Tên đề tài: “Xác định cấu trúc hoá học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Đồng bằng sông Cửu Long”.

 Tác giả: Châu Nguyễn Quốc Khánh, Khóa: 2011

 Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật; Mã số: 9620112. Nhóm ngành: Nông, lâm nghiệp và thuỷ sản.

 Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Lê Văn Vàng - Trường Đại học Cần Thơ.

1. Tóm tắt nội dung luận án

Đề tài: “Xác định cấu trúc hóa học, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính để quản lý một số loài thuộc bộ Cánh vảy (Lepidoptera) ở ĐBSCL” được thực hiện từ năm 2011 đến năm 2015 đạt được kết quả sau:

Kết quả phân tích GC-EAD và GC-MS của mẫu pheromone ly trích từ ngài cái thô và qua dẫn suất (DMDS và xà phòng hóa) đã xác định được thành phần và cấu trúc hóa học của pheromone giới tính của 05 loài thuộc bộ Cánh vảy (Lepidoptera) ở ĐBSCL. Trong đó, pheromone giới tính của Carmenta mimosa là hợp chất (3Z,13Z)-3,13-octadecadienyl acetate (Z3,Z13-18:OAc); pheromone giới tính của Archips atrolucens gồm các hợp chất tetradecyl acetate (14:OAc), (E)-11-tetradecenyl acetate (E11-14:OAc) và (Z)-11-tetradecenyl acetate (Z11-14:OAc) ở tỷ lệ 1:1:2; pheromone giới tính của Adoxophyes privatana gồm Z11-14:OAc và (Z)-9-tetradecenyl acetate (Z9-14:OAc) ở tỷ lệ 9:1; pheromone giới tính của Homona tabescens gồm các hợp chất Z11-14:OAc và (Z)-9-dodecenyl acetate (Z9-12:OAc) ở tỷ lệ 9:1; pheromone giới tính của Conogethes puctiferalis gồm các hợp chất (E)-10-hexadecenal (E10-16:Ald) và (Z)-10-hexadecenal (Z10-16:Ald) ở tỷ lệ phối trộn 9:1.

Các hợp chất E10-16:Ald và Z10-16:Ald đã được tổng hợp thành công bằng các con đường tổng hợp thông qua phản ứng Wittig và phản ứng bắt cặp, sử dụng hợp chất 1,10-decanediol làm chất phản ứng ban đầu. Trong đó, con đường tổng hợp thông qua phản ứng bắt cặp là tổng hợp chọn lọc cấu hình của nối đôi.

Đánh giá ngoài đồng cho thấy mồi pheromone giới tính tổng hợp đã cho hiệu quả hấp dẫn cao đối với các đối tượng nghiên cứu. Kết quả khảo sát diễn biến mật số quần thể thể hiện trưởng thành của C. mimosa, A. atrolucens, A. privatana, H. tabescens và C. punctiferalis hiện diện quanh năm với các cao điểm mật số thay đổi tùy theo loài. Trong đó, C. mimosa hiện diện chủ yếu vào nửa cuối tháng 08 dl đến nửa đầu tháng 01 dl, cao điểm nhất vào giai đoạn từ tháng 12 dl đến đầu tháng 01 dl; các loài A. atrolucens, A. privatana và H. tabescens xuất hiện nhiều từ cuối tháng 11 dl đến đầu tháng 05 dl; trong khi cao điểm mật số của C. punctiferalis xảy ra vào thời gian cây ký chủ ra hoa. Đặt 16 bẫy pheromone/1.000 m² đã cho hiệu quả làm giảm tỷ lệ trái bị hại trên vườn ổi bởi C. punctiferalis tương đương với biện pháp xử lý thuốc trừ sâu theo nông dân ở các thời điểm từ 1,5-2,5 tháng. Trong khi đặt hợp chất (E)-10-pentadecenal (E10-15:Ald) (16 tuýp/1.000 m², 5 mg/tuýp) cho hiệu quả thấp hơn so với đặt bẫy pheromone và xử lý theo nông dân ở tất cả các thời điểm ghi nhận.

2. Những kết quả mới của luận án

Luận án đã nghiên cứu được một số kết quả mới như sau:

Xác định được thành phần và cấu trúc hóa học của pheromone giới tính của sâu đục thân cây Mai dương C. mimosa, các loài sâu cuốn lá cây có múi gồm A. atrolucens, A. privatana, H. tabescens và sâu đục trái cây C. punctiferalis tại ĐBSCL.

Tổng hợp các thành phần pheromone giới tính, các hợp chất (E)-hexadecenal (E10-16:Ald) và (Z)-10-hexadecenal (Z10-16:Ald), của sâu đục trái cây, C. punctiferalis theo hướng ngắn gọn, điều kiện phản ứng đơn giản và dễ thực hiện.

Ứng dụng pheromone giới tính tổng hợp để khảo sát diễn biến mật số quần thể và quản lý sự gây hại của sâu đục trái cây C. punctiferalis tại ĐBSCL.

3. Các ứng dụng trong thực tiễn và các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Đề tài là nghiên cứu có hệ thống về pheromone giới tính của bộ Cánh vảy tại ĐBSCL từ phân tích xác định thành phần, tổng hợp và ứng dụng pheromone giới tính trong quản lý sâu hại ở một số tỉnh tại ĐBSCL. Trong đó, các nghiên cứu trên các loài ngài Carmenta mimosa (Sesiidae), Archips atrolucens, Adoxophyes privatana, Homona tabescens (Tortricidae) là những nghiên cứu mới. Vì vậy, kết quả thu được của đề tài là những ghi nhận mới, đồng thời là kiến thức bổ sung hữu ích cho lĩnh vực Sinh thái học hóa chất của côn trùng ở ĐBSCL.

