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
Tác giả luận án
Bùi Xuân Thắng
năm 2019
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
MỤC LỤC
Lời cam đoan
i
Lời cảm ơn
ii
Mục lục
iii
Danh mục chữ viết tắt
viii
Danh mục bảng
ix
Danh mục các hình
xii
MỞ ĐẦU
1
1
Tính cấp thiết của đề tài
1
2
Mục tiêu nghiên cứu
2
3
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
2
4
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
3
5
Những đóng góp mới của đề tài
3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ
KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
5
1.1
Cơ sở khoa học của đề tài
5
1.2
Cơ chế tác động của thuốc trừ sâu đến côn trùng
6
1.3
Cơ chế kháng thuốc của rầy nâu
7
1.4
Tình hình nghiên cứu ở ngoài nƣớc
9
1.4.1
Tác hại của rầy nâu
9
1.4.2
Đặc điểm sinh học của rầy nâu
10
1.4.3
Thực trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật
11
1.4.4
Tính kháng thuốc của rầy nâu
11
1.4.4.1
Tính kháng của rầy nâu với một số hoạt chất thuốc
11
1.4.4.2
Sự phát triển tính kháng thuốc của rầy nâu
16
iv
1.4.4.3
Sự giảm tính kháng thuốc của rầy nâu khi không tiếp xúc với
thuốc
17
1.4.4.4
Tính kháng chéo thuốc của quần thể rầy nâu
18
1. 4.4.5 Những nghiên cứu giải thích cơ chế kháng thuốc của rầy nâu
19
1.4.5
Biện pháp quản lý tính kháng thuốc
20
1.5
Tình hình nghiên cứu ở trong nƣớc
22
1.5.1
Tác hại của rầy nâu
22
1.5.2
Đặc điểm sinh học của rây nâu
23
1.5.3
Thực trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật
24
1.5.4
Nghiên cứu tính kháng thuốc của rầy nâu
25
1.5.4.1
Tính kháng của rầy nâu với một số hoạt chất thuốc
25
1.5.4.2
Sự phát triển tính kháng thuốc của rầy nâu
31
Những nghiên cứu giải thích cơ chế kháng thuốc của rầy nâu
32
Hiệu lực của một số hoạt chất thuốc BVTV trong phòng trừ
rầy nâu
33
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
35
1.5.4.3
1.5.5
2.1
Thời gian và địa điểm nghiên cứu
35
2.2
Vật liệu và dụng cụ nghiên cứu
35
2.3
Nội dung nghiên cứu
37
2.4
Phƣơng pháp nghiên cứu
37
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
nâu ở một số vùng trồng lúa tại Việt Nam
2.4.2.2
Nghiên cứu giải thích cơ chế kháng thuốc của rầy nâu
41
2.4.2.3
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
43
2.4.2.4
Ảnh hƣởng của hoạt chất thuốc đến một số đặc điểm sinh vật
học của rầy nâu sau khi tiếp xúc với thuốc
44
2.4.3
Phƣơng pháp nghiên cứu giải pháp hợp lý để quản lý tính tính
kháng thuốc của rầy nâu
45
2.4.3.1
Nghiên cứu biện pháp sử dụng giống lúa kháng trong quản lý
tính kháng thuốc của rầy nâu
45
2.4.3.2
Nghiên cứu biện pháp sử dụng thuốc hóa học trong quản lý
tính khánh thuốc của rầy nâu
47
2.4.4
Phƣơng pháp xử lý số liệu
51
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
52
3.1
Thực trạng sử dụng thuốc BVTV để phòng chống rầy nâu hại
lúa ở một số vùng trồng lúa
52
3.1.1
Thực trạng sử dụng thuốc BVTV để phòng chống rầy nâu hại
lúa ở Hƣng Yên
52
3.1.2
Thực trạng sử dụng thuốc BVTV để phòng chống rầy nâu hại
lúa ở Nam Định
54
3.1.3
Thực trạng sử dụng thuốc BVTV để phòng chống rầy nâu hại
lúa ở Nghệ An
56
3.1.4
Thực trạng sử dụng thuốc BVTV để phòng chống rầy nâu hại
lúa ở Phú Yên
58
3.1.5
Thực trạng sử dụng thuốc BVTV để phòng chống rầy nâu hại
lúa ở An Giang
59
3.2
Tính kháng thuốc của rầy nâu với một số nhóm thuốc chính ở
một số vùng trồng lúa
67
3.2.1
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu với các hoạt
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
Nghiên cứu biện pháp sử dụng thuốc hóa học trong quản lý
tính kháng thuốc của rầy nâu
100
3.3.2.1
Hiệu lực của một số thuốc sử dụng phổ biến trong phòng
