thành cây thích hợp tới Cây kháng sâu có thể ảnh hưởng tới các bước cây trồng biến đổi gen này TÌM SINH CẢNH CÂY CHỦ TÌM SINH CẢNH CÂY CHỦ VÀ TÌM CÂY CHỦ VÀ TÌM CÂY CHỦ  Tín hiệu bao gồm:  Màu xanh hay màu vàng (rệp muội, rệp phấn, bọ rầy )  Hóa chất dễ bay hơi (semiochemicals)  Nhiệt độ hay độ ẩm  Hình bóng cây 1
2. 06-Apr-15 Nhận ra hoặc chấp nhận CÂY CHỦ TRỞ THÀNH CÂY cây chủ THỨC ĂN THÍCH HỢP  Các tín hiệu đặc trưng hơn  Chất lượng dinh dưỡng hợp lý  Các tín hiệu xúc giác riêng  Không có chất độc  Tiết dịch hóa chất  Có chứa thành phần đảm bảo sự phát  Dáng vẻ, mùi vị của cây chủ triển và sinh sản của sâu hại Các yếu tố của cây can thiệp KHÁI NIỆM TÍNH KHÁNG vào quá trình lựa chọn cây chủ SÂU BỆNH CỦA CÂY CHỦ  Yếu tố vật lý  Giống cây kháng sâu bệnh  Mọng nước (Succulence), độ dai, lông, gai o Giống cây trồng không bị sâu hại hoặc vi sinh vật tấn công hoặc chỉ bị hại ở mức nhẹ.  Màu sắc và hình dáng  Tính kháng sâu hại  Yếu tố hóa học Chemical factors o Giống cây có khả năng chống lại sự tấn công của 1  Chất chuyển hóa nguyên sinh (Primary loài sâu hại hoặc làm giảm tác hại do sâu hại. metabolites)  Tính kháng bệnh hại  Enzym, hormon, carbohydrat, lipid, protein, và hợp chất phospho. o Giống cây có khả năng chống đối, ngăn cản sự xâm  Chất thứ sinh nhập, lây lan của vật gây bệnh. Cây không bị nhiễm bệnh, hoặc nhiễm ở mức rất thấp, không ảnh hưởng  Chất “đánh dấu”, tín hiệu vị giác (terpene, flavonoid, coumarin, alkaloid) tới sinh trưởng, năng suất cây. 2
3. 06-Apr-15 KHÁI NiỆM TÍNH KHÁNG CƠ CHẾ KHÁNG SÂU HẠI SÂU BỆNH CỦA CÂY CHỦ CỦA CÂY CHỦ  Cơ chế không ưa thích = Nonpreference (= antixenosis)  Tính miễn dịch  Ngăn cản sâu hại tập trung (giảm mức độ hấp dẫn/xua  Tính kháng sâu bệnh của cây trồng đuổi sâu hại) = đổi màu, lông tơ  Khả năng kháng của cây trồng đối với các tác động gây hại của sâu hại và vật gây bệnh.  Cơ chế kháng sinh (Antibiosis)  Có chất độc, không có hoặc mất cân bàng nguồn dinh  Tính mẫn cảm với sâu hại dưỡng thiết yếu, enzym ức chế.  Cây không có khả năng chống lại sự tấn công của 1  Hậu quả làm sâu hại chết, có tốc độ phát triển không loài sâu hại, có tỷ lệ bị hại, mật độ sâu hại cao. bình thường, không hóa nhộng được .  Tính mẫn cảm với bệnh hại  Cơ chế chịu đựng (Tolerance)  Cây không có khả năng chống lại sự xâm nhập, lây lan  Sâu hại có thể phát sinh nhưng gây hại nhẹ hoặc không của vật gây bệnh. gây ra thiệt hại kinh tế; cây có năng suất bình thường CƠ CHẾ KHÔNG ƯA THÍCH CƠ CHẾ KHÁNG SINH  Đặc điểm hóa học  Khái niệm  Không có hóa chất hấp dẫn sâu hại (giảm hoặc  Tác động của chất kháng sinh có trong cây không có chất cucurbitacin ở cây nhóm bầu bí) đối với sâu hại.  Có hóa chất xua đuổi sâu hại  Làm cho sâu hại sinh trưởng, phát triển  Đặc điểm hình thái không tốt, có tỷ lệ sống thấp.  Lông / lông tơ ngăn cản Rầy đậu tương  Thí dụ Asparagine kích thích dinh dưỡng,  Lông móc của cây ngăn cản rầy và sâu hại hạt cây nhiều chất này dễ nhiễm sâu.  Râu ngô có ảnh hưởng tới sự tấn công của sâu hại bắp ngô (corn earworm Heliothis zea).  Chất –Sitosterol ức chế dinh dưỡng sâu hại. Giống nhiễm sâu có hàm lượng – Sitosterol thấp. 3
