Nghiên cứu chế tạo một số chế phẩm, mồi nhử và bẫy bướm của sâu đục thân cà phê, qua đó sử dụng pheromone làm công cụ hỗ trợ dự báo tình hình, kiểm soát sâu hại cây trồng

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
1.1 Lý do chọn đề tài
Du nhập vào Việt Nam từ năm 1857, cho đến nay cây cà phê mỗi năm mang về
một lượng kim ngạch trên 2 tỷ USD. Nhưng tình hình phát sinh sâu bệnh trên cây cà phê
đang diễn biến hết sức phức tạp, trong đó gây thiệt hại nặng nề nhất là sâu đục thân mình
trắng Chevrolat Xylotrechus quadripes (Coleoptera: Cerambycidae) trên cà phê Arabica
tại Ấn Độ, Sri Lanka, Trung Quốc, Việt Nam và Thái Lan. Việc áp dụng các biện pháp
phòng trừ sâu bệnh vẫn cịn nhiều hạn chế, chưa có thuốc đặc trị, việc sử dụng thuốc bảo
vệ thực vật trên cây cà phê cũng có nhiều vấn đề đáng bàn… gây thiệt hại lớn cho người
dân.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Cần thực hiện trên diện rộng, qui mô lớn, đồng bộ để phát huy được thế mạnh và
tính hiệu quả việc sử dụng pheromone trong kiểm sốt mật độ cơn trùng.
- Giúp mơi trường xanh sạch và an tồn hơn khi là một cơng cụ kiểm sốt dịch hại
mang tính chiến lược.
- Phổ biến sử dụng pheromone trong công tác bảo vệ thực vật đến người dân.
- Phát triển nghiên cứu tổng hợp các loại pheromone côn trùng đi vào chiều sâu, tính
đa dạng và số lượng đảm bảo cho cơng tác bảo vệ thực vật.
- Ích lợi cho kinh tế xã hội: giảm số lượng thuốc trừ sâu gây ô nhiễm mơi sinh cùng
những chi phí sản xuất chúng.

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu chế tạo một số chế phẩm, mồi nhử và bẫy bướm của sâu đục thân cà phê,
qua đó sử dụng pheromone làm cơng cụ hỗ trợ dự báo tình hình, kiểm sốt sâu hại cây
trồng.

1


- Kết hợp các phương pháp dự báo với phòng trừ sinh học của pheromone với các

phương pháp hiệu quả khác (IPM) đối với cây trồng, mà không dùng thuốc trừ sâu gây ô
nhiễm môi sinh và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Giúp cho người dân có hiểu biết và ý thức trong việc bảo vệ sức khỏe cho bản thân
và cộng đồng.
- Đối với lĩnh vực khoa học có liên quan: Pheromone là một công cụ quan trọng giúp
cho việc áp dụng IPM hiệu quả

2.1 Giới thiệu về sâu đục thân mình trắng - bore (Xylotrechus
quadripes Chevrolat)
2.1.1 Phân loại
Xén tóc đục thân (hại cà phê) có tên khoa học là Xylotrechus quadripes Chevrolat, thuộc
họ Cerambycidae (xén tóc), bộ Coleoptera (Cánh Cứng).

2.1.2 Đặc điểm hình thái và sinh học
Thành trùng là lồi xén tóc nhỏ, màu đen với những vân màu xám. Chiều dài cơ
thể từ 9-14 mm. Cánh trước xén tóc đực thường che kín bụng, trong khi cánh của xén tóc

2


cái khơng che kín bụng. Thời gian sống của thành trùng từ 14-20 ngày, tối đa 30 ngày. Số
trứng đẻ của mỗi thành trùng cái từ 50-100 cái.

Trứng hình bầu dục, một đầu nhọn, chiều dài từ 1,2-1,5 mm, rộng từ 0,4-0,5 mm.
Khi mới đẻ trứng màu trắng sữa, vài ngày sau có màu vàng xanh và trước lúc nở có màu
hồng nhạt, thời gian ủ trứng từ 5-12 ngày.

