›

Luận án Nghiên cứu phát triển giống lúa kháng rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal) ở Thừa Thiên Huế

pdf 174 trang yendo 5950
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu phát triển giống lúa kháng rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal) ở Thừa Thiên Huế", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_phat_trien_giong_lua_khang_ray_nau_nilapa.pdf

Nội dung text: Luận án Nghiên cứu phát triển giống lúa kháng rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal) ở Thừa Thiên Huế

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ NGUYỄN TIẾN LONG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GI ỐNG LÚA KHÁNG RẦY NÂU (Nilaparvata lugens Stal) Ở THỪA THIÊN HUẾ LUẬN ÁN TIẾN S Ĩ NÔNG NGHIỆP HUẾ, NĂM 2014
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ NGUYỄN TIẾN LONG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GIỐNG LÚA KHÁNG RẦY NÂU (Nilaparvata lugens Stal) Ở THỪA THIÊN HUẾ CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ SỐ: 62.62.01.10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. TRẦN ĐĂNG HÒA 2. PGS.TS. TRẦN THỊ LỆ HUẾ, NĂM 2014
  3. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, khách quan, nghiêm túc và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nếu có gì sai sót tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm./. Tác giả luận án Nguyễn Tiến Long
  4. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án, tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của PGS.TS. Trần Đăng Hòa, PGS.TS. Trần Thị Lệ, Lãnh đạo Đại học Huế, Lãnh đạo Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Huế, Phòng Đào tạo Sau Đại học, quý thầy, cô khoa Nông học, Viện nghiên cứu Phát triển, phòng Tổ chức – Hành chính; Lãnh đạo Viện Công nghệ sinh học – Đại học Huế. UBND huyện Phú Vang, UBND thị xã Hương Trà, Thừa Thiên Huế, Hợp tác xã Nông nghiệp Phú Đa 1, Hợp tác xã Nông nghiệp Hương An và các bạn bè đồng nghiệp gần xa, Tôi xin chân thành cảm ơn bố mẹ tôi, người đã sinh thành, chịu nhiều vất vả để nuôi dưỡng tôi nên người và đặc biệt là người vợ hiền và các con tôi đã luôn động viên, giúp đỡ và cổ vũ tôi về tất cả mọi mặt để tôi cố gắng, phấn đấu hoàn thành luận án Tiến sĩ nông nghiệp này. Xin trân trọng cảm ơn./. Nguyễn Tiến Long
  5. KÝ HIỆU VIẾT TẮT BNNPTNT: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn BPH: Rầy nâu BVTV: Bảo vệ thực vật Đ/C: Đối chứng D/R: Dài/rộng ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long ĐX: Đông Xuân FAO: Food and Agriculture Organization (Tổ chức lương thực thế giới) HT: Hè Thu IPM: Intergrated Pest Managerment ( Quản lý dịch hại tổng hợp) IRRI: International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu lúa gạo quốc tế) JA: axit jamonic K: Kháng kg: Kilôgam KV: Kháng vừa N/P/K: Đạm/Lân/Kali N: Nhiễm NN: Nhiễm nặng NSL: Ngày sau lây nhiễm NSLT: Năng suất lý thuyết NST: Nhiễm sắc thể
  6. NSTT: Năng suất thực thu NV: Nhiễm vừa P1000: Khối lượng 1000 hạt QCNV: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia SA: axit salicyclic SD: Độ lệch chuẩn SE: Sai số chuẩn SLN: Sau lây nhiễm TB: Trung Bình TCN: Tiêu chuẩn nghành TCNVN: Tiêu chuẩn quốc gia TGST: Thời gian sinh trưởng TLGN: Tỷ lệ gạo nguyên TLGX: Tỷ lệ gạo xay
  7. MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Ký hiệu viết tắt Mục lục Danh mục các bảng biểu Danh mục các hình Trang MỞ ĐẦU: .1 1. Tính cấp thiết của đề tài: 1 2. Mục tiêu của đề tài 3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3 3.1. Ý nghĩa khoa học 3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn 3 4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài 4 5. Những đóng góp mới của luận án 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 6 1.1. Những nghiên cứu về sự phân bố và gây hại của rầy nâu 6 1.1.1. Sự phân bố rầy nâu và thiệt của chúng ở các vùng trồng lúa châu Á 6 1.1.2. Phân loại rầy nâu 10 1.1.3. Triệu chứng gây hại 10 1.1.4. Đặc điểm sinh vật học và sinh thái học 10 1.2. Các yếu tố tác động đến sự phát sinh và gây hại của rầy nâu 11 1.2.1. Điều kiện khí hậu thời tiết: 11
  8. 1.2.2. Sử dụng giống lúa không hợp lý 12 1.2.3. Gieo sạ dày 13 1.2.4. Bón phân không cân đối 13 1.2.5. Sử dụng thuốc trừ sâu 14 1.2.6. Quản lý nước 16 1.3. Các biện pháp phòng trừ rầy nâu 16 1.3.1. Các biện pháp phòng 16 1.3.2. Các biện pháp trừ 16 1.4. Những nghiên cứu về giống lúa kháng rầy nâu và cơ chế kháng của các giống lúa kháng 17 1.4.1. Những nghiên cứu về giống lúa kháng rầy nâu 17 1.4.2. Những nghiên cứu về cơ chế kháng rầy nâu 27 1.4.2.1. Các cơ chế liên quan đến bề mặt cây trồng 27 1.4.2.2. Cơ chế phòng thủ của lúa đối với rầy 28 1.4.2.3. Kháng không ưa thích (non-preference/Antixenisis) 28 1.4.3. Những nghiên cứu về sự thay đổi độc tính và biotype rầy nâu 30 1.5. Những nghiên cứu về mối quan hệ giữa dinh dưỡng và dịch hại trên cây lúa 35 1.5.1. Những nghiên cứu về dinh dưỡng và tính kháng sâu hại 35 1.5.2. Thay đổi tình hình dịch hại do gia tăng lượng phân đạm 36 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1. Đối tượng nghiên cứu 38 2.2. Địa điểm nghiên cứu 39 2.3. Thời gian nghiên cứu 39 2.4. Nội dung nghiên cứu 39
  9. 2.5. Phương pháp nghiên cứu 40 2.5.1. Phương pháp xác định biotype rầy nâu 40 2.5.1.1. Phương pháp thu thập và duy trì giống chuẩn kháng và giống chuẩn nhiễm 40 2.5.1.2. Phương pháp thu thập và nuôi rầy 40 2.5.1.3. Phương pháp xác định Biotype rầy nâu 40 2.5.2. Phương pháp đánh giá khả năng kháng rầy nâu ở Thừa Thiên Huế đối với các giống lúa nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và xác định gen kháng đối với một số giống có biểu hiện kháng rầy nâu 42 2.5.2.1. Phương pháp đánh giá tính kháng rầy nâu của các giống lúa trong phòng thí nghiệm 42 2.5.2.2. Phương pháp nhận diện sự có mặt của các gen kháng rầy nâu trong các giống lúa có biểu hiện kháng rầy nâu 42 2.5.3. Phương pháp đánh giá sinh trưởng, phát triển, năng suất, phẩm chất và khả năng kháng rầy nâu của một số giống tuyển chọn trên đồng ruộng 44 2.5.3.1. Phương pháp đánh giá tính kháng rầy nâu, tình hình sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống lúa có biểu hiện kháng rầy nâu trên đồng ruộng 44 2.5.3.2. Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu phẩm chất gạo của các giống lúa 45 2.5.4. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp kỹ thuật canh tác (mật độ, phân bón) đối với giống lúa kháng rầy nâu tại Thừa Thiên Huế 48 2.5.4.1. Phương pháp thí nghiệm về ảnh hưởng của mật độ gieo sạ hàng đối với giống lúa kháng rầy HP28 tại tỉnh Thừa Thiên Huế 48 2.5.4.2. Phương pháp thí nghiệm về ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đối với giống lúa HP28 tại tỉnh Thừa Thiên Huế 49 2.6. Điều kiện nghiên cứu 51 2.7. Phương pháp xử lý số liệu 52 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 53
  10. 3.1. Xác định dòng sinh học (biotype) của rầy nâu ở Thừa Thiên Huế 53 3.1.1. Độc tính của quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế 53 3.1.2. Phản ứng của các giống lúa chuẩn kháng đối với quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế 54 3.1.3. Xác định Biotype rầy nâu ở Thừa Thiên Huế 56 3.2. Đánh giá khả năng kháng rầy nâu và xác định gen kháng của các giống lúa đang sử dụng phổ biến và các giống lúa mới, nhập nội có triển vọng ở Thừa Thiên Huế 59 3.2.1. Đánh giá khả năng kháng rầy nâu ở Thừa Thiên Huế của các giống lúa nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 59 3.2.1.1. Kết quả đánh giá tính kháng bằng phương pháp ống nghiệm 59 3.2.1.2. Kết quả đánh giá tính kháng bằng phương pháp hộp mạ 62 3.2.1.3. Tổng hợp tính kháng quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế của các giống lúa thí nghiệm 64 3.2.2. Xác định gen kháng rầy nâu của các giống lúa thí nghiệm ở Thừa Thiên Huế 65 3.2.2.1. Các cặp mồi sử dụng trong nghiên cứu 65 3.2.2.2. Kết quả xác định gen kháng rầy nâu trong các giống lúa có biểu hiện kháng rầy nâu 65 3.3. Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất, phẩm chất và khả năng kháng rầy nâu của một số giống tuyển chọn tại Thừa Thiên Huế 67 3.3.1. Khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất và tình hình rầy nâu của các giống lúa kháng rầy tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 68 3.3.1.1. Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của các giống lúa kháng rầy nâu tại Hương Trà trong vụ Đông Xuân 2010 - 2011 68 3.3.1.2. Diến biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa kháng rầy tại Hương Trà trong vụ Đông Xuân 2010 - 2011 70 3.3.1.3. Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của các giống lúa kháng rầy nâu tại Hương Trà trong vụ Hè Thu 2011 71
  11. 3.3.1.4. Diến biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa kháng rầy tại Hương Trà trong vụ Hè Thu 2011 73 3.3.2. Khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất và tình hình rầy nâu của các giống lúa kháng rầy tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 74 3.3.2.1. Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của các giống lúa kháng rầy nâu tại Phú Vang trong vụ Đông Xuân 2010 - 2011 74 3.3.2.2. Diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa kháng rầy tại Phú Vang trong vụ Đông Xuân 2010 - 2011 76 3.3.2.3. Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của giống lúa kháng rầy nâu tại Phú Vang trong vụ Hè Thu 2011 77 3.3.2.4. Diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa kháng rầy tại Phú Vang trong vụ Hè Thu 2011 79 3.3.3. Đánh giá chung mức độ nhiễm rầy nâu của các giống thí nghiệm 80 3.3.4. Phẩm chất của các giống lúa kháng rầy nâu tại Thừa Thiên Huế 81 3.3.4.1. Chất lượng xay xát và chất lượng thương phẩm 81 3.3.4.2. Chất lượng dinh dưỡng 83 3.4. Ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật canh tác đối với giống lúa kháng rầy nâu ở Thừa Thiên Huế 84 3.4.1. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến sinh trưởng, phát triển, năng suất và tình hình rầy nâu của giống lúa HP28 85 3.4.1.1. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến một số chỉ tiêu hình thái giống lúa HP28 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 86 3.4.1.2. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến khả năng đẻ nhánh của giống lúa HP28 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 87 3.4.1.3. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu trên giống lúa HP28 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 88 a. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu tại Hương Trà trong vụ Đông Xuân 2011 - 2012 88
  12. b. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu tại Hương Trà trong vụ Hè Thu 2012 90 3.4.1.4. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa HP28 tại Hương Trà 91 3.4.1.5. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến một số chỉ tiêu hình thái giống lúa HP28 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 93 3.4.1.6. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến khả năng đẻ nhánh của giống lúa HP28 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 94 3.4.1.7. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu trên giống lúa HP28 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 95 a. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu tại Phú Vang trong vụ Đông Xuân 2011 - 2012 95 b. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu tại Phú Vang trong vụ Hè Thu 2012 97 3.4.1.8. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa chống rầy HP28 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 98 3.4.2. Ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến sinh trưởng, phát triển và cho năng suất của giống lúa HP28 101 3.4.2.1. Ảnh hưởng của các công thức phân bón đến chiều cao cây qua các giai đoạn sinh trưởng của giống lúa HP28 101 3.4.2.2. Ảnh hưởng của các công thức phân bón đến khả năng đẻ nhánh của giống lúa HP28 104 3.4.2.3. Ảnh hưởng của các công thức phân bón đến mật độ rầy nâu đối với giống lúa HP28 108 3.4.2.4. Ảnh hưởng của các công thức phân bón đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất đối với giống lúa HP28 114 3.4.2.5. Ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến một số tính chất hóa học đất sau thí nghiệm 120 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 123
  13. 1. Kết luận 123 2. Đề nghị 124 Những công trình đã được công bố liên quan đến luận án Tài liệu tham khảo Phụ lục
