Đang tải... (xem toàn văn)
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 còn 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 soát mật độ côn trùng. Giúp môi trường xanh sạch và an toàn hơn khi là một công cụ kiểm soát 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 công tác bảo vệ thực vật. Ích lợi cho kinh tế xã hội: giảm số lượng thuốc trừ sâu gây ô nhiễm môi sinh cùng những chi phí sản xuất chúng.
CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Du nhập vào Việt Nam từ năm 1857, cà phê năm mang lượng kim ngạch tỷ USD Nhưng tình hình phát sinh sâu bệnh cà phê diễn biến phức tạp, gây thiệt hại nặng nề sâu đục thân trắng Chevrolat Xylotrechus quadripes (Coleoptera: Cerambycidae) cà phê Arabica Ấn Độ, Sri Lanka, Trung Quốc, Việt Nam Thái Lan Việc áp dụng biện pháp phòng trừ sâu bệnh cịn nhiều hạn chế, chưa có thuốc đặc trị, việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật cà phê có nhiều vấn đề đáng bàn… gây thiệt hại lớn cho người dân 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Cần thực diện rộng, qui mô lớn, đồng để phát huy mạnh tính hiệu việc sử dụng pheromone kiểm soát mật độ côn trùng - Giúp môi trường xanh an tồn cơng cụ kiểm sốt dịch hại mang tính chiến lược - Phổ biến sử dụng pheromone công tác bảo vệ thực vật đến người dân - Phát triển nghiên cứu tổng hợp loại pheromone trùng vào chiều sâu, tính đa dạng số lượng đảm bảo cho công tác bảo vệ thực vật - Ích lợi cho kinh tế xã hội: giảm số lượng thuốc trừ sâu gây ô nhiễm môi sinh chi phí sản xuất chúng 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu chế tạo số chế phẩm, mồi nhử bẫy bướm sâu đục thân cà phê, qua sử dụng pheromone làm cơng cụ hỗ trợ dự báo tình hình, kiểm soát sâu hại trồng - Kết hợp phương pháp dự báo với phòng trừ sinh học pheromone với phương pháp hiệu khác (IPM) trồng, mà không dùng thuốc trừ sâu gây ô nhiễm môi sinh ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Giúp cho người dân có hiểu biết ý thức việc bảo vệ sức khỏe cho thân cộng đồng - Đối với lĩnh vực khoa học có liên quan: Pheromone cơng cụ quan trọng giúp cho việc áp dụng IPM hiệu 2.1 Giới thiệu sâu đục thân trắng - bore (Xylotrechus quadripes Chevrolat) 2.1.1 Phân loại Xén tóc đục thân (hại cà phê) có tên khoa học Xylotrechus quadripes Chevrolat, thuộc họ Cerambycidae (xén tóc), Coleoptera (Cánh Cứng) 2.1.2 Đặc điểm hình thái sinh học Thành trùng lồi xén tóc nhỏ, màu đen với vân màu xám Chiều dài thể từ 9-14 mm Cánh trước xén tóc đực thường che kín bụng, cánh xén tóc khơng che kín bụng Thời gian sống thành trùng từ 14-20 ngày, tối đa 30 ngày Số trứng đẻ thành trùng từ 50-100 Trứng hình bầu dục, đầu nhọn, chiều dài từ 1,2-1,5 mm, rộng từ 0,4-0,5 mm Khi đẻ trứng màu trắng sữa, vài ngày sau có màu vàng xanh trước lúc nở có màu hồng nhạt, thời gian ủ trứng từ 5-12 ngày Ấu trùng nở màu hồng nhạt, sau trắng dần, gần hố nhộng có màu vàng nhạt Ấu trùng có chiều dài thân từ 10-18 mm, dến 27 mm, thân dẹp, đốt ngực rộng, đốt bụng cuối nhỏ dần Hàm mạnh Giai đoạn ấu trùng phát triển từ 3-6 tháng Nhộng loại nhộng trần, thời gian nhộng khoảng 14 ngày 2.1.3 Tập quán sinh sống cách gây hại Sau vũ hóa, thành trùng nằm yên thân cây, từ 2-5 ngày sau chui hoạt động Thành trùng hoạt động mạnh nhiệt độ cao, ánh sáng nhiều Vì xén tóc thường bắt cặp vào buổi sáng đẻ trứng từ trưa đến 3-4 chiều Trứng đẻ rải rác hay tập trung kẻ nứt vỏ Thời gian đẻ trứng kéo dài từ 1-15 ngày Ấu trùng sau nở 1-2 ngày bắt đầu đục vào vỏ đục quanh phần vỏ giai đoạn tuổi (khoảng 95%) Khi đục đến phần giáp vỏ gỗ đa số ấu trùng tuổi (khoảng 70%) Khi có chiều dài thân mm, khoảng tuổi 3, ấu