Ấu trùng mới nở màu hồng nhạt, sau trắng dần, gần hố nhộng có màu vàng nhạt.

Ấu trùng có chiều dài thân từ 10-18 mm, đôi khi dến 27 mm, thân dẹp, các đốt ngực rộng,
các đốt bụng càng về cuối càng nhỏ dần. Hàm rất mạnh. Giai đoạn ấu trùng phát triển từ
3-6 tháng.
Nhộng là loại nhộng trần, thời gian nhộng khoảng 14 ngày.
3


2.1.3 Tập quán sinh sống và cách gây hại
Sau khi vũ hóa, thành trùng vẫn nằm yên trong thân cây, từ 2-5 ngày sau mới chui
ra ngoài hoạt động. Thành trùng hoạt động mạnh khi nhiệt độ cao, ánh sáng nhiều. Vì vậy
xén tóc thường bắt cặp vào buổi sáng và đẻ trứng từ trưa đến 3-4 giờ chiều.
Trứng được đẻ rải rác hay tập trung trong các kẻ nứt của vỏ cây. Thời gian đẻ
trứng kéo dài từ 1-15 ngày.
Ấu trùng sau khi nở 1-2 ngày bắt đầu đục vào vỏ cây và đục quanh phần vỏ ở giai
đoạn tuổi 1 (khoảng 95%). Khi đục đến phần giáp vỏ và gỗ thì đa số là ấu trùng tuổi 2
(khoảng 70%). Khi có chiều dài thân trên 6 mm, khoảng tuổi 3, ấu trùng bắt đầu đục vào
phần gỗ của cây, đục vòng quanh thân làm đứt các mạch gỗ. Đường đục bên trong thân
cây cà phê nhỏ thường là thẳng nhưng trên thân cây to đường đục thường ngoằn ngoèo,
có nhiều nhánh ngang, đường đục có thể đi lên hay xuống. Đến tuổi 5 hoặc 6, lớn đủ sức,
ấu trùng đục một đường lên phía trên thân cây cà phê và lệch ra phía ngồi, sát vỏ. Khi sát
với vỏ cây ấu trùng đục một khoang rộng như một cái túi và quay đầu ra ngồi nằm n
để hóa nhộng. Tỉ lệ ấu trùng đục ra sát phần vỏ chiếm khoảng 96%.

Triệu chứng để nhận diện cây cà phê bị lồi xén tóc này gây hại:
1. Lá non bị biến dạng, màu hơi vàng, mép lá hơi xoắn, lá héo như bị thiếu nước,
trong khi các lá dưới còn xanh tốt. Cây mọc thêm nhiều chồi thân.
2. Trên thân có những vết, lằn vịng quanh, hơi nứt nẻ. Tách vỏ ra sẽ thấy các đường
đục. Cây có thể bị gảy dễ dàng.
3. Cây có sâu vũ hóa bay đi có những lỗ hổng đường kính 3mm

4


2.1.4 Vịng đời
Khi xén tóc trưởng thành có mặt trên cây cà phê, chúng ngay lập tức giao phối và
sau khi giao phối con cái bắt đầu đẻ trứng nằm trong tháng mười, tháng mười một, tháng
tư, tháng sáu. Trứng nở trong khoảng 14 ngày và ấu trùng đầu tiên dưới vỏ cây trong một
thời gian 2 tháng. Sau đó instars đường hầm lên đến 9 tháng nữa và sau đó mang một
buồng để gần bên ngồi của thân cây trước khi triển thành nhộng. Tổng cộng 6 giai đoạn
ấu trùng (instar) phát triển bên trong thân cây cà phê và phải mất khoảng 172 ngày để
hoàn thành từ ấu trùng instar đầu tiên để ấu trùng instar cuối cùng. Nó có nghĩa là ấu
trùng giai đoạn có thể hồn thành trong 6 tháng khi các instar cuối cùng đạt đến buồng
nhộng. Hóa nhộng kéo dài 30-40 ngày.

