BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
------------------------------------------------
BÙI XUÂN THẮNG
NGHIÊN CỨU TÍNH KHÁNG THUỐC CỦA QUẦN THỂ
RẦY NÂU (Nilaparvata lugens Stal) HẠI LÚA Ở MỘT SỐ
VÙNG TRỒNG LÚA TẠI VIỆT NAM
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
Hà Nội, 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
------------------------------------------------
BÙI XUÂN THẮNG
NGHIÊN CỨU TÍNH KHÁNG THUỐC CỦA QUẦN THỂ
RẦY NÂU (Nilaparvata lugens Stal) HẠI LÚA Ở MỘT SỐ
VÙNG TRỒNG LÚA TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật
Mã số: 9620112
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
Người hướng dẫn khoa học:
1.
PGS. TS. Hồ Thị Thu Giang
2.
PGS.TS. Michael Kristensen
Hà Nội, 2019
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là
trung thực và chƣa hề đƣợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi cũng xin cam đoan mọi thông tin trích dẫn trong luận án đều đƣợc
ghi rõ nguồn gốc và sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã đƣợc cám ơn.
Hà Nội, ngày
tháng năm 2019
Tác giả luận án
Bùi Xuân Thắng
ii
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận án tôi đã nhận
đƣợc sự động viên, giúp đỡ tận tình của lãnh đạo các cơ quan, các thầy
hƣớng dẫn, bạn bè đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp này tôi xin chân thành cám ơn Ban đào tạo sau đại học, Viện
Khoa học Nông nghiệp Việt Nam.
Tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô hƣớng dẫn
khoa học: PGS. TS. Hồ Thị Thu Giang, trƣởng bộ môn Côn trùng, khoa Nông
học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam; PGS.TS. Michael Kristensen, khoa
Sinh thái, trƣờng đại học Aarhus - Đan Mạch; đã tận tình hƣớng dẫn và giúp
đỡ tôi trong quá trình đào tạo và bảo vệ luận án.
Tôi xin chân thành cám ơn các thành viên trong hai đề tài: “Nghiên cứu
tính kháng thuốc trừ sâu của rầy nâu, rầy lưng trắng và biện pháp quản lý ở
Việt Nam” và “Biến đổi khí hậu tác động đến sự bùng phát dịch rầy nâu ở
Việt Nam và các giải pháp phòng trừ” đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi
để tôi hoàn thành luận án này.
Quá trình tham gia đào tạo, tôi cũng nhận đƣợc sự động viên, giúp đỡ
và tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận án của Ban giám đốc Viện Bảo
vệ thực vật; Tập thể cán bộ Bộ môn Thuốc, Cỏ dại và Môi trƣờng - Viện Bảo
vệ thực vật; Tập thể cán bộ Bộ môn Côn trùng khoa Nông học - Học viện
Nông nghiệp Việt Nam; Cán bộ khoa Sinh thái - Trƣờng đại học Aarhus - Đan
Mạch; bạn bè đồng nghiệp và gia đình. Xin chân thành cám ơn tất cả những
giúp đỡ quý báu trên.
Hà Nội, ngày….tháng.... năm 2019
Tác giả luận án
Bùi Xuân Thắng
iii
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục chữ viết tắt
Danh mục bảng
Danh mục các hình
MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
2
Mục tiêu nghiên cứu
3
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
4
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
5
Những đóng góp mới của đề tài
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ
KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
1.1
Cơ sở khoa học của
1.2
Cơ chế tác động của
1.3
Cơ chế kháng thuốc
1.4
Tình hình nghiên cứ
1.4.1
Tác hại của rầy nâu
1.4.2
Đặc điểm sinh học c
1.4.3
Thực trạng sử dụng t
1.4.4
Tính kháng thuốc củ
1.4.4.1
Tính kháng của rầy n
1.4.4.2
Sự phát triển tính kh
iv
Sự giảm tính kháng
17
thuốc
18
1.4.4.4 Tính kháng chéo thu
19
1. 4.4.5 Những nghiên cứu giải thích cơ chế kháng thuốc của rầy nâu
20
1.4.5
Biện pháp quản lý t
22
1.5
Tình hình nghiên cứ
22
1.5.1
Tác hại của rầy nâu
23
1.5.2
Đặc điểm sinh học c
24
1.5.3
Thực trạng sử dụng
25
1.5.4
Nghiên cứu tính khá
25
1.5.4.1
Tính kháng của rầy
31
1.5.4.2
Sự phát triển tính kh
32
1.5.4.3
Những nghiên cứu
1.4.4.3
1.5.5
33 của một số
Hiệu lực
rầy nâu
35
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