4. 06-Apr-15 CƠ CHẾ KHÁNG SINH CƠ CHẾ KHÁNG SINH  Asparagine  –Sitosterol Beta sitosterol có nhiều trong ngô, có lợi cho sức khỏe CƠ CHẾ KHÁNG SINH CƠ CHẾ KHÁNG SINH  Ví dụ  Ví dụ  DIMBOA (2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4-  DIMBOA (2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4- benzoxazin-3-one) trong hạt ngô. benzoxazin-3-one) trong hạt ngô.  Hàm lượng acid amin thấp ở đậu Hà Lan  Cơ chế kháng sâu ở Ruồi nhỏ hại lúa mì (Hessian fly)  Ví dụ thuyết phục nhất ở cây đậu tương: là kết quả của quá trình bị hại và ngay sau đó cây sản sinh ra chất alexin  (và bây giờ là cây chuyển gen vi khuẩn Bt) 4
5. 06-Apr-15 CƠ CHẾ KHÁNG SINH CƠ CHẾ KHÁNG SINH  DIMBOA Ruồi nhỏ (Hessian fly) CƠ CHẾ KHÁNG SINH CƠ CHẾ CHỊU ĐỰNG  Ví dụ  Chịu được 1 loài sâu hại tấn công, vẫn sinh  Giống lúa kháng sâu đục thân có hàm lượng silic cao. Acid benzonic và trưởng và cho năng suất bình thường. xilicinic kìm hãm sâu đục thân lúa  Đậu tương chịu sâu ăn lá.  Maizin (một glucozit) có trong lõi ngô ức  Ngô chịu được Sâu đục bắp ngô (do có râu chế sâu xanh Helicoverp zea ngô).  Ngô kháng sâu tổng hợp được DIMBOA  Ngô chịu được sâu hại rễ (rễ tái sinh mạnh sau khi bị hại) 5
6. 06-Apr-15 Cơ sở di truyền của tính Phản ứng của sâu hại với kháng sâu hại giống kháng sâu  Sâu hại có gen “cực độc” lại chống  Oligogenic: gen chính (một hoặc vài gen)  Ví dụ kháng Ruồi nhỏ (Hessian fly- Mayetiola được các cơ chế kháng sâu của cây trồng destructor (Say)), kháng bọ xít xanh .  Rầy nâu ở lúa  Polygenic: nhiều gen  Ruồi nhỏ ở lúa mì  Giống ngô kháng / chịu được European corn borer (Ostrinia nubilalis)  Cytoplasmic: có ở cây kháng bệnh, chưa thấy ở cây kháng sâu. CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ CỦA CÂY CHỦ  Tính kháng bệnh bẩm sinh tạo ra tính miễn  Cơ chế giải phẫu – hình thái dịch khác nhau: Tính miễn dịch thụ động và  Nhóm cơ chế quan trọng của miễn dịch thụ động tính miễn dịch chủ động.  Độ dày lớp biểu bì, lớp sáp, đặc điểm phủ lông tơ ở lá,  Tính miễn dịch thụ động do 3 cơ chế tạo ra: cấu tạo lớp bần, số lượng lỗ khí khổng, hình dạng lỗ khí khổng, Đặc điểm nở hoa, hình dạng bên ngoài  Cơ chế giải phẫu – hình thái  Biểu bì dày của cây Hoàng liên (Berberis spp. kháng  Cơ chế chức năng – sinh lý nấm gỉ sắt do nấm Puccinia graminis gây ra.  Cơ chế hóa học  Tính miễn dịch chủ động do:  Vết hoại tử bảo vệ  Hình thành kháng độc tố và hoạt hóa men  Hiện tượng thực bào 6
