Đề tài: Ứng dụng vi sinh vật trong nông nghiệp

 Ứng Dụng Vi Sinh Vật Trong Nông NghiệpTRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKhoa Hóa kỹ thuật SEMINAR Đề tài Nhóm 1GVHD: Th.S Lê Lý Thùy TrâmNỘI DUNG TRÌNH BÀY Lời mở đầu Phần trình bày Chất kích thích sinh trưởng Phân bón vi sinh Thuốc trừ sâu Kết luậnLỜI MỞ ĐẦU Nước ta là một nước nông nghiệp chủ đạo. Ngành nông nghiệp muốn đáp ứng đủ nhu cầu về lương thực và thực phẩm cho nhân dân và hướng tới xuất khẩu các sản phẩm nông nghiệp thì phải nâng cao năng suất và chất lượng nông sản. Để làm được điều đó, người dân đã kết hợp sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu, chất kích thích sinh trưởngĐây là thành quả trong khoa học nông nghiệp.Đặt vấn đềChất kích thích sinh trưởng là gì?Chất kích thích sinh trưởng là những chất có tác động đặc biệt và rõ rệt đối với sinh trưởng của cây ở những nồng độ thấp.Những chất này thúc đẩy sinh trưởng bằng cách thúc đẩy phân chia hay kéo dài tế bào. Một số chất khác có tác dụng ức chế các quá trình phát triển nhất định trong tế bào thực vật. Đặt vấn đềCó hai chất kích thích sinh trưởng do vi sinh vật tổng hợp ra là Auxin và Giberelin. Những chất này thường gộp chung lại là Phitohocmon. 1Auxin 2Giberelin1TỔNG QUAN VỀ GIBERELIN 2VI SINH VẬT TỔNG HỢP GIBERELIN3CÔNG NGHỆ XẢN XUẤT GIBERELIN1TỔNG QUAN VỀ GIBERELINLịch sử về Giberelin 192619351962Hiện nay Đến nay người ta đã tìm thấy trên 30 loại Giberelin khác nhau. Trong đó: Fusarium moniforme tổng hợp các Giberelin A2, A10-A15, A24 và A25Thực vật bậc cao tổng hợp ra các Giberelin A5, A6 A8, A16-A23, A26-A32Fusarium moniforme và thực vật bậc cao đều có khả năng tổng hợp Giberelin A1, A3, A4, A7, A9 Vào thời điểm năm 2003, đã có 126 chất gibberellin được biết đến từ thực vật, nấm và vi khuẩn trong đó axit giberellin hay còn gọi là gibberellin A3 hay Giberelin X, GA3 là chất có tác dụng sinh học lớn nhất. 1 Phân loại Giberelin 1Cấu tạo và tính chất của Giberelin GA1 GA3 Ent-Gibberellan ent-Kauren 1 Đặc tính của Giberelin Giberelin A3 là chất ở dạng kết tinh màu trắng, không bay hơi, có nhóm cacboxyl, hydrocyl (nhóm phân cực), metyl, metylen (nhóm không phân cực). Giberelin A3 hòa tan trong các dung môi như metanol, etanol, butanol, propanol, hòa tan trong axitol, cyclophitanol, cyclohexanol và hòa tan trong các este. Giberelin A3 hòa tan kém trong nước, butylaxetat, clorofoc etesulfuric. Tuy nhiên muối của chúng lại hòa tan hoàn toàn trong nướcCơ chế tổng hợp Giberelin Giai đoạn đầu tiên: giai đoạn đầu tạo ra tecpen gồm 4 vòng, chất này được gọi là cauren từ acetat.Giai đoạn thứ hai: từ cauren sẽ được chuyển thành C20 gọi là giban.Giai đoạn thứ ba: giai đoạn chuyển giberelin 20 sang giberelin 19. Thực ra quá trình xảy ra phức tạp. Toàn bộ quá trình tổng hợp này đi theo sơ đồ:Cơ chế tổng hợp Giberelin AxetatLapdadrenolpino photphatMevolonolactonFarnezylpino photphatGenanylgeranyl pinophotphatC19-Giberelin Gibanaldehyt C20-Giberelin A14Axit oxy caurenicAxit caurenicCaurenalCaurenolCaurenPimaradien11Chức năng của Giberelin Gibberellin là chất trao đổi thứ cấp, có chức năng