35
2.1
Thời gian và địa điểm nghiên cứu
35
2.2
Vật liệu và dụng cụ nghiên cứu
37
2.3
Nội dung nghiên cứu
37
2.4
Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1
2.4.2
2.4.2.1
Phƣơng pháp xác định hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực
vật để phòng chống rầy nâu hại lúa ở một số vùng trồng lúa tại
Việt Nam
Phƣơng pháp nghiên cứu tính kháng thuốc của quần thể rầy
nâu đối với một số nhóm thuốc bảo vệ thực vật ở một số vùng
trồng lúa tại Việt Nam
Phƣơng pháp xác định mức độ kháng thuốc của quần thể rầy
37
38
38
v
3.2
2.4.2.2
2.4.2.3
2.4.2.4
2.4.3
2.4.3.1
2.4.3.2
2.4.4
nâu ở một số vùng t
3.2.1
Nghiên cứu giải thíc
Khả năng kháng thu
hoạt chất imidaclop
chống rầy nâu
Ảnh hƣởng của hoạ
học của rầy nâu sau
Phƣơng pháp nghiê
kháng thuốc của rầy
Nghiên cứu biện ph
tính kháng thuốc củ
Nghiên cứu biện ph
tính khánh thuốc củ
Phƣơng pháp xử lý
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4
3.1.5
Thực trạng sử dụng thuốc
lúa ở một số vùng trồng lú
Thực trạng sử dụng thuốc
lúa ở Hƣng Yên
Thực trạng sử dụng thuốc
lúa ở Nam Định
Thực trạng sử dụng thuốc
lúa ở Nghệ An
Thực trạng sử dụng thuốc
lúa ở Phú Yên
Thực trạng sử dụng thuốc
lúa ở An Giang
52
52
41
43
52
54
44
56
45
58
45
59
47
67
51
67
vi
chất sử dụng phổ biến phòng chống rầy nâu hại lúa
3.2.1.1
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
đối với hoạt chất imidacloprid
67
3.2.1.2
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
đối với hoạt chất nitenpyram
70
3.2.1.3
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
đối với hoạt chất fenobucarb
72
3.2.1.4
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
đối với hoạt chất sulfoxaflor
74
3.2.1.5
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
đối với hoạt chất pymetrozine
76
3.2.1.6
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
đối với hoạt chất buprofezin
79
3.2.1.7
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
đối với hoạt chất dinotefuran
81
3.2.2
Kết quả nghiên cứu giải thích cơ chế kháng thuốc của rầy nâu
84
3.2.3
Khả năng kháng thuốc chéo của quần thể rầy nâu đã kháng
hoạt chất imidacloprid đối với một số hoạt chất khác phòng
chống rầy nâu
86
3.2.4
Ảnh hƣởng của hoạt chất thuốc đến một số đặc điểm sinh vật
học của rầy nâu sau khi tiếp xúc với thuốc
88
3.2.4.1
Ảnh hƣởng của hoạt chất nitenpyram và imidacloprid đến sức
sinh sản của dạng hình rầy nâu cánh dài và cánh ngắn
89
3.2.4.2
Ảnh hƣởng của hoạt chất nitenpyram và imidacloprid đến
dạng hình cánh của rầy nâu
92
3.3
Nghiên cứu giải pháp hợp lý để quản lý tính tính kháng thuốc
của rầy nâu
94
3.3.1
Nghiên cứu biện pháp sử dụng giống lúa kháng trong quản lý
tính kháng thuốc của rầy nâu
94
3.3.1.1
Đánh giá tính kháng của các giống lúa trồng phổ biến ở An
Giang với quần thể rầy nâu Nilaparvata lugens (Stål) ở An
95
vii
Giang
3.3.1.2
Ảnh hƣởng của giống lúa đến mức độ kháng thuốc của quần
thể rầy nâu An Giang sau một số thế hệ không tiếp xúc với
hoạt chất imidacloprid
96
3.3.1.3
Ảnh hƣởng của giống lúa đến mức độ kháng thuốc của quần
thể rầy nâu An Giang sau một số thế hệ tiếp xúc với hoạt chất
imidacloprid
98
3.3.2
3.3.2.1
3.3.2.2
3.3.3
3.3.3.1
3.3.3.2
3.3.4
Nghiên cứu biện ph
100
tính kháng thuốc củ
100của một số
Hiệu lực
chống rầy nâu
10
5 luân phiên
Hiệu quả
Độ độc của một số t
107
xít mù xanh
108
Giá trị LC
Chỉ số110
độc của một
với bọ xít mù xanh
112
Đề xuất một số giải
115
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
Ký hiệu, chữ viết tắt
AG
BVTV
CT
Cs
G
HY
IRRI
LD50
LC50
LXL
NA
NĐ
NN&PTNT
NSP
Nxb
PY
QCVN
Ri
RR
VL
ix
DANH MỤC BẢNG
TT
Tên bảng
2.1
Cấp hại và triệu chứng cây mạ bị hại
2.2
Liều lƣợng của các thuốc sử dụng trong thí n
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
Hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật phò
nâu trên lúa tại Hƣng Yên, năm 2014
Hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật phò