Bọ cánh cứng trưởng thành vẫn còn trong buồng nhộng 3-7 ngày trước khi cắt một
lỗ thoát, và người lớn đang nổi lên ngay lập tức tìm kiếm người bạn đời. Nam giới trưởng
thành sống 2-3 tuần trong khi phụ nữ sống sót cho 9-30 ngày, trong thời gian tới 100 quả
trứng được đặt trong các vết nứt và kẽ nứt của vỏ cây trên thân chính. Các chu kỳ cuộc
sống được hồn thành trong khoảng 12 tháng.

2.1.5 Yếu tố ảnh hưởng đến mật số
2.1.5.1 Giống và tuổi cây
Cây cà phê trên 1,5 tuổi có thể bị hại, nhưng nặng nhất khi cây từ 3 năm tuổi trở
lên. Cây càng già càng bị hại nặng.
5


Giống cà phê “Coffea arabica” tức “cà phê chè” dễ bị lồi xén tóc này tấn cơng.
Những cây có nhiều thân, cành lá rậm rạp, che phủ kín thân thường ít bị gây hại. Trái lại,
những cây chỉ có một thân và các cành cấp I và cấp II có lá thưa thớt thì đều bị lồi này

gây hại. Đó là do thành trùng của lồi này có đặc tính là trong thời kỳ đẻ trứng thường tìm
đến những cây thích hợp để đẻ trứng bằng cách bay thẳng vào thân cây; nếu trên đường
bay vào bị vấp phải các cành hoặc lá, lập tức chúng bay trở lại. Sau đó chúng định hướng
lại và bay vào tiếp. Cứ như thế diễn ra nhiều lần mà không vào được thân cây, chúng sẽ
bay sang cây khác. Vì thành trùng khơng có thói quen bị từ lá hoặc cành vào thân cây,
nên thân cây có cấu trúc "hở" sẽ bị hại nhiều hơn.
2.1.5.2 Ánh sáng
Trong vườn cà phê, những cây phơi ra nắng nhiều bị tấn công nhiều hơn các cây
trong mát.
2.1.5.3 Biện pháp phịng trị
Trồng cây che mát thích hợp để giảm cường độ ánh sáng trong vườn cà phê.
Vì ấu trùng và nhộng có thể sống trong những thân cây đốn xuống và khô trong
thời gian khá lâu nên cưa, đốn và đốt hay chôn các cành hay thân cây bị tấn công.
Dùng các loại thuốc trừ sâu thông dụng, trộn một phần thuốc với 5 phần đất sét, 10
phần nước và thêm 10 phần phân trâu bò quét lên thân các lô cà phê trên 2 năm tuổi.

6


CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Thành phần sâu hại trên cây cà phê chè, đặc điểm sinh vật học, sinh thái học của
rệp sáp mềm nâu (Coccus hesperidum Linnaeus) và biện pháp phòng trừ tại Sơn La, vụ
xuân hè, năm 2009
Chưa có đề tài nào nghiên cứu tổng hợp pheromone sâu hại cà phê được cơng bố.

2.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước
o Năm 2001, Marc Rhainds Center for Environmental Biology, Department of
Biological Sciences, Simon Fraser University, Burnaby, B.C., V5A 1S6, Canada
và các cộng sự đã công bố nghiên cứu pheromone dẫn dụ của sâu đục thân

mình trắng trên cây cà phê, Xylotrechus quadripes Chevrolat. Xác định được các
thành phần pheromone: 2-hydroxy-3-decanone, 2,3-decanedione, (S)-2-hydroxy-3decanone
Pheromone communication and mating behaviour of coffee white stem borer, Xylotrechus
quadripes Chevrolat (Coleoptera: Cerambycidae)
O
C7H15

2-decene
O

O

OR
Octanal

NC

C7H15
C7H15

OH

7


o Năm 2005, D. R. Hall, A. Cork và các cộng sự ở viện tài nguyên thiên nhiên , đại
học Greenwich, Anh. (Natural Resources Institute, University of Greenwich,
Chatham Maritime,Kent ME4 4TB, UK)đã nhận danh các thành phần pheromone
giới tính nam của sâu đục thân mình trắng, Xylotrechus quadripes. Bao gồm: (S )2-hydroxy-3-decanone, 3-hydroxy-2-Decanone, (S,S)-2,3-dihydroxyoctane, 2Hydroxy-3-octanone, 2,3-decanedione, 2-phenylethanol
Identification of components of male-produced pheromone of coffee white stemborer,