của một hoóc môn thực vật, kích thích sinh trưởng thực vật. Gibberellin có tác dụng điều chỉnh sự phát triển ở thực vật và có ảnh hưởng tới một loạt các quá trình phát triển như làm cho thân dài ra, nảy mầm, ngủ, ra hoa, biểu hiện gen, kích thích enzym và tình trạng già yếu của lá cũng như quả v.v .1 1 2 VI SINH VẬT TỔNG HỢP GIBERELINFusarium moniliforme Fusarium oxysporumChúng thuộc nấm bất toàn.Chúng sinh sản bằng bào tử.Chúng có khả năng tạo kháng sinh.Chúng có khả năng tạo ra chất ức chế thực vi sinh vật(axit fusaric).Chúng rất dể phát triển trong môi trường tổng hợp không cần đến chất kích thích sinh trưởng.pH cho chúng phát triển là 5,0 - 5,4Nhiệt độ tối ưu cho chúng phát triển là 26-280C.Phương pháp bảo quản giống tốt nhất là cấy chúng vào kê hoặc gạo. Nếu bảo quản trong ống thạch nghiêng cấy truyền, chúng thường giảm khả năng sinh tông hợp rất mạnh. Chúng đồng hóa rất tốt các loại đường như glucose, saccharose, tinh bột , glyxeril, dầu thực vật.Các nguồn dinh dưỡng nitơ thích hợp cho chúng phát triển là các muối amôn, các loại nitrat, cũng như các nguồn hữu cơ chứa nitơ.1Đặc điểm của chủng Fusarium moniliformeToxic fungus (Fusarium moniliforme) 1Microconidial  state of  Fusarium 1Click to add Title2Saccharose	40-60 g/lTactarat amon	7 g/lKH2PO4	2 g/lMgSO4.7H2O	0,2 g/lK2SO4	0,2 g/lpH điều chỉnh tới	5,5 Trong khi lên men, người ta thường bổ sung 0,5% cao ngô và hỗn hợp vi lượng sẽ làm tăng khả năng sinh tổng hợp Giberelin.CÔNG NGHỆ XẢN XUẤT GIBERELINMôi trường Rolen-TomGiống trong các ống nghiệm hoặc ampul Tách và kết tinh Giberelin Lên men chính có khuấy và sục khíNhân giống trong nồi nuôi cấy có sục khí Click to add Title2Quá trình xản xuất Giberelin 1Nhân giống trong bình nón 1Các phương pháp lên menCác phương pháplên men Phương pháp lên men bề mặt Phương pháp lên men bề sâu Làm sạch Giberelin  Phương pháp hấp thụ bằng than hoạt tính hay nhựa trao đổi ion.  Phương pháp chiết bằng dung môi. Phương pháp kết tủa bằng dung dịch.1 Đó là những chế phẩm trong đó có chứa các loài vi sinh vật có ích. Nhiều nhóm vi sinh vật có ích bao gồm vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn được sử dụng để làm phân bón. Trong số đó quan trọng là các nhóm vi sinh vật cố định đạm, hoà tan lân, phân giải chất hữu cơ, kích thích sinh trưởng cây trồng, v.v.. Dạng bộtDạng lỏngKHÁI NIỆM PHÂN VI SINH1Lịch sử phát triễn của phân vi sinh Phân vi sinh do Noble Hultner sản xuất đầu tiên tại Đức năm 1896 và được đặt tên là Nitragin.Sau đó phát triễn tại các nước như Mỹ(1896), Canada(1905), Nga(1907), Anh(1910) và Thuỵ Điễn(1914).Phân vi sinh được nhập khẩu vào Việt Nam đầu những năm 80 của thế kỷ XXIHiện nay, các nhà khoa học đã và đang nghiên cứu ra một số phân vi sinh ứng dụng trong nước như phân hữu cơ sinh học, phân vi sinh cố định đạm Có 4 loại phân vi sinh -Phân vi sinh cố định đạm(N) -Phân vi sinh phân giải lân(P) -Phân vi sinh vật hỗn hợp -Phân vi sinh vật chức năngPhân loại PHÂN VI SINH1LỢI ÍCH CỦA VIỆC DÙNG PHÂN VI SINH PHÂN HOÁ HỌC:Có tác dụng nhanhLàm đất bị chua dầnĐộ rắn cơ lý tăng dầnÔ nhiễm môi trườngGiá thành caoPHÂN