nâu trên lúa tại Nam Định, năm 2014
Hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật phò
nâu trên lúa tại Nghệ An, năm 2014
Hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật phò
nâu trên lúa tại Phú Yên, năm 2014
Hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật phò
nâu trên lúa tại An Giang, năm 2014
Hiện trạng sử dụng thuốc BVTV theo các nhó
tỉnh nghiên cứu, năm 2014
Thói quen sử dụng thuốc BVTV của nông dâ
nghiên cứu, năm 2014
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu
trồng lúa đối với hoạt chất imidacloprid năm
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu
trồng lúa đối với hoạt chất nitenpyram năm 2
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu
trồng lúa đối với hoạt chất fenobucarb năm 2
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu
trồng lúa đối với hoạt chất sulfoxaflor năm 20
3.12Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
x
trồng lúa đối với hoạt chất pymetrozine nă
3.13
3.14
3.15
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâ
trồng lúa đối với hoạt chất buprofezin năm 2
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâ
trồng lúa đối với hoạt chất dinotefuran năm
Hoạt tính của Enzyme giải độc ở các quần th
thập tại một số tỉnh, năm 2016
Khả năng kháng chéo của nòi rầy nâu An Gi
3.16 hoạt chất imidacloprid với một số hoạt chất
nâu khác, năm 2015 - 2016
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
Độc tính của hoạt chất nitenpyram và imidac
với quần thể rầy nâu An Giang, năm 2016
Ảnh hƣởng của hoạt chất nitenpyram và imi
sinh sản của dạng hình rầy nâu cánh dài, năm
Ảnh hƣởng của hoạt chất nitenpyram và imi
sinh sản của dạng hình rầy nâu cánh ngắn, n
Ảnh hƣởng của hoạt chất nitenpyram và imi
hình rầy nâu cánh dài ở An Giang, năm 2016
Ảnh hƣởng của hoạt chất nitenpyram và imi
hình rầy nâu cánh ngắn ở An Giang, năm 20
Cấp hại và mức độ mẫn cảm của các giống l
Giang đối với quần thể rầy ở nâu An Giang,
Mức độ kháng thuốc của quần thể rầy nâu A
3.23 số thế hệ không tiếp xúc hoạt chất imidaclop
2016
3.24
Hiệu lực của một số thuốc đối với ấu trùng t
rầy nâu, năm 2017
xi
3.25
3.26
3.27
3.28
3.29
3.30
3.31
Hiệu lực của một số thuốc đối với ấu trùng tuổi 3 - 4 của
rầy nâu, năm 2017
Hiệu lực của một số thuốc đối với rầy nâu trƣởng thành,
năm 2017
Hiệu lực của một số thuốc đối với quần thể rầy nâu ngoài
đồng ruộng tại An Giang, năm 2017
Hiệu quả luân phiên thuốc đến sự thay đổi giá trị LC50 của
thuốc Admire 50EC đối với quần thể rầy nâu, năm 2017
Giá trị LC50 của một số thuốc đối với bọ xít mù xanh
và rầy nâu, năm 2017
Chỉ số độc của một số thuốc sử dụng phòng chống rầy nâu
đối với bọ xít mù xanh sau 24 giờ xử lý, năm 2017
Chỉ số lựa chọn một số thuốc sử dụng phòng chống rầy nâu ít
độc đối với bọ xít mù xanh sau 24 giờ xử lý, năm 2017
xii
DANH MỤC CÁC HÌNH
TT
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
Tên hình
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối vớ
chất imidacloprid năm 2015 - 2017
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối vớ
chất nitenpyram năm 2015 - 2017
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối vớ
chất fenobucarb năm 2015 - 2017
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối vớ
chất sulfoxaflor năm 2015 - 2017
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối vớ
chất pymetrozine năm 2015 - 2017
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối vớ
chất buprofezin năm 2015 - 2017
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối vớ
chất dinotefuran năm 2015 - 2017
Sự thay đổi tỷ lệ kháng thuốc của quần thể rầy nâu A
3.8
sau một số thế hệ áp lực chọn lọc tiếp xúc ho
imidacloprid
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Lúa là một trong những loại cây lương thực quan trọng và là nguồn
cung cấp lương thực chính cho 1/3 dân số thế giới (Jena and Kim, 2010) [62].
