Quản lý sâu bệnh hại - Xác định cây kháng sâu trong lâm nghiệp

06-Apr-15 1 XÁC ĐỊNH CÂY KHÁNG SÂU TRONG LÂM NGHIỆP LAURA L. INGWELL∗†‡ AND EVAN L. PREISSER∗ ∗Department of Biological Sciences, University of Rhode Island, Kingston, RI 02881, U.S.A. †Department of Entomology, University of Idaho, Moscow, ID 83844, U.S.A. GIỚI THIỆU (1) • Hàng trăm loài sâu bệnh ngoại lai xâm hại xuất hiện trong các khu rừng ở Hoa Kỳ • Thiệt hại kinh tế lên tới trên 4,2 tỷ US$ mỗi năm (Liebhold et al. 1995; Pimentel et al. 2005). • Sâu bệnh hại nguy hiểm có thể tiêu diệt cây chủ và làm thay đổi căn bản cục diện kinh doanh lâm nghiệp • Cần tìm ra phương pháp quản lý thích hợp GIỚI THIỆU (2) • Phát hiện và tiêu diệt sâu bệnh xâm hại kịp thời cũng như xử lý bằng biện pháp hóa học và sinh học là cần thiết. • Nghiên cứu phát triển cây bản địa có khả năng chống chịu hoặc đề kháng sâu bệnh hại là nội dung quan trọng của chương trình quản lý dịch hại (Reis et al. 2004). • Cây bản địa kháng sâu bệnh càng có ý nghĩa lớn khi không thể tiêu diệt được hết sâu bệnh ngoại lai xâm hại. GIỚI THIỆU (3)  Phát triển cây bản địa kháng sâu bệnh bao gồm: • Kiểm tra tính kháng sâu bệnh của tập đoàn cây bản địa mẫn cảm hiện có; • Phát triển chương trình nhân lai giống kháng sâu bệnh giữa loài cây bản địa mẫn cảm với loài cây kháng sâu bệnh thường là cây bản địa khác; • Sản xuất nguồn cây giống kháng sâu bệnh 06-Apr-15 2 GIỚI THIỆU (4) • Tìm ra cây bản địa kháng sâu bệnh góp phần cải thiện tốc độ của chương trình nhân giống cây kháng sâu bệnh. • Cây được coi là cây kháng (resistant) là những cá thể chỉ bị suy giảm sức sinh trưởng ít nhất khi bị sâu bệnh hại tấn công. • Có nhiều cơ chế giải thích cho việc rất hiếm cây sống sót khi bị sâu bệnh. • Mục tiêu là tìm ra những cá thể có đặc điểm “kháng sâu bệnh” Cây kháng sâu bệnh trong khung cảnh quản lý dịch hại • Trong trường hợp một loài sâu bệnh làm chết cây bản địa không thể bị tiêu diệt bằng biện pháp sinh học các nhà khoa học thường đi tìm loài cây bản địa kháng sâu bệnh để đưa vào chương trình chọn giống kháng • Thường có hai hoạt động được tiến hành song song: bảo tồn chuyển vị cây bản địa để tránh hiện tượng cây bản địa bị nguy cấp và lai giống với cây ngoại nhập. • Lai giữa hai loài và lai trong loài đều có ưu nhược điểm Cây kháng sâu bệnh trong khung cảnh quản lý dịch hại • Lai xa giữa hai loài tạo ra tính kháng đã biết của loài ngoại nhập nhưng rất khó thành công và mất nhiều thời gian hơn vì còn phải “thuần hóa” cây ngoại nhập. Cây lai có thể không thích ứng được với môi trường của cây bản địa. • Link ví dụ Cây kháng sâu bệnh trong khung cảnh quản lý dịch hại • Lai gần tạo ra giống cây phù hợp với môi trường sinh thái hơn. • Vì vậy tìm ra các cá thể hoặc quần thể cây ít nhiều có tính kháng sâu bệnh là rất cần thiết • Tuy nhiên cá thể/quần thể kháng sâu bệnh này thường rất hiếm và rất khó tìm 06-Apr-15 3 Cây kháng sâu bệnh trong khung cảnh quản lý dịch hại • Áp dụng phương pháp điều tra hệ thống trên diện rộng rất tốn kém và hiệu quả thấp. • Sử dụng phương pháp thư điện tử, tờ rơi, phương tiện thông tin đại chúng cùng với tình nguyện viên/người dân để xác định cây kháng sâu bệnh là biện pháp thích hợp Cây kháng sâu bệnh trong khung cảnh quản lý dịch hại • Các cộng tác viên tình nguyện phát hiện cá thể cây có thể kháng sâu bệnh, thông báo cho cán bộ điều phối biết. Cán bộ này tiếp tục thu thập thông tin về địa điểm, tình trạng sinh trưởng của cây và • Chuẩn bị thu thập cành giâm cho việc nhân giống cây theo sơ đồ sau Vật liệu nhân giống (cây kháng và cây mẫn cảm) được xử lý Cành giâm/cành giống được lây nhiễm sâu bệnh Xác định cây kháng và cây chống chịu sâu bệnh (đo sinh trưởng, mật độ sâu bệnh, tỷ lệ sống) Tiếp tục nhân giống cây kháng sâu bệnh tốt nhất để tạo nguồn giống Chương trình nhân lai giống kháng SB