Xylotrechus quadripes

Jocelyn G. Millar và Jardel A. Moreira khoa côn trùng học University of California,
Riverside CA 92521, USA.
Lawrence M. Hank và Emerson S. Lacey, University of Illinois at Urbana-Champaign,
Urbana IL 61801, USA
8


James D. Barbour, Southwest Idaho Research and Extension Center, University of Idaho,
Parma, ID 83660-6590

Pheromone Chemistry of Cerambycid Beetles

o Luận án thực hiện một phần yêu cầu của Đại học Greenwich cho bằng cấp của
Tiến sĩ Triết học: Nghiên cứu pheromone giới tính của lồi sâu bướm Pine Looper,
Bupalus

piniaria

L.

(LEPIDOPTERA:

GEOMETRIDAE)

của

Sumathi

Chittamuru.
STUDIES ON THE FEMALE SEX PHEROMONE OF THE PINE LOOPER MOTH,
Bupalus piniaria L. (LEPIDOPTERA: GEOMETRIDAE)

9


10


CHƯƠNG 3
NỘI DUNG
3.1 Phản ứng Wittig
Phản ứng xảy ra giữa các hợp chất carbonyl (aldehyde, ketone) với các tác chất
triphenylphosphonium ylide tạo thành alkene.

Hình 7 Cơ chế phản ứng Wittig

Phản ứng Wittig được sử dụng như một giai đoạn chính trong tổng hợp các hợp chất
thiên nhiên để tạo liên kết đôi C=C. Lợi thế của phản ứng này là việc lựa chọn vị trí để
hình thành liên kết đơi và khả năng lựa chọn lập thể bằng việc áp dụng những điều kiện
phản ứng liên quan như phụ thuộc vào loại ylide, loại hỗn hợp carbonyl hay điều kiện
phản ứng có thể tạo thành (E) hoặc (Z)-alkene.
3.1.1 Phản ứng Wittig cổ điển
Trong phản ứng Wittig, muối phosphonium được xử lý với base tạo ylide. Phản ứng
thường được thực hiện dưới những điều kiện các chất phải khan, với base mạnh, phản ứng
được hình thành qua hai bước.
11

Bước 1: Carbon nucleophile của tác nhân Wittig cộng vào carbon electrophile trong
nhóm carbonyl phân cực, electron từ liên kết π của carbon-oxygen được sử dụng hình
thành liên kết với ngun tử phosphorus. Sự hình thành này tạo ra vịng bốn trung gian
được gọi là oxaphosphetan.
Bước 2: Sự phá hủy vòng bốn bằng cách cắt đứt liên kết carbon-phosphorus và
carbon-oxygen dẫn tới hình thành liên kết π giữa carbon-carbon của alkene và hợp chất
triphenylphosphine oxide.

Hình 8 Phản ứng Wittig cổ điển

3.1.2 Phản ứng Wittig cải biến
a) Phản ứng Horner-Wadsworth-Emmons
- Phản ứng Horner-Wadsworth-Emmons (HWE) là phản ứng của phosphonate
carbanion với hợp chất carbonyl.
- Phosphonate carbanion được tạo thành bởi alkyl phosphonate ester với base như
NaH, n-BuLi, NaOEt. Alkyl phosphonate ester lại được tạo nên từ phản ứng halogen với
phosphate ester.
Cơ chế và hóa học lập thể.
Electron withdrawing group (EWG).
12


Hình 9 Cơ chế phản ứng Horner-Wadsworth-Emmons
b) Phản ứng Horner-Wittig
Horner và cộng tác viên của ông là những người đầu tiên thành cơng trong việc tạo
thành alkene với sự có mặt của phosphine oxide và base khi phản ứng với aldehyde.