Ở Việt Nam, dân số trên 90 triệu dân và hầu hết sử dụng lúa gạo làm lương
thực chính hàng ngày. Vì vậy, sản xuất lúa gạo đóng vai trò quan trọng trong
sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên, sản xuất lúa bị ảnh hưởng bởi nhiều loại sâu
bệnh gây hại. Trong đó, rầy nâu Nilaparvata lugens (Homoptera:
Delphacidae) là đối tượng hại nguy hiểm nhất (Dyck and Thomas, 1979) [46].
Trong những năm gần đây, rầy nâu đã và đang gây ra những thiệt hại đáng kể
ở
một số nước Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Thái Lan và Banglades. Ở
Việt Nam, rầy nâu cũng là đối tượng hại nguy hiểm và gây ra những thiệt hại
lớn nhất cho sản xuất lúa. Từ năm 1999 đến 2003, trung bình mỗi năm cả
nước có 408.908 ha bị rầy phá hại, trong đó 34.287ha bị hại nặng và 179ha
mất trắng (Nguyễn Văn Đĩnh và Bùi Sỹ Doanh, 2010) [7]. Năm 2016, tại các
tỉnh phía Nam và một số tỉnh đồng bằng sông Hồng rầy nâu bùng phát với
diện tích gần 150 nghìn ha, trong đó có trên 20 nghìn ha bị nhiễm nặng (Cục
Bảo vệ thực vật, 2016) [5].
Rầy nâu càng trở nên nguy hiểm hơn khi nó là vector truyền bệnh vi rút
vàng lùn (VL), lùn xoắn lá (LXL) và gây hại trên diện rộng trong thời gian
gần đây. Ở các tỉnh Nam Bộ, mặc dù bệnh đã được khống chế nhưng rầy nâu
vẫn gây hại trên diện tích 332,941ha. Ở các tỉnh phía Bắc, rầy nâu luôn là đối
tượng nguy hiểm gây hại trực tiếp trên lúa và là mối nguy hiểm tiềm ẩn tham
gia truyền bệnh vi rút LXL, diện tích bị hại năm 2010 là 708.131ha, nhiễm
nặng là 95.893ha (Cục BVTV, 2012) [4].
Sử dụng thuốc hóa học vẫn là sự lựa chọn hàng đầu trong các biện pháp
phòng chống rầy nâu hiện nay. Thực tế cho thấy biện pháp này mang lại hiệu
2
quả phòng chống rầy nâu cao và dập tắt nhanh sự bùng phát dịch ở quy mô
lớn. Tuy nhiên, diện tích bị rầy nâu phá hại tăng sẽ kéo theo lượng thuốc
BVTV dùng phòng chống rầy nâu tăng lên (Nguyễn Thị Me và cs., 2002)
[27]. Việc tăng số lượng thuốc BVTV để phòng chống rầy nâu dẫn đến nguy
cơ gia tăng khả năng kháng thuốc của rầy nâu và tính kháng chéo giữa các
loại thuốc. Ngoài ra, thời gian cơ cấu mùa vụ giữa các vùng khác nhau, kết
hợp với khả năng di cư của rầy nâu là một trong những yếu tố làm tăng nguy
cơ kháng thuốc của rầy nâu.
Một trong những nguyên nhân làm nhiều loại thuốc sử dụng phòng
chống rầy nâu không đạt hiệu quả cao như trước là do rầy nâu đã hình thành
và gia tăng khả năng kháng thuốc. Khi rầy nâu đã kháng thuốc, sẽ gây ra
nhiều khó khăn cho công tác quản lý rầy nâu trong sản xuất lúa.
Việc nghiên cứu, theo dõi diễn biến tính kháng của rầy nâu đối với các
loại thuốc BVTV sử dụng phổ biến phòng chống rầy nâu hiện nay trở nên cấp
thiết, cần thực hiện có tính hệ thống và liên tục trong nhiều năm. Từ đó, làm
cơ sở đề xuất các giải pháp nhằm hạn chế sự hình thành và phát triển tính
kháng thuốc của rầy nâu.
