Nghiên cứu triển vọng đối kháng thực vật trong các giống lúa om - phân lập và định danh các chất đối kháng thực vật trong 9 giống lúa trồng phổ biến ở đồng bằng sông Cửu Long,

NGHIÊN CỨU TRIỂN VỌNG ĐỐI KHÁNG THỰC VẬT TRONG CÁC
GIỐNG LÚA OM - PHÂN LẬP VÀ ĐỊNH DANH CÁC CHẤT ĐỐI
KHÁNG THỰC VẬT TRONG 9 GIỐNG LÚA TRỒNG PHỔ BIẾN Ở
ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG, VIỆT NAM
Hồ Lệ Thi*1, Nguyễn Lê Vân1, Phan Khánh Linh1, Phòng Ngọc Hải Triều1, Nguyễn
Thị Cẩm Tú2, Nguyễn Thị Thùy Trang3, Nguyễn Thế Cường4, Lê Văn Vàng2
(1)

Trung tâm Dịch vụ phân tích, Viện Lúa ĐBSCL. Tân Thạnh, Thới Lai, Cần Thơ.

(2)

Khoa Nông nghệp, trường Đại học Cần Thơ. Đường 3/2, Ninh Kiều, Cần Thơ

(3)

Trạm Trồng Trọt và Bảo Vệ Thực Vật Huyện Thới Lai, Thành Phố Cần Thơ

Trung tâm Công nghệ Sinh học và Công nghệ cao, Viện Lúa ĐBSCL. 9B CMT8, Ninh Kiều,
Cần Thơ
(1)

Tóm tắt: Việc quản lý cỏ dại bằng biện pháp sinh học nhằm khai thác tính cạnh tranh,
đối kháng thực vật (allelopathy) của cây lúa đối với cỏ dại đã và đang được nghiên cứu
nhiều nới trên thế giới. Đề tài nhằm đánh giá tính allelopathy của 9 giống lúa OM (380,
2395, 3536, 4498, 5451, 5930, 6976, 7347 và N406) lên cỏ lồng vực nước - LVN
(Echinochloa crus-galli L.), cỏ đuôi phụng - ĐP (Leptochloa chinensis L. Nees), cỏ chác
- CC (Fimbristylis miliacea), cải bẹ xanh (Brassica juncea) và cải xoong (Lepidium
sativum). Kết quả thí nghiệm đối kháng trực tiếp cho thấy giống lúa OM5930 có khả
năng ức chế mạnh nhất lên thân và rễ các loài mục tiêu, cụ thể: cỏ LVN (28,9 và 40,4%),
cỏ ĐP (47,1 và 48,7%), CC (49,8 và 57,5%), cải bẹ xanh (45,0 và 46,6%), cải xoong

(44,8 và 58,3%). Có 5 chất được chuẩn định lượng bằng phương pháp HPLC trong giống
OM5930 (hàm lượng: mg / 100g lúa tươi) là axit salixylic (5.0076), axit vanilic (0,1246),
axit p-coumaric (0,1590), axit 2,4-đimethoxybenzoic (0,1045), và axit cinnamic (3,330).
Sản phẩm phụ kết tinh và chiết xuất lỏng từ cây lúa OM5930 ở thời điểm 60NSS đã làm
giảm khả năng sống sót của cỏ LVN, cỏ ĐP và CC trong điều kiện nhà lưới. Chỉ 9,4 g
lúa mỗi chậu (1 tấn sinh khối /ha) đã diệt khoảng 30% cỏ, với thứ tự độ nhạy của cỏ
LVN < cỏ ĐP < CC. Tóm lại, giống lúa OM5930 có thể được chọn để nghiên cứu tiếp
theo cho việc sản xuất thuốc trừ cỏ sinh học và cải tiến giống lúa kháng cỏ dại nhằm
tiến tới một nền nông nghiệp bền vững và thân thiện với mơi trường.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Năng suất lúa có thể giảm đến 50-70% do sự cạnh tranh của cỏ LVN, cỏ ĐP và
CC. Một thí nghiệm sàng lọc về ảnh hưởng cạnh tranh thực vật của 19 giống lúa OM đã
34