Nghiên cứu và ứng dụng hóa chất tín hiệu, cụ thể là pheromone giới tính, trong các chương trình quản lý côn trùng gây hại cây trồng bền vững và an toàn sẽ góp phần vào việc giải quyết vấn đề dư lượng hóa chất nông nghiệp trên nông sản.

Kết quả của đề tài sẽ mở ra hướng mới để quản lý một số loài sâu hại quan trọng ở vùng ĐBSCL nhằm luân phiên hoặc thay thế cho thuốc trừ sâu hóa học. Ngoài ra, đây cũng cơ sở dữ liệu bổ sung cho việc giảng dạy và các hướng nghiên cứu tiếp theo về pheromone giới tính bộ Cánh vảy (Lepidoptera).

Tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng pheromone giới tính, kết hợp với hợp chất E10-15:Ald để quản lý sâu đục trái cây C. punctiferalis trên nhiều loại cây ăn trái khác nhau tại ĐBSCL nhằm thay thế hoặc làm giảm lượng thuốc trừ sâu trong quá trình canh tác.

1. Summary

The research "Chemical structure Determination, synthesis and application of sex pheromones for management some Lepidopterous insect species in the Mekong Delta of Vietnam" had carried out from 2011 to 2015. The results are as follows:GC-EAD and GC-MS analyses of crude pheromone extracts and their derivatives (DMDS adduct and saponification) identified the sex pheromone of  05  species of Lepidopteran in the Mekong Delta. Among those, the sex pheromone of Carmenta mimosa was (3Z,13Z)-3,13-octadecadienyl acetate (Z3,Z13-18:OAc) compound; the sex pheromone of A. atrolucens was comprised of tetradecyl acetate (14:OAc), (E)-11-tetradecenyl acetate (E11-14:OAc) and (Z)-11-tetradecenyl acetate (Z11-14:OAc) at a ratio of 1:1:2; the sex pheromone of A. privatana was Z11-14:OAc and (Z)-9-tetradecenyl acetate (Z9-14:OAc) at a ratio of 9:1; the sex pheromone of H. tabescens was Z11-14:OAc and (Z)-9-dodecenyl acetate (Z9-12:OAc) at a ratio of 9:1; the sex pheromone of C. puctiferalis was (E)-10-hexadecenal (E10-16:Ald) and (Z)-10-hexadecenal (Z10-16:Ald) at a ratio of 9:1.E10-16:Ald and Z10-16:Ald compounds were successfully synthesized by synthetic routes using 1,10-decanediol as starting reagent and Wittig and coupling as key reactions, in which, the synthetic route with coupling reaction was geometrically selective route for configuration of the double bond.            In field evaluation, pheromone lures prepared from synthetic pheromone components showed high attraction to adults of C. mimosa, A. atrolucens, A. privatana, H. tabescens and C. punctiferalis as compared with those of control. Monthly trap catch data revealed that the adults of these species appeared throughout the year with the peaks of density varied between species. High trap catch of C. mimosa was observed from later half of August to early January, especially from December to early January; high trap catches of A. trolucens, A. privatana and H. tabescens were appeared from the end of November to May, while high density of C. punctiferalis was recorded at flowering stage of its host plants.            Trial plot hung with 16 pheromone traps/1,000 m² showed efficacy in reducing the damage of C. punctiferalis on fruits at 1.5-2.5 months after petal fall which was similar to that of farmer spraying insecticide plot. Although the damage of C. punctiferalis in trial hung with (E)-10-pentadecenal (E10-15:Ald) (16 tubes/1,000 m², 5 mg/septum) was significantly lower than that of untreated plot, the effectiveness of this treatment was lower than those of pheromone or insecticide treatments.

2. The new findings of the study

The study has found new results as follows:            Determination of the composition and chemical structures of the sex pheromone of the mimosa stem borer C. mimosa, citrus leaf miner including A. atrolucens, A. privatana, H. tabescens and fruit borer Conogethes punctiferalis in the Mekong Delta.            Syntheses of (E)-hexadecenal (E10-16:Ald) and (Z)-10-hexadecenal (Z10-16:Ald) compounds, the sex pheromone of the fruit borer, C. punctiferalis by cheap, highly effective and simply synthetic routes which are able to implement in the laboratory conditions at Can Tho University.    Application of synthetic sex pheromone for monitoring the development of population densities and managing the damage of the fruit borer Conogethes punctiferalis in the Mekong Delta.

3. Applications and suggestions for further study

The dissertation is systematic studies of the sex pheromones of five lepidopterous species (C. mimosa, A. atrolucens, A. privatana, H. tabescens and C. punctiferalis) from laboratory analyses for identifying the composition and chemical structures of the sex pheromones to syntheses of the identified sex pheromone components and application of them in the Mekong Delta of Vietnam. Amongst these, results obtained from studies on the sex pheromones of C. mimosa, A. atrolucens, A. privatana and H. tabescens are new. Therefore, the dissertation is highly scientific significance, simultaneously, it is also regarded as an additional source of basic knowledge for teaching in chemical ecology of insects in the Mekong Delta of VietnamResearch and application of chemical signals, particularly the sex pheromone will sustainably and safely contribute to solve the pesticide residue problems on agricultural products in the management program of plant pests.The results will open new directions for managing some serious pests in the Mekong Delta to alternate or substitute chemical pesticide. In addition, this is database complements for the teaching and further research studies the sex pheromone of Lepidoptera.

Continue the research and the application of sex pheromone in combination with compounds E10-15:Ald to manage C. punctiferalis on other different kinds of fruit trees in the Mekong Delta to replace or reduce the amount of pesticides during cultivation

>> Xem chi tiết nội dung luận án

>> Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)