Xuất phát từ những luận điểm nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài:
“Nghiên cứu tính kháng thuốc của quần thể rầy nâu (Nilaparvata lugens
Stal) hại lúa ở một số vùng trồng lúa tại Việt Nam”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định hiện trạng sử dụng thuốc BVTV và tính kháng thuốc của các
quần thể rầy nâu ở một số tỉnh trồng lúa, làm cơ sở khoa học đề xuất giải pháp
quản lý tính kháng thuốc của rầy nâu.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.1. Ý nghĩa khoa học
- Cung cấp dẫn liệu về mức độ kháng và sự phát triển tính kháng thuốc
3
BVTV của rầy nâu đối với một số hoạt chất tại một số tỉnh góp phần đề xuất
và lựa chọn sử dụng các thuốc phòng chống rầy nâu hiệu quả.
- Cung cấp dẫn liệu về ảnh hưởng của hoạt chất imidacloprid, nitenpyram
đến một số đặc điểm sinh học của rầy nâu và độ độc của một số hoạt chất thuốc
đối với bọ xít mù xanh là kẻ thù tự nhiên quan trọng của rầy nâu.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Đề tài góp phần áp dụng các giải pháp sử dụng thuốc, giống lúa kháng
để phòng chống rầy nâu đạt hiệu quả, từ đó giảm thiểu tính kháng thuốc của
rầy nâu trong sản xuất.
-
Luận án là tài liệu tham khảo tin cậy, cung cấp các dẫn liệu khoa học
cho tập huấn chuyên môn về quản lý tính kháng thuốc của rầy nâu.
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
4.1. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài
Tính kháng của các quần thể rầy nâu Nilaparvata lugens tại một số tỉnh
trồng lúa điển hình: Hưng Yên, Nam Định, Nghệ An, Phú Yên và An Giang
đối với một số hoạt chất thuốc BVTV sử dụng trong phòng chống rầy nâu.
4.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu tại một số tỉnh trồng lúa
điển hình: Hưng Yên, Nam Định, Nghệ An, Phú Yên và An Giang.
-
Ảnh hưởng của hoạt chất thuốc hóa học đến đặc điểm sinh học của
rầy nâu.
-
Nghiên cứu đề xuất chiến lược quản lý tính kháng thuốc BVTV của
rầy nâu.
5.
Những đóng góp mới của đề tài
-
Bổ sung dẫn liệu khoa học mới về mức độ kháng thuốc của rầy nâu
đối với một số hoạt chất thuốc thuộc nhóm Neonicotinoid, Carbamate, điều
hòa sinh trưởng, Pyridine azomethine, Sulfloximines.
4
-
Cung cấp dẫn liệu khoa học mới về ảnh hưởng của thuốc BVTV đến
một số đặc điểm sinh vật học, ảnh hưởng của giống lúa đến sự phát triển tính
kháng thuốc của rầy nâu và độ độc của thuốc đối với bọ xít mù xanh.
-
Đề xuất được một số biện pháp phòng chống rầy nâu đạt hiệu quả và
giảm tính kháng thuốc của rầy nâu.
5
Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
Rầy nâu đã được ghi nhận tại hầu hết các nước trồng lúa như Ấn Độ,
Campuchia, Thái Lan, Việt Nam, Trung Quốc… Đây là loài côn trùng có khả
năng sinh sản cao, dễ phát triển thành các quần thể mới (Lưu Thị Ngọc
Huyền, 2003) [12]. Chúng là một trong những đối tượng gây hại nghiêm trọng
nhất trên lúa ở Châu Á, chích hút dinh dưỡng của cây lúa gây hiện tượng cháy
rầy, đồng thời còn là vector truyền một số bệnh vi rút nguy hiểm như bệnh lúa
vàng lùn và bệnh lúa lùn xoắn lá. Hiện nay, sử dụng biện pháp hóa học vẫn là
lựa chọn quan trọng để quản lý rầy nâu trong sản xuất lúa. Tuy nhiên, việc sử
dụng thuốc không hợp lý là một trong những nguyên nhân hình thành và phát
triển tính kháng thuốc của rầy nâu.