được thực hiện ở Viện Lúa ĐBSCL. Kết quả đã chỉ ra 8 giống lúa (OM 5930, OM 4900,
OM 5900, OM 3536, OM 4498, OM 4059, OM 2395, OM 4887) có triển vọng
allelopathy cao và gây ra sự ức chế mạnh mẽ trên chiều dài thân và rễ của rau diếp
(Lactuca sativa), cải xoong (Brassica oleracea) và lúa cỏ (Oryza sativa). Kết quả ban
đầu đã chỉ ra rằng những giống lúa này có thể chứa những chất đối kháng (CĐK). Tuy
nhiên, cho đến nay mới chỉ có 1 CĐK được phân lập và định danh từ giống lúa OM
5930, có tên là N-trans-cinnamoyltyramine, có khả năng ức chế cỏ LVN và đi phụng
ở nồng độ 2,4 µM. Đề tài này được thực hiện nhằm phân lập và định danh các CĐK
khác có trong 5 trong 8 giống lúa trên là OM 5930, OM 4900, OM 3536, OM 4498, OM
2395, và 4 giống lúa phổ biến khác tại thời điểm nghiên cứu là OM 5451, OM 7347,
OM 380 và OM 6976; đồng thời kiểm tra khả năng kiểm soát cỏ LVN, cỏ ĐP và CC
của chúng.
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu triển vọng đối kháng thực vật (ĐKTV) của các giống lúa OM (380,

5930, N407, 5451, 3536, 4498, 7347, 2395 và 6976) trên cỏ LVN nước, đuôi phụng,
CC, cải xoong và cải bẹ xanh qua các thí nghiệm sinh học đánh giá khả năng đối kháng
trực tiếp (donor-receiver bioassay) trong phịng thí nghiệm. Trên cơ sở đó lựa chọn các
giống có triển vọng nhất để tiến hành tách chiết và định danh CĐK mới. Các bước tách
chiết CĐK được thực hiện lần lượt bao gồm: (1) Chiết xuất CĐK từ tám giống lúa OM
bằng dung môi MeOH; (2) Tách lỏng lỏng với EtOAc để tách CĐK ra khỏi dịch chiết
MeOH thu được từ giống lúa OM 5930 - giống lúa có triển vọng allelopathy cao nhất;
(3) Tách CĐK ra khỏi pha cho hiệu quả ĐKTV cao bằng cột sắc ký Silica gel (40 g,
high-purity grade, 40, 70-230 mesh, for column chromatography; Merck - sử dụng dung
môi n-Hexane và EtOAc); Sephadex

TM

LH-20 và cột C18 SPE (sử dụng hệ dung môi

MeOH và H2O); (4) Tinh khiết CĐK bằng phương pháp sắc ký với kỹ thuật sắc ký lỏng
hiệu năng cao (HPLC), sử dụng cột XDB-C18 (150 mm × 4.6 mm, 5 µm; Agilent Co.)
và rửa giải bằng hệ dung mơi MeOH (A) và H2O + 0,1% formic acid (B) với các tỉ lệ
khác nhau; (5) Phân tích thành phần, hàm lượng các hợp chất trong mẫu giống lúa OM
5930 và thử nghiệm hoạt tính sinh học các hợp chất này. Các nghiệm thức được bố trí
hồn tồn ngẫu nhiên với ba lần lặp lại. Số liệu về chiều dài thân, rễ của các đối tượng
thử nghiệm (bao gồm 3 loài cỏ là cỏ LVN, cỏ ĐP, CC; và 2 loài cây tr ồng mẫn
cảm với CĐK là cải xoong, cải bẹ xanh) được ghi nhận và tính tỷ lệ phần trăm ức
chế bằng công thức sau:
% Ức chế I = (L1 – L2)/L1 x 100
Trong đó:

I: tỷ lệ % cây (cỏ hoặc cải) bị ức chế;

35

L1: chiều dài trung bình rễ hoặc thân mầm của cây đối chứng;
L2: chiều dài trung bình rễ hoặc thân mầm của cây được xử lý.
Tạo chế phẩm ở dạng đơn giản (dung dịch hoặc bột kết tinh) để bước đầu thử
nghiệm khả năng đối kháng đối với cỏ LVN, cỏ ĐP và CC trong điều kiện nhà lưới. Chỉ
tiêu theo dõi bao gồm số cây sống của cỏ LVN, cỏ ĐP và CC tại thời điểm 3, 7, 14 và
42 ngày sau sạ (dạng bột) hoặc sau xử lý (dạng dung dịch).
+ Độ hữu hiệu được tính bằng cơng thức của Abbott, 1925
ĐHH (%) = [(C-T)/C]*100
Trong đó:

C: số cây sống ở nghiệm thức đối chứng.
T: số cây sống ở nghiệm thức có xử lý.

Số liệu được nhập và xử lý bằng Excel 2007, thống kê số liệu bằng SPSS 20 và
so sánh các số trung bình với nhau qua phân tích ANOVA và Duncan.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đánh giá tính đối kháng trực tiếp của chín giống lúa OM
Các giống lúa OM (380, 4498, 3536, 5930, 2395, 6976, 7347, 5451 và N406)
cho khả năng đối kháng trực tiếp khác nhau lên sự sinh trưởng của các loại cây thử
nghiệm. Trong đó, giống OM 5930 cho hiệu quả ức chế cao nhất đối với chiều dài thân
và rễ của cỏ LVN (28,9 và 40,4%), kế là cỏ ĐP (47,1 và 48,7%), CC (49,8 và 57,5%),
cải bẹ xanh (45,0 và 47,1%) và cải xoong (45,8 và 58,3%). Hiệu quả ức chế trung bình
của 9 giống lúa lên sự sinh trưởng của cỏ LVN (17,9 và 32,5%) thấp hơn so với cỏ ĐP
(31,6 và 34,6%) và CC (31,0 và 39,3%).
3.2. Đánh giá khả năng ĐKTV của dịch chiết MeOH từ tám giống lúa OM lên năm
loại cây trồng thử nghiệm (cải xoong, cải bẹ xanh, cỏ LVN, cỏ ĐP, CC)
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, cả tám giống lúa OM cho tỷ lệ ức chế không
giống nhau lên các đối tượng thử nghiệm. Trong đó, tỷ lệ ức chế lên chiều dài thân, rễ

của cả năm đối tượng thử nghiệm ảnh hưởng bởi dịch chiết MeOH từ giống lúa OM
5930 luôn cao hơn so với bảy giống lúa OM còn lại. Giống OM 5930 ức chế 100% chiều
dài thân và rễ CC ở nồng độ 0,1 g/mL, cải xoong ở nồng độ 0,3 g/mL, cải bẹ xanh ở
nồng độ 0,5 g/mL. Khi tăng đến nồng độ cao nhất (1,0 g/mL), tỷ lệ ức chế của giống
OM 5930 lên chiều dài thân, rễ cỏ LVN tương ứng là 98,77% và 99,39% (Hình 1); thân,
rễ cỏ ĐP tương ứng là 99,12% và 96,70%. Kết quả nghiên cứu từ nội dung này chứng
tỏ rằng, giống lúa OM5930 có thể được lựa chọn để nghiên cứu phân lập các CĐK cỏ
dại có trong cây lúa.
36