Hình 10: Cơ chế phản ứng Horner-Wittig

13

3.2 Sơ đồ tổng hợp 2,3-decanedione
CHO

CH3 CH2 PPH3Br

H2O2
OH

OH
KMnO4
O

O

2.2 Hóa chất, thiết bị và dụng cụ
2.2.1 Thiết bị và dụng cụ
Các thiết bị sử dụng trong quá trình tổng hợp gồm có :
+ Cân điện tử.
+ Bồn siêu âm Đài Loan.
+ Thanh siêu âm HP50H - Đức.
+ Cột sắc kí sử dụng silica gel 60 (20-400 mesh, E Merck, Darmstadt, Đức).
+ Sắc kí lớp mỏng (TLC) trên bản nhơm, lớp hấp phụ bằng silica gel, chạy trên hệ
dung môi petroleum ether:diethyl ether, hiện hình bằng hơi iodine, dung dịch
Sulfuric acid 10% (trong ethanol).
2.2.2 Hóa chất
+ Acetone
+ Acetic acid
+ Octanal

+ Ethyltriphenyl-phosphonium bromide
14


+ Postassium permanganate
+ Cupric acetate
+ Hydrogen peroxide

15


PHẦN III KẾT LUẬN

Nghiên cứu tổng hợp thành công 2,3-decanedione là tiền đề kết hợp với các chế
phẩm sinh học khác giúp phịng trừ sâu đục thân mình trắng hại cà phê, nhằm đảm bảo
sức khỏe của người sử dụng và giảm thiểu tác hại đối với môi trường xung quanh.

16


PHẦN IV THỜI GIAN LÀM LUẬN VĂN
---------1. Thu thập tài liệu: 1/7/2010-1/9/2010
2. Thực nghiệm và viết chương 1: 2/9/2010-2/10/2010
3. Thực nghiệm và viết chương 2: 2/10/2010-2/11/2010
4. Thực nghiệm và viết chương 3: 2/11/2010-2/12/2010
5. Thực nghiệm và viết chương 4: 2/12/2010-2/2/2011
6. Chỉnh sửa luận văn: 2/2/2011-2/4/2011

17

PHẦN V TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
(1)

Báo cáo nghiên cứu ngành cà phê, ngân hàng thế giới , ban nông nghiệp và phát
triển nông thôn, 6/2004.

(2)

PGS.TS Trần Huy Thọ, Trương Văn Hàm, Bộ côn trùng – Viện bảo vệ thực vật Bộ
nông nghiệp và PTNN, Kết quả nghiên cứu sâu hại cà phê tại Sơn La
1996-2000

Tài liệu tiếng Anh
(3)

MarcRhainds, Chin Chiew Lan, Skip King, Regine Gries, Li Zhen Mo và Gerhard
Gries, Pheromone communication and mating behaviour of coffee white stem
borer, Xylotrechus quadripes Chevrolat (Coleoptera: Cerambycidae), 299–309
(2001)

(4)

Jocelyn G. Millar, Lawrence M. Hanks, Jardel A. Moreira, James D. Barbour, and
Emerson

S.

Lacey,

Pheromone

Chemistry

of

Cerambycid

Beetles,

CHEMICAL ECOLOGY OF WOOD-BORING INSECTS, 2009
(5)

Sumathi Chittamuru, Studies on female sex pheromone of the pine looper moth,
Bupalus piniaria L.(Lepidoptera: Leometridae), A thesis submitted in partial
fulfilment of the Requirements of the University of Greenwich For the Degree
of Doctor of Philosophy, 2000.

(6)

Peter Witzgall, Philipp Kirsch & Alan Cork, Sex Pheromones and Their Impact on
Pest Management, Journal Chemical Ecology, 2010.

18


Một số trang web
(7)

library.thinkquest.org

(8)

baovecaytrong.com

(9)

bhandaribishnu.blogspot.com

(10)

web.agri.cmu.ac.th

(11)

www.pherobase.com

(12)

www.vinhphucnet.vn

19