chống rầy nâu
100
3.3.2.2
Hiệu quả luân phiên các thuốc trong phòng chống rầy nâu
105
3.3.3
Độ độc của một số thuốc sử dụng phòng chống rầy nâu đến bọ
xít mù xanh
107
3.3.3.1
Giá trị LC50 của một số thuốc đối với bọ xít mù xanh, rầy nâu
108
3.3.3.2
Chỉ số độc của một số thuốc sử dụng phòng chống rầy nâu đối
với bọ xít mù xanh
110
3.3.4
Đề xuất một số giải pháp quản lý tính kháng thuốc của rầy nâu
112
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
115
viii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu, chữ viết tắt
Diễn giải
AG
An Giang
BVTV
Bảo vệ thực vật
CT
Công thức
Cs
Cộng sự
G
Thế hệ
HY
Hƣng Yên
IRRI
International rice research institute
LD50
Lethal doses 50
LC50
Lethal concentration 50
LXL
Lùn xoắn lá
NA
Nghệ An
NĐ
Nam Định
NN&PTNT
Nông nghiệp và phát triển nông thôn
NSP
Ngày sau phun
Nxb
Nhà xuất bản
PY
Phú Yên
QCVN
Quy chuẩn Việt Nam
Ri
Resistance index
RR
Resistance ratio
VL
Vàng lùn
ix
DANH MỤC BẢNG
TT
Tên bảng
2.1
Cấp hại và triệu chứng cây mạ bị hại
45
2.2
Liều lƣợng của các thuốc sử dụng trong thí nghiệm
51
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
Trang
Hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật phòng chống rầy
nâu trên lúa tại Hƣng Yên, năm 2014
53
Hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật phòng chống rầy
nâu trên lúa tại Nam Định, năm 2014
55
Hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật phòng chống rầy
nâu trên lúa tại Nghệ An, năm 2014
57
Hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật phòng chống rầy
nâu trên lúa tại Phú Yên, năm 2014
59
Hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật phòng chống rầy
nâu trên lúa tại An Giang, năm 2014
60
Hiện trạng sử dụng thuốc BVTV theo các nhóm thuốc ở các
tỉnh nghiên cứu, năm 2014
64
Thói quen sử dụng thuốc BVTV của nông dân ở các tỉnh
nghiên cứu, năm 2014
66
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
trồng lúa đối với hoạt chất imidacloprid năm 2015 - 2017
68
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
trồng lúa đối với hoạt chất nitenpyram năm 2015 - 2017
71
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
trồng lúa đối với hoạt chất fenobucarb năm 2015 - 2017
73
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
trồng lúa đối với hoạt chất sulfoxaflor năm 2015 - 2017
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
75
77
x
trồng lúa đối với hoạt chất pymetrozine năm 2015 - 2017
3.13
3.14
3.15
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
trồng lúa đối với hoạt chất buprofezin năm 2015 - 2017
80
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh
trồng lúa đối với hoạt chất dinotefuran năm 2015 - 2017
82
Hoạt tính của Enzyme giải độc ở các quần thể rầy nâu thu
thập tại một số tỉnh, năm 2016
85
Khả năng kháng chéo của nòi rầy nâu An Giang đã kháng
3.16
hoạt chất imidacloprid với một số hoạt chất phòng chống rầy
nâu khác, năm 2015 - 2016
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
87
Độc tính của hoạt chất nitenpyram và imidacloprid
với quần thể rầy nâu An Giang, năm 2016
89
Ảnh hƣởng của hoạt chất nitenpyram và imidacloprid đến sức
sinh sản của dạng hình rầy nâu cánh dài, năm 2016
90
Ảnh hƣởng của hoạt chất nitenpyram và imidacloprid đến sức
sinh sản của dạng hình rầy nâu cánh ngắn, năm 2016
91
Ảnh hƣởng của hoạt chất nitenpyram và imidacloprid đến dạng
hình rầy nâu cánh dài ở An Giang, năm 2016
93
Ảnh hƣởng của hoạt chất nitenpyram và imidacloprid đến dạng
hình rầy nâu cánh ngắn ở An Giang, năm 2016
94
Cấp hại và mức độ mẫn cảm của các giống lúa thu thập tại An
Giang đối với quần thể rầy ở nâu An Giang, năm 2015