VI SINH:Có tác dụng lâu dàiTrả lại độ phì nhiêu cho đấtGiúp cây chống sâu bệnh tốtGiảm tính độc hại trong nông sản thực phẩm do bón phân hoá học.Cải thiện môi trường sốngGiá thành rẻNăng suất cao1 Bảng 1: Một số giống vi sinh vật sử dụng trong sản xuất phân bón VSV ở Việt NamTTGiống VSVHoạt tính sinh học chính1AcetobacterCố định nitơ tự do2AchromobacterPhân giải hợp chất phosphor khó tan3AgrobacteriumCố định nitơ tự do/kích thích sinh trưởng thực vật4AnthrobacterKích thích sinh trưởng thực vật5BacillusCố định nitơ tự doPhân giải hợp chất phosphor khó tan6ClostridiumCố định nitơ tự do7Pseudomonas Cố định nitơ,phân giải hợp chất phosphor khó tan8Rhizobium/ Bradyrhizobium Cố định nitơ cộng sinh 9Penicillium Phân giải hợp chất phosphor khó tan 10Serratia Phân giải hợp chất phosphor khó tan 1Nguồn tự nhiên: bèo, lá cây, quặng apatit or phosphorit Nguồn rác thải sinh hoạt.Nguồn rác thải công nghiệp: vỏ sắn, vỏ cà phê,mạt dừaNguồn rác thải nông nghiệp: rơm, phân chuồngNguồn nguyên liệu1Vi sinh vật cố định đạm sống tự do: Azotobacter, Azospirillum, Clostridium, Trichodermacố định nitơ tự do trong không khí, làm giàu nitơ hoà tan trong đất.Tác nhân vi sinh vật1Vi sinh vật cố định đạm sống cộng sinh: vk nốt sần Rhizobium, Oscillatoria, Anabaena trong bèo hoa dâuCơ chế xâm nhập:Vk nốt sần xâm nhập vào rễ qua lông hút hoặc vết thương.Vk tạo dây xâm nhập.Dây xâm nhập tiến sâu vào trong rễ đến nhu mô nhờ áp lực do sự phát triển nhanh chóng của vk.Vk thoát ra đi vào tế bào chất và tạo nốt sần, một số tạo thể giả khuẩn. Tác nhân vi sinh vật1Một số hình ảnhRhizobium1Tác nhân vi sinh vậtVi sinh vật phân giải photpho: Azotobacter vinelandii, Mycorrhiza, Megathelium, nấm Asp.niger, Pseudomonas spp, Bacillus circulansCơ chế: vsv tiết ra enzym phosphotaza để cắt lân khó tan trong hỗn hợp than bùn và quặng ( Photphorit, Apatit ) thành dạng đạm và lân mà cây có thể đồng hóa được, dạng PO43-1Pseudomonas spp Bacillus circulans Một số hình ảnhAspergillus1Tác nhân vi sinh vật Vi khuẩn phân huỷ cellulose: Trichodecmar reesei , Clostridium thermocellum, Bacillus macerans, ..Cơ chế:	-Xenlulose xenllulase xenlobiose xenlobiase glucose -Hemixenlulose hemixenlase monoxacarit và axít -Pentizan pentozanase pentoza1Một số hình ảnhConidiospores of Trichoderma Trichoderma reesei1Phân lập & nhân giống các chủng VSV đặc hiệu Tạo chất nềnTrộn đều các chủng VSV đặc hiệu với chất nềnPhân VSV đặc hiệuủQUY TRÌNH SẢN XUẤT CHUNG1Phân lập: từ rễ cây đậu, lúa, rác đã hoai, hoặc những nơi có thể có những vsv ta cần phân lập.Nhân giống: nuôi cấy chìm sục khí liên tụcLy tâm thu sinh khối thu được giống cấp 2 Phân lập & nhân giống các chủng VSV đặc hiệu 1ỦỦ kỵ khí hay hiếu khí tuỳ vào loại vsv ta cung cấp vào. - Ủ hiếu khí1- Ủ kỵ khíỦ1 Quy trình sản xuất phân vi sinh đa chủng1Ứng dụng ở các địa phương Đắc Lắc đã ứng dụng tốt các chế phẩm vi sinh vật thế hệ mới vào sản xuất phân hữu cơ vi sinh, phục vụ sản xuất nông, lâm nghiệp, hạn chế ô nhiễm môi trường. Công ty cổ phần công nghệ sinh học (Hà Nội) vừa nghiên cứu sản xuất và ứng dụng thành công phân bón hữu cơ vi sinh từ than bùn, phân thải chăn nuôi, phế thải nông nghiệp giúp tăng năng suất cây trồng và tạo ra sản phẩm nông nghiệp an toàn tại xã Đại Thịnh, Yên Đồng huyện Yên Lạc (Vĩnh Phúc). 