Chương trình Phục hồi và trồng lại rừng Tầm quan trọng của tỷ lệ chết do sâu bệnh • Sâu bệnh hại làm chết cây là một loại “chọn lọc tự nhiên”  Tỷ lệ chết do sâu bệnh là một yếu tố chọn lọc. • Khi sâu bệnh tấn công các cá thể cây mẫn cảm bị chết, cá thể cây sống sót có thể phát triển thành cây kháng sâu bệnh • Vì thế tìm các cá thể cây kháng sâu càng có ý nghĩa lớn trong trường hợp tỷ lệ cây chết cao. 06-Apr-15 4 Vai trò của công tác điều tra sâu bệnh hại cây rừng • Cây rừng có mật độ và có tính đa dạng di truyền cao. • Môi trường rừng tạo cho cây có thể phát triển tính kháng sâu bệnh tốt hơn môi trường thâm canh lớn như cây nông nghiệp. • Sức ép chọn lọc lớn hơn so với môi trường có nhiều phân bón và thuốc BVTV. • Cơ hội một số cá thể hoặc thậm chí quần thể cây có sức đề kháng tốt với sâu bệnh lớn hơn Vai trò của công tác điều tra sâu bệnh hại cây rừng • Tuy nhiên hệ sinh thái rừng không cho phép một số cá nhân hoặc tổ chức riêng lẻ thực hiện việc tìm kiếm cây kháng sâu bệnh. • Vì như vậy không hiệu quả và có thể rất tốn kém • Sự cộng tác của lực lượng lâm nghiệp, các tổ chức bảo tồn, người dân là cần thiết Vai trò của công tác điều tra sâu bệnh hại cây rừng • Chương trình điều tra dài hạn với sự tham gia của người dân rất có hiệu quả với các đối tượng như ếch nhái, bò sát, chim • Điều tra sâu bệnh không cần phải tập huấn nhiều như đối với động vật bậc cao. Nghiên cứu điểm: Rệp Adelges tsugae • Nguồn gốc rệp: Châu Á • Đưa vào bang Virginia (U.S.A.) trong những năm 1950 gây chết nhiều cây Độc cần (Tsuga canadensis và T. caroliniana) 06-Apr-15 5 Nghiên cứu điểm: Rệp Adelges tsugae • Một số cây Tsuga canadensis kháng rệp đã được tìm thấy vào năm 2008 • Chương trình tìm kiếm cây kháng rệp với lực lượng tình nguyện viên được bắt đầu. Nghiên cứu điểm: Rệp Adelges tsugae • Sổ tay giới thiệu về loài sâu hại và cây kháng sâu • Thông tin được trao đổi qua điện thoại, thư điện tử • Sổ tay được chuyển đến khu vực lây nhiễm sâu, cho các tổ chức bảo tồn, môi trường, 8 báo địa phương, gần 20 bản tin • Hàng trăm cuốn sổ tay được phân phát cho hơn 200 cán bộ lâm nghiệp và người dân. Nghiên cứu điểm: Rệp Adelges tsugae • Chon được 20 cây giống kháng sâu • Lai ghép với loài Tsuga heterophylla • Cây lai ghép ra rễ • Mùa hè năm 2009 đánh giá tính kháng của các cây lai ghép  Cây bản địa có thể phát triển tính kháng sâu hại. CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG Đào Ngọc Quang, Lê Văn Bình Phòng Nghiên cứu Bảo vệ rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam 06-Apr-15 6 CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1. Điều tra phát hiện cá thể Thông nhựa có tính kháng SRT, không bị SRT tấn công hoặc ít bị tấn công tại xã Sơn Lộc, Can Lộc, Hà Tĩnh. 2. Nghiên cứu phân tích sinh hóa mẫu lá của các cây kháng và cây mẫn cảm với SRT. 3. Nuôi SRT tại hiện trường và trong phòng thí nghiệm bằng lá các cây kháng và cây mẫm cảm với SRT. 4. So sánh một số đặc điểm giữa cây kháng và cây mẫn cảm với SRT. CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Điều tra phát hiện cá thể Thông nhựa có tính kháng SRT • Điều tra theo tuyến: Tiến hành điều tra trên 5 tuyến, mỗi tuyến 6 km tại những khu vực đã, đang và sau khi bị SRT hại, từ đó phát hiện những vùng bị SRT hại, vùng không bị hại và các cá thể không bị hại. • Điều tra theo ô tiêu chuẩn: 5 ô 1000m2 CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Điều tra phát hiện cá thể Thông nhựa có tính kháng SRT • Lựa chọn 15 cây có mức độ bị hại bằng 0 và có hình dáng đẹp, thân thẳng, cao, to trong các ô tiêu chuẩn có chỉ số mức độ bị hại R≤25% để tiến hành nghiên cứu sự khác nhau về các nhóm chất chính có trong thành phần lá cây và nuôi Sâu róm thông nhằm tìm ra cơ chế kháng Sâu róm thông của Thông nhựa. CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. Nghiên cứu