  14. DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Phân loại rầy nâu 10 Bảng 1.2 Tần số kháng rầy nâu của các giống lúa ở đồng bằng Sông Cửu Long 21 Bảng 1.3 Phản ứng của giống lúa chỉ thị biotype với các quần thể rầy nâu ở đồng bằng Sông Cửu Long 22 Bảng 1.4 Phản ứng của các quần thể rầy nâu ở đồng bằng Sông Cửu Long với giống kháng 23 Bảng 1.5 Cấp hại của 3 quần thể rầy nâu trên các giống lúa chuẩn kháng và giống lúa chuẩn nhiễm 24 Bảng 1.6 Tỷ lệ sống sót của 3 quẩn thể rầy nâu trên các giống kháng ở Hàn Quốc 31 Bảng 1.7 Mối quan hệ giữa các biotype và giống lúa kháng rầy nâu 32 Bảng 2.1 Danh mục các giống lúa sử dụng trong nghiên cứu 28 Bảng 2.2 Bảng phân cấp hại và triệu chứng cây mạ bị hại 41 Bảng 2.3 Bảng phân cấp hại và mức độ kháng rầy nâu 41 Bảng 2.4 Phân loại gạo dựa vào chiều dài hạt 45 Bảng 2.5 Phân loại gạo dựa vào chiều rộng hạt 45 Bảng 2.6 Phân loại gạo dựa vào hình dạng hạt gạo theo tỷ lệ Dài/Rộng 46 Bảng 2.7 Phân loại gạo dựa vào độ bạc bụng của hạt 46 Bảng 2.8 Phân loại hạt gạo dựa vào độ trở hồ 47 Bảng 2.9 Diễn biến khí hậu thời tiết các vụ Đông Xuân và Hè Thu Thừa Thiên Huế từ năm 2011 đến năm 2013 52 Bảng 3.1 Tỷ lệ rầy nâu mang độc tính của quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế khi sống trên các giống chuẩn kháng (TB ± SE) 54 Bảng 3.2 Cấp gây hại và mức độ kháng của các giống lúa chuẩn kháng đối với quần thể rầy nâu Thừa Thiên Huế (theo phương pháp ống nghiệm) 55 Bảng 3.3 Cấp gây hại và mức độ kháng của các giống lúa chuẩn kháng đối với quần thể rầy nâu Thừa Thiên Huế (theo phương pháp hộp mạ) 56 Bảng 3.4 Quan hệ giữa quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế và các giống chuẩn kháng 57 Bảng 3.5 Mối quan hệ giữa gen kháng và các biotype của rầy nâu 57
  15. Bảng 3.6 Cấp gây hại (TB± SD) và mức độ kháng của các giống lúa đối với quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế bằng phương pháp trong ống nghiệm 59 Bảng 3.7 Cấp gây hại (TB ± SD) và mức độ kháng của các giống lúa đối với quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế bằng phương pháp trong hộp mạ 62 Bảng 3.8 Tổng hợp khả năng kháng của các giống lúa thí nghiệm 64 Bảng 3.9 Trình tự các cặp mồi sử dụng kiểm tra gen kháng trong thí nghiệm 65 Bảng 3.10 Tổng hợp kết quả kiểm tra gen kháng với 3 cặp mồi 66 Bảng 3.11 Tình hình sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống kháng rầy tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế vụ Đông xuân 2010 - 2011 69 Bảng 3.12 Tình hình sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống kháng rầy tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế vụ Hè Thu 2011 72 Bảng 3.13 Tình hình sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống kháng rầy tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế vụ Đông Xuân 2010 - 2011 75 Bảng 3.14 Tình hình sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống kháng rầy tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế vụ Hè Thu 2011 78 Bảng 3.15 Các chỉ tiêu phẩm chất gạo của các giống lúa thí nghiệm 82 Bảng 3.16 Các chỉ tiêu sinh hóa của các giống lúa thí nghiệm 84 Bảng 3.17 Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với một số chỉ tiêu hình thái của giống lúa HP28 ở vụ Đông Xuân 2011 - 2012 và vụ Hè Thu 2012 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 86 Bảng 3.18 Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến khả năng đẻ nhánh của giống lúa HP28 tại Hương Trà 88 Bảng 3.19 Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu trong vụ Đông Xuân 2011 - 2012 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 89 Bảng 3.20 Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu trong vụ Hè Thu 2012 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 90 Bảng 3.21 Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa chống rầy HP28 tại Hương Trà 92
  16. Bảng 3.22 Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với một số chỉ tiêu hình thái giống lúa HP28 ở vụ Đông Xuân 2011 - 2012 và vụ Hè Thu 2012tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 94 Bảng 3.23 Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến khả năng đẻ nhánh củagiống lúa HP 28 tại Phú Vang 95 Bảng 3.24 Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu trong vụ Đông Xuân 2011 - 2012 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 96 Bảng 3.25 Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu trong vụ Hè Thu 2012 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 98 Bảng 3.26 Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa chống rầy HP28 tại Phú Vang 100 Bảng 3.27 Chiều cao cây qua các giai đoạn sinh trưởng, phát triển giống lúa HP28 ở các công thức phân bón tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 102 Bảng 3.28 Sự tăng trưởng chiều cao cây qua các giai đoạn khi tăng lượng kali và tăng lượng đạm tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 103 Bảng 3.29 Ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến khả năng đẻ nhánh của giống lúa kháng rầy tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 104 Bảng 3.30 Ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến khả năng đẻ nhánh của giống lúa kháng rầy tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 106 Bảng 3.31 Ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến diễn biến mật độ rầy nâu trong vụ Đông Xuân 2012 - 2013 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 108 Bảng 3.32 Ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến diễn biến mật độ rầy nâu trong vụ Hè Thu 2013 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 110 Bảng 3.33 Ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến diễn biến mật độ rầy nâu trong vụ Đông Xuân 2012 - 2013 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 111 Bảng 3.34 Ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến diễn biến mật độ rầy nâu trong vụ Hè Thu 2013 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 113 Bảng 3.35 Ảnh hưởng của các công thức phân bón đối với các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa chống rầy HP28 tại Hương Trà 115 Bảng 3.36 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các công thức thí nghiệm tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 118 Bảng 3.37 Ảnh hưởng của phân bón đến một số tính chất hóa học đất thí nghiệm tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 120 Bảng 3.38 Ảnh hưởng của phân bón đến một số tính chất hóa học đất thí nghiệm tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 121
  17. DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang Hình 1.1 Ảnh hưởng của liều lượng đạm bón đến mật độ rầy nâu (Dyck và ctv, 1979) 14 Hình 1.2 Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu Diazinon đến mật độ của quần thể rầy nâu (Dyck và ctv, 1979) 15 Hình 3.1 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR với primer BpE18-3 66 Hình 3.2 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR với primer KPM8 67 Hình 3.3 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR với primer RM 589 67 Hình 3.4 Đồ thị diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống thí nghiệm tại Hương Trà trong vụ Đông Xuân 2010 – 2011 70 Hình 3.5 Đồ thị diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống thí nghiệm tại Hương Trà trong vụ Hè Thu 2011 73 Hình 3.6 Đồ thị diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống thí nghiệm tại Phú Vang trong vụ Đông Xuân 2010 - 2011 76 Hình 3.7 Đồ thị diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống thí nghiệm tại Phú Vang trong vụ Hè Thu 2011 79 Hình 3.8 Đồ thị diễn biến rầy nâu trên các công thức thí nghiệm mật độ trong vụ Đông Xuân 2011 - 2012 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 89 Hình 3.9 Đồ thị diễn biến rầy nâu trên các công thức thí nghiệm mật độ trong vụ Hè Thu 2012 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 91 Hình 3.10 Biểu đồ ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến năng suất thực thu của giống lúa HP28 tại Hương Trà 93 Hình 3.11 Đồ thị diễn biến rầy nâu trên các công thức thí nghiệm mật độ trong vụ Đông Xuân 2011 - 2012 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 97 Hình 3.12 Đồ thị diễn biến rầy nâu trên các công thức thí nghiệm mật độ trong vụ Hè Thu 2012 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 98 Hình 3.13 Biểu đồ ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với năng suất thực thu của giống lúa HP28 tại Phú Vang 100 Hình 3.14 Biểu đồ ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến khả năng đẻ nhánh của giống lúa kháng rầy tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 105
  18. Hình 3.15 Biểu đồ ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến khả năng đẻ nhánh của giống lúa kháng rầy tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 107 Hình 3.16 Đồ thị diễn biến mật độ rầy nâu trên các tổ hợp phân bón trong vụ Đông Xuân 2012 - 2013 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 109 Hình 3.17 Đồ thị diễn biến mật độ rầy nâu trên các tổ hợp phân bón trong vụ Hè Thu 2013 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 110 Hình 3.18 Đồ thị diễn biến mật độ rầy nâu trên các tổ hợp phân bón trong vụ Đông Xuân 2012-2013 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 112 Hình 3.19 Đồ thị diễn biến mật độ rầy nâu trên các tổ hợp phân bón trong vụ Hè Thu 2013 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 113 Hình 3.20 Biểu đồ năng suất của các công thức thí nghiệm tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế 116 Hình 3.21 Biểu đồ năng suất của các công thức thí nghiệm tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế 119
  19. MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong năm cây lương thực quan trọng nhất của loài người. Trên thế giới về mặt diện tích gieo trồng, lúa đứng thứ hai sau lúa mì; về tổng sản lượng lúa đứng thứ ba sau lúa mì và ngô. Lúa được trồng ở 112 nước, là lương thực của hơn 54% dân số thế giới (Ngô Thị Đào và Vũ Văn Hiển, 1997) [6]. Đặc biệt ở các nước Đông Nam Á, lúa là cây lương thực đứng vị trí hàng đầu do có giá trị dinh dưỡng cao và nhiều công dụng khác; về giá trị kinh tế lúa gạo là mặt hàng xuất khẩu của một số nước trong khu vực (Nguyễn Minh Công và ctv, 2005) [5]. Cây lúa đã và đang là cây trồng số một của nền sản xuất nông nghiệp Việt Nam, là cây lương thực quan trọng nhất đối với vấn đề an ninh lương thực ở nước ta (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2009) [3]. Diện tích trồng lúa của nước ta hiện nay hơn 7,4 triệu hecta, nhưng nhìn chung năng suất và sản lượng lúa vẫn còn thấp. Một trong những nguyên nhân chủ yếu làm cho năng suất và phẩm chất lúa thấp là sâu bệnh Hằng năm, thiệt hại về năng suất lúa xảy ra do các yếu tố này là rất lớn. Rầy nâu Nilaparvata lugens Stal (Homoptera: Delphacidae) là một trong những đối tượng sâu hại lúa quan trọng nhất hiện nay ở hầu hết các vùng trồng lúa ở Việt Nam. Hàng năm, hàng ngàn hecta lúa, đặc biệt ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, đã bị rầy nâu gây hại và làm giảm sản lượng lúa gạo (Lương Minh Châu và ctv, 2006) [4]. Ngoài gây hại trực tiếp là rầy non và trưởng thành chích hút dịch lúa, làm cây lúa sinh trưởng phát triển kém, gây cháy rầy (nếu mật độ rầy cao), rầy nâu còn là môi giới truyền bệnh vi rút lúa vàng lùn, lùn xoắn lá (Phạm Văn Lầm, 2000) [16]. Hiện nay biện pháp hóa học và giống kháng là hai biện pháp chủ yếu phòng trừ rầy nâu ở Việt Nam. Sử dụng nhiều thuốc trừ sâu hóa học đã ảnh hưởng đến thiên địch của rầy nâu, hình thành các chủng rầy nâu kháng thuốc, ảnh hưởng đến hệ sinh thái, sức khỏe của người nông dân. Sử dụng giống kháng là biện pháp chủ động, có hiệu quả phòng trừ cao và không gây ô nhiễm môi trường. Tính bền vững về khả năng kháng rầy nâu của các giống lúa kháng được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới. Các nhà chọn tạo giống và côn trùng học đã xác nhận rằng các giống mang đa gen 1
  20. kháng và các gen thứ yếu có tính bền vững cao hơn các giống chỉ có đơn gen chính (Gallagher và ctv, 1994) [43]. Phát hiện ở nhiều nơi các giống mang gen Bph1 chỉ có hiệu lực kháng rầy nâu sau 2 năm canh tác, các giống mang gen bph2 có hiệu lực kháng rầy trong vòng 5 năm. Trong khi đó giống IR64 vừa mang gen kháng chính Bph1 và một gen kháng thứ yếu khác có hiệu lực kháng rầy nâu trong vòng 10 năm canh tác (Alam và Cohen, 1998) [31]. Chính vì vậy việc xác định tính bền vững của các giống kháng và chiều hướng hình thành dòng sinh học (biotype) mới sau khi sử dụng giống kháng rầy nâu là cần thiết. Ở Việt Nam, nhiều nghiên cứu về rầy nâu và giống kháng rầy được thực hiện ở miền Nam và miền Bắc. Do cách biệt về địa lý đã ngăn chặn sự lây lan của các quần thể rầy nâu giữa 2 miền, đồng thời áp lực khác nhau của biện pháp thâm canh và thời tiết - khí hậu đã hình thành nên các quần thể rầy nâu ở miền Nam và miền Bắc với độc tính khác nhau (Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên, 2005) [7]. Một số nghiên cứu về rầy nâu ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) cho thấy rằng rầy nâu ở vùng này chủ yếu là biotype 2, nhưng khả năng thích ứng gia tăng và đang chuyển biến thành biotype mới (Nguyễn Văn Luật và Lương Minh Châu, 1991) [17]. Đến nay, có rất ít thông tin về kết quả nghiên cứu biotype rầy nâu và giống kháng rầy nâu ở khu vực miền Trung. Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy quần thể rầy Thừa Thiên Huế thuộc biotype 1 và biotype 2 (Trần Đăng Hòa và ctv 2009) [12]. Đánh giá tính kháng rầy nâu của tập đoàn giống địa phương thu thập ở các tỉnh miền Trung cho thấy có 5 giống biểu hiện ở mức kháng vừa, 12 giống nhiễm vừa, 12 giống nhiễm, 1 giống nhiễm nặng quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế (Trần Đăng Hòa và ctv 2009) [12]. Trong những năm gần đây, ở nước ta, việc mở rộng sử dụng các giống lúa lai có năng suất cao và việc tăng cường thâm canh tăng năng suất lúa đã tạo điều kiện thuận lợi cho rầy nâu phát sinh gây hại trên diện rộng. Bên cạnh đó, dịch bệnh vàng lùn xoắn lá bùng phát khắp các tỉnh phía Bắc và Miền trung. Vì vậy, nghiên cứu đánh giá khả năng kháng rầy nâu của các giống lúa đang sử dụng rộng rãi ở địa phương và các giống lúa mới, nhập nội là cơ sở quan trọng cho việc định hướng sử dụng nguồn gen lúa kháng rầy nâu trong công tác lai tạo và chọn lọc giống kháng phục vụ sản xuất. Việc sử dụng phương pháp truyền thống để xác định khả năng kháng rầy nâu của các giống lúa thường có độ chính xác không cao, tốn nhiều thời gian và công sức. Vận dụng công nghệ sinh học trong việc xác định sự hiện diện gen 2
