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,

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.

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 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 Bảo Vệ Thực Vật Huyện Thới Lai, Thành Phố Cần Thơ Trung tâm Công nghệ Sinh học Công nghệ cao, Viện Lúa ĐBSCL 9B CMT8, Ninh Kiều, Cần Thơ (1) Tóm tắt: Việc quản lý cỏ dại biện pháp sinh học nhằm khai thác tính cạnh tranh, đối kháng thực vật (allelopathy) lúa cỏ dại nghiên cứu nhiều nới giới Đề tài nhằm đánh giá tính allelopathy giống lúa OM (380, 2395, 3536, 4498, 5451, 5930, 6976, 7347 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) cải xoong (Lepidium sativum) Kết thí nghiệm đối kháng trực tiếp cho thấy giống lúa OM5930 có khả ức chế mạnh lên thân rễ loài mục tiêu, cụ thể: cỏ LVN (28,9 40,4%), cỏ ĐP (47,1 48,7%), CC (49,8 57,5%), cải bẹ xanh (45,0 46,6%), cải xoong (44,8 58,3%) Có chất chuẩn định lượng phương pháp HPLC giống OM5930 (hàm lượng: mg / 100g lúa tươi) axit salixylic (5.0076), axit vanilic (0,1246), axit p-coumaric (0,1590), axit 2,4-đimethoxybenzoic (0,1045), axit cinnamic (3,330) Sản phẩm phụ kết tinh chiết xuất lỏng từ lúa OM5930 thời điểm 60NSS làm giảm khả sống sót cỏ LVN, cỏ ĐP CC điều kiện nhà lưới Chỉ 9,4 g lúa chậu (1 sinh khối /ha) diệt khoảng 30% cỏ, với thứ tự độ nhạy cỏ LVN < cỏ ĐP < CC Tóm lại, giống lúa OM5930 chọn để nghiên cứu cho việc sản xuất thuốc trừ cỏ sinh học cải tiến giống lúa kháng cỏ dại nhằm tiến tới nông nghiệp bền vững thân thiện với môi trường ĐẶT VẤN ĐỀ Năng suất lúa giảm đến 50-70% cạnh tranh cỏ LVN, cỏ ĐP CC Một thí nghiệm sàng lọc ảnh hưởng cạnh tranh thực vật 19 giống lúa OM 34 thực Viện Lúa ĐBSCL Kết giống lúa (OM 5930, OM 4900, OM 5900, OM 3536, OM 4498, OM 4059, OM 2395, OM 4887) có triển vọng allelopathy cao gây ức chế mạnh mẽ chiều dài thân rễ rau diếp (Lactuca sativa), cải xoong (Brassica oleracea) lúa cỏ (Oryza sativa) Kết ban đầu giống lúa chứa chất đối kháng (CĐK) Tuy nhiên, có CĐK phân lập định danh từ giống lúa OM 5930, có tên N-trans-cinnamoyltyramine, có khả ức chế cỏ LVN đuôi phụng nồng độ 2,4 µM Đề tài thực nhằm phân lập định danh CĐK khác có trong giống lúa OM 5930, OM 4900, OM 3536, OM 4498, OM 2395, giống lúa phổ biến khác thời điểm nghiên cứu OM 5451, OM 7347, OM 380 OM 6976; đồng thời kiểm tra khả kiểm soát cỏ LVN, cỏ ĐP CC chúng VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu triển vọng đối kháng thực vật (ĐKTV) giống lúa OM (380, 5930, N407, 5451, 3536, 4498, 7347, 2395 6976) cỏ LVN nước, đuôi phụng, CC, cải xoong cải bẹ xanh qua thí nghiệm sinh học đánh giá khả đối kháng trực tiếp (donor-receiver bioassay) phịng thí nghiệm Trên sở lựa chọn giống có triển vọng để tiến hành tách chiết định danh CĐK Các bước tách