Hình 1. Ảnh hưởng của dịch chiết MeOH (0,01, 0,1, 0,5 và 1,0 g /mL) từ giống lúa
OM5930 đến sự kéo dài chồi và rễ của cỏ LVN (Echinochloa crush-galli) ở 48 giờ sau
khi ủ.
3.3. Xác định tiềm năng đối kháng cỏ dại của giống lúa OM 5930 dựa vào số lượng
CĐK và hàm lượng các CĐK hiện diện trong cây lúa
Bảng 1. Kết quả phân tích hàm lượng các hợp chất trong mẫu OM 5930 (mg/1 g lúa
tươi) bằng kỹ thuật HPLC

STT Tên hợp chất

Trọng
Hàm lượng chấtHàm lượng chất có
lượng phâncó trong mẫutrong cây lúa tươi
tử (g/M)

thử (mg/mL)

mg/g* mg/100 g

1.

Salicylic acid

138,121

0,7715

0,0501 5,0076

2.

Vanillic acid

168,14

0,0192

0,0012 0,1246

3.

p-Coumaric acid

164,0473

0,0245

0,0016 0,1590

4.

2,4-dimethoxybenzoic acid

182.17

0,0161

0,0010 0,1045

5.

2,4-dihydroxybenzoic acid

154.12

0,0088

0,0006 0,0571

6.

Benzoic acid

122.12

0,0094

0,0006 0,0610

146.1427

0,0026

0,0002 0,0169

428.6

0,1695

0,0110 1,1002

7. Coumarin
8.

Ergosterol peroxide

Ghi chú: * Thể tích dịch chiết chạy HPLC (V = 4,5 mL) tương ứng với 69,33 trọng
lượng lúa tươi còn lại sau khi chạy SPE; 1ml dịch chiết chứa 15,41 g lúa tươi tương
đương với lượng CĐK.
Giống OM 5930 có tiềm năng đối kháng cỏ dại cao vì có số lượng CĐK hiện
diện chiếm khoảng 60% trong tổng số 15 CĐK và có hàm lượng tương đối cao, ổn định
hơn so với các giống còn lại nên được lựa chọn để nghiên cứu tiếp theo.
Kết quả bảng 1 cho thấy đã xác định được trong giống lúa OM 5930 có chứa tám
chất sau: Salicylic acid, Vanillic acid, p-Coumaric acid, 2-4-dimethoxybenzoic acid, 237


4-dihydroxybenzoic acid, Benzoic acid, Coumarin, Ergosterol peroxide. Hàm lượng của
từng chất chứa trong 100 g cây lúa tươi ở giống OM 5930 lần lượt là: Salicylic acid
(5,0076 mg), Vanillic acid (0,1246 mg), p-Coumaric acid (0,1590 mg), 2,4dimethoxybenzoic acid (0,1045 mg), 2,4-dihydroxybenzoic acid (0,0571 mg), Benzoic

acid (0,0610 mg), Coumarin (0,0169 mg), Ergosterol peroxide (1,1002 mg).
3.4. Kết quả nghiên cứu tạo dạng chế phẩm được tiến hành ở dạng đơn giản (dung
dịch hoặc bột kết tinh) để bước đầu thử nghiệm khả năng đối kháng đối với cỏ LVN,
cỏ ĐP và CC

Ở 7 NSXL, sinh khối lúa thấp nhất (1 tấn/ ha) dưới dạng sản phẩm bột kết tinh
(9,4 g /chậu) gây ức chế cây cỏ cao hơn dạng dịch trích (2,67 g /L), với tỉ lệ lần lượt là
32,6, 17,7 và 5% đối với CC, cỏ ĐP và cỏ LV. Như vậy, sử dụng chế phẩm OM 5930
dạng bột bước đầu cho hiệu quả trừ cỏ cao hơn dạng dịch trích.
4. KẾT LUẬN
Những kết quả nghiên cứu cho thấy, giống lúa OM5930 có thể được ưu tiên sử
dụng trong q trình nghiên cứu tính đối kháng cỏ dại hoặc trong chương trình lai tạo
giống lúa kháng cỏ dại nhằm tiến tới một nền nông nghiệp bền vững và thân thiện với
môi trường.

38