1Ứng dụng ở các địa phươngĐà Lạt: + Phân hữu cơ vi sinh được sản xuất ở trại Suối Dầu đạt yêu cầu về chất lượng và có hiệu quả tác dụng thật sự trên đồng ruộng + Kỹ thuật chiếu xạ trong sản xuất chế phẩm đạm sinh học.1Sản lượng cao hơnChất lượng tốt hơnThành tựu1THUỐC TRỪ SÂU VI SINHVậy thuốc trừ sâu vi sinh là gì?Thuốc trừ sâu vi sinh là những chế phẩm sinh học được sản xuất ra từ các chủng vi sinh vật được nuôi cấy trên môi trường dinh dưỡng khác nhau theo phương pháp thủ công, bán thủ công hoặc lên men công nghiệp để tạo ra những chế phẩm chất lượng cao có khả năng phòng trừ được các loại sâu hại cây trồng nông, lâm nghiệp.TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG THUỐC TRỪ SÂU VI SINHTrên thế giớiThuốc trừ sâu vi sinh có mặt trên thế giới từ rất sớm.Ở Hoa Kỳ, Đức, Bỉ, Hà Lan,.. đã phát triển nhanh việc sử dụng thuốc trừ sâu vi sinh trong nông nghiệp mang lại nhiều hiệu quả kinh tế to lớn. Ở Mỹ, các nhà khoa học đã tiến hành chuyển gen B.thurigiensis mã hóa cho protein tinh thể độc tố từ vi khuẩn B.thurigiensis vào thực vật. Năm 1998, nông dân trồng cây B.thurigiensis đã giảm sử dụng hơn 3,7 triệu kg thuốc trừ sâu hóa học. Trung Quốc và Argentina cũng là những quốc gia giảm đáng kể việc sử dụng thuốc trừ sâu hóa học. Đến cuối năm 2005, diện tích cây trồng mang gen B.thurigiensis vào khoảng 26,2 triệu héc-ta. Việt NamThuốc trừ sâu vi sinh được đưa vào nước ta từ đầu những năm 1970.Năm 1971, chế phẩm Bacillus thuringiensis đã được nghiên cứu. Vào những năm 80, một số dòng virus NPV (nucleopolyhedroviruses) và GV (granuloviruses) cũng đã được nghiên cứu. Năm 1995, Viện Bảo vệ Thực vật đã phân lập được 5 chủng virus gây bệnh ở sâu hại bông, sâu xám, sâu xanh bướm trắng, sâu đo, sâu hại củ cải.Năm 1990, Viện Bảo vệ Thực vật đã phân lập và sản xuất thử một số loài nấm ký sinh gây bệnh côn trùng và cũng cho kết quả khả quan.Hiện nay việc nghiên cứu ứng dụng chế phẩm sinh học trong phòng trừ sâu hại ở Việt Nam mới chỉ gói gọn trong phòng thí nghiệm và các đề tài nghiên cứu nên giá thành còn cao.1.Thuốc trừ sâu từ Bacillus thurigiensis.2.Thuốc trừ sâu từ nấm Beauveria bassiana.3.Thuốc trừ sâu virut từ baculovirus.1. Thuốc trừ sâu từ Bacillus thurigiensis * Đặc điểm của Bacillus thurigiensisTrực khuẩn. Phát triển trong điều kiện nhiệt độ 15-45oC nhưng thích hợp nhất 29-30oC Độc tố: Tinh thể độc rất bền vững ở nhiệt độ cao, có trọng lượng phân tử là 5000 đơn vị. Bào tử: dạng hình ovan, hình trứng dài 1,2 – 1,6 µm, có thể nảy mầm tế bào sinh dưỡng khi gặp điều kiện thuận lợi.