Côn trùng gây hại truyền bệnh như muỗi, là nguyên nhân lây lan bệnh sốt rét, tác động đến 247 triệu người (năm 2021) với hơn 600.000 ca tử vong. Côn trùng gây hại ký sinh như ruồi ký sinh, có thể đe dọa toàn bộ hệ sinh thái, ảnh hưởng tới việc bảo tồn lâu dài các loài động vật và đa dạng sinh học. Các loài côn trùng gây hại khác, như ruồi giấm, bướm đêm, ruồi xê xê và sâu bọ phá hoại mùa màng và vật nuôi, đe dọa sinh kế của nông dân, gây tổn hại cho thương mại quốc tế, cũng như an ninh lương thực toàn cầu.
Theo ước tính chính thức, sâu bệnh đã phá hủy tới 40% mùa màng trên toàn thế giới, gây thiệt hại 220 tỷ USD vào năm 2021. Việc sử dụng các kỹ thuật bức xạ có thể giúp điều chỉnh hoặc quản lý côn trùng gây hại, được gọi là kiểm soát sinh vật gây hại, hiệu quả ngăn ngừa các rủi ro liên quan đến côn trùng đối với sức khỏe con người và động vật, hệ sinh thái và an ninh lương thực (bao gồm cả cây trồng và vật nuôi). Các phương pháp sử dụng bức xạ để kiểm soát dịch hại bao gồm kỹ thuật tiệt sinh côn trùng (SIT), tiệt sinh di truyền và kiểm soát sinh học.
Kỹ thuật tiệt sinh côn trùng SIT
Kỹ thuật tiệt sinh côn trùng là một phương pháp sử dụng bức xạ ion hóa để tiệt sinh lượng lớn côn trùng được nuôi trong phòng thí nghiệm, sau đó chúng được thả ra các khu vực bị nhiễm dịch để giao phối với quần thể gây dịch hại. Vì những loài côn trùng đã triệt sinh này không có khả năng sinh sản nên quần thể côn trùng giảm dần theo thời gian. Mặc dù cả con đực và con cái vô sinh đều có thể được thả trong trường hợp với nhiều loài côn trùng, nhưng đối với hầu hết các dạng, chỉ thả con đực nhằm tiết kiệm chi phí.
Những con đực vô sinh hiệu quả hơn nhiều trong việc cản trở sự sinh sản của quần thể hoang dã, bởi chúng tích cực tìm kiếm những con cái để giao phối và có thể giao phối với nhiều con cái. Bên cạnh đó, con đực tăng tốc độ gây vô sinh vì chúng chỉ giao phối với những con cái hoang dã mà không bị phân tán bởi những con cái vô sinh. Ngoài ra, trong trường hợp xảy ra lỗi trong quy trình tiệt sinh, lựa chọn con đực sẽ loại bỏ nguy cơ đưa con cái có khả năng sinh sản vào môi trường. Thứ hai, trong trường hợp thả các loài côn trùng chỉ có con đực, chi phí đóng gói và thả côn trùng sẽ giảm một nửa so với việc thả cả con đực và con cái. Thứ ba, phương pháp này an toàn hơn rất nhiều, vì trong một số trường hợp, việc thả côn trùng cái có thể gây ra tác động tiêu cực, chẳng hạn, chỉ những con muỗi cái mới đốt người để lấy máu làm nguồn protein và có thể truyền bệnh chết người.
(Ảnh: Adriana Vargas/IAEA).
SIT là một trong những phương pháp kiểm soát sinh sản côn trùng an toàn nhất và thân thiện với môi trường nhất hiện nay, đảm bảo bảo vệ môi trường thông qua việc giảm sử dụng thuốc trừ sâu. Ngoài ra, vì côn trùng vô sinh không thể tự tái tạo, điều này tạo ra giải pháp lâu dài cho vấn đề dịch hại mà không có nguy cơ đưa các loài không phải bản địa vào hệ sinh thái. Kể từ những năm 1950, SIT đã được sử dụng thành công trong việc kiểm soát một số côn trùng ảnh hưởng đến sức khỏe của con người và gia súc ở phạm vi toàn cầu, chẳng hạn như giun xoắn, ruồi xê xê và muỗi truyền bệnh, cũng như trong việc kiểm soát các loài côn trùng gây hại tiêu diệt mùa màng và ảnh hưởng đến thương mại, như ruồi giấm và bướm đêm.
Tiệt sinh di truyền (bất dục di truyền)
(Ảnh: Adriana Vargas/IAEA).