phân tích sinh hóa mẫu lá của các cây kháng và cây mẫn cảm với SRT • Phương pháp xác định định tính các lớp chất chính (không phải thành phần tinh dầu): Chiết các mẫu riêng biệt bằng metanol trong máy siêu âm sau khi đã nghiền nhỏ mẫu thành bột. Các cặn chiết metanol được tiến hành sắc ký với các hệ dung môi khác nhau. 06-Apr-15 7 CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. Nghiên cứu phân tích sinh hóa mẫu lá của các cây kháng và cây mẫn cảm với SRT • Phương pháp xác định định tính thành phần tinh dầu: Tinh dầu được chiết bằng phương pháp cất lôi cuốn theo hơi nước, sau đó thành phần và hàm lượng tinh dầu được xác định bằng phương pháp sắc ký khí - khối phổ (GC-MS) có sử dụng thư viện phổ khối NIST để nhận dạng các cấu tử. CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3. Nuôi Sâu róm thông • Nuôi cá thể Sâu róm thông tại thực địa bằng lá thông của các cây kháng và mẫn cảm với SRT theo phương pháp: • Gây nuôi Sâu róm thông riêng rẽ bằng lá thông lấy từ các cá thể. • Số cá thể Sâu róm thông nuôi ở mỗi công thức ≥ 30. • Đánh giá và so sánh tỷ lệ sống/chết, mức độ sinh trưởng của Sâu róm thông CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3. Nuôi Sâu róm thông • Nuôi cá thể Sâu róm thông trong phòng thí nghiệm bằng lá thông của các cây kháng và mẫn cảm với SRT: • Thí nghiệm đẻ trứng: Mỗi lồng nuôi cắm 2 cành của cây kháng SRT và 2 cành của cây mẫn cảm với SRT, sau đó đặt 10 nhộng Sâu róm thông trong lồng để vũ hóa thành sâu trưởng thành và quan sát sự đẻ trứng của sâu trưởng thành. Tổng số có 6 lồng nuôi. CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3. Nuôi Sâu róm thông • Thí nghiệm theo dõi sâu non: Mỗi lồng nuôi cắm 2 cành của cây kháng SRT và 2 cành của cây mẫn cảm với SRT, trên mỗi cành thả đồng loạt 50 trứng Sâu róm thông, sau khi sâu nở đếm lại số sâu có trên mỗi cành của từng lồng sau các khoảng thời gian 4, 8 và 24 giờ sau khi trứng nở. 06-Apr-15 8 CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4. So sánh một số đặc điểm giữa cây kháng và cây mẫn cảm với SRT • Mô tả đặc điểm hình thái cây: Màu sắc lá, độ cứng lá, chiều dài và chiều rộng lá. • Mô tả đặc điểm giải phẫu lá: Đo đếm kích thước của lớp cutin, biểu bì, hạ bì và nhu mô đồng hóa và so sánh giữa lá cây kháng với cây mẫn cảm với SRT. • Mô tả một số đặc điểm khác: Góc phân cành, màu sắc vỏ, nhựa và độ nứt vỏ. CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG Tỷ lệ cây bị hại (P%) và mức độ gây hại (Rtb) của SRT ÔTC P% Rtb Rtb 1 94,4 2,36 2,36*25=54,00% 2 97,2 2,53 2,53*25=63,20% 3 94,4 2,07 2,07*25=51,75% 4 23,6 0,36 0,36*25=9,00% 5 23,6 0,31 0,31*25=7,75% CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG Xác định định tính các lớp chất chính (không phải thành phần tinh dầu) • Các mẫu lá đều có thành phần hóa học khá giống nhau. Lớp chất chính là các chất dầu (chất béo), sterol và tecpenoit. • Hầu như không có sự khác nhau giữa các mẫu lá cây kháng và cây mẫn cảm với SRT. CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG Xác định thành phần hóa học và hàm lượng của tinh dầu các mẫu lá bằng phương pháp sắc ký khi ́ ghép nối khối phô ̉ • Một số hợp chất có xuất hiện trong mẫu lá của 3 cây mẫn cảm với SRT nhưng lại không xuất hiện trong các mẫu lá của 15 cây kháng SRT 06-Apr-15 9 CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG • Một số hợp chất có xuất hiện trong mẫu lá của 3 cây mẫn cảm với SRT nhưng lại không xuất hiện trong các mẫu lá của 15 cây kháng SRT • Hàm lượng một số thành phần lớp chất thuộc nhóm terpen có trong lá của những cây kháng SRT cao hơn so với lá cây mẫn cảm với SRT. CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG • KẾT QUẢ NUÔI SÂU VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI & GIẢI PHẪU CÂY KHÁNG SÂU RÓM THÔNG. • CHI TIẾT BÀI BÁO • “THÔNG CHÓC” 06-Apr-15 10