  21. kháng của các giống lúa kháng rầy nâu có độ chính xác cao và nhanh chóng chọn lọc được giống lúa kháng rầy nâu phục vụ sản xuất. Xuất phát từ các vấn đề về lý luận và thực tiễn nêu trên, chúng tối tiến hành đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu phát triển giống lúa kháng rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal) ở Thừa Thiên Huế”. 2. Mục tiêu đề tài - Xác định được biptype của quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế làm cơ sở cho công tác phòng trừ rầy nâu gây hại trên cây lúa trong khu vực đạt hiệu quả cao, góp phần tăng năng suất, chất lượng lúa gạo của vùng nghiên cứu. - Đánh giá được khả năng kháng rầy nâu của các giống lúa đang sản xuất, và các giống lúa mới có triển vọng từ đó xác định nguồn gen kháng rầy là cơ sở cho việc sử dụng giống kháng rầy nâu có năng suất, phẩm chất tốt ở Thừa Thiên Huế. - Xác định được quy trình phân bón và mật độ thích hợp đối với sản xuất giống lúa kháng rầy nâu tại tỉnh Thừa Thiên Huế nhằm hoàn thiện quy trình kỹ thuật sản xuất lúa kháng rầy tại tỉnh Thừa Thiên Huế. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3.1. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp những dẫn liệu khoa học nhằm bổ sung thông tin về rầy nâu hại lúa và góp thêm cơ sở cho việc sử dụng giống kháng để quản lý rầy nâu. - Kết quả nghiên cứu sẽ chỉ ra các giống kháng rầy nâu hiệu quả tại địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế. - Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp quy trình kỹ thuật canh tác các giống lúa kháng rầy nâu có triển vọng trong điều kiện sinh thái của địa phương. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Việc nghiên cứu xác định được các giống lúa kháng rầy nâu, có năng suất cao, phẩm chất tương đối tốt, thức ứng với điều kiện sinh thái ở Thừa Thiên 3
  22. Huế, có ý nghĩa quan trọng trong sự thúc đẩy quá trình chuyển đổi cơ cấu giống lúa thích hợp, dần dần thay thế và xóa bỏ các giống đã thoái hóa tại địa phương. - Làm cơ sở cho việc nghiên cứu và sử dụng giống kháng rầy nâu trên địa bàn miền Trung – những nơi thường xuyên xảy ra cháy rầy. - Kết hợp xây dựng các biện pháp kỹ thuật thâm canh cho một số giống lúa kháng rầy tại Thừa Thiên Huế, làm cơ sở để đánh giá khả năng cho năng suất và hiệu quả kinh tế, phục vụ kịp thời cho nhu cầu sản xuất lúa lương thực của Tỉnh. 4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài Các thí nghiệm nghiên cứu cơ bản của đề tài được thực hiện tại Phòng thí nghiệm của khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm Huế. Phòng thí nghiệm công nghệ sinh học, Viện tài nguyên môi trường và Công nghệ sinh học, Đại học Huế. Các thí nghiệm nghiên cứu khả năng kháng rầy nâu của các giống lúa mới và các mô hình nghiên cứu ảnh hưởng của các biện pháp kỹ thuật canh tác đến sản xuất giống lúa kháng rầy nâu được thực hiện tại Viện nghiên cứu và Phát triển, thị trấn Tứ Hạ, thị xã Hương Trà, Thừa Thiên Huế; Hợp tác xã nông nghiệp Hương An, thị xã Hương Trà; Hợp tác xã nông nghiệp Phú Đa 1, xã Phú Đa, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế. Đây là 02 điểm đại diện vùng đất trồng lúa chính của Tỉnh. Nội dung chính là xác định biotype rầy nâu ở Thừa Thiên Huế. Nhập nội và đánh giá khả năng kháng rầy nâu của các giống lúa mới (gồm 5 giống lúa mang gen kháng, 27 giống nhập nội từ Nhật Bản, 30 giống nhập nội từ IRRI, 2 giống thu thập ở Quảng Nam, 1 giống chuẩn nhiễm và 1 giống trồng phổ biến ở địa phương), để chọn ra được một số giống lúa có khả năng kháng rầy nâu, đồng thời có năng suất cao, chất lượng tốt, phù hợp với điều kiện sinh thái và canh tác ở Thừa Thiên Huế; thời gian thực hiện từ tháng 10/2010 đến tháng 10/2012. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật canh tác đối với giống lúa kháng rầy nâu trên hai vùng đất phù sa cổ và đất cát ven đầm phá tại tỉnh Thừa Thiên Huế như: Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ gieo sạ hàng đối với giống lúa kháng rầy nâu; Nghiên cứu ảnh hưởng của các công thức phân bón đối với giống lúa kháng rầy nâu; Trên cơ sở đó hoàn thiện quy trình kỹ thuật sản xuất giống lúa kháng rầy nâu và thủ tục công nhận giống để sớm đưa vào cơ cấu sản xuất của tỉnh Thừa Thiên Huế; thời gian thực hiện từ tháng 12/2011 đến tháng 12/2013. 4
  23. 5. Những đóng góp mới của luận án Đã xác định được mức độ kháng rầy nâu của 61 giống lúa nghiên cứu, trong đó có 14 giống biểu hiện mức độ kháng vừa với quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế. Các giống lúa được kiểm tra với 3 primer (cặp mồi) đặc hiệu của các gen kháng Bph1, bph2 và Bph3 thì hầu hết đều có xuất hiện băng kháng với ít nhất 1 cặp mồi. Xác định được 03 giống lúa HP28, HP10, HP07 có khả năng kháng rầy nâu cao, đồng thời có năng suất cao, phẩm chất tốt, phù hợp với điều kiện sinh thái ở Thừa Thiên Huế. Xác định được mật độ gieo sạ hàng và lượng phân bón (đạm và kali) cho năng suất và khả năng kháng rầy nâu cao nhất đối với giống triển vọng HP28 trên đồng ruộng Thừa Thiên Huế trong cả hai vụ Đông Xuân và Hè Thu. 5
  24. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Những nghiên cứu về sự phân bố và gây hại của rầy nâu 1.1.1. Sự phân bố rầy nâu và thiệt hại của chúng ở các vùng trồng lúa châu Á Rầy nâu (BPH) (Nilaparvata lugens Stal) (Homoptera: Delphacidae) là một trong những dịch hại lúa nghiêm trọng nhất ở các nước nhiệt đới và á nhiệt đới và là đối tượng sâu hại gây tổn thất nặng nề nhất cho sản xuất lúa ở Châu Á. Trước đây, rầy nâu không phải là đối tượng gây hại chính trên cây lúa, mật độ rầy nâu luôn bị khống chế bởi các loài thiên địch, ký sinh và ít khi xảy ra hiện tượng bộc phát trên diện rộng. Kể từ “cách mạng xanh” về giống lúa (sau 1960), đặc biệt khi sử dụng các giống lúa ngắn ngày, năng suất cao để đáp ứng nhu cầu cho con người, đảm bảo an ninh lương thực trước áp lực dân số, cùng với việc lạm dụng thuốc trừ sâu ở giai đoạn đầu của cây lúa (0 - 40 ngày sau gieo sạ) đã tiêu diệt thiên địch nên rầy nâu trở thành đối tượng gây hại chính trên cây lúa. Bên cạnh đó, thâm canh tăng vụ, bón nhiều phân hoá học, đặc biệt là phân đạm đã tạo điều kiện thuận lợi cho sâu bệnh phát sinh gây hại trong đó có rầy nâu. Rầy nâu phân bố rộng rãi trên khắp các vùng trồng lúa trên thế giới, chúng được tìm thấy ở phía Đông, Đông Nam, Nam châu Á, phía Nam Thái Bình Dương và Úc. Hiện nay, rầy nâu phân bố từ Pakistan đến Nhật Bản và các quần đảo ở Đông Nam Á, có mặt trên cây lúa quanh năm. Tại Trung Quốc, năm 2005, sự bùng phát rầy nâu nghiêm trọng ở nước này đã đánh dấu sự phát triển tính kháng thuốc của rầy nâu (Cheng và Zhu, 2006) [35]. Mặc dù đã có nhiều báo cáo về việc kháng thuốc của rầy nâu đối với nhóm lân hữu cơ và carbamate nhưng thuốc trừ sâu vẫn được dùng ở Trung Quốc như là một biện pháp chính trong phòng trừ rầy nâu và thuật ngữ sử dụng “hỗn hợp thuốc trừ sâu - cocktail insecticide” cũng bắt đầu từ việc phun 3 - 5 lần thuốc/vụ bởi vì thiếu giống kháng và sự nhận thức của người dân (Chillia và Heinrichs, 1982) [37]. Một lý do nữa khiến rầy nâu gia tăng ở Trung Quốc là việc sử dụng các giống lúa lai năng suất cao, có khả năng thích ứng rộng nhưng các giống này lại không có khả năng kháng rầy nâu (Sogawa, 2004) [83]. Tại Indonesia, thiệt hại về rầy nâu lần đầu tiên được ghi nhận vào mùa vụ 1968 - 1969. Sau đó, mùa vụ 1974 - 1975, thiệt hại về rầy nâu xảy ra trên diện rộng cùng với việc lan truyền bệnh lúa cỏ trên lúa với trên 200.000 ha bị nhiễm 6
  25. rầy và bệnh làm thiệt hại kinh tế lên đến trên 100 triệu USD (Heong và Hardy, 2009). [46]. Tại Nhật Bản, năm 1897, rầy nâu gây thiệt hại đến 960.000 tấn lúa. Đến đầu thế kỷ 20, sự bùng phát rầy nâu xảy ra khá thường xuyên vào các năm 1912, 1926, 1929, 1935, 1940, 1944, 1960, 1966 và 1969. Năm 1966 và 1969, mặc dù được sử dụng thuốc trừ sâu nhưng 1/3 diện tích trồng lúa ở Nhật Bản bị nhiễm rầy nặng, thiệt hại năng suất lúa lên đến 349.000 tấn năm 1966 và 176.500 tấn năm 1969 (Kisimoto, 1976) [63]. Năm 1973, sự xâm nhiễm của rầy nâu ở mức độ trung bình thì thiệt hại năng suất lúa tổng cộng cũng tới 83.700 tấn (Kisimoto, 1976) [63]. Nhìn chung, sự tổn thất lúa do rầy nâu gây ra ở Nhật Bản ít nhất là 1 triệu tấn và giá trị kinh tế lên đến 100 triệu USD. Tại Ấn Độ, rầy nâu đã trở thành loài sâu hại chủ yếu vào cuối năm 1973 (Koya, 1974; Nalinakumari và Mammen, 1975) [64] [73] với diện tích gây hại lên đến 50.000 ha lúa và 8.000 ha gần như mất trắng. Hiện tượng cháy rầy cục bộ xảy ra thường xuyên và thỉnh thoảng cũng xảy ra cháy rầy trên diện rộng. Ở những vùng nhiễm vừa đến vùng nhiễm nặng, thiệt hại năng suất hạt từ 10 - 70%, đôi lúc sự thiệt hại này lên đến 100%. Theo ước tính, sự thiệt hại do rầy nâu gây ra ở Kerala từ 1973 - 1976 là 13 triệu USD. Theo tính toán của Cramer hàng năm có khoảng 1,8 triệu tấn lúa ở Ấn Độ bị mất do rầy nâu gây ra, chủ yếu ở 3 tiểu bang Andhrapradesh, Tamil Nadu và Orissa, ước tính thiệt hại kinh tế lên đến trên 277 triệu USD (Nalinakumari và Mammen, 1975) [73]. Tại Malaysia, trước đây rầy nâu từng được xem là loài sâu hại thứ yếu, nó không bùng phát và gây hại đáng kể trên cây lúa. Đến năm 1967, rầy nâu đã tấn công và hủy diệt trên 5.000 ha lúa (cùng với rầy lưng trắng) ở phía tây Malaysia và một phần nhỏ diện tích cũng bị cháy rầy (Lim, 1971) [67]. Sau đó, năm 1975, nhiều diện tích sản xuất lúa đều có rầy nâu bùng phát và hiện tượng cháy rầy cũng xảy ra trên diện rộng. Tại Philippine, Varca và Feuer (1976) [86] đã chỉ ra rằng rầy nâu bắt đầu xuất hiện gây hại ở Calamba và Laguna vào năm 1954, năm 1959, cũng tại 2 tỉnh này, rầy nâu đã hủy hoại tất cả các cánh đồng trồng giống Milfor. Năm 1973, rầy nâu tấn công hầu hết các vùng sản xuất lúa ở Philippine, trong đó có 21 tỉnh bị nhiễm rầy nặng và 14 tỉnh nhiễm rầy ở mức độ trung bình, thiệt hại ước tính cho cả nước là 150.000 tấn lúa với giá trị khoảng 20 triệu USD. Tuy nhiên, vào năm 1974, do sử dụng giống kháng rầy nâu biotype 1 nên thiệt hại do 7
  26. rầy nâu gây ra có chiều hướng giảm xuống nhưng sau đó 2 năm, thiệt hại do rầy nâu biotype 2 gây ra được ghi nhận ở Mindanao, với 50.000 ha nhiễm rầy, 1.000 ha bị cháy rầy và thiệt hại kinh tế ước tính khoảng 6 triệu USD (IRRI, 1976) [51]. Nhưng từ năm 2002 đến nay thiệt hại của rầy nâu giảm xuống do chính phủ nước này đã khuyến khích người dân hạn chế sử dụng thuốc hoá học, để giữ được hệ sinh thái đa dạng trên đồng ruộng (Varca và Feuer, 1976) [86]. Tại Hàn Quốc, rầy nâu đã xuất hiện và xâm nhiễm trên các vùng trồng lúa từ năm 1912. Sau đó, sự xâm nhiễm của rầy nâu tiếp tục gia tăng và thiệt hại đã xảy ra vào các năm 1965, 1966, 1967, 1969, 1970 (Lee và Park, 1977; Paik, 1977) [66] [75]. Theo thống kê năm 1973, diện tích nhiễm rầy nâu chỉ có 200.966 ha và năm 1974 là 497.407 ha nhưng đột nhiên tăng mạnh trong năm 1975, diện tích này lên đến 1.745 triệu ha (bao gồm cả diện tích nhiễm sâu cuốn lá) và thiệt hại năng suất là 24 - 38% ở vùng cháy rầy. Tại Thái Lan, trước năm 1974, chưa có kết quả nào công bố về sự gây hại của rầy nâu. Mùa khô năm 1974, rầy nâu đã có mặt với mật độ quần thể rất cao, gây hại khắp vùng trồng lúa và gây cháy rầy (Tirawat, 1975) [85]. Năm 1975, thuốc hóa học đã được sử dụng để phòng trừ rầy nâu. Đến năm 1976, rầy nâu bắt đầu bùng phát trên một số vùng ở phía tây Băng Cốc (Otake và Hokyo, 1976) [74]. Năm 2004, ở Thái lan diện tích lúa nhiễm rầy lên đến 14.376 ha. Theo nghiên cứu của Yen và Chen (1977) [90], tại Đài Loan trước năm 1960 rầy nâu chỉ xuất hiện rải rác ở vài nơi. Nhưng từ 1965 trở đi, chúng trở thành sâu hại chủ yếu trên cây lúa. Sự bùng phát rầy nâu đã xảy ra trong suốt vụ lúa thứ hai vào các năm 1966, 1967, 1970, 1974 và 1975 ở trung tâm và phía Nam Đài Loan, xâm nhiễm trên 100.000 ha lúa (Yen và Chen, 1977) [90]. Mặc dù được phòng trừ bằng thuốc hóa học nhưng năng suất hằng năm vẫn giảm từ 16.140 tấn năm 1972 đến 55.584 tấn năm 1975. Năm 1975, thiệt hại kinh tế do rầy nâu gây ra lên đến 9.715.000 USD chưa kể đến 28.701.298 USD nông dân đã tiêu tốn cho việc phòng trừ bằng thuốc hóa học (Hsieh, 1977) [49]. Tại Việt Nam, rầy nâu là một trong những sâu hại lúa nghiêm trọng nhất ở nước ta. Rầy nâu phân bố rộng trên khắp các vùng trồng lúa trong cả nước, ký chủ trên nhiều loại cây như lúa, ngô, lúa mì, kê, cỏ lồng vực, cỏ tranh, cỏ gấu, cỏ bông. Rầy non và rầy trưởng thành đều chích hút nhựa trên thân cây lúa tạo ra các vết màu nâu đậm, làm cây lúa bị khô héo và chết. Nếu rầy nâu gây hại nặng 8