Tính bất dục di truyền, còn được gọi là tính bất dục F1, là một loại SIT khác, giống với phương pháp truyền thống, vì liên quan đến việc nuôi, chiếu xạ và thả côn trùng đực bán bất dục vào khu vực mục tiêu để giảm khả năng giao phối của các đối tác của chúng. Tuy nhiên, trong kỹ thuật này, con côn trùng đực được nuôi và thả có một mức độ sinh sản nhất định, nhưng tất cả con cái của chúng đều bị vô sinh. Kỹ thuật này được sử dụng khi không thể triệt sản hoàn toàn con đực ở một số loài sâu bệnh, như bướm đêm, trừ khi sử dụng liều lượng bức xạ rất cao. Tuy nhiên, liều lượng cao có thể làm suy yếu côn trùng và cản trở khả năng cạnh tranh sinh sản với các con trong hoang dã. Do đó, kỹ thuật này sử dụng liều lượng thấp hơn nhiều và ít gây suy nhược hơn, không cản trở cơ hội sinh sản của côn trùng nhưng lại gây ra tình trạng vô sinh di truyền ở đời sau.
Kỹ thuật này có một số lợi thế: cho phép các nhà khoa học nhắm mục tiêu các loài cần liều chiếu xạ rất cao để trở nên vô sinh. Những con cái hoàn toàn vô sinh sau khi chiếu xạ, do có xu hướng nhạy cảm hơn với bức xạ. Những con đực được chiếu xạ chỉ bị vô sinh một phần và sinh ra những con hoàn toàn vô sinh. Việc phóng thích những con đực vô sinh một phần với tính trạng vô sinh di truyền, thường giúp ngăn chặn các quần thể hoang dã ở mức độ lớn hơn so với số lượng tương đương những con đực hoàn toàn vô sinh được thả trong SIT thông thường, vì những con đực có thể tạo ra nhiều bản sao vô sinh trong thế hệ tiếp theo.
Kiểm soát sinh học
Kiểm soát sinh học là phương pháp có quy mô hàng loạt và phóng thích các loài thiên địch của loài gây hại, như côn trùng săn mồi ăn trứng và ấu trùng của loài gây hại, hoặc ký sinh trùng đẻ trứng vào côn trùng vật chủ của chúng, giết chết côn trùng. Không giống như SIT và các phương pháp tiệt sinh di truyền, dựa trên việc sử dụng các kỹ thuật hạt nhân. Trong kiểm soát sinh học, các kỹ thuật hạt nhân được sử dụng cho các mục tiêu cụ thể. Bức xạ tăng khả năng ứng dụng, tiết kiệm chi phí và an toàn trong việc nuôi trồng, vận chuyển và triển khai các loài thiên địch gây hại này. Nó cũng có thể cải thiện kết quả của phương pháp và giảm bớt một số ràng buộc liên quan đến nó.
Bức xạ có thể được sử dụng để giảm chi phí tạo các tác nhân kiểm soát sinh học. Trong trường hợp ký sinh trùng, bức xạ làm giảm khả năng phòng vệ tự nhiên của côn trùng vật chủ (tức là phản ứng miễn dịch) để tăng hiệu suất và tỷ lệ sống sót của ký sinh trùng. Hơn nữa, bức xạ giúp ngăn chặn sự phát triển của côn trùng vật chủ, đảm bảo rằng chỉ có ký sinh trùng mới xuất hiện từ nhộng. Trong trường hợp một số côn trùng vật chủ sống sót, việc sử dụng bức xạ đảm bảo chúng vô sinh để loại bỏ nguy cơ giải phóng côn trùng vật chủ có thể trở thành loài gây hại trong môi trường mới. Trong những trường hợp thích hợp, liều lượng phóng xạ thấp cũng có thể kích thích sự sinh sản của một số loài săn mồi, được sử dụng để cải thiện hiệu quả kiểm soát sinh học trong môi trường nơi những loài săn mồi này không đe dọa quần thể côn trùng không phải mục tiêu.
Kiểm soát sinh học giúp kiểm soát côn trùng gây hại, bằng cách chiếu xạ vật chủ của tác nhân kiểm soát sinh học, không có loài gây hại mới nào vô tình được đưa vào môi trường. (Ảnh: Adriana Vargas/IAEA).
Ngoài ra, chiếu xạ có thể giúp vận chuyển côn trùng săn mồi và ký sinh trùng, thường được gọi là tác nhân kiểm soát sinh học. Ký sinh trùng cần côn trùng vật chủ để tồn tại trong quá trình vận chuyển và côn trùng săn mồi cần phải ăn côn trùng khác. Vì lý do này, chúng thường được vận chuyển cùng với “con mồi” hoặc trứng của chúng, chúng được dùng làm nguồn thức ăn trong quá trình vận chuyển. Tuy nhiên, không phải tất cả các loài côn trùng được sử dụng làm vật chủ đều bị ảnh hưởng bởi ký sinh trùng, do đó, trong trường hợp những vật chủ này sống sót qua quá trình vận chuyển và được thải ra môi trường, chúng sẽ trở thành dịch hại. Việc chiếu xạ vật chủ trước khi vận chuyển sẽ đảm bảo rằng không có loài gây hại mới nào có thể vô tình xâm nhập vào khu vực đang được kiểm soát sinh học.
Từ khóa: Kỹ thuật bức xạ; SIT; Tiệt sinh di truyền; kiểm soát sinh học;
– CMD&DND –