7. 06-Apr-15 CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ CỦA CÂY CHỦ  Cơ chế giải phẫu – hình thái  Cơ chế chức năng – sinh lý  Lúa mì khi hoa nở kín bị bệnh than nhẹ hơn với giống  Hoạt động mở của khí khổng: Lúa mì kháng bệnh gỉ sắt hoa nở mở do nấm Puccinia graminis vào buổi sáng mở khí  Khoai tây lá rậm rạp bị bệnh mốc sương lá do khổng muộn hơn Phytophthora infestans nặng hơn so với giống ít lá và lá  Khả năng tạo sẹo khi bị thương dựng đứng  Đặc điểm trao đổi chất: cây kháng có quá trình tổng hợp mạnh hơn quá trình phân giải.  Đặc điểm nảy mầm CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ CỦA CÂY CHỦ  Cơ chế hóa học  Cơ chế hóa học  Độ acid của dịch tế bào, các chất anthxian, phenol,  Độ acid của dịch tế bào, các chất anthxian, phenol, glucoxit, fluoxit cản trở sự lây lan của bệnh. glucoxit, fluoxit cản trở sự lây lan của bệnh  Độ axid dịch tế bào cao kháng bệnh sương mai (Plasmospara viticola) tốt hơn 7
8. 06-Apr-15 CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CỦA CÂY CHỦ CỦA CÂY CHỦ  Cơ chế hóa học  Vết hoại tử bảo vệ  Hàm lượng solanin cao chống bệnh mốc sương  Hình thành vết hoại tử hay tự chết từng phần mô. (Phytophthora infestans) tốt hơn  Hóa bần của một số tế bào xung quanh vết thương  Trong khu vực hoại tử vật gây bệnh không lây nhiễm được. CƠ CHẾ KHÁNG BỆNH HẠI CÁC LOẠI TÍNH KHÁNG CỦA CÂY CHỦ SÂU BỆNH Ở CÂY TRỒNG  Hình thành kháng độc tố và hoạt hóa men  Tính kháng không di truyền  Men ô xy hóa càng mạnh kháng bệnh càng cao  Tính kháng sinh thái (kháng giả): Xuất hiện tạm thời  Độc tố ức chế bào tử vật gây bệnh  Tính kháng tạo được: Do sử dụng biện pháp nhân tạo  Tính kháng di truyền  Hiện tượng thực bào (Cytoplasmic)  Tính kháng ngang: do gen thứ quyết định, tính kháng  Nguyên sinh chất tạo ra thể thực bào chống lại vi đa gen, kháng nhiều nòi hoặc loại dịch khác nhau. Ổn khuẩn gây hại. định trong thời gian dài hơn nhưng mức độ đạt không cao  Nhân tế bào thực vật đôi khi cũng diệt được vi khuẩn  Tính kháng dọc do gen chính quyết định, do 1 hoặc vài gen. Dễ bị mất nhưng mức kháng cao. 8
9. 06-Apr-15 SỰ SỤP ĐỔ TÍNH KHÁNG CHIẾN LƯỢC SỬ DỤNG SÂU BỆNH CỦA CÂY GIỐNG KHÁNG SÂU BỆNH 1. Sử dụng luân phiên giống kháng mang gen chính. Không  Lịch sử quá trình cùng tiến hóa gieo trồng liên tục trên diện rộng 1 giống kháng sâu bênh  Ký sinh-Ký chủ hay sâu hại-cây thức ăn mang gen chính. Cần có 2 – 3 giống kháng sâu bệnh cặp ép sinh vật (cây-sinh vật hại). mang gen chính. (gen rotation).  Cây và sinh vật hại cùng biến đổi tạo ra 2. Kết hợp các gen chính kháng sâu bệnh (Pyramiding). kiểu di truyền mới = biotyp hay chủng mới Kết hợp 2 hoặc nhiều gen chính kháng sâu bệnh trong 1 của sâu hại/vật gây bệnh. giống cây.  1970: giống lúa IR26, IR28, IR30 kháng 3. Sử dụng cây trồng có tính kháng ngang. Giống kháng rầy nâu biotyp1. Sau đó rầy biến đổi thành sâu bệnh có cơ chế kháng đa gen có tính kháng sâu bệnh biotyp2 (1975-77). Giống kháng rầy nâu lâu bền hơn. biotyp2 là IR32, IR36, IR42. 