Tính kháng thuốc của rầy nâu khác nhau ở nhiều vùng địa lý,với mùa
vụ và hệ thống canh tác không giống nhau. Sự thay đổi, phát triển tính kháng
thuốc của rầy nâu rất phức tạp, phụ thuộc vào điều kiện canh tác của các vùng
trồng lúa. Các hoạt động sản xuất của con người có tác động rất lớn đến tính
kháng thuốc của rầy nâu trên đồng ruộng. Vì vậy, tính kháng thuốc của rầy
nâu thay đổi, phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng vùng trồng lúa. Rầy nâu
có thể đã kháng với thuốc ở vùng này nhưng chưa chắc đã kháng với thuốc ở
vùng kia. Những nghiên cứu về tính kháng thuốc của rầy nâu ở quốc gia này
cũng chưa chắc phù hợp với quốc gia khác và những biện pháp phòng chống,
quản lý tính kháng thuốc của rầy nâu hiệu quả ở nước này chưa chắc đã có thể
áp dụng cho nước khác.
Ngoài ra, sự đa dạng về chủng loại thuốc sử dụng phòng chống rầy nâu,
mạng lưới lưu thông rộng rãi, làm cho công tác quản lý thuốc gặp nhiều khó
khăn. Việc gia tăng sử dụng thuốc và sử dụng thuốc không đúng để phòng
6
chống rầy nâu đã làm thay đổi tính kháng thuốc của rầy nâu.
Mặt khác, những hiểu biết về tính kháng thuốc của rầy nâu là cơ sở
khoa học để đề xuất giải pháp hạn chế tính kháng thuốc của rầy nâu.
Những điểm nêu trên là cơ sở khoa học của đề tài luận án.
1.2. Cơ chế tác động của thuốc trừ sâu đến côn trùng
Tính kháng thuốc có nghĩa là một số cá thể của một quần thể có khả năng
chống chịu được khi tiếp xúc với chất độc hóa học và các cá thể này phát triển
rộng ra. Khi cá thể đó đã trở thành một số lượng lớn các cá thể của quần thể và
tính chống thuốc được tiếp diễn sang những thế hệ sau, dù có hay không tiếp xúc
với chất độc thì quần thể đó đã trở thành kháng thuốc (Rudd, 1970) [83].
Tính kháng chéo: là hiện tượng khi một loài côn trùng nào đó không
những kháng với các hợp chất thuốc được sử dụng liên tục qua nhiều thế hệ
mà còn kháng được một hay nhiều hợp chất thuốc khác khi dòng kháng đó
chưa hề tiếp xúc (Nina, 2001) [75]. Có hai trường hợp kháng chéo: tính kháng
chéo cùng nhóm là côn trùng có khả năng kháng được các loại thuốc trừ sâu
cùng nhóm với loại thuốc côn trùng đã kháng được. Tính kháng chéo khác
nhóm là côn trùng có khả năng kháng được thuốc không cùng nhóm thuốc
côn trùng đã kháng dù chưa tiếp xúc.
Mỗi loại hoạt chất thuốc trừ sâu có cách tác động đến côn trùng khác
nhau, thông thường cơ chế tác động của thuốc có thể chia ra như sau:
-
Nhóm Neonicotinoid: Tăng cường hoạt tính của các enzim
monoxygenase phụ thuộc cytochrome P450 (cytochrome P450-dependent
monoxy-genases) có tác động ức chế, cản trở sự vận chuyển ion (chủ yếu Cl -)
của Gamma Amino Butyric Acid (GABA) ngay đỉnh mối nối luồng thần kinh
(synap) với nhau. Thụ thể nicotinic acetylcholine (nAChR) tác động tê liệt
thần kinh.
-
Nhóm Phenyl pyrazoles: Có tác động ức chế, cản trở sự vận chuyển
7
ion (chủ yếu Cl-) của Gamma Amino Butyric Acid (GABA) ngay đỉnh mối
nối luồng thần kinh (synap) với nhau làm rối loạn phản ứng chức năng của hệ
thần kinh trung ương dẫn đến côn trùng chết.
-
Nhóm pyrethroid: Tác động lên hệ thần kinh, cản trở sự vận chuyển
của ion (chủ yếu Na+ và K+) theo sợi trục, qua màng, làm mất điện thế khiến
cho thần kinh bị tê liệt. Tăng cường hoạt tính của enzim Glutathione Stransferase.
-
Nhóm Organophosphate và carbamate: Tác động ức chế hoạt tính của
Acetylcholinesterase (AchE) và Carboxyesterase (CarE) làm tê liệt quá trình
dẫn truyền thần kinh nơi mối nối luồng thần kinh (khoang synap) với nhau.
Vai trò chủ yếu của enzim AChE là kiểm soát sự truyền các xung động thần
kinh từ sợi thần kinh tới cơ và các tế bào tuyến, các tế bào thần kinh khác ở
hạch và não.