  27. trên diện rộng thì gây ra hiện tượng cháy rầy. Ngoài ra, rầy nâu còn tạo vết thương cơ giới cho nấm bệnh xâm nhập làm cho cây lúa bị thối nhũn, đổ rạp và làm cho bông lúa bị lép một phần hoặc toàn bộ, do đó sản lượng lúa bị giảm rõ rệt. Rầy nâu là môi giới truyền các bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá gây nguy hiểm cho lúa (Phạm Văn Lầm, 2000) [16]. Tại Việt Nam, từ năm 1970 rầy nâu đã trở thành dịch hại nguy hiểm nhất trên cây lúa ở nước ta. So với các loài sâu bệnh hại khác trên cây lúa, rầy nâu luôn là đối tượng xuất hiện thường xuyên và gây hại trên diện rộng. Diện tích nhiễm rầy nâu liên tục tăng lên hằng năm từ 35.358 ha (năm 1998) lên đến 572.419 ha (năm 2007). Sự thiệt hại do rầy gây ra là yếu tố chính hạn chế năng suất lúa, tác giả cũng xác định được nguyên nhân của sự bùng phát gây hại và hiện tượng “cháy rầy” trên đồng ruộng là do rầy nâu chứ không phải do rầy lưng trắng (Sogatella furcifera), hàng nghìn ha lúa bị phá hủy và thiệt hại kinh tế lên đến 3 triệu USD mỗi năm (Nguyễn Văn Huỳnh, 2012) [15]. Trong 10 năm qua, mật độ quần thể rầy nâu có xu hướng giảm do khí hậu biến đổi theo chiều hướng không thuận lợi, đặc biệt là lụt bão xảy ra thường xuyên vào tháng 9, 10 từ năm 1999 - 2003 và đa dạng di truyền về giống kháng rầy nâu được cải thiện. Tuy nhiên, nghịch lý đã diễn ra trên các cánh đồng lúa phía Nam đó là dù ở mật độ thấp nhưng hiện tượng “cháy rầy” đã gia tăng vào các năm 2006, 2007 và diện tích nhiễm rầy ngày càng tăng. Thực tế này được giải thích do nhiều nguyên nhân: Điều kiện khí hậu bất thường ở ĐBSCL; các giống kháng rầy mang gen kháng đơn nên không bền vững; sự phát triển sản xuất lúa thơm là các giống nhiễm rầy nâu; nông dân vẫn duy trì tập quán gieo sạ dày; bón nhiều phân đạm và lạm dụng thuốc BVTV; sự phát triển tính độc của rầy nâu Đồng thời các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu sự phát triển tính kháng thuốc của rầy nâu đối với nhóm fenobucard và imidacloprid. Vụ Xuân 2006, tại ĐBSCL rầy nâu lại bùng phát trên diện rộng gây thiệt hại ước tính đến 600 tỷ đồng cho ngành sản xuất lúa gạo. (Ban chỉ đạo phòng chống rầy nâu, 2009) [1]. Từ năm 2005 đến nay, sự bùng phát trở lại của rầy nâu không chỉ gây hại trực tiếp mà còn là môi giới truyền virút gây bệnh lùn xoắn lá và bệnh lúa cỏ cho cây lúa làm giảm sản lượng lúa không chỉ ở ĐBSCL mà còn ở khu vực miền Trung (Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên, 2005) [8]. 9
  28. 1.1.2. Phân loại rầy nâu Bảng 1.1. Phân loại rầy nâu Giới/ Kingdom Động vật/ Animalia Ngành/Phylum Chân đốt/Arthropoda Lớp/Class Côn trùng/Insecta Bộ/Order Cánh nửa/Hemiptera Họ/Family Muội nâu/Delphacidae Loại/genus Rầy nâu/Nilaparvata Loài/Species Rầy nâu hại lúa/ Nilaparvata lugen Stal. 1.1.3. Triệu chứng gây hại Rầy non và trưởng thành chủ yếu là chích hút nhựa ở thân cây, lá lúa để lại các vết màu nâu đậm. Nếu bị nặng thân lúa chuyển sang màu đen, khô héo rồi chết. Nếu độ ẩm cao nấm bệnh xâm nhập vào các vết châm làm cây lúa bị thối nhũn và đổ rạp, bông lúa trổ bị lép nhiều. Hiện tượng cháy rầy thường lan từ giữa ruộng vào bờ. 1.1.4. Đặc điểm sinh vật học và sinh thái học Trứng: Trong thời gian sinh sống, mỗi con rầy cái cánh ngắn đẻ 300 trứng, rầy cánh dài đẻ 100 trứng. Trên 1 ổ trứng, trứng nở rải rác trong cùng 1 ngày, tỉ lệ trứng nở trên 90%. Thời gian phát dục của trứng 6 - 7 ngày. Kích thước, số lượng và vị trí đẻ trứng phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng của cây và giống lúa (Dyck và ctc, 1979) [42]. Ấu trùng khi mới nở rất nhỏ, màu trắng sữa, càng lớn rầy càng chuyển thành màu nâu nhạt. Ấu trùng rầy nâu tuổi lớn rất giống thành trùng cánh ngắn nhưng cánh ngắn hơn và đục, trong khi cánh của thành trùng cánh ngắn thì trong suốt với các gân màu đậm. Ấu trùng rầy nâu có 5 tuổi (lột xác bốn lần), các tuổi được phân biệt bởi sự biến thái bên ngoài và kích thước cơ thể. Rầy nâu trưởng thành có hai dạng chính: dạng cánh dài và dạng cánh ngắn, và cả hai dạng đều có màu nâu đen hoặc màu nâu xám. Dạng cánh dài thân dài 3,5 - 4 mm, màu nâu tối, cánh dài hơn cơ thể, râu đầu hình lông cứng, đầu nhô ra trước. Con cái cơ thể lớn hơn 4,5 - 5 mm, màu sắc nhạt hơn con đực. 10
  29. Rầy nâu dạng cánh ngắn, cánh không phủ kín bụng, cơ thể mập hơn dạng cánh dài, không có khả năng bay, con đực dài 2 - 2,5 mm, con cái 3,5 - 4 mm. Nhiệt độ 20 - 300C, độ ẩm 80 - 90% là điều kiện cho rầy nâu phát triển, chúng thường phát sinh mạnh trên các giống nhiễm, rầy có thể phá hại gần như suốt thời gian sinh trưởng và phát triển của cây lúa, nhưng thức ăn thích hợp nhất là ở giai đoạn từ khi lúa trổ đến đến khi ngậm sữa. Lúc lúa chuyển sang giai đoạn chín rầy thường tập trung chích hút ở cuống bông. Khi dùng giống kháng rầy liên tục nhiều vụ, kỹ thuật canh tác không đảm bảo, rầy có khả năng hình thành biotype mới để gây hại giống kháng (Trần Đăng Hòa và ctv, 2009) [11]. Đầu vụ lúa, rầy nâu trưởng thành dạng cánh dài di chuyển từ các ký chủ phụ vào ruộng lúa chích hút thân lúa ở phần gốc lúa, sau 3 - 5 ngày thì đẻ trứng, sau 6 - 7 ngày thì trứng nở. Nếu gặp điều kiện môi trường thuận lợi (trời ấm áp, ẩm độ cao, thức ăn thích hợp và đầy đủ) thì rầy non phát triển thành dạng cánh ngắn có thời gian sinh trưởng ngắn hơn dạng cánh dài, nhưng tỷ lệ rầy cái cao, số lượng trứng do rầy cái đẻ nhiều hơn có khả năng phát triển thành dịch. Ngược lại khi gặp điều kiện khó khăn rầy non phát triển thành dạng hình cánh dài để phát tán đi nơi khác. Trứng thường nở vào buổi chiều tỷ lệ nở cao có khi trên 90%. Rầy non nở ra ít di động, sống tập trung dưới gốc lúa. Nếu mật độ cao khi khóm lúa bị khua động rầy sẽ rơi xuống mặt nước như vãi cám (gọi là rầy cám). Rầy non và rầy trưởng thành dạng cánh ngắn thường di chuyển bằng cách bò ngang. Dạng cánh dài có khả năng bay và ưa ánh sáng đèn. Vòng đời của rầy 20 - 30 ngày. (Trần Đăng Hòa và ctv, 2009) [11]. 1.2. Các yếu tố tác động đến sự phát sinh và gây hại của rầy nâu 1.2.1. Điều kiện khí hậu thời tiết Rầy nâu thích hợp với khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm như điều kiện khí hậu của nước ta. Thêm vào đó, sự biến đổi khí hậu toàn cầu đã làm cho thời tiết nước ta thay đổi, những cơn giông trái mùa xen kẽ nắng là điều kiện thuận lợi cho rầy nâu phát triển. Khi nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng phát triển và bùng phát gây hại của rầy nâu các tác giả cho rằng: nhiệt độ thích hợp nhất cho sự phát triển của trứng và trưởng thành là 25 - 300C, nhiệt độ 300C đều không thích hợp cho sự phát triển của chúng (Kalode, 1976) [57]. Ở những 11
  30. vùng ấm áp vòng đời của rầy nâu ngắn hơn những nơi mát mẻ, nhiệt độ từ 20 - 300C có liên quan đến sự bùng phát rầy nâu (Dyck và ctv, 1979) [42]. Bức xạ mặt trời có liên quan đến nhiệt độ, Alam (1971) [31] cho rằng số giờ chiếu sáng có tương quan thuận với sự phát triển quần thể rầy nâu nhưng Dyck và ctv, 1979 [42] thì cho rằng mật độ quần thể rầy nâu cao hơn ở “thời kỳ chiếu sáng thấp hơn”. Bức xạ mặt trời liên tục được cho là ngăn chặn sự gia tăng quần thể (Anonymous, 1975) [32]. Ẩm độ là yếu tố có lợi cho sự phát triển và gia tăng quần thể rầy nâu, ẩm độ 70 - 80% là điều kiện tối ưu cho sự phát triển quần thể (IRRI, 1976) [51]. Những nghiên cứu tại IRRI cho thấy ẩm độ từ 50 - 60% cũng đều thuận lợi cho sự phát triển quần thể rầy nâu (IRRI, 1976) [51]. Về lượng mưa, một số tác giả nghiên cứu về rầy nâu đã tìm thấy sự bùng phát của chúng xảy ra trong suốt mùa mưa và họ kết luận rằng chúng có quan hệ với lượng mưa (Anonymous, 1975) [32], một số nghiên cứu tại Indonesia kết luận rằng có mối tương quan nghịch giữa số tháng khô trong năm với diện tích thiệt hại do rầy nâu gây ra nhưng một số tác giả thì có đề nghị ngược lại rằng sự bùng phát rầy nâu xảy ra trong mùa khô và lượng mưa thấp (Dyck và ctv, 1979) [42]. 1.2.2. Sử dụng giống lúa không hợp lý Để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao của người dân và phù hợp với tiêu chuẩn xuất khẩu gạo, gần đây nhiều diện tích canh tác giống lúa thơm Jasmine, lúa nếp, lúa đặc sản được phát triển. Đây là các giống nhiễm rầy nên đã tạo nguồn thức ăn thích hợp cho rầy nâu sinh sống và phát triển. Thiếu đa dạng trong cơ cấu giống, bố trí diện tích gieo sạ giống kháng không phù hợp cũng là nguyên nhân tác động đến tốc độ và mức độ nhiễm rầy ở các vùng trồng lúa. 12
  31. 1.2.3. Gieo sạ dày Gieo sạ dày đã góp phần tạo tiểu khí hậu bên trong ruộng lúa thích hợp cho rầy nâu sinh sống và gây hại (Dyck và ctv, 1979) [42]. Cấu trúc tán lá dày đặc là kết quả của giống có khả năng đẻ nhánh cao, mật độ gieo sạ dày và bón phân nhiều kết hợp với ngập lụt thường xuyên trên đồng ruộng đều tạo ra một tiểu khí hậu thuận lợi cho sự sinh sản của rầy nâu (Das và Christudas, 1972; Kalode, 1976) [39] [57]. 1.2.4. Bón phân không cân đối Vấn đề độc canh cây lúa trong thời gian dài làm cho chế độ dinh dưỡng trong đất bị mất cân đối, đất nghèo dinh dưỡng do đó đòi hỏi phải cung cấp một lượng lớn phân bón để phục hồi đất. Tuy nhiên, việc sử dụng phân bón thái quá, không cân đối đặc biệt là thừa phân đạm, làm cho ruộng lúa phát triển rậm rạp, góp phần tạo tiểu khí hậu bên trong ruộng lúa thích hợp cho rầy nâu sinh sống, hơn nữa cây lúa xanh tốt là nguồn thức ăn tốt hơn cho rầy nâu phát triển mạnh hơn. Nhiều tác giả đã giải thích được ảnh hưởng của phân đạm đến rầy nâu hại lúa, họ cho rằng phân đạm đã tạo ra một cấu trúc tán lá dày (Anonymous, 1975) [32] và cung cấp cho sâu hại một tiểu môi trường sống thuận lợi. Kết quả nghiên cứu của IRRI cho thấy, sử dụng hàm lượng đạm sulphate cao hơn thì mật độ rầy/bụi lúa cũng cao hơn. Kết quả nghiên cứu của Cheng (1971) [36] chỉ ra rằng, rầy nâu sống trên những cây có lượng phân đạm nhiều thì lượng nước bọt thải ra nhiều hơn, sức sống tốt hơn và phát triển quần thể nhanh hơn trên những cây thiếu đạm. Những rầy cái được nuôi trong điều kiện thừa đạm cũng mắn đẻ hơn (Kalode, 1976) [57]. Kết quả nghiên cứu tại IRRI cho thấy, rầy nâu có khả năng chịu đựng với stress khi sử dụng thừa phân đạm, cụ thể tăng lượng đạm chứa trong cây ký chủ ở nhiệt độ cao (380C) thì sự tồn tại của sâu non, trưởng thành và khả năng sinh sản của rầy nâu đều tăng so với ở giống lúa có chế độ đạm thấp (Dyck và ctv, 1979) [42]. Nhiều tác giả khi nghiên cứu ảnh hưởng của việc bón thừa đạm trên ruộng lúa đến rầy nâu cho thấy: tỷ lệ sống sót cao hơn, gia tăng quần thể nhiều hơn (Cheng, 1971) [36] và khả năng đẻ trứng nhiều hơn (Preap và ctv, 1995) [78], xu 13
  32. hướng bùng phát thành dịch cao trên những cây thừa đạm khả năng ăn tăng gấp 3 - 7 lần, bài tiết nước bọt tăng 7 lần và kích thước cơ thể tăng 2 - 3 lần. Bằng thí nghiệm so sánh việc bón 0; 50; 100; 150 kgN/ha trên giống lúa IR20 cho thấy những mật độ rầy nâu sống trên ruộng bón đạm cao hơn gần gấp 3 lần và khả năng đẻ trứng gấp 10 lần so với rầy nâu sống trên ruộng không bón đạm (Dyck và ctv, 1979; Hình 1.1 ) [42]. Hình 1.1. Ảnh hưởng của liều lượng đạm bón đến mật độ rầy nâu (Dyck và ctv, 1979) [42] Khi nghiên cứu tác động của các điều kiện bên ngoài đến rầy nâu, người ta thấy rằng: việc bón nhiều phân đạm có ý nghĩa cao hơn là thích nghi sinh thái. Hơn nữa, phần lớn tính thích nghi của rầy có thể thay đổi theo hướng gia tăng ở các thế hệ tiếp theo nếu sử dụng chế độ phân đạm cao liên tiếp (Lu và ctv, 2005) [68]. 1.2.5. Sử dụng thuốc trừ sâu Sử dụng thuốc trừ sâu phổ rộng, đặc biệt là ở giai đoạn đầu của cây lúa (0 - 40 ngày sau sạ) giết chết thiên địch gây bộc phát rầy nâu. Dyck và ctv, 1979 [42] cho rằng: việc sử dụng thuốc trừ dịch hại thường xuyên trên đồng ruộng là lý do dẫn đến gia tăng mật độ rầy, hình thành tính kháng thuốc. Việc làm này không những không tiêu diệt được rầy nâu mà ngược lại còn giết chết những loài kẻ thù tự nhiên (cả bắt mồi ăn thịt và ký sinh) của rầy nâu (Dyck và ctv, 1979) [42]. 14
  33. Cũng chứng minh cho vấn đề này, ở Thái Lan người ta đã tiến hành thí nghiệm trên các ô khác nhau và kết luận rằng: mật độ rầy nâu ở những ô có xử lý thuốc trừ sâu gia tăng trong khi các ô không xử lý thì quần thể không tăng. Cũng như vậy, trong nghiên cứu của Heong và Schoenly (1998) [47] thì ở các ô thí nghiệm có xử lý thuốc rầy nâu có xu hướng phát triển và kẻ thù tự nhiên thì bị tiêu diệt. Khi giống kháng được đưa vào để xử lý rầy nâu chúng cũng bị mất hiệu lực do sự gia tăng mật độ của quần thể rầy nâu (Gallagher và ctv, 1994) [43]. Trong một số trường hợp, trên chân ruộng nào đấy người ta đột nhiên không phun thuốc trừ sâu thì cây lúa cũng vẫn bị hại do sự lấp chỗ trống của rầy nâu ở cánh đồng bên cạnh (Way và Heong, 1994) [87]. Một nghiên cứu khác trên nhóm thuốc Lân hữu cơ và Carbamate thì cho rằng đây là nguyên nhân làm tăng tính mắn đẻ của rầy nâu và hậu quả là bùng phát dịch sẽ xảy ra (Heinrich và Mochida, 1984) [45]. Việc sử dụng bừa bãi thuốc trừ sâu không những gây ra sự bùng phát rầy nâu mà còn giết chết các loài thiên địch có mặt trên đồng ruộng. Khi các loại thuốc có phổ tác động rộng được sử dụng thì kẻ thù tự nhiên của rầy nâu bị hủy diệt và cho phép chúng gia tăng mật độ quần thể gấp 1.000 lần so với khi không sử dụng thuốc. Điều này kích thích sự tái phát của rầy nâu (Heinrichs và Mochida, 1984) [45]. Hình 1.2. Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu Diazinon đến mật độ của quần thể rầy nâu (Dyck và ctv, 1979) [42] Một nghiên cứu của IRRI về sự ảnh hưởng của thuốc trừ sâu Diazinon đến mật độ của quần thể rầy nâu trên giống lúa IR20, Kết quả chỉ ra rằng, ở thời điểm sau khi gieo 52, 58 hoặc 63 ngày, mật độ sâu non tuổi 3, 4, 5 tăng lên rất 15