96
Mức độ kháng thuốc của quần thể rầy nâu An Giang sau một
3.23
số thế hệ không tiếp xúc hoạt chất imidacloprid, năm 2015 2016
3.24
98
Hiệu lực của một số thuốc đối với ấu trùng tuổi 1 - 2 của
rầy nâu, năm 2017
101
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
102
Hiệu lực của một số thuốc đối với rầy nâu trƣởng thành,
năm 2017
103
Hiệu lực của một số thuốc đối với quần thể rầy nâu ngoài
đồng ruộng tại An Giang, năm 2017
104
Hiệu quả luân phiên thuốc đến sự thay đổi giá trị LC 50 của
thuốc Admire 50EC đối với quần thể rầy nâu, năm 2017
106
Giá trị LC50 của một số thuốc đối với bọ xít mù xanh
và rầy nâu, năm 2017
109
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
111
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
112
xii
DANH MỤC CÁC HÌNH
TT
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
Tên hình
Trang
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối với hoạt
chất imidacloprid năm 2015 - 2017
69
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối với hoạt
chất nitenpyram năm 2015 - 2017
72
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối với hoạt
chất fenobucarb năm 2015 - 2017
74
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối với hoạt
chất sulfoxaflor năm 2015 - 2017
76
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối với hoạt
chất pymetrozine năm 2015 - 2017
78
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối với hoạt
chất buprofezin năm 2015 - 2017
81
Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu đối với hoạt
chất dinotefuran năm 2015 - 2017
83
Sự thay đổi tỷ lệ kháng thuốc của quần thể rầy nâu An Giang
3.8
sau một số thế hệ áp lực chọn lọc tiếp xúc hoạt chất
imidacloprid
99
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 28oC 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
11
quần thể rầy nâu cánh ngắn xuống còn 69,8% so với quần thể rầy nâu không
xử lý thuốc. Ảnh hưởng của hoạt chất nitenpyram làm gia tăng tỷ lệ phần trăm
trưởng thành rầy nâu cánh dài trong cả hai quần thể rầy nâu cánh ngắn và
cánh dài.
1.4.3. Thực trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật
Trên thế giới, sử dụng thuốc hóa học có su hướng tăng dần qua các năm
cả về số lượng lẫn chủng loại thuốc. Sử dụng thuốc BVTV có ưu điểm riêng,
xong nếu dùng thuốc không đúng kỹ thuật, lạm dụng thuốc BVTV sẽ gây ra
tính kháng thuốc của đối tượng gây hại (Plant Protection Centre, 1996) [80].
Theo ghi nhận ở Đài Loan, hơn 50% số thuốc trừ sâu được sử dụng trên
lúa để phòng chống rây nâu. Sự phát triển của các loại thuốc hóa học phòng
chống rầy nâu ở Châu Á ngày càng gia tăng. Thuốc trừ sâu nhóm lân hữu cơ
được sử dụng lần đầu vào năm 1952 và nhóm Carbamate được sử dụng vào
năm 1964 ở Nhật Bản (Heinrichs, 1979) [54]. Đến giữa thập niên 1990, hai
nhóm thuốc Phenylpyzarole, Neonicotinoid điển hình với 2 hoạt chất fipronil
và imidacloprid được sử dụng để phòng chống rầy ở rất nhiều nước vùng
Đông Á (Masumura et al., 2008) [71]. Cho đến nay, nhóm thuốc
Neonicotinoid đang được sử dụng phổ biến ở các nước Châu Á để phòng
chống rầy nâu như: thiamethoxam, dinotefuran, thiacloprid, clothianidin…
(Zewen et al., 2003) [101].
Từ năm 1976 - 1987, Indonesia đã chi tới 1,5 tỷ đôla cho thuốc hóa học
(Gallagher et al., 2009) [51]. Tuy nhiên, rất ít nông dân được đào tạo sử dụng
thuốc trừ sâu đúng cách, nông dân ở Philippin sử dụng 80% thuốc trừ sâu
không đúng đối tượng sâu hại hoặc phun khi không cần thiết (Heong et al.,
1995) [56].
1.4.4. Tính kháng thuốc của rầy nâu
1.4.4.1. Tính kháng của rầy nâu với một số hoạt chất thuốc