chiết CĐK thực bao gồm: (1) Chiết xuất CĐK từ tám giống lúa OM dung môi MeOH; (2) Tách lỏng lỏng với EtOAc để tách CĐK khỏi dịch chiết MeOH thu từ giống lúa OM 5930 - giống lúa có triển vọng allelopathy cao nhất; (3) Tách CĐK khỏi pha cho hiệu ĐKTV cao cột sắc ký Silica gel (40 g, high-purity grade, 40, 70-230 mesh, for column chromatography; Merck - sử dụng dung môi n-Hexane EtOAc); Sephadex TM LH-20 cột C18 SPE (sử dụng hệ dung môi MeOH H2O); (4) Tinh khiết CĐK phương pháp sắc ký với kỹ thuật sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC), sử dụng cột XDB-C18 (150 mm ì 4.6 mm, àm; Agilent Co.) v rửa giải hệ dung môi MeOH (A) H2O + 0,1% formic acid (B) với tỉ lệ khác nhau; (5) Phân tích thành phần, hàm lượng hợp chất mẫu giống lúa OM 5930 thử nghiệm hoạt tính sinh học hợp chất Các nghiệm thức bố trí hồn tồn ngẫu nhiên với ba lần lặp lại Số liệu chiều dài thân, rễ đối tượng thử nghiệm (bao gồm loài cỏ cỏ LVN, cỏ ĐP, CC; loài tr ồng mẫn cảm với CĐK cải xoong, cải bẹ xanh) ghi nhận tính tỷ lệ phần trăm ức chế công thức sau: % Ức chế I = (L1 – L2)/L1 x 100 Trong đó: I: tỷ lệ % (cỏ cải) bị ức chế; 35 L1: chiều dài trung bình rễ thân mầm đối chứng; L2: chiều dài trung bình rễ thân mầm xử lý Tạo chế phẩm dạng đơn giản (dung dịch bột kết tinh) để bước đầu thử nghiệm khả đối kháng cỏ LVN, cỏ ĐP CC điều kiện nhà lưới Chỉ tiêu theo dõi bao gồm số sống cỏ LVN, cỏ ĐP CC thời điểm 3, 7, 14 42 ngày sau sạ (dạng bột) sau xử lý (dạng dung dịch) + Độ hữu hiệu tính cơng thức Abbott, 1925 ĐHH (%) = [(C-T)/C]*100 Trong đó: C: số sống nghiệm thức đối chứng T: số sống nghiệm thức có xử lý Số liệu nhập xử lý Excel 2007, thống kê số liệu SPSS 20 so sánh số trung bình với qua phân tích ANOVA Duncan KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đánh giá tính đối kháng trực tiếp chín giống lúa OM Các giống lúa OM (380, 4498, 3536, 5930, 2395, 6976, 7347, 5451 N406) cho khả đối kháng trực tiếp khác lên sinh trưởng loại thử nghiệm Trong đó, giống OM 5930 cho hiệu ức chế cao chiều dài thân rễ cỏ LVN (28,9 40,4%), kế cỏ ĐP (47,1 48,7%), CC (49,8 57,5%), cải bẹ xanh (45,0 47,1%) cải xoong (45,8 58,3%) Hiệu ức chế trung bình giống lúa lên sinh trưởng cỏ LVN (17,9 32,5%) thấp so với cỏ ĐP (31,6 34,6%) CC (31,0 39,3%) 3.2 Đánh giá khả ĐKTV dịch chiết MeOH từ tám giống lúa OM lên năm loại trồng thử nghiệm (cải xoong, cải bẹ xanh, cỏ LVN, cỏ ĐP, CC) Kết nghiên cứu cho thấy rằng, tám giống lúa OM cho tỷ lệ ức chế không giống lên đối tượng thử nghiệm Trong đó, tỷ lệ ức chế lên chiều dài thân, rễ năm đối tượng thử nghiệm ảnh hưởng dịch chiết MeOH từ giống lúa OM 5930 ln cao so với bảy giống lúa OM cịn lại Giống OM 5930 ức chế 100% chiều dài thân rễ CC nồng độ 0,1 g/mL, cải xoong nồng độ 0,3 g/mL, cải bẹ xanh nồng độ 0,5 g/mL Khi tăng