  34. cao (Hình 1.2). Điều này chứng tỏ rằng, thời điểm sử dụng thuốc trừ sâu cũng ảnh hưởng đến mật độ rầy nâu trên đồng ruộng (Dyck và ctv, 1979) [42]. 1.2.6. Quản lý nước Nhiều tác giả cho rằng lượng nước trên đồng ruộng có thể làm cho mật độ rầy nâu tăng lên và làm tăng thiệt hại cây trồng (Anonymous, 1975; Mochida và Suryana, 1976) [32] [70]. Để chứng minh quan điểm này, mật độ rầy nâu tại IRRI đã được theo dõi trong thời gian mùa khô ở những mảnh đất có mực nước khác nhau hoặc độ ẩm của đất khác nhau. Kết quả cho thấy, ở những vùng đất khô mật độ rầy nâu thấp hơn rất nhiều ở những vùng ngập nước. Điều này cho phép kết luận rằng, sự ngập nước trên đồng ruộng ảnh hưởng mạnh mẽ đến mật độ của quần thể rầy nâu trên đồng ruộng. 1.3. Các biện pháp phòng trừ rầy nâu 1.3.1. Các biện pháp phòng - Gieo đúng thời vụ, gieo cấy tập trung, dứt điểm gọn, tránh tình trạng lai rai, kéo dài, vụ này xen kẽ vụ kia. - Làm đất kỹ, sạ, cấy hợp lý. - Bón phân cân đối N, P, K. Không bón đạm tập trung. - Tạo một thời kỳ không có lúa trên đồng ruộng trong năm bằng cách cấy các giống lúa chín sớm. - Cày lật gốc rạ sau khi thu hoạch để vùi lấp cỏ dại và hạn chế sinh trưởng của lúa chét. - Vệ sinh đồng ruộng, tiêu diệt cỏ dại, lúa chét, gốc rạ, làm sạch bờ ruộng, bờ mương, rãnh nước. - Sử dụng giống kháng rầy nâu. 1.3.2. Các biện pháp trừ Thường xuyên kiểm tra theo dõi sự phát sinh, diễn biến của rầy nâu trên ruộng để có biện pháp tiêu diệt kịp thời. - Bẫy đèn: Chỉ có tác dụng dự tính dự báo - Có thể thả vịt vào ruộng lúa để ăn rầy (50 - 100 con vịt/ ha) 16
  35. - Sử dụng thuốc hóa học (khi đạt mật độ 1 rầy trưởng thành/1 dảnh lúa hoặc 50 - 60 rầy cám/ khóm). Các loại thuốc nội hấp: Bassa 50 ND, Mipxin 20ND, Trebon 10EC, Fastac 10 EC, Gaucho 70WS - Dùng dầu hỏa, dầu ma dút, dầu diezen để trừ rầy cám khi ruộng có nước. Cách dùng: Cho dầu vào chai (7 lít/ha) đậy nút có đục lỗ, nhỏ dầu xuống giữa 2 hàng lúa (đầu nguồn nước), rồi dụng sào gạt hoặc đập vào gốc lúa để rầy rơi xuống dính dầu và chết. Có thể trộn dầu với đất cát, trấu, tro và rải vào ruộng lúa theo nguồn nước chảy để dầu lan nhanh. Chú ý khi rải ruộng phải khô sương và trời nắng. 1.4. Những nghiên cứu về giống lúa kháng rầy nâu và cơ chế kháng của các giống lúa kháng 1.4.1. Những nghiên cứu về giống lúa kháng rầy nâu Hiện nay, ở nhiều nước trên thế giới, sử dụng giống kháng là biện pháp có hiệu quả và kinh tế nhất để phòng trừ rầy nâu (Rengannayaki và ctv, 2002) [79], gieo trồng giống lúa kháng rầy là một trong các giải pháp quan trọng và chủ yếu để góp phần phòng dịch rầy nâu và bệnh lúa lùn xoắn lá, sử dụng các giống lúa kháng rầy là phương pháp có tiềm năng rất lớn, ít tốn kém và tránh được vấn đề ô nhiễm môi trường. Tùy theo mức độ chống chịu của giống, có thể coi đây là phương pháp phòng chống chính hoặc kết hợp trong hệ thống các biện pháp khống chế sự phát triển của rầy. Khi gieo cấy các giống kháng rầy giảm được việc sử dụng thuốc trừ sâu (chủ yếu để chống những loài sâu hại lúa khác) nên bảo vệ được thiên địch trên ruộng lúa (Nguyễn Xuân Hiển và ctv, 1979) [10]. Theo Lame trong bài: “Nghiên cứu lúa thế kỷ XXI” (1994), khi đề cập đến việc phòng trừ sâu bệnh đã nói “Giống kháng là hòn đá tảng để phòng trừ sâu bệnh có hiệu quả. Kết hợp giống kháng với phòng trừ sinh học và kỹ thuật canh tác là chiến lược phòng trừ sâu bệnh lý tưởng đối với những người nông dân nghèo ít vốn”. Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng giống kháng, rầy nâu có thể vượt qua được tính kháng của cây lúa và có thể gây hại giống kháng đó. Giống kháng không phải mất tính kháng, giống đó vẫn tiếp tục kháng được chủng quần rầy ban đầu nhưng không thể kháng được các loại hình khác của rầy. Nguyên nhân là do rầy nâu đã hình thành các dòng sinh học (biotype) mới có khả năng gây hại các giống kháng (Claridge và Hollander, 1980) [38]. 17
  36. Tính bền vững về khả năng kháng rầy nâu của các giống lúa kháng cũng được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới. Các nhà chọn tạo giống và côn trùng học đã xác nhận rằng các giống mang đa gen kháng và các gen thứ yếu có tính bền vững cao hơn các giống chỉ có đơn gen chính. Năm 1973, giống kháng rầy nâu biotype 1 đầu tiên IR26 do IRRI tạo ra đã được canh tác ở các nước Đông Nam Á và được chấp nhận rộng rãi ở Indonesia, Philippine và Việt Nam (Dyck và ctv, 1979) [42]. Tuy nhiên, sau 2 năm canh tác, tính kháng của giống đã bị mất đánh dấu bằng sự bùng phát dịch rầy nâu ở các nước này (Khush và Brar, 1991) [61]. Người ta cho rằng rầy nâu đã chuyển sang biotype 2. Sau đó, năm 1975 giống IR36 mang gen kháng bph2 (kháng biotype 2) cũng được phóng thích để thay thế IR26, không lâu sau dấu hiệu bị thiệt hại do rầy nâu cũng đã xuất hiện ở những vùng sản xuất lúa tại Philippine và Ấn Độ. Điều này cho thấy rầy nâu đã chuyển sang biotype 3 và IR36 cũng mất dần tính kháng (IRRI, 1996) [52]. Điều đó cho thấy rằng trong điều kiện tự nhiên, quần thể rầy nâu có thể nhanh chóng vượt qua những giống mang gen kháng đơn hay nói cách khác các giống kháng đơn gen thường không bền vững đối với một loài côn trùng gây hại có khả năng tiến hóa thích nghi cao như rầy nâu. Vì vậy, việc xác định tính bền vững của các giống kháng và chiều hướng hình thành biotype mới sau khi sử dụng giống kháng rầy nâu là cần thiết. Đồng thời, việc tìm ra nguồn gen kháng và cải tiến các giống lúa kháng rầy là việc làm cần phải được tiến hành thường xuyên, liên tục trong chiến lược phòng trừ rầy nâu hại lúa hiện nay. Theo kết quả nghiên cứu của IRRI để phòng chống rầy nâu có thể kết hợp hai hay nhiều gen kháng với nhau, kết hợp gen Bph1 với Bph3, bph2 với bph4, bph2 với Bph3, Bph1 với bph4. Một số cặp lai theo hướng này đã được tiến hành và có thể sử dụng lâu dài trong sản xuất vì nó làm chậm quá trình phát triển rầy nâu [(IRRI, 1996) [52]. Để gia tăng tính kháng rầy nâu trong giống lúa lai Shangyou 63, Jie Hu; các nhà khoa học của Đại học Nông Nghiệp Huazhong, Trung Quốc đã sử dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử (Marker-assisted selection) với sự kết hợp của các gen kháng Bph14 và Bph15. Hai gen này có nguồn gốc từ lúa hoang Oryza officianalis. Kết quả này cho thấy các dòng lai cải tiến được du nhập gen kháng rầy với một gen đơn kháng rầy đã kích hoạt được việc kháng rầy nâu mạnh hơn giống bình thường, nhưng việc du nhập gen kháng như vậy với hai gen 18
  37. sẽ thể hiện mức kháng rầy cao hơn. Các nhà khoa học còn tìm thấy biểu hiện kháng trội từng phần. Không tính trạng nào biểu hiện trội hoàn toàn với cái còn lại. Như vậy, hai gen này có thể được sử dụng tạo ra lúa lai cải tiến kháng rầy. Những dòng lúa cải tiến như vậy đều cho năng suất cao hơn. Tại IRRI trong thời gian 1975 - 1996 đã đánh giá khoảng 26.000 giống lúa và 42.000 dòng lai, qua đó đã xác định được hơn 300 giống và dòng lai có phản ứng kháng với rầy nâu (Khush, 1979) [60]. Bằng các thí nghiệm lai phân tích đã xác định được một số gen kháng: Bph1 (gen trội), bph2 (gen lặn), Bph3 (gen trội) và bph4 (gen lặn). Một số giống đã được xác định mang 2 gen kháng như: PTB33, Sinna sivappu (Khush, 1979) [60]. Sau đó đã phát hiện thêm các gen kháng mới như: bph5, Bph6, bph7, bph8, và Bph9 (Khush và Brar, 1991) [61]. Theo công bố của Jena và ctv (2006) tại IRRI đã phát hiện ra gen kháng rầy nâu Bph18(t) trên giống lúa dại Oryza australiensis. Bằng nhiều kỹ thuật phân tử khác nhau, cho đến nay người ta đã tìm ra được 26 gen kháng rầy nâu và có một số QTL có liên kết với tính kháng rầy nâu được xác định từ các giống canh tác và các loài hoang dại (Alam và Cohen, 1998; Zhang, 2007) [31] [92]. Và trong số chúng có 4 gen Bph1, bph2, Bph3, bph4 đã được sử dụng rộng rãi trong chương trình chọn giống. (Khush và Virk, 2005) [62]. Hiện nay có ít nhất 26 gen kháng rầy nâu đã được xác định (Kawaguchi và ctv, 2001) [59]. Trong đó Bph1, bph2 và bph10 ở trên nhiễm sắc thể (NST) 12; bph4, bph9, bph11 (t) và bph12 (t) nằm trên NST 6, 12, 3 và 4 (Ishii và ctv, 1994; Hirabayashi và Ogawa, 1995; Jeon và ctv, 1999; Kawaguchi và ctv, 2001) [48] [53] [56] [59]. Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) xác định những giống lúa tồn tại và phát triển sau đợt rầy thuộc dạng sinh học 1 (Bph1), như ASD7, IR32, ASD7, IR42 và một số giống do Việt Nam lai tạo ra Những giống lúa trên được gọi là giống kháng rầy Bph1. Những giống này sau mười năm lại không có khả năng kháng rầy nâu, nhất là qua đợt dịch có đỉnh điểm vào 1992 - 1993, việc này được lý giải rầy đã chuyển sang bph2. IRRI đã nghiên cứu đến Bph3, bph4, nhưng chưa có giống kháng như với Bph1 và bph2. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện nhiều giống lúa ở Nam Bộ đã thể hiện tính kháng rầy bph2, như: OM576, OM1490, VND 95-19, VND 95-20, ST3 và giống nhập từ IRRI như Mudgo, 19
  38. IR50404, IR8423 (CR203). Các địa phương và cơ quan nghiên cứu cũng phát hiện nhiều giống kháng ngang (hơi kháng - hơi nhiễm) mà sản xuất chấp nhận được như OMCS2000, Mudgo, OM576, IR50404, AS996, VND95-20, ST5 Nhiều giống/dòng có triển vọng, như OM4995, OM4498 tuy còn cần có thời gian, không gian thử thách và nhân giống. Ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), lúa hoang đã được khai thác với 7 gen kháng. Đó là gen bph10 của Oryza australiensis; bph11, bph12, Bph13, Bph14, Bph15 của O. officinalis; bph12 của O. latifolia. Một gen mới được phân lập trên O.australiensis là bph12 định vị trên vai dài của nhiễm sắc thể số 12, nhưng không liên kết với gen bph10 (gen đã được Viện Lúa dòng hóa vào năm 2005) (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2005) [3]. Tuy chúng ta đang phấn đấu đa dạng nguồn di truyền tính kháng rầy nâu; nhưng nó mới chỉ phát huy ở mức độ nghiên cứu; thực tế sản xuất cho thấy, giống chủ lực ở ĐBSCL có nguồn gốc kháng từ nguồn vật liệu rất đơn điệu: chủ yếu từ CR94-13 và Babawee. Với gen lặn điều khiển tính kháng, chúng ta phải lưu ý nhiều hơn đến tính đồng hợp tử trong khuyến cáo sử dụng hạt giống xác nhận. Ngân hàng gen lúa Việt Nam cũng rất thiếu nguồn cung cấp giống kháng. Quần thể lúa hoang chưa được nghiên cứu, nhưng rất triển vọng để khai thác (Bùi Chí Bửu, 2006) [2]. Theo một số nghiên cứu của Nguyễn Văn Luật và Lương Minh Châu (1991); Nguyễn Công Thuật (1995); Nguyễn Công Thuật và ctv (2000) [17] [22] [23] chỉ ra rằng rầy nâu ở Việt Nam đang thay đổi tính độc. Theo những nghiên cứu của Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên (2005) [7] thì quần thể rầy nâu Tiền Giang có tính độc cao hơn rầy nâu Hà Nội. Tại Việt Nam, rầy nâu cũng đã chuyển từ biotype 1 sang biotype 2 trong những năm 1987 - 1988 ở miền Bắc. Các giống kháng rầy như IR1561, CR101, CR104 đã trở nên nhiễm rầy. Kết quả nghiên cứu của Phạm Thị Mùi và ctv [18] cho thấy: kiểm tra tính kháng rầy nâu đã được thực hiện trên 299 giống lúa cao sản, 202 giống lúa mùa địa phương và 88 mẫu lúa hoang thì tỷ lệ giống kháng cấp 1 - 3 cao nhất ở nhóm lúa hoang là 68,20%, tiếp đến là lúa cao sản 14,67% và thấp nhất là nhóm lúa mùa 2,47% (Bảng 1.2). 20
  39. Bảng 1.2. Tần số kháng rầy nâu của các giống lúa ở đồng bằng sông Cửu Long Cấp Số lượng Tần số bệnh Các giống chống chịu giống (%) (1-9) Số giống cho năng suất cao: 293 1 8 2.73 OMCS97, IR62065T, OM1632, IR59656-5K-1, OM1589-5K-1, OM1589-5K-3, 3 35 11.94 NCM16-27, OM1633, OM1271, OM2053, OM1643, OM1723-62, IR50404-2-95, IR50404-2-30, IR50404-2-3K, OMCS97-2K, OM1723-62-9K, OMCS97-2K-1, AS1007-1K, IR59656-5K-2, IR50404-2-1K, MTL99-8K-4, IR5040-2K-2, OM1630-15, OM1476, OM1493, IR59450, KSB201, IR66707, OM2037, OM2404, OM1493-66 5 123 42 7 93 31.74 9 34 11.6 Số giống địa phương: 202 1 0 0 3 5 2.47 Doc Phung Lun, Canh Nong, My Tho Tay Lieu, Nang Keo, Di Cu, 5 49 24.3 7 99 49 9 49 24.3 Số giống lúa hoang: 88 1 22 25 O. afficinatis accessions: 127, 133, 131, 154 21