trùng bắt đầu đục vào phần gỗ cây, đục vòng quanh thân làm đứt mạch gỗ Đường đục bên thân cà phê nhỏ thường thẳng thân to đường đục thường ngoằn ngoèo, có nhiều nhánh ngang, đường đục lên hay xuống Đến tuổi 6, lớn đủ sức, ấu trùng đục đường lên phía thân cà phê lệch phía ngồi, sát vỏ Khi sát với vỏ ấu trùng đục khoang rộng túi quay đầu nằm yên để hóa nhộng Tỉ lệ ấu trùng đục sát phần vỏ chiếm khoảng 96% Triệu chứng để nhận diện cà phê bị lồi xén tóc gây hại: Lá non bị biến dạng, màu vàng, mép xoắn, héo bị thiếu nước, xanh tốt Cây mọc thêm nhiều chồi thân Trên thân có vết, lằn vòng quanh, nứt nẻ Tách vỏ thấy đường đục Cây bị gảy dễ dàng Cây có sâu vũ hóa bay có lỗ hổng đường kính 3mm 2.1.4 Vịng đời Khi xén tóc trưởng thành có mặt cà phê, chúng giao phối sau giao phối bắt đầu đẻ trứng nằm tháng mười, tháng mười một, tháng tư, tháng sáu Trứng nở khoảng 14 ngày ấu trùng vỏ thời gian tháng Sau instars đường hầm lên đến tháng sau mang buồng để gần bên ngồi thân trước triển thành nhộng Tổng cộng giai đoạn ấu trùng (instar) phát triển bên thân cà phê phải khoảng 172 ngày để hoàn thành từ ấu trùng instar để ấu trùng instar cuối Nó có nghĩa ấu trùng giai đoạn hồn thành tháng instar cuối đạt đến buồng nhộng Hóa nhộng kéo dài 30-40 ngày Bọ cánh cứng trưởng thành buồng nhộng 3-7 ngày trước cắt lỗ thoát, người lớn lên tìm kiếm người bạn đời Nam giới trưởng thành sống 2-3 tuần phụ nữ sống sót cho 9-30 ngày, thời gian tới 100 trứng đặt vết nứt kẽ nứt vỏ thân Các chu kỳ sống hoàn thành khoảng 12 tháng 2.1.5 Yếu tố ảnh hưởng đến mật số 2.1.5.1 Giống tuổi Cây cà phê 1,5 tuổi bị hại, nặng từ năm tuổi trở lên Cây già bị hại nặng Giống cà phê “Coffea arabica” tức “cà phê chè” dễ bị loài xén tóc cơng Những có nhiều thân, cành rậm rạp, che phủ kín thân thường bị gây hại Trái lại, có thân cành cấp I cấp II có thưa thớt bị lồi gây hại Đó thành trùng lồi có đặc tính thời kỳ đẻ trứng thường tìm đến thích hợp để đẻ trứng cách bay thẳng vào thân cây; đường bay vào bị vấp phải cành lá, chúng bay trở lại Sau chúng định hướng lại bay vào tiếp Cứ diễn nhiều lần mà không vào thân cây, chúng bay sang khác Vì thành trùng khơng có thói quen bị từ cành vào thân cây, nên thân có cấu trúc "hở" bị hại nhiều 2.1.5.2 Ánh sáng Trong vườn cà phê, phơi nắng nhiều bị công nhiều mát 2.1.5.3 Biện pháp phịng trị Trồng che mát thích hợp để giảm cường độ ánh sáng vườn cà phê Vì ấu trùng nhộng sống thân đốn xuống khô thời gian lâu nên cưa, đốn đốt hay chôn cành hay thân bị công Dùng loại thuốc trừ sâu thông dụng, trộn phần thuốc với phần đất sét, 10 phần nước thêm 10 phần phân trâu bị qt lên thân lơ cà phê năm tuổi CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tình hình nghiên cứu nước Thành phần sâu hại cà phê chè, đặc điểm sinh vật học, sinh thái học rệp sáp mềm nâu (Coccus hesperidum Linnaeus) biện pháp phòng trừ Sơn La, vụ xuân hè, năm 2009 Chưa có đề tài nghiên cứu tổng hợp pheromone sâu hại cà phê 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 cộng công bố nghiên cứu pheromone dẫn dụ sâu đục thân trắng cà phê, Xylotrechus quadripes Chevrolat Xác định 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 o Năm 2005, D R Hall, A Cork cộng viện tài nguyên thiên nhiên , đại học Greenwich, Anh (Natural Resources Institute, University of Greenwich, Chatham Maritime,Kent ME4 4TB, UK)đã nhận danh thành phần pheromone giới tính nam sâu đục thân 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 Jardel A Moreira khoa côn trùng học University of California, Riverside CA 92521, USA Lawrence M Hank Emerson S Lacey, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana IL 61801, USA 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 phần yêu cầu Đại học Greenwich cho cấp Tiến sĩ Triết học: Nghiên cứu pheromone giới tính lồi sâu bướm Pine Looper, Bupalus piniaria L (LEPIDOPTERA: GEOMETRIDAE) Sumathi Chittamuru STUDIES ON THE FEMALE SEX PHEROMONE OF THE PINE LOOPER MOTH, Bupalus piniaria L (LEPIDOPTERA: GEOMETRIDAE) 10 CHƯƠNG NỘI DUNG 3.1 Phản ứng Wittig Phản ứng xảy hợp chất carbonyl (aldehyde, ketone) với tác chất triphenylphosphonium ylide tạo thành alkene Hình Cơ chế phản ứng Wittig Phản ứng Wittig sử dụng giai đoạn tổng hợp hợp chất thiên nhiên để tạo liên kết đôi C=C Lợi phản ứng việc lựa chọn vị trí để hình thành liên kết đơi khả lựa chọn lập thể việc áp dụng điều kiện phản ứng liên quan phụ thuộc vào loại ylide, loại hỗn hợp carbonyl hay điều kiện phản ứng tạo thành (E) (Z)-alkene 3.1.1 Phản ứng Wittig cổ điển Trong phản ứng Wittig, muối phosphonium xử lý với base tạo ylide Phản ứng thường thực điều kiện chất phải khan, với base mạnh, phản ứng hình thành qua hai bước 11 Bước 1: Carbon nucleophile tác nhân Wittig cộng vào carbon electrophile nhóm carbonyl phân cực, electron từ liên kết π carbon-oxygen sử dụng hình thành liên kết với nguyên tử phosphorus Sự hình thành tạo vòng bốn trung gian gọi oxaphosphetan Bước 2: Sự phá hủy vòng bốn cách cắt đứt liên kết carbon-phosphorus carbon-oxygen dẫn tới hình thành liên kết π carbon-carbon alkene hợp chất triphenylphosphine oxide Hình 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) phản ứng phosphonate carbanion với hợp chất carbonyl - Phosphonate carbanion tạo thành alkyl phosphonate ester với base NaH, n-BuLi, NaOEt Alkyl phosphonate ester lại tạo nên từ phản ứng halogen với phosphate ester Cơ chế hóa học lập thể Electron withdrawing group (EWG) 12 Hình Cơ chế phản ứng Horner-Wadsworth-Emmons b) Phản ứng Horner-Wittig Horner cộng tác viên ông người thành cơng việc tạo thành alkene với có mặt phosphine oxide base 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 dụng cụ 2.2.1 Thiết bị dụng cụ Các thiết bị sử dụng 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) nhôm, lớp hấp phụ silica gel, chạy hệ dung mơi petroleum ether:diethyl ether, hình 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 tiền đề kết hợp với chế phẩm sinh học khác giúp phòng trừ sâu đục thân trắng hại cà phê, nhằm đảm bảo sức khỏe người sử dụng giảm thiểu tác hại môi trường xung quanh 16 PHẦN IV THỜI GIAN LÀM LUẬN VĂN - Thu thập tài liệu: 1/7/2010-1/9/2010 Thực nghiệm viết chương 1: 2/9/2010-2/10/2010 Thực nghiệm viết chương 2: 2/10/2010-2/11/2010 Thực nghiệm viết chương 3: 2/11/2010-2/12/2010 Thực nghiệm viết chương 4: 2/12/2010-2/2/2011 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 giới , ban nông nghiệp 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 PTNN, Kết nghiên cứu sâu hại cà phê Sơn La 1996-2000 Tài liệu tiếng Anh (3) MarcRhainds, Chin Chiew Lan, Skip King, Regine Gries, Li Zhen Mo 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 ... LUẬN Nghiên cứu tổng hợp thành công 2,3-decanedione tiền đề kết hợp với chế phẩm sinh học khác giúp phịng trừ sâu đục thân trắng hại cà phê, nhằm đảm bảo sức khỏe người sử dụng giảm thiểu tác hại. .. cộng công bố nghiên cứu pheromone dẫn dụ sâu đục thân trắng cà phê, Xylotrechus quadripes Chevrolat Xác định thành phần pheromone: 2-hydroxy-3-decanone, 2,3-decanedione, (S)-2-hydroxy-3decanone Pheromone. .. sức khỏe cho thân cộng đồng - Đối với lĩnh vực khoa học có liên quan: Pheromone công cụ quan trọng giúp cho việc áp dụng IPM hiệu 2.1 Giới thiệu sâu đục thân trắng - bore (Xylotrechus quadripes