-
Nhóm Pyridine azomethine: Cơ chế tác động gây ngán ăn ở côn trùng
bằng cách tăng thời gian không tìm thấy thức ăn và ức chế ăn libe dẫn đến
chết vì đói.
-
Nhóm Nereistoxin: Thuốc có tác động làm phong tỏa khả năng nhận
xung động thần kinh ở hậu Xinap.
-
Nhóm điều tiết sinh trưởng, chống lột xác: Ức chế sự tổng hợp chitin
trong quá trình lột xác, xảy ra nhờ enzim Chitin-UDPN-acetyl glycoaminyl
transferase, khiến côn trùng không lột xác được mà chết.
-
Nhóm thế hệ mới: Tác động ức chế, cản trở sự vận chuyển của ion
(chủ yếu là Cl-) của Gamma Amino Butyric Acid (GABA) ngay đỉnh mối nối
luồng thần kinh (khoang synap).
1.3. Cơ chế kháng thuốc của rầy nâu
Giảm khả năng thẩm thấu của thuốc trừ sâu qua lớp biểu bì hay là lớp
da ngoài. Sự thay đổi cấu trúc lipit, sáp và protein trong cutin làm gia tăng kết
8
cấu biểu bì, từ đó hạn chế quá trình xâm nhập của thuốc vào bên trong cơ thể
(Lê Trường, 1985; Heong et al., 2011) [35], [58].
Hình thành những tập tính mới nhằm ngăn hoặc hạn chế sự tiếp xúc của
thuốc với côn trùng. Sau nhiều thế hệ, côn trùng đã hình thành những chủng
mới có khả năng lẩn tránh tiếp xúc với thuốc (Lê Trường, 1985) [35].
Cơ chế kháng thông qua trao đổi chất: là cơ chế tăng cường giải độc
hoặc làm bất hoạt hóa độc tố của thuốc thông qua việc tăng cường hoạt động
của các enzim giải độc đặc hiệu. Trong đó, ba nhóm enzim cơ bản: esterase,
cytochrom P450, glutathione S- transferases, hoạt động của các enzim này
tăng lên trong quá trình trao đổi chất sẽ làm ảnh hưởng đến tính kháng thuốc
của rầy nâu.
+
Esterase: Hầu hết cơ chế của esterase là carboxylesterase. Nòi rầy
nâu kháng nhóm thuốc Cacbamate có men carboxylesterase cao hơn so với
nòi mẫn cảm. Biểu hiện gene esterase ở nòi kháng thuốc lân hữu cơ cao hơn 3
-
7 lần so với nòi mẫn cảm (Endo et al., 1988) [48].
+
Cytochrome P450: Hàm lượng enzim cytochrome P450 của nòi rầy
nâu kháng hoạt chất imidacloprid cao hơn nhiều so với nòi rầy nâu mẫn cảm
(Wen et al., 2009) [91].
+
Glutathione S-transferases (GSTs): Tăng hàm lượng men GSTs trong
nòi rầy nâu kháng nhóm thuốc gốc cúc tổng hợp so với nòi rầy nâu mẫn cảm
(Vontas et al., 2001) [88].
Cơ chế kháng thông qua đột biến di truyền: là cơ chế mà các gene trong
cơ quan thụ động hoặc các điểm hoạt động của men bị thay đổi hoặc đột biến.
Đột biến di truyền trong gene nôm của các nòi, dẫn đến gia tăng khả năng
nhân, biểu hiện hoặc làm thay đổi trình tự của các nhóm gene có chức năng
làm giảm độc tố của thuốc.
Ngoài ra, đột biến gây nên sự thay đổi một hoặc vài amino axit, kết quả
9
các men sẽ bị thay đổi mức độ nhạy cảm đối với thuốc hoặc gián tiếp ức chế
hay bất hoạt hóa các men khác làm thay đổi độc tố của thuốc với côn trùng.
+
Mất nhạy cảm của acetylcholinesterase (AChE): Sự không nhạy cảm
của men AChE đối với các thuốc thuộc nhóm Cacbamate là nguyên nhân tạo
nên tính kháng thuốc của rầy nâu với thuốc carbofuran và fenobucarb (Yoo et
al., 2002) [99].
+
Mất nhạy cảm của việc tổng hợp chitin: Nghiên cứu của Wang et al.,
2008 [89] cho thấy, đột biến làm thay đổi cấu thành amino axit trong men
tổng hợp chitin có thể là cơ chế kháng chính của rầy nâu đối với hoạt chất
buprofezin.