  40. O. rufipogon accessions: 021, 060, 063, 069, 070, 085, 089, 091, 093, 094 O. nivara accessions: 163, 155, 156, 160 3 38 43.2 5 24 27.3 7 4 4.5 9 0 0 Thử nghiệm 30 giống lúa đang trồng ở ĐBSCL và 11 giống trong bộ chỉ thị biotype với nguồn rầy cũ 1996 và mới 1998 cho thấy chưa có sự biến đổi về biotype của quần thể rầy nâu ở ĐBSCL (quần thể rầy nâu ở ĐBSCL tương đối đồng nhất). Các giống lúa kháng rầy cao, ổn định qua các vùng đã được xác định (Bảng 1.3 và 1.4). Bảng 1.3. Phản ứng của giống lúa chỉ thị biotype với các quần thể rầy nâu ở đồng bằng sông Cửu Long Quần thể trước đây Quần thể hiện tại Tên giống Gen chống chịu (điểm 1 - 9) (điểm 1 - 9) TN1 Không có 9 9 9 9 9 9 Mudgo Bph1 5 3 3 5 5 5 ASD7 bph2 7 7 7 9 7 7 Rathuheenati Bph3 1 3 3 3 3 3 PTB33 bph2, Bph3 0 0 0 0 0 0 Babawee bph4 3 5 3 7 5 5 ARC bph5 9 9 7 9 9 9 Swarnalata Bph6 1 3 3 3 5 3 T12 bph7 5 5 7 5 7 7 Sinsapa bph8 5 5 3 5 5 3 Pokkali Bph9 9 7 9 9 9 9 (Nguồn: Phạm Thị Mùi và ctv, 2001) [18] 22
  41. Bảng 1.4. Phản ứng của các quần thể rầy nâu ở đồng bằng sông Cửu Long với giống kháng Quần thể trước đây Quần thể hiện tại Tên giống Cấp hại (1-9) Phản ứng Cấp hại (1-9) Phản ứng 3 lần nhắc lại chống chịu 3 lần nhắc lại chống chịu IR62032 3 - 5 - 5 MR-MS 7 - 5 - 5 S IR64 5 - 5 - 5 MS 7 - 5 - 7 S OM1706 5 - 5 - 5 MS 7 - 5 - 7 S IR62030 3 - 3 - 5 MR 5 - 5 - 7 MS-S OM1960 3 - 5 - 5 MR-MS 5 - 3 - 5 MR-MS OM1726 5 - 5 - 5 MS 5 - 7 - 5 MS-S OM1723-62 3 - 1 - 3 R-MR 5 - 3 - 3 MR-MS VSD95-20 5 - 5 - 5 MS 5 - 5 - 7 MS-S TS128 5 - 5 - 7 MS-S 7 - 7 - 7 S OMCS97-0 3 - 1 - 3 R-MR 3 - 3 -3 MR OMCS96 7 - 7 - 5 S 7 - 7 - 7 S OMCS95-5 7 - 7 - 5 S 7 - 7 - 7 S OM1633 3 - 3 - 3 MR 5 - 3 - 3 MR-MS OM1271-4 3 - 3 - 3 MR 5 - 3 - 3 MR-MS OM1490 5 - 5 - 5 MS 7 - 7 - 5 S SCM-16-27 1 - 3 - 1 R-MR 1 - 3 - 3 MR OM997-6 3 - 5 - 3 MR-MS 5 - 5 - 5 MS OM1270-9 5 - 7 - 5 MS-S 7 - 7 - 7 S IR50404-57 3 - 5 - 3 MR-MS 5 - 3 - 5 MR-MS OMCS94 5 - 5 - 7 MS-S 5 - 7 - 5 MS-S OM1643 3 - 3 - 3 MR 5 - 3 - 3 MR-MS OM1308 7 - 5 - 5 MS-S 5 - 7 - 7 S RDM-39 7 - 7 - 5 S 7 - 7 - 7 S RSB228 5 - 5 - 5 MS 7 - 7 - 5 S OM1740 7 - 5 - 5 MS-S 5 - 7 - 5 MS-S SCM54 3 - 3 - 5 MR-MS 5 - 3 - 3 MR-MS OM1570 5 - 7 - 5 MS-S 7 - 7 - 5 S OMFi 1 7 - 5 - 5 MS-S 7 - 7 - 5 S OM2031 3 - 5 - 5 MR-MS 5 - 5 - 3 MR-MS SCM64 7 - 7 - 7 S 7 - 7 - 7 S PTB33 ® 0 - 0 - 0 HR 0 - 0 - 0 HR TN1 (S) 9 - 9 - 9 HS 9 - 9 - 9 HS Ghi chú: HR: Kháng tốt; R: Kháng, MR: Kháng vừa, MS: Nhiễm vừa, S: Nhiễm; HS: Nhiễm nặng (Nguồn: Phạm Thị Mùi và ctv, 2001) [18] 23
  42. Từ năm 2005 đến nay, sự bùng phát trở lại của rầy nâu không chỉ gây hại trực tiếp mà còn là môi giới truyền virus gây bệnh lùn xoắn lá và bệnh lúa cỏ cho cây lúa làm giảm sản lượng lúa không chỉ ở đồng bằng sông Cửu Long mà còn ở khu vực miền Trung và các nhà nghiên cứu đã tập trung vào độc tính của rầy nâu. Kết quả nghiên cứu 3 quần thể rầy nâu ở Hà Nội, Hà Tây và Thái Bình của Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên (2005) [8] cho thấy rằng trong 11 giống lúa mang 8 gen chuẩn kháng được thử nghiệm chỉ có 2 giống Rathu Heenati (mang gen Bph3) và Balamawee (mang gen Bph9) kháng và giống T12 mang gen bph7 là kháng vừa với 3 quần thể rầy nâu thí nghiệm. Quần thể rầy nâu ở miền Bắc và miền Nam nói chung có độc tính cao với đối với giống mang gen chuẩn kháng phổ biến trong tự nhiên và trong sản xuất. Do vậy, cần nghiên cứu lai tạo để tạo một bộ giống kháng rầy và sử dụng bộ giống kháng này một cách phù hợp trong IPM để bảo vệ thiên địch của rầy nâu có như thế mới hạn chế được sự bùng phát dịch rầy nâu trong tương lai (Bảng 1.5). Bảng 1.5. Cấp hại của 3 quần thể rầy nâu trên các giống lúa chuẩn kháng và giống lúa chuẩn nhiễm Cấp hai trên mạ 2 lá sau các ngày lây nhiễm Tên giống Gen 5NSL 7 NSL lúa kháng Hà Thái Hà Hà Thái Hà Nội Bình Tây Nội Bình Tây Mudgo Bph1 4,0 3,0 3,0 6,5 5,0 5,7 ASD7 bph2 5,8 3,0 5,0 9,0 6,8 7,5 Rathu Henati Bph3 1,0 1,0 1,4 1,4 1,8 2,2 Babawee bph4 4,6 4,0 3,4 5,8 6,5 5,6 Swanalata Bph6 5,2 5,0 3,5 6,8 6,5 4,6 T12 bph7 1,0 1,5 3,4 3,4 5,0 5,0 Thaicol5 bph8 3,4 4,0 4,0 8,2 7,0 6,5 Thaicol1 bph8 1,0 4,3 7,5 4,6 5,7 7,5 Chinsaba bph8 5,4 7,0 9,0 8,0 9,0 9,0 Balamawee Bph9 1,0 1,3 2,0 2,6 2,3 2,5 IR64 Bph1+a 4,5 5,4 5,5 7,0 9,0 9,0 (Ghi chú: NSL: ngày sau lây nhiễm) (Nguồn: Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên, 2005) [8] 24
  43. Nhiều nghiên cứu về rầy nâu và giống kháng rầy được thực hiện ở miền Nam và miền Bắc. Do cách biệt về địa lý đã ngăn chặn sự lây lan của các quần thể rầy nâu giữa 2 miền, đồng thời áp lực khác nhau của biện pháp thâm canh và thời tiết - khí hậu đã hình thành nên các quần thể rầy nâu ở miền Nam và miền Bắc với độc tính khác nhau (Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên, 2005) [7]. Một số nghiên cứu về rầy nâu ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) cho thấy rằng rầy nâu ở vùng này chủ yếu là biotype 2, nhưng khả năng thích ứng gia tăng và đang chuyển biến thành biotype mới (Nguyễn Văn Luật và Lương Minh Châu, 1991) [17]. Kết quả thanh lọc 1000 dòng, giống lúa mới có năng suất và chất lượng cao đối với 12 quần thể rầy nâu thu thập từ 12 tỉnh thành tại ĐBSCL cho thấy: có 1,59% giống kháng cấp 1; 14,8% giống hơi kháng cấp 3; 48,5% giống kháng trung bình cấp 5. Một số giống lúa mới có triển vọng, chất lượng cao kháng rầy nâu tại nhiều vùng sinh thái như: OM1495-165, OM2517-61, VN21-8, VN2003-7, OM3240-80, OM3242-49, MTL323, OM233-6, OM4085, OM3235- 105 (Lương Minh Châu và ctv, 2006) [4]. Nguyễn Công Thuật và ctv (2000) [22] đã thông báo một số giống kháng rầy nâu biotype 2 như ASD7, CR84-1, CR 84-2 đã bị nhiễm nặng rầy nâu ở đồng bằng Trung du Bắc Bộ trong những năm 1996 - 1999. Lê Xuân Thái và ctv (2012) [21] đã đánh giá khả năng kháng rầy, năng suất và tính thích nghi, đồng thời đánh giá biểu hiện của các gen kháng bằng kỹ thuật sinh học phân tử của giống 125 giống lúa tại đồng bằng sông Cửu Long. Kết quả cho thấy 77 giống chỉ mang gen kháng bph4, 44 giống chỉ mang gen kháng Bph18, và có 32 giống mang cả hai gen kháng bph4 và Bph18. Việc khảo nghiệm năng suất của các giống lúa tại ba địa điểm Long An, Cần Thơ và An Giang cho thấy một số giống lúa có năng suất trung bình khá cao và thích nghi ở cả ba địa điểm là MTL512, MTL649, MTL657 và OM10043. Trong đó có hai giống lúa MTL649 và OM10043 vừa cho năng suất cao vừa có tính chống rầy cao, hai giống này có triển vọng cao trong sản xuất và làm nguồn vật liệu trong chọn giống tại đồng bằng sông Cửu Long. Tuy nhiên, các kết quả tổng hợp từ nhiều nước cho thấy biotype rầy nâu mới ở Việt Nam khác với các dòng rầy nâu ở Thái Lan, Indonesia, Đài Loan, Ấn Độ, về phản ứng đối với các giống lúa chỉ thị mang gen kháng bph2. Dùng phương pháp lai các biotype này lại với nhau để theo dõi kiểu di truyền của chúng thì thấy khả năng tấn công các giống lúa có mang gen bph2 của các quần thể này không phải là do một gen điều khiển mà là đa gen (Nguyễn Văn Huỳnh 25
  44. và Lê Thị Sen, 1993) [14]. Kết quả khảo sát nhiều nơi trên thế giới cũng ghi nhận mỗi biotype của côn trùng thường không những chỉ khác nhau về khả năng sống sót, sinh sản cũng như cách gây hại trên cây ký chủ mà chúng cũng khác nhau về sự phân bố địa lý cũng như sự thích ứng đối với các điều kiện môi trường (Nguyễn Văn Huỳnh và Lê Thị Sen, 1993) [14]. Vì vậy các giáo sư ở Đại học Carcliff (Anh) đề nghị sử dụng dòng địa lý (geographic races) thay vì dòng sinh học (biological races) (Claridge và Hollander, 1980) [38]. Một số kết quả nghiên cứu về rầy nâu ở miền Trung cũng cho thấy trằng, quần thể rầy Thừa Thiên Huế thuộc biotype 1 và biotype 2 (Trần Đăng Hòa và ctv, 2009) [12]. Đồng thời, nhóm tác giả trường Đại học Nông Lâm Huế cũng tiến hành đánh giá tính kháng đối của 30 giống lúa địa phương thu thập từ các tỉnh miền Trung với quần thể rầy nâu Thừa Thiên Huế. Kết quả thí nghiệm trong ống nghiệm cho thấy có 5 giống (Nàng Hương, Tzà-Nàng, Ai Da, Grái, Nếp Dâu) biểu hiện ở mức kháng vừa, 12 giống nhiễm vừa, 12 giống nhiễm, 1 giống nhiễm nặng. Kết quả nghiên cứu đánh giá trong hộp mạ cho thấy có 5 giống biểu hiện kháng vừa là Nàng Hương, ML48 Gia Lai, Triệu Phong, Khải Khong, A Rước; 9 giống có biểu hiện nhiễm vừa và 1 giống nhiễm; không có giống nhiễm nặng. Chính vì vậy, các tác giả cũng đề nghị cần tập trung nghiên cứu xác định chính xác biotype của rầy nâu ở các vùng sinh thái khác nhau của miền Trung và cả nước, trên cơ sở đó định hướng nghiên cứu chọn tạo và sử dụng giống lúa kháng rầy nâu một cách bền vững (Trần Đăng Hòa và ctv, 2009) [12]. Kết quả nghiên cứu của Phạm Thị Mùi và ctv, 2001 [18] cho thấy: trắc nghiệm tính kháng rầy nâu đã được thực hiện trên 299 giống lúa cao sản, 202 giống lúa mùa địa phương và 88 mẫu lúa hoang thì tỷ lệ giống kháng cấp 1 - 3 cao nhất ở nhóm lúa hoang là 68,20%, kế đến là lúa cao sản 14,67% và thấp nhất là nhóm lúa mùa 2,47%. Thử nghiệm 30 giống lúa đang trồng ở ĐBSCL và 11 giống trong bộ chỉ thị biotype với nguồn rầy cũ 1996 và mới 1998 cho thấy chưa có sự biến đổi về nòi của quần thể rầy nâu ở ĐBSCL. Thử nghiệm 30 giống lúa với nguồn rầy nâu thu thập ở 10 tỉnh ĐBSCL cho thấy quần thể rầy nâu ở ĐBSCL tương đối đồng nhất. Các giống lúa kháng rầy cao, ổn định qua các vùng đã được xác định (Phạm Thị Mùi và ctv, 2001) [18]. Khi nghiên cứu độc tính của 2 quần thể rầy nâu ở Hà Nội và Tiền Giang, Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên (2005) [7] đã xác định trong 6 giống lúa chuẩn mang gen kháng rầy nâu (ADR52, Mudgo, Rathu Heenati, ASD 7, Babawee và ARC 10550) thì chỉ có 2 giống Rathu Heenati mang gen Bph3 và 26
  45. giống Babawee mang gen bph4 là vẫn giữ được tính kháng rầy nâu Hà Nội. Đối với rầy nâu ở Tiền Giang thì chỉ có 1 giống Rathu Heenati giữ được tính kháng. Như vậy 2 quần thể rầy nâu Hà Nội và Tiền Giang có sự khác biệt về độc tính và có các phản ứng khác nhau khi sống trên các giống lúa khác nhau. Ngoài ra nhiều nghiên cứu cũng đã khảo sát tính kháng rầy nâu của các giống lúa. Trong số 127 giống lúa khảo sát có 4,7% giống kháng, 14,9% giống kháng vừa đối với rầy nâu Hà Nội. Giống lúa P290 do Viện cây Lương thực - Thực phẩm tạo ra có khả năng kháng vừa với rầy nâu (điểm 3), năng suất cao, chất lượng tốt và phù hợp với điều kiện canh tác ở đồng bằng sông Hồng. Tuy nhiên, đến năm 2005 rầy nâu đã thay đổi độc tính. Kết quả nghiên cứu 3 quần thể rầy nâu ở Hà Nội, Hà Tây và Thái Bình của Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên (2005) [8] cho thấy rằng trong 11 giống lúa mang 8 gen chuẩn kháng được thử nghiệm chỉ có 2 giống Rathu Heenati và Balamawee mang gen Bph3 và Bph9 kháng và giống T12 mang gen bph7 là kháng vừa với 3 quần thể rầy nâu thí nghiệm. Quần thể rầy nâu ở miền Bắc và miền Nam nói chung có độc tính cao với đối với giống mang gen chuẩn kháng phổ biến trong tự nhiên và trong sản xuất. Do vậy, cần nghiên cứu lai tạo để tạo một bộ giống kháng rầy và sử dụng bộ giống kháng này một cách phù hợp trong IPM để bảo vệ thiên địch của rầy nâu có như thế mới hạn chế được sự bùng phát dịch rầy nâu trong tương lai. 1.4.2. Những nghiên cứu về cơ chế kháng rầy nâu Giống lúa kháng rầy nâu có nhiều cơ chế kháng khác nhau: cây tiết ra các chất gây độc do sản phẩm của các gen kháng rầy nâu hoạt động qua quá trình sao mã và giải mã tổng hợp nên các sản phẩm protein, khi rầy nâu chích hút các sản phẩm này vào sẽ bị ngộ độc có thể bị chết hoặc nếu không chết cũng bị rối loạn quá trình sinh sản hoặc không lột xác hay hóa trưởng thành được, ngoài ra các giống lúa có thân rất cứng, có nhiều lông, thành phần thân lúa có nhiều silic nên hạn chế khả năng chích hút của rầy nâu; hoặc các giống lúa có khả năng đền bù cao, khi bị rầy gây hại vẫn có khả năng cho năng suất cao. 1.4.2.1. Các cơ chế liên quan đến bề mặt cây trồng Bằng chứng về cơ chế chống rầy liên quan đến bề mặt cây trồng được chứng minh trong một nghiên cứu của (Woodhead và Padgham, 1988) [88]. Chiết xuất từ thành phần sáp của 3 giống IR22 (giống nhiễm), IR64 (chứa gen kháng Bph1) và IR62 (chứa gen kháng Bph3). Họ đã phát hiện ra trong giống nhiễm IR22 chuỗi hydrocacbon ngắn hơn trong hai giống chứa gen kháng. Điều 27
  46. này cho thấy cấu tạo của bề mặt cây trồng, cụ thể là lớp sáp có liên quan đến cơ chế chống chịu của cây trồng với rầy nâu. Một nghiên cứu khác của Zhang và ctv (2004) [91] nghiên cứu trên giống kháng B5 và giống nhiễm MH63 và đã chỉ ra rằng hàm lượng silic trong cây B5 cao hơn nhiều so với MH63. Điều này chứng tỏ, silic đóng vai trò quan trong trong cơ chế chống chịu của cây lúa. 1.4.2.2. Cơ chế phòng thủ của lúa đối với rầy Nhiều nghiên cứu cho rằng, cơ chế chống chịu rầy nâu liên quan đến quá trình trao đổi chất, năng lượng, chu kỳ của tế bào và cả quá trình sao chép ADN, tổng hợp protein (Way và Hoeng, 1994) [87]. Bên cạnh đó, Xu và ctv (2002) [89] cũng chứng minh rằng, cây bị nhiễm rầy phát ra chất bay hơi (linalool, 3E- 4,8-dimathyl-1,3,7-nonatriene, indol) cao hơn ở cây chống chịu. Sử dụng kỹ thuật phân tích phân tử microarray để tìm ra thông tin về cơ chế chống chịu rầy nâu của cây lúa (Zhang và ctv, 2004) [91], họ đã xác định được, trong nước bọt của rầy nâu chứa elicitors của β-glucosidase, nó liên quan đến axit salicyclic (SA), hydrogen peroxide, và sản xuất ethylene (Dharam, 2014) [41]. Trong các giống chống chịu rầy nâu có biểu hiện của gen PR-1a (axit pathogenrelated protein 1), chitinase (Pr-3) và PAL (phenylalanine ammonia-lyase), tất cả gen này đều liên quan đến tín hiệu SA (axit silic) (Xu và ctv, 2002) [89]. Trong khi hầu hết các nghiên cứu đều cho thấy rằng, ở các giống chống chịu, khi bị rầy nâu tấn công, phản ứng của cây trồng đều thông qua sự kích hoạt tín hiệu SA (axit silic) hoặc là kích hoạt axit jamonic (JA) (Zhang và ctv, 2004) [91]. 1.4.2.3. Kháng không ưa thích (non-preference/Antixenisis) Cơ chế kháng không ưa thích được tìm thấy trong hầu hết các giống kháng rầy nâu (Dhan và Arti, 2005) [40]. Kháng không ưa thích biểu hiện ở sự ưa thích và khả năng đẻ trứng và cơ chế kháng kháng sinh được đánh giá bằng sự hình thành quần thể (population build-up), chỉ số tăng trưởng (growth index) và tốc độ ăn (feeding rate) của rầy nâu. Thật vậy, bằng thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo trong nhà lưới và so sánh biểu hiện của các giống kháng PTB33, Mudgo, giống kháng vừa ASD7, CO42 và giống chuẩn nhiễm TN1, các tác giả của trường Đại học Nông nghiệp Tamil Nadu, Ấn Độ đã đưa ra kết quả như sau: Về sự ưa thích: Sau 8 giờ lây nhiễm, % BPH có mặt trên giống PTB33 là 9,3 thấp hơn trên giống TN1 (32,6%) và các giống trung gian khác, Sau 24 giờ cho kết quả tương tự, Sau 48 giờ và 72 giờ, % BPH trên giống PTB33 tương 28