* CƠ CHẾ TÁC DỤNGKhi sâu ăn thức ăn có lẫn Bacillus thurigientis vào ruột → sẽ phân hủy thành bào tử và tinh thể tiền độc tố → dạng tinh thể độc tố → thành ruột của sâu non bị tê liệt và bị phá hủy → các bào tử vi khuẩn xâm nhập vào máu làm cho máu bị nhiễm trùng và sâu hại sẽ chết sau khi nhiễm thuốc vài ngày. Quy trình sản xuất chế phẩm B.thurigientis: Giống GốcSản xuất giống cấp IChuẩn bị môi trườngKhử trùng môi trườngGây giống sản xuấtỦ vả theo dõi quá trình lên men (48-72h, pH: 7, nhiệt độ 30oC ) _Lọc và ly tâm_Thu sinh khối_Sấy khô_Đóng gói bảo quản 2. Thuốc trừ sâu từ nấm Beauveria Bassiana: 2.1. Đặc điểm Beauveria BassianaBào tử: đơn bào, không màu, hình cầu hoặc hình trứng, đường kính từ 1-4 µm.Sợi nấm: có đường nằm ngang kích thước 3-5 µm, phát triển mạnh trên môi trường nhân tạo hoặc trên cơ thể côn trùngĐộc tố : là Bovericin có CTPT là C45H57O9N3, nếu nuôi cấy trong 1 l môi trường sẽ thu được 1,5- 3,8 g Bovericin.CƠ CHẾ TÁC ĐỘNGKhi bào tử nấm Beauveria bassiana rơi vào cơ thể côn trùng → bào tử nấm nảy mầm → sợi nấm đâm xuyên qua lớp vỏ kitin và phát triển bên trong cơ thể côn trùng → tiết ra độc tố Bovericin có chứa Protease và một số chất → sâu chết → sợi nấm mọc rất nhiều trong cơ thể sâu hại và sau đó chui ra ngoài, tạo ra một lớp bào tử phủ trên cơ thể sâu và lây lan sang các con sâu  khác. Quy trình sản xuất Beauveria BassianaGiống thuần(BeauveriaBassiana)Rải mỏng đểhình thànhbào tử trongtình trạng thoáng khíThu sinhKhối nấm_sấy đóng gói_Bảo quản_Sử dụngMôi trườngNhân sinh Khối (cámngô)3. Thuốc trừ sâu từ virus Baculovirus * Đặc điểm của Baculovirus Có dạng hình que, hình gậy, kích thước 40-70 nm * 250-400 nm. Virus có một Protein nằm trong lõi DNA được bao bọc bởi 1 lớp vỏ lipoprotein trong đó có các virion. Các virion này được bao quanh bởi 1 tinh thể Protein lưới mắt cáo các nhà khoa học gọi là thể vùi polyhedrosis Inclustion Body (PIB).Thể vùi của virut Baculovirus CƠ CHẾ TÁC ĐỘNGVirus → ruột côn trùng → giải phóng ra virion → các virion xâm nhập vào dịch huyết tương,các tế bào máu → xâm nhập vào trong cơ thể để thực hiện 1 chu trình gây bệnh lên côn trùng qua 3 giai đoạn:Giai đoạn tiềm ẩn: Kéo dài từ 6-12 h.Giai đoạn tăng trưởng: Kéo dài 12-48 hGiai đoạn cuối: Đây là giai đoạn tạo thành các thể vùi.Quy trình sản xuất thuốc trừ sâu virus trừ sâu xanh Nuôi sâu ký chủ → Thu sâu giống →Trữ nhộng ↓ Ghép cặp bướm Hoàn thiện sản phẩm ↓ ↑ Thu trứngHỗn hợp tạo thuốc virus ↓ (thử sinh học lại trên sâu) Nuôi tập thể ↑ (Tuổi 1 - tuổi 2) Ly tâm để thu dịch Virus ↓ ↑ Nuôi cá thể Nghiền lọc sâu bệnh (Tuổi 3 - tuổi 4) ↑ ↓Thu sâu chết do NPV ← Lây nhiễm NPV Ưu điểm của thuốc trừ sâu vi sinh:Không độc hại cho người, gia súc và môi trường.Chưa tạo nên tính kháng thuốc của sâu hại.Không ảnh hưởng đến chất lượng, phẩm chất nông sản, đất trồng, không khí trong môi trường.Không làm mất nguồn tài nguyên sinh vật có íchNếu sử dụng hợp lý, đúng phương pháp, đúng kỹ thuật trong điều kiện nhiệt độ thích hợp sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao.Thường kéo dài hiệu quả thuốc. Nhược điểm của thuốc trừ sâu vi sinh:Tác động của thuốc trừ sâu vi sinh chậm nên hiệu quả chậm.Hiệu quả của thuốc ban đầu không cao.Phổ tác dụng của thuốc hẹp.Một vài loại thuốc trừ sâu vi sinh bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết nếu như phun không đúng kỹ thuật khó đạt hiệu quả.ở Việt Nam, giá thành cao nên giá thành cao.KẾT LUẬNXIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠNĐÃ THEO DÕI