đến nồng độ cao (1,0 g/mL), tỷ lệ ức chế giống OM 5930 lên chiều dài thân, rễ cỏ LVN tương ứng 98,77% 99,39% (Hình 1); thân, rễ cỏ ĐP tương ứng 99,12% 96,70% Kết nghiên cứu từ nội dung chứng tỏ rằng, giống lúa OM5930 lựa chọn để nghiên cứu phân lập CĐK cỏ dại có lúa 36 Hình Ảnh hưởng dịch chiết MeOH (0,01, 0,1, 0,5 1,0 g /mL) từ giống lúa OM5930 đến kéo dài chồi rễ cỏ LVN (Echinochloa crush-galli) 48 sau ủ 3.3 Xác định tiềm đối kháng cỏ dại giống lúa OM 5930 dựa vào số lượng CĐK hàm lượng CĐK diện lúa Bảng Kết phân tích hàm lượng hợp chất mẫu OM 5930 (mg/1 g lúa tươi) kỹ thuật HPLC STT Tên hợp chất Trọng Hàm lượng chấtHàm lượng chất có lượng phâncó mẫutrong lúa tươi tử (g/M) thử (mg/mL) mg/g* mg/100 g Salicylic acid 138,121 0,7715 0,0501 5,0076 Vanillic acid 168,14 0,0192 0,0012 0,1246 p-Coumaric acid 164,0473 0,0245 0,0016 0,1590 2,4-dimethoxybenzoic acid 182.17 0,0161 0,0010 0,1045 2,4-dihydroxybenzoic acid 154.12 0,0088 0,0006 0,0571 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 Coumarin Ergosterol peroxide Ghi chú: * Thể tích dịch chiết chạy HPLC (V = 4,5 mL) tương ứng với 69,33 trọng lượng lúa tươi lại sau chạy SPE; 1ml dịch chiết chứa 15,41 g lúa tươi tương đương với lượng CĐK Giống OM 5930 có tiềm đối kháng cỏ dại cao có số lượng CĐK diện chiếm khoảng 60% tổng số 15 CĐK có hàm lượng tương đối cao, ổn định so với giống lại nên lựa chọn để nghiên cứu Kết bảng cho thấy xác định 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 chất chứa 100 g lúa tươi giống OM 5930 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 nghiên cứu tạo dạng chế phẩm tiến hành dạng đơn giản (dung dịch bột kết tinh) để bước đầu thử nghiệm khả đối kháng cỏ LVN, cỏ ĐP CC Ở NSXL, sinh khối lúa thấp (1 tấn/ ha) dạng sản phẩm bột kết tinh (9,4 g /chậu) gây ức chế cỏ cao dạng dịch trích (2,67 g /L), với tỉ lệ 32,6, 17,7 5% CC, cỏ ĐP cỏ LV Như vậy, sử dụng chế phẩm OM 5930 dạng bột bước đầu cho hiệu trừ cỏ cao dạng dịch trích KẾT LUẬN Những kết nghiên cứu cho thấy, giống lúa OM5930 ưu tiên sử dụng q trình nghiên cứu tính đối kháng cỏ dại chương trình lai tạo giống lúa kháng cỏ dại nhằm tiến tới nông nghiệp bền vững thân thiện với môi trường 38 ... Đề tài thực nhằm phân lập định danh CĐK khác có trong giống lúa OM 593 0, OM 490 0, OM 3536, OM 4 498 , OM 2 395 , giống lúa phổ biến khác thời điểm nghiên cứu OM 5451, OM 7347, OM 380 OM 697 6; đồng. ..được thực Viện Lúa ĐBSCL Kết giống lúa (OM 593 0, OM 490 0, OM 590 0, OM 3536, OM 4 498 , OM 40 59, OM 2 395 , OM 4887) có triển vọng allelopathy cao gây ức chế mạnh mẽ... cỏ LVN, cỏ ĐP CC chúng VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu triển vọng đối kháng thực vật (ĐKTV) giống lúa OM (380, 593 0, N407, 5451, 3536, 4 498 , 7347, 2 395 697 6) cỏ LVN nước, đuôi phụng,