  47. ứng là 5,8 và 5,7%, Tỷ lệ này trên giống Mudgo là 11,6 và 8%; trên giống CO42 là 17,5 và 19,3%; trên giống ASD7 là 23,3 và 26,1% và trên giống TN1 là 23,3 và 26,1%, Tuy nhiên, với giống TN1 ở tất cả giai đoạn tỷ lệ này đều ở mức cao từ 22,1 - 43,2% (Dhan và Arti, 2005) [40]. V ề khả năng sinh sản: Có sự sai khác ý nghĩa về số lượng trứng được đẻ trên các giống sau 72 giờ lây nhiễm. Khả năng đẻ trứng thấp nhất ở giống PTB33, trung bình trên giống Mudgo và CO42, cao nhất ở TN1. Từ hai kết quả trên cho thấy có sự tương quan chặt chẽ giữa sự ưa thích và khả năng đẻ trứng trong các giống thí nghiệm (Dhan và Arti, 2005) [40]. V ề sự hình thành quần thể: Số lượng rầy non trung bình được đẻ/bụi lúa ở được quan sát có xu hướng tăng dần trên giống PTB33 là 78,0 đến Mudgo (190,2) thấp hơn so với CO42 và ASD7. Số lượng cao nhất đạt được ở giống TN1 với 391,6 (Dhan và Arti, 2005) [40]. V ề thời gian phát dục của sâu non: Thời gian đến trưởng thành của sâu non dài nhất trên giống PTB33 là 15,1 ngày, tiếp theo đến Mudgo là 13,9 ngày, ASD7 và CO42 đều 13,3 ngày và thời gian này ngắn nhất trên TN1 là 12,4 ngày. V ề tỷ lệ sống sót của sâu non: Trên giống PTB33 chỉ có 48% sâu non đạt tuổi trưởng thành, Mudgo là 64%. Trong khi đó, tỷ lệ này trên giống TN1 là 92,7% và ở các giống kháng vừa như CO42 và ASD7 tỷ lệ tương ứng đều là 70% (Dhan và Arti, 2005) [40]. V ề chỉ số tăng trưởng: Chỉ số tăng trưởng của rầy cũng có sự khác biệt giữa các giống thí nghiệm, chỉ số này tăng từ 3,2; 4,5; 5,1; 5,0 tương ứng với các giống PTB33, IR64, CO 42, IR36 trong khi ở giống TN1 chỉ số này lên đến 7,5 (Dhan và Arti, 2005) [40]. V ề tốc độ ăn: chỉ tiêu này được tính theo diện tích và trọng lượng nước bọt được bài tiết ra. Kết quả thí nghiệm cho thấy rầy được nuôi trên giống TN1 thì giọt nước bọt tiết ra lớn hơn (568,2 mm2) và trọng lượng nước bọt cũng cao hơn (33,6mg) so với các giống còn lại. Thấp nhất ở giống PTB33 tương ứng là 112,8 mm2 và 12,4mg (Dhan và Arti, 2005) [40]. 1.4.3. Những nghiên cứu về sự thay đổi độc tính và biotype rầy nâu Khả năng hình thành các biotype mới của rầy nâu sẽ lớn hơn khi tính chống rầy cao của một giống chỉ do một gen chi phối (sử dụng giống kháng đơn 29
  48. gen). Khả năng đó sẽ ít hơn khi chúng sống trên những giống chống rầy vừa phải nếu tính kháng này do nhiều gen chi phối. Thực tế ở Philipine, Ấn Độ, Srilanca, Việt Nam cho phép tin rằng các quần thể rầy tự nhiên có nhiều biotype khác nhau. Ở các nước Đông Nam Á (bao gồm Philippine, Indonesia, miền Nam Việt Nam), rầy nâu đã thay đổi tính độc gây hại từ những năm 1970 sau khi sử dụng rộng rãi các giống lúa mang gen kháng Bph1 và bph2. Hiện nay, rầy nâu có thể gây hại các giống mang 2 gen kháng đó. Rầy nâu xuất hiện ở Đông Á bao gồm miền Bắc Việt Nam, Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc và Nhật Bản được xem có cùng quần thể và có nguồn gốc từ miền Bắc Việt Nam và Nam Trung Quốc (Kisimoto và Sogawa, 1995) [63]. Rầy nâu di cư vào Nhật Bản và trở nên độc với gen Bph1 vào năm 1988 – 1990, sự thay đổi này cũng thấy ở Trung Quốc. Để đánh giá sự thay đổi sự gây hại của rầy nâu sau khi sử dụng các giống kháng rầy (hình thành biotype mới) người ta thường sử dụng các giống chuẩn kháng rầy nâu. Tanaka và Matsumura (2000) [84] đã đánh giá tính độc của các chủng quần rầy nâu di cư vào Nhật Bản bằng việc sử dụng các giống chuẩn kháng như 4 giống Indica: Mudgo (mang gen Bph1), IR26 (mang gen Bph1), ASD7 (mang gen bph2), Babawee (mang gen bph4), và 1 dòng Japonica Norin PL10 (mang gen Bph3). Kết quả cho thấy rằng các chủng quần rầy nâu có thể gây hại các giống mang gen Bph1, và các giống mang gen bph2 có thể không có hiệu lực kháng các chủng quần rầy nâu di cư vào Nhật Bản (Tanaka và Matsumura, 2000) [84]. Sự phá vỡ tính kháng rầy nâu của các giống mang gen Bph1 và bph2 trong sản xuất lúa được ghi nhận bởi nhiều tác giả (Pathak và Saxena, 1980; Panda và Khush, 1995) [77] [76]. Đáp ứng tình hình sản xuất và khống chế rầy nâu, giống IR56 và IR60 mang gen Bph3 cũng được đưa ra đồng ruộng (Khush và Brar, 1991) [61]. Điều đó cho thấy rằng trong điều kiện tự nhiên, quần thể rầy nâu có thể nhanh chóng vượt qua những giống mang gen kháng đơn hay nói cách khác các giống kháng đơn gen thường không bền vững đối với một loài côn trùng gây hại có khả năng tiến hóa thích nghi cao như rầy nâu (Xu và ctv, 2002) [89]. Vì vậy, việc tìm ra nguồn gen kháng và cải tiến các giống lúa kháng rầy là việc làm cần phải được tiến hành thường xuyên, liên tục trong chiến lược phòng trừ rầy nâu hại lúa hiện nay. 30
  49. Bảng 1.6. Tỷ lệ sống sót của 3 quẩn thể rầy nâu trên các giống kháng ở Hàn Quốc Đơn vị tính: % Quần thể rầy nâu Giống Gen kháng S-BPH 2005-BPH 2006-BPH Taebaegbyeo Không có 100 100 100 Cheongcheongbyeo Bph1 0 88 112,6 ASD7 bph2 9,8 94 125,7 M63 bph2 16,3 95,7 117,1 Gayabyeo Bph1+ bph2 0 39 24,1 Rathu Heenati Bph3 - - 18,8 (Nguồn: Heong và Hardy, 2009) [46] Kết quả bảng 1.6 cho thấy, hầu hết các quần thể rầy nâu thu thập từ những năm 80 của thế kỷ trước (S-BPH) đều không có khả năng phá vỡ tính kháng của các giống sử dụng thể hiện ở tỷ lệ sống sót rất thấp, đặc biệt trên giống Cheongcheongbyeo (Bph1) và Gayabyeo (Bph1 + bph2). Và thời gian này, phần lớn quần thể BPH ở vùng ven biển phía Nam Hàn Quốc được xác định thuộc biotype 1, khoảng 64,7 - 57,9% tương ứng từ năm 1985 - 1987 (Paik, 1977) [75]. Không như mong đợi, đối với quần thể BPH năm 2005 và 2006 thì tỷ lệ này lại rất cao, trên 88% ở các giống mang gen Bph1 (Cheongcheongbyeo) và bph2 (ASD7, M63) ngoại trừ giống Gayabyeo mang cả 2 gen kháng Bph1 và bph2 thì tỷ lệ sống sót của rầy nâu thấp hơn là 39,0% và 24,1% tương ứng đối với 2005-BPH và 2006-BPH. Điều này chứng tỏ rầy nâu đã thay đổi độc tính hay đã chuyển sang loại hình sinh học khác làm giống mất tính kháng. Tuy nhiên, tỷ lệ này rất thấp trên giống Rathu Heenati (Bph3). Kết quả nghiên cứu một số cá thể còn cho thấy mặc dù một số trưởng thành có thể sống sót trên giống Gayabyeo nhưng kích thước cơ thể nhỏ và không có khả năng đẻ trứng (Heong và Hardy, 2009) [46]. Theo Ikeda và Vaughan (2006) [50], hiện nay có 4 biotype rầy nâu, trong đó biotype 1 phân bố rộng rãi ở Đông Nam Á; biotype 2 có nguồn gốc ở Philippine, phát sinh sau khi sử dụng rộng rãi các giống mang gen Bph1; biotype 3 phát sinh tại các phòng thí nghiệm ở Nhật Bản và Philippine; biotype 4 chỉ phát hiện có ở vùng Nam Á (Ấn Độ và Bangladesh) và một quần thể pha 31
  50. trộn giữa biotype 2 và biotype 3 có mặt tại miền Nam Việt Nam. Cũng có ý kiến khác cho rằng, dựa vào sự phản ứng khác nhau với các giống lúa chỉ thị, xếp chủng quần rầy nâu thành 5 dạng biotype (Chelliah và Bharathi, 1993) [34]. Chủng quần rầy nâu không thể gây hại với bất cứ giống lúa nào có mang gen kháng rầy là biotype 1. Chủng quần rầy có thể gây hại trên các giống lúa có mang gen kháng Bph1 và bph2 là biotype 2 và 3 (Claridge và Hollander, 1980) [38] (Bảng 1.7). Bảng 1.7. Mối quan hệ giữa các biotype và giống lúa kháng rầy nâu Phản ứng với biotype Giống kháng Gen kháng 1 2 3 4 Mudgo, CO22, MTU15, MGL2 Bph1 K N K N ASD7, Ptb-18 bph2 K K N N Rathu Heenati Bph3 K K K K Babawee bph4 K K N K ARC 10550 bph5 N N N K Swarnalata Bph6 N N N K T12 bph7 N N N K Chin Saba, Col.5 & Col.11 Thai bph8 K K K - Balamawee, Pokkali Bph9 K K K - O. australiensis Bph18 K K K K O. officinalis Bph6, Bph13 K K K K O.minuta Bph20, Bph21 K - - O. latifolia Bph12 - K - - TN1 Không có N N N N * Ghi chú: K kháng N nhiễm - Chưa xác định (Nguồn: Khush và Brar, 1991) [61] Để kiểm tra khả năng phá vỡ tính kháng của rầy nâu có được duy trì ở các thế hệ tiếp theo hay không người ta tiến hành nuôi 2005-BPH trên các giống nhiễm (IIpumbyeo), giống kháng Bph1 (Cheongcheongbyeo) và bph2 (ASD7). Kết quả cho thấy, quần thể rầy nâu 2005 có khả năng phát triển tốt liên tiếp 7 thế hệ trên giống Cheongcheongbyeo và 3 thế hệ trên giống ASD7 thể hiện ở tỷ lệ sống sót cao trên các giống mang gen kháng đơn này như Bảng 1.7. Kết quả này thừa nhận rằng khả năng phá vỡ tính kháng của 2005-BPH có 32
  51. thể được duy trì trên các giống lúa kháng khác nhau nhiều thế hệ liên tiếp và đồng thời có khả năng kháng lại hai gen kháng chính là Bph1 và bph2 (Heong và Hardy, 2009) [46]. Kết quả nghiên cứu độc tính của quần thể rầy nâu ở Nam Á (Bangladesh, Sri Lanka, Nam Ấn Độ ) dựa vào tính độc của rầy nâu đối với giống Mudgo, ASD7 và không độc với giống Rathu Heenati cũng cho kết quả tương tự như quần thể rầy nâu được thu thập tại Hàn Quốc. Xu hướng phá vỡ tính kháng của rầy nâu cũng được ghi nhận tương tự ở Nam Trung Quốc và Nhật Bản (Tanaka và Matsumura, 2000; Heong và Hardy, 2009) [84] [46]. Từ những kết quả trên ta thấy, giống Gayabyeo (Bph1 + bph2) biểu hiện khả năng kháng cao đối với quần thể rầy nâu thuộc cả 3 biotype (1, 2 và 3). Điều này cho phép khẳng định sự kết hợp 2 gen kháng vào giống kháng có khả năng kháng rầy nâu cao hay nói cách khác nên nghiên cứu và sử dụng giống kháng đa gen. Một thí nghiệm tương tự được thực hiện tại Thái Lan, để đánh giá sự phân ly của tính kháng rầy nâu ở thế hệ sau, người ta tiến hành lai giữa Babawee (dòng bố mang gen kháng) với TN1 và KDML105 là 2 giống chuẩn nhiễm đối với rầy nâu. Kết quả kiểu hình con lai thu được ở F1 của Babawee x TN1 đều nhiễm còn ở Babawee x KDML105 (giống Thái thơm) đều biểu hiện khả năng kháng vừa (Murai và ctv, 2001) [71]. Tiếp tục nghiên cứu thế hệ F2, với 95 cá thể từ tổ hợp Babawee x TN1 có 24 cá thể biểu hiện kháng và 71 cá thể biểu hiện nhiễm. Trong khi đó, 78 cá thể F2 từ tổ hợp Babawee x KDML105 thì có đến 56 cá thể biểu hiện kháng và 22 cá thể bị nhiễm. Sự phân ly này cho phép kết luận rằng, bph4 từ Babawee khi đưa vào TN1 nó được thể hiện như một gen lặn nhưng khi đưa vào KDML105 thì nó là một gen trội. Hiện tượng này được những nghiên cứu trước đây nhận xét rằng, gen kháng lặn có thể được biểu hiện như gen trội phụ thuộc vào bản chất di truyền và biotype của sâu hại (Murai và ctv, 2001) [71]. Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây khi dùng biotype 4 để sàng lọc thế hệ F2 thì khẳng định rằng tính lặn của bph4 là phụ thuộc vào bản chất di truyền và kết quả tương tự cũng nhận được khi nghiên cứu bph2, bph2 đầu tiên được tìm thấy trong giống ADS7 và chúng biểu hiện như một gen lặn trong tổ hợp TN1 x ASD7. Khi nghiên cứu về sự phân ly tính kháng trên diện rộng ở thế hệ F2, F3 thì con cháu từ tổ hợp ASD7 x C418 và Tsukushibare x Norin-PL14 đều khẳng định tính trội tự nhiên của bph2 (Jairin và ctv, 2007) [54]. 33
  52. Kết quả nghiên cứu tại IRRI và các quần thể rầy nâu trên đồng ruộng ở Thái Lan đã xác định bph4 có khả năng kháng với cả 4 biotype rầy nâu đang phổ biến (Jairin và ctv, 2007) [54]. Gen lặn bph4 đầu tiên được tìm thấy trong giống Babawee tại Sri-lanka (Sidhu và Khush, 1979) [81] và được cho rằng có liên kết chặt chẽ với gen trội Bph3 trong giống Rathu Heenati và PTB33 (Ikeda và Kaneda, 1981; Sidhu và Khush, 1979) [50] [81]. Hiện tượng tính kháng rầy nâu mất đi do tạp giao cũng là vấn đề cần quan tâm đối với các giống kháng do gen lặn quy định, chúng chỉ thể hiện khả năng kháng trong trạng thái đồng hợp lặn. Khi tạp giao xảy ra, cá thể trong quần thể sẽ ở trạng thái dị hợp và tính kháng hoàn toàn biến mất. Khả năng hình thành biotype mới sẽ lớn hơn khi tính chống rầy cao của một giống chỉ do một đôi gen chi phối, khả năng đó sẽ ít hơn khi chúng sống trên những giống chống rầy vừa phải nếu tính kháng này do nhiều gen chi phối. Mặt khác, những biotype có thể sống trên những cây chống rầy hình như lại thích phát triển trên những giống có tính đó do nhiều gen chi phối. Thực tế ở Philipin, Ấn Độ, Srilanca, Việt Nam cho phép tin rằng các quần thể rầy tự nhiên có nhiều biotype khác nhau (Nguyễn Xuân Hiển và ctv, 1979) [10]. Tại Việt Nam, rầy nâu cũng đã chuyển từ biotype 1 sang biotype 2 trong những năm 1987 - 1988 ở miền Bắc. Các giống kháng rầy như IR1561, CR101, CR104 đã trở nên nhiễm rầy (Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên, 2005) [8]. Nhiều kết quả nghiên cứu thời gian gần đây cho thấy: Các giống kháng rầy nâu khi sử dụng ở các khu vực khác nhau thường biểu hiện khả năng kháng khác nhau và khả năng kháng thường mất dần sau vài vụ canh tác liên tiếp. Sự khác nhau này phụ thuộc vào sự thay đổi biotype của rầy nâu. Đồng thời, mỗi một giống kháng chỉ có thể kháng hiệu quả với một hoặc vài biotype chứ không thể kháng với tất cả các quần thể rầy nâu có tính độc khác nhau. Vì vậy, để nghiên cứu về biotype rầy nâu, Viện IRRI đưa ra hai hướng: (1) Trồng nhiều giống khác nhau ở nhiều vùng nhằm xác định một giống kháng rầy ở nơi này có mẫn cảm với rầy ở nơi khác hay không. Nếu có mẫn cảm, thì có thể nghi rầy ở hai nơi đó thuộc những biotype khác nhau; (2) Nuôi rầy bắt ở nhiều nơi khác nhau (đặc biệt ở những nơi trồng rải rác các giống kháng rầy) trên những giống kháng rầy liên tục nhiều lứa. Nếu số lượng rầy hình thành có thể sống được trên những giống kháng rầy thì đó là một biotype mới. 34