4. Dùng giống kháng sâu bệnh nhiều dòng. Crop multilines  Sau vài năm rầy nâu lại có biotyp mới. 5. Tăng tính đa dạng di truyền.  .  Những lưu ý về vấn đề cây Xác định mục tiêu đối với kháng sâu bệnh trong IPM cây kháng sâu bệnh  Cái giá có thể phải trả cho cây kháng SB  Năng suất  Tầm quan trọng của cây trồng?  Cây kháng SB có thể phải sử dụng quá nhiều  Sự phổ biến của loài sinh vật hại cần năng lượng cho cơ chế tự vệ hay nói khác đi có năng suất thấp . kháng (loài dịch hại đích)?  Nguy cơ bị hại bởi các loài sâu, loại bệnh khác  Tầm quan trọng của các loài sinh vật  Các đặc điểm của sản phẩm cuối bị ảnh hưởng hại khác?  Dáng vẻ, hương vị, yêu cầu của khách hàng .  Liệu tính kháng đối với 1 loài có làm lu mờ  Bản chất tự nhiên của hợp chất kháng sinh nhu cầu phòng trừ loài gây hại khác? và chất xua đuổi  Chi phí quản lý sâu hại (cho việc tạo  Có sẵn cây kháng và cho thuốc BVTV) 9
10. 06-Apr-15 Tại sao cần chuyển gen Bacillus Tài liệu tham khảo về tính kháng thuringiensis vào cây trồng? sâu hại  Bt kurstaki được dùng làm thuốc trừ sâu tử những năm 1960  Teetes, G. 1996. Plant Resistance to Insects: A  Vi khuẩn được chế biến dưới dạng dung dịch, bột Fundamental Component of IPM thấm nước và bột.  ( )  Chế phẩm chứa bào tủ vi khuẩn và các tinh thể  Radcliffe, R.H. 2000. Breeding for Hessian Fly protein độc với sâu hại. Resistance in Wheat.  Hạn chế:  ( )  Có thời gian tồn dư ngắn trong cây do bị làm mất tác dụng bởi tia cực tím.   Phải được sâu non ăn vào cơ thể mới giết được  Biện pháp sinh học phòng trừ sâu bệnh hại chúng.  Không thể diệt được sâu hại nhóm đục thân cành, đục quả do chúng không hoặc ăn rất ít lớp bề mặt có vi khuẩn Bước 1: Chuyển gen Bt vào nấm Bước 2: chuyển gen vào cây trồng  Một số loài cây chuyển gen ở Hoa Kỳ:  Chuyển gen có độc tố Bt vào nấm Pseudomonas syringae, kết quả là nấm coa  Ngô chuyển gen Bt vách dầy hơn có khả năng chống được độc tố  Mục đích đầu: kháng European corn borer, bây của U-V degradation giờ kháng corn rootworm  Chế phẩm: MVP (diệt “sâu bướm”) và M-Trak  Khoai tây chuyển gen Bt (diệt sâu non bọ khoai tây  Kháng bọ khoai tây Colorado potato beetle  Có thời gian tác dụng là 3 đến 5 ngày so với 1-2  Bông chuyển gen Bt ngày của sản phẩm trước đây.  Kháng tobacco budworm và cotton bollworm  Không đưa sản phẩm vào môi trường 10
11. 06-Apr-15 Phương pháp chuyển gen cho cây kháng sâu bệnh Tài liệu tham khảo  Thuận lợi  Transgenic Crops: An Introduction and  Tốc độ Speed Resource Guide  Tính đặc trưng của thay đổi genSpecificity of  genetic change   Phenomenal increase in possible genetic sources Bacillus thuringiensis: Sharing its Natural of resistance Talent with Crops  Disadvantages   Unknown nontarget impacts of the antibiotic or antixenotic component  Subsequent export and domestic market concerns  Pest biotypes that overcome resistance  Panacea attitude 11