+
Mất nhạy cảm kênh phụ của GABA clo: cơ chế kháng thuốc
cyclodience trên nhiều loại côn trùng bởi vì có sự đột biến axit amin (alanine)
ở
vị trí 302 trong kênh phụ của GABA clo. Thay thế alamine ở vị trí 302, bên
cạnh việc ảnh hưởng trực tiếp đến điểm liên kết, nó còn làm mất sự ổn định
cấu trúc của thể thụ động (Frech-constant et al., 2000) [50].
1.4. Tình hình nghiên cứu ở ngoài nƣớc
1.4.1. Tác hại của rầy nâu
Trong những năm 1966 - 1975, các nước châu Á ước tính thiệt hại do
rầy nâu gây ra khoảng 300 triệu USD (Dyck and Thomas, 1979) [46]. Ở
Trung Quốc, thiệt hại do rầy nâu trực tiếp gây ra và chi phí cho việc phòng
chống chúng lên tới 400 triệu USD (Heong et al., 1992) [55].
Trong những năm gần đây, rầy nâu đã và đang gây ra thiệt hại đáng kể
ở
Trung Quốc, Nhật Bản, Triều Tiên và Thái Lan. Hàng năm, thiệt hại do rầy
nâu gây ra ở Trung Quốc là hơn 500.000 tấn thóc (Zhu et al., 2004) [102].
Năm 2005, Trung Quốc đã ghi nhận thiệt hại trực tiếp do rầy nâu gây ra là 2,7
triệu tấn thóc (Brar et al., 2009) [43]. Theo Heong and Hardy (2009) [57]
trong 10 năm qua, thiệt hại do rầy nâu gây ra ở Trung Quốc lớn nhất vào năm
10
2006 là 9,4 triệu ha và năm 2007 thiệt hại do rầy nâu gây ra là 8,7 triệu ha. Tại
Indonesia, diện tích lúa bị rầy nâu phá hại có xu hướng giảm từ năm 1998
-
2004 nhưng lại tăng đột biến vào năm 2005 với diện tích bị hại là 65,908ha
(Heong and Hardy, 2009) [57].
1.4.2. Đặc điểm sinh học của rầy nâu
Thời gian vòng đời của rầy nâu dài hay ngắn còn phụ thuộc vào nhiệt
độ của môi trường. Nếu ở nhiệt độ 25oC thì thời gian vòng đời của rầy nâu
dao động trong khoảng 28 - 32 ngày, khi ở nhiệt độ 28 oC thì thời gian vòng
đời của rầy nâu 23 - 25 ngày (Mochida and Okada, 1979) [73].
Trưởng thành cái rầy nâu đẻ trứng thành ổ trong mô bẹ lá, trứng nở rải
rác trong cùng một ngày, tỷ lệ trứng nở trên 90% và thời gian phát dục của
trứng là 6 - 7 ngày. Kích thước, số lượng và vị trí đẻ trứng phụ thuộc vào giai
đoạn sinh trưởng của cây lúa và giống lúa (Dyck and Thomas, 1979) [46].
Nghiên cứu của Bao Haibo et al. (2008) [42] về ảnh hưởng của các hoạt
chất imidacloprid, dinotefuran, triazophos và fenvalerate đến sức đẻ trứng và
hình thành dạng cánh của rầy nâu. Kết quả cho biết hai hoạt chất
imidacloprid, dinotefuran làm giảm sức đẻ trứng của rầy nâu lần lượt là
68,8%; 52,4% trong quần thể rầy nâu cánh dài và làm giảm sức sinh sản lần
lượt là 57,9%; 43,1% trong quần thể rầy nâu cánh ngắn khi so sánh cùng với
đối chứng. Cả hai hoạt chất này đều làm gia tăng tỷ lệ trưởng thành cánh dài
trong cả 2 loại hình cánh ngắn và cánh dài của rầy nâu. Ngược lại, hai hoạt
chất triazophos và fenvalerate làm tăng sức đẻ trứng của rầy nâu ở cả 2 loại
hình cánh ngắn và cánh dài.
Theo nghiên cứu của Jie Zhang et al. (2010) [64], nồng độ gây chết
LC30 của hoạt chất nitenpyram ảnh hưởng đến thời gian vòng đời và loại hình
cánh của rầy nâu. Ảnh hưởng của hoạt chất nitenpyram đã làm giảm sức sinh
sản của quần thể rầy nâu cánh dài xuống còn 75,4% và giảm sức đẻ trứng của