  53. Đồng thời, mỗi giống lúa bị rầy nâu phá hại với mức độ khác nhau tùy theo khả năng thích nghi với rầy của giống đó. Khả năng này phụ thuộc vào phản ứng của rầy với các đặc điểm sinh lý, hóa sinh của giống và diễn ra theo các giai đoạn sau: (1) phản ứng định hướng nhờ đó rầy đến được cây chủ; (2) phản ứng thức ăn quyết định sự lấy thức ăn; (3) việc sử dụng những thức ăn đã ăn vào quyết định dinh dưỡng của rầy; (4) sinh trưởng của rầy non cho đến giai đoạn trưởng thành phụ thuộc vào sự lấy thức ăn cũng như vào dinh dưỡng; (5) sự sống sót của rầy trưởng thành và số lượng trứng được đẻ ra cũng phụ thuộc vào sự lấy thức ăn và dinh dưỡng; (6) quá trình đẻ trứng quyết định số trứng đẻ ra; (7) sự nở của trứng đã đẻ ra. Bảy phản ứng trên quyết định số lượng rầy nâu tồn tại trong một thời gian nhất định. Bất cứ phản ứng nào bị rối loạn cũng làm cho cây không thích hợp với rầy do đó chống được rầy ở một mức độ nào đó. Kết quả tương tác giữa tất cả những phản ứng đó sẽ quyết định mức độ kháng rầy của giống lúa thí nghiệm. 1.5. Những nghiên cứu về mối quan hệ giữa dinh dưỡng và dịch hại trên cây lúa Từ những tài liệu nghiên cứu trên thế giới và trong nước cho thấy mối quan hệ giữa quản lý dinh dưỡng và dịch hại cây lúa được thể hiện khái quát như sau: - Dinh dưỡng và tính kháng sâu hại - Thay đổi tình hình dịch hại do tăng lượng phân đạm 1.5.1. Những nghiên cứu về dinh dưỡng và tính kháng sâu hại Singh và ctv (2009) [82] cho rằng: Tính kháng của cây trồng đối với sâu hại thay đổi tùy thuộc vào tuổi cây hay giai đoạn sinh trưởng của cây trồng, hay nói cách khác thì tính kháng sâu hại có mối liên hệ trực tiếp với sinh lý cây trồng. Và như thế bất cứ yếu tố nào gây ảnh hưởng đến sự thay đổi sinh lý cây trồng cũng sẽ làm thay đổi tính kháng sâu hại của cây. Chúng ta biết rằng, khi bón phân cho cây trồng sẽ làm cây phát triển và thay đổi mạnh về hình dạng, cụ thể như: tăng trưởng nhanh, thúc đẩy hoặc kìm hãm quá trình chín, kích cỡ cây, làm biểu bì mô dày lên hoặc mỏng đi Sự thay đổi hình dạng của cây ký chủ cũng làm ảnh hưởng đến các loài sâu hại sinh sống trên cây đó. Sharma và ctv (2004) [80] chứng minh rằng nguồn dinh dưỡng sẵn có trong đất chẳng những ảnh hưởng đến mức độ thiệt hại do sâu ăn lá gây ra mà còn ảnh hưởng đến khả năng phục hồi của cây sau khi bị sâu hại, tuy nhiên hai 35
  54. mặt này ít được xem xét đồng thời với nhau. Sharma cũng phát hiện rằng mức độ thiệt hại do sâu ăn lá ở cây trồng được bón ít phân thì cao gấp đôi so với cây trồng bón nhiều phân. Và như vậy độ phì của đất không có ảnh hưởng đến khả năng đền bù của cây trồng sau khi bị sâu ăn lá gây hại (Nguyễn Hữu Huân, 2006) [13]. 1.5.2. Thay đổi tình hình dịch hại do gia tăng lượng phân đạm Theo Lương Minh Châu và ctv (2006) [4]: “Hàm lượng đạm và lân trong lá lúa có tương quan thuận với bón phân đạm trong đất và không có tương quan với kali trong lá lúa”. Hàm lượng đạm tổng số trong lá lúa thì lại ảnh hưởng chính đến mức độ thiệt hại của các loại sâu hại lúa. Sharma và ctv (2004) đánh giá mức độ nhiễm bệnh theo các mức bón phân khác nhau tại Trung Quốc, Ấn Độ, Inddonessia, Philippines và Việt Nam cũng có kết luận rằng mức độ thiệt hại do bệnh khô vằn, lem lép hạt, sâu đục thân, sâu cuốn lá và chuột ở các công thức bón phân theo tập quán của nông dân đều cao hơn công thức bón phân theo vùng (SSNM). Một kết quả tương tự của Lương Minh Châu và ctv (2006) [4] đã chứng minh rằng trong ruộng lúa bón càng nhiều phân đạm thì mức độ thiệt hại do sâu, bệnh gây ra càng nặng, cụ thể là: rầy nâu, sâu đục thân, sâu cuốn lá, bệnh đạo ôn và bệnh vàng lá. Ruộng lúa bón đạm cao (200kg N/ha) bị rầy nâu gây hại ở mật độ cao, tỷ lệ thiệt hại do sâu cuốn lá, sâu đục thân và bệnh đạo ôn gia tăng. Tuy nhiên, cũng do mật độ sâu hại gia tăng ở ruộng bón đạm cao đã dẫn theo sự gia tăng mật độ quần thể của các loài thiên địch tự nhiên của các loài sâu hại này (nhện, bọ xít mù xanh) (Nguyễn Hữu Huân, 2006) [13]. Theo Sogawa (1982) [83]: “Sự bài tiết nước bọt của rầy nâu gia tăng theo hàm lượng đạm của lá lúa”. Theo Lu và ctv (2005) [68] ruộng lúa được bón thừa phân đạm cũng sẽ làm giảm khả năng ăn mồi của loài thiên địch tự nhiên của rầy nâu, bọ xít mù xanh Cyrtorhinus lividipennis, bởi vì nước bọt của rầy nâu sống trên cây lúa bón thừa đạm trong một thời gian dài sẽ làm thích nghi sinh thái của rầy nâu tăng cao hơn, khi đó nếu biện pháp phòng trừ sinh học trong tự nhiên bị phá vỡ thì gây nguy cơ bùng phát rầy nâu là rất lớn. Gary và ctv (2005) [44] nghiên cứu về ảnh hưởng của các liều lượng phân đạm bón cho lúa với loài rệp hại lúa Hysteroneura steriae đã rút ra kết luận rằng hàm lượng đạm càng cao thì mức độ sống sót, khả năng sinh sản, chiều dài cá thể của loài rệp này lại càng tăng. Khi phân tích lá lúa ở các mức bón đạm khác nhau ông thấy rằng hàm lượng đạm bón có tương quan với chlorophyll, thành phần đạm và lân trong lá, không có tương quan với thành phần kali. Từ đó ông 36
  55. giải thích rằng liều lượng bón đạm cao trên lúa làm gia tăng khả năng sống sót, sinh sản, kích thước cá thể, bùng phát, gây hại của rệp trên lúa là do ảnh hưởng đến chế độ thức ăn của rệp. Việc rệp bùng phát gây hại trên lúa tại các vùng khô hạn là do khô hạn làm thay đổi quá trình trao đổi chất của cây trồng làm cho protein bị phá hủy nhanh chóng, tạo ra dạng đạm dễ tiêu cho các loài chích hút sử dụng. Liều lượng đạm bón cho lúa cao góp phần làm gia tăng khả năng sống sót của rệp cũng có thể bằng cách can thiệp vào cơ chế tự bảo vệ của cây trồng (Gary và ctv, 2005) [44]. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng tương tác giữa ruộng lúa bón thừa đạm và dịch hại như sau: Nhiều loài côn trùng rút ngắn thời gian phát triển và gia tăng tốc độ tăng trưởng nhanh, làm tăng số lượng dịch hại, tỷ lệ sống sót, tính mắn đẻ, trọng lượng cơ thể và mức độ thiệt hại, càng tăng tỷ lệ sống sót của rầy cám, càng đẻ nhiều, nhất là khi nhiệt độ tăng và càng gia tăng mật độ trong giai đoạn đẻ nhánh đến làm đòng; càng thu hút nhiều bướm sâu cuốn lá đến cư trú và đẻ nhiều trứng. Một số công trình nghiên cứu gần đây tại Trung Quốc về mối liên hệ giữa cây lúa giàu đạm với dịch hại, đặc biệt là rầy nâu cho thấy rằng: Khi hàm lượng đạm trong cây lúa gia tăng sẽ làm cho rầy cám sống sót nhiều hơn và rút ngắn vòng đời của chúng, rầy cái trưởng thành to hơn, đẻ nhiều trứng hơn và sống lâu hơn (Lu và ctv, 2005) [68]. Ruộng lúa được bón thừa đạm sẽ có tán che phủ dày, làm gia tăng hàm lượng amino acid trong dịch của cây lúa, cây lúa bị xốp, mọng nước sẽ kích thích rầy cái tìm đến hút nhựa và đẻ trứng; sâu non tuổi 1 của sâu đục thân vừa nở cũng dễ dàng đục vào thân lúa và di chuyển bên trong hệ thống mạch dẫn nhựa cây lúa. Ngoài ra, còn làm cho rầy nâu thay đổi vị trí cư trú và đẻ trứng. Ở cây lúa thừa đạm, rầy nâu sẽ di chuyển dần từ bên dưới gốc lên bẹ lá và lá cờ để đẻ trứng (Lu và ctv, 2005) [68]. 37
  56. CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu - Rầy nâu: Quẩn thể rầy nâu thu thập trên ruộng lúa ở Thừa Thiên Huế. - Giống lúa chuẩn kháng rầy nâu (giống chỉ thị): Mudgo (mang gen Bph1), ASD7 (bph2), Rathu Heenati (Bph3), PTB33 (bph2 và Bph 3), Babawee (bph4) các giống chuẩn kháng này được cung cấp bởi khoa Nông nghiệp, Đại học Kyushu, Nhật Bản; Giống lúa chuẩn nhiễm rầy nâu: TN1 (không có gen kháng rầy nâu) được cung cấp bởi Viện Bảo vệ thực vật; Giống lúa đang sử dụng phổ biến ở Thừa Thiên Huế và các tỉnh miền Trung; giống lúa mới; giống lúa nhập nội, cụ thể qua Bảng 2.1. Bảng 2.1. Danh mục các giống lúa sử dụng trong nghiên cứu Số Loài Loại giống Nơi thu thập Ghi chú lượng phụ Các giống mang gen Nhật Bản; Viện kháng Bph1, bph2, Chuẩn kháng 05 Japonica Tài nguyên thực Bph3, bph4 (Mudgo, vật ASD7, Rathu Heneeti, PTB33, Babawee). Viện Bảo vệ thực TN1 (Taichung Native Chuẩn nhiễm 01 Indiaca vật 1) Giống nhập nội 27 JaponicaNhật Bản Các giống ký hiệu G Chọn lọc bằng phương pháp chọn lọc quần thể phân ly từ giống nhập 30 Indiaca IRRI nội của IRRI Giống mới (IR86385, IR87936, IR83456) và được ký hiệu là HP. 02 Indiaca Quảng Nam RNT07, RNT03 Giống trồng phổ 01 Indiaca Thừa Thiên Huế HT1 biến ở địa phương 38
  57. - Loại đất: Đề tài được tiến hành nghiên cứu trên hai loại đất: đất phù sa cổ tại thị xã Hương Trà và đất cát ven biển huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế. - Phân bón: + Phân vô cơ: + Phân đạm: Urê có hàm lượng đạm nguyên chất là 46%. + Phân lân: Phân Super photphat đơn có hàm lượng P2O5 là 16%. + Phân kali: Kali clorua có hàm lượng K2O là 50%. + Vôi bột: Hàm lượng CaO là 30%. + Phân hữu cơ: Phân chuồng hoai mục. - Mật độ gieo sạ 2.2. Địa điểm nghiên cứu - Đối với các thí nghiệm trong phòng được thực hiện tại phòng thí nghiệm, Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm Huế; Viện tài nguyên môi trường và Công nghệ sinh học, Đại học Huế. - Đối với thí nghiệm ngoài đồng ruộng được thực hiện tại Hợp tác xã nông nghiệp Hương An, thị xã Hương Trà; Hợp tác xã nông nghiệp Phú Đa 1, xã Phú Đa, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế. 2.3. Thời gian nghiên cứu Đề tài được thực hiện từ tháng 1 năm 2009 đến tháng 12 năm 2013 2.4. Nội dung nghiên cứu - Xác định biotype rầy nâu tại Thừa Thiên Huế - Đánh giá khả năng kháng rầy nâu và xác định gen kháng của các giống lúa đang sử dụng phổ biến và các giống lúa mới, nhập nội có triển vọng ở Thừa Thiên Huế. - Đánh giá sinh trưởng, phát triển, năng suất, phẩm chất và khả năng kháng rầy của một số giống tuyển chọn. - Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật canh tác (mật độ, phân bón) đối với gống lúa kháng rầy nâu tại Thừa Thiên Huế. 39
  58. 2.5. Phương pháp nghiên cứu 2.5.1. Phương pháp xác định biotype rầy nâu 2.5.1.1. Phương pháp thu thập và duy trì giống chuẩn kháng và giống chuẩn nhiễm - Các giống chuẩn kháng rầy nâu được cung cấp bởi Bộ môn Giống cây trồng, Khoa Nông nghiệp, Đại học Kyushu, Nhật Bản. Thu thập bổ sung các giống chuẩn kháng và chuẩn nhiễm rầy nâu ở Viện Bảo vệ Thực vật. - Gieo cấy các giống chuẩn nhiễm và chuẩn kháng trong chậu ở nhà lưới khoa Nông học, trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế và ngoài đồng ruộng tại Trung tâm nghiên cứu cây trồng Tứ Hạ, Viện nghiên cứu và Phát triển, trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế (một lượng nhỏ hạt giống của các giống được bảo quản trong tủ lạnh tại phòng thí nghiệm Bộ môn Bảo vệ thực vật). 2.5.1.2. Phương pháp thu thập và nuôi rầy - Phương pháp thu thập rầy: Thu thập rầy nâu trên các ruộng lúa ở Thừa Thiên Huế. Dùng ống hút thu rầy non và trưởng thành về phòng thí nghiệm. Thả rầy nâu vào lồng nuôi rầy có chứa hộp mạ (2 tuần tuổi) để tiếp tục nuôi quần thể rầy nâu. Hàng tháng thu thập rầy nâu ngoài đồng ruộng bổ sung vào lồng nuôi. - Phương pháp nuôi rầy: Nhân nuôi quần thể rầy nâu bằng giống lúa TN1. Gieo hạt giống lúa vào trong khay nhựa (23cm × 18cm × 8cm). Sau mọc 10 - 15 ngày, cho khay mạ vào lồng nuôi rầy (45cm × 30cm × 25cm). Sau đó phóng thích rầy nâu thu thập được vào lồng. Đặt lồng nuôi rầy trong phòng thí nghiệm hoặc nhà lưới có đèn điện chiếu sáng. Tiến hành thay hộp mạ khác sau khi hộp mạ trong lồng nuôi rầy bị héo. Sau khi nuôi 4 - 5 thế hệ rầy, sử dụng rầy để tiến hành thí nghiệm đánh giá. 2.5.1.3. Phương pháp xác định Biotype rầy nâu Đánh giá độc tính của rầy nâu đối với các giống chuẩn kháng theo phương pháp trong ống nghiệm của Tanaka và Matsumura, (2000) [131] và trong khay mạ của IRRI. Quần thể rầy nâu được phân thành 2 nhóm: Có độc tính và không có độc tính. Tỷ lệ cá thể có độc tính trong một quần thể rầy nâu cho biết mức độ độc của quần thể đó. Phân biệt rầy nâu cái có độc tính hay không dựa vào tỷ lệ sống sót và phần bụng của rầy cái. Phần bụng của rầy cái có độc tính thì thường to, căng phồng sau vũ hóa, trong khi đó phần bụng của rầy cái không có độc tính thì nhỏ và ngày càng gầy. Một vài rầy cái có thể xuất hiện trung gian giữa bụng to và nhỏ. Tuy nhiên độc tính của rầy nâu cái bụng nhỏ và trung bình được xác định bằng tỷ lệ sống sót trong vòng 5 ngày. 40