Luận án Tiến sĩ Bảo vệ thực vật: Đánh giá hoạt tính đối kháng của một số cây thực vật bậc cao đối với cỏ dại

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:226

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Đánh giá hoạt tính đối kháng của một số cây thực vật bậc cao đối với cỏ dại" thu thập và đánh giá hoạt tính đối kháng thực vật của cây lạc dại, cây liêm hồ đằng, cây tơ hồng xanh, cây gai, cây cỏ may trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhà lưới và trên đồng ruộng; xác định được hoạt tính đối kháng từ dịch chiết của các cây thử nghiệm đến khả năng ức chế sự nảy mầm, sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực và các hạt chỉ thị.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Bảo vệ thực vật: Đánh giá hoạt tính đối kháng của một số cây thực vật bậc cao đối với cỏ dại

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHAN TRUNG THẮNG ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH ĐỐI KHÁNG CỦA MỘT SỐ CÂY THỰC VẬT BẬC CAO ĐỐI VỚI CỎ DẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP – 2023
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHAN TRUNG THẮNG ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH ĐỐI KHÁNG CỦA MỘT SỐ CÂY THỰC VẬT BẬC CAO ĐỐI VỚI CỎ DẠI Ngành: Bảo vệ thực vật Mã số: 9 62 01 12 Người hướng dẫn: PGS.TS. Trần Đăng Khánh PGS.TS. Nguyễn Văn Viên HÀ NỘI – 2023
LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là Phan Trung Thắng, là nghiên cứu sinh khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 07 tháng 08 năm 2023 Tác giả luận án Phan Trung Thắng i
LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc PGS.TS. Trần Đăng Khánh và PGS.TS. Nguyễn Văn Viên đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam và Bộ môn Kỹ thuật Di truyền, Viện Di truyền Nông nghiệp đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Xin được tỏ lòng biết ơn chân thành đến GS.TS. Trần Đăng Xuân và các nhà nghiên cứu tại Đại học Hiroshima đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình tôi thực hiện nghiên cứu tại Nhật Bản. Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo và các đồng nghiệp thuộc Trung tâm Phân tích và Chứng nhận Chất lượng Sản phẩm Nông nghiệp Hà Nội, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./. Hà Nội, ngày 07 tháng 08 năm 2023 Tác giả luận án Phan Trung Thắng ii
MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ..................................................................................................................... i Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii Mục lục ........................................................................................................................... iii Danh mục chữ viết tắt ..................................................................................................... vii Danh mục bảng .............................................................................................................. viii Danh mục hình ................................................................................................................ xii Trích yếu luận án ........................................................................................................... xvi Thesis abstract.............................................................................................................. xviii Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu ................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 3 1.2.1. Mục tiêu tổng quát .............................................................................................. 3 1.2.2. Mục tiêu cụ thể ................................................................................................... 3 1.3. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 3 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 3 1.3.2. Địa điểm nghiên cứu ........................................................................................... 3 1.3.3. Thời gian nghiên cứu .......................................................................................... 4 1.4. Những đóng góp mới của đề tài.......................................................................... 4 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................ 4 1.5.1. Ý nghĩa khoa học ................................................................................................ 4 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................ 5 Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 6 2.1. Các nghiên cứu về tính đối kháng thực vật của thực vật bậc cao ....................... 6 2.1.1. Nguồn gốc thuật ngữ “Đối kháng thực vật” (allelopathy) .................................. 6 2.1.2. Các nghiên cứu về tính đối kháng thực vật của thực vật bậc cao trên thế giới ....... 6 2.1.3. Các nghiên cứu về tính đối kháng thực vật của thực vật bậc cao tại Việt Nam ............................................................................................................ 9 2.2. Các nghiên cứu về các hợp chất đối kháng của thực vật bậc cao và phương thức tác động ....................................................................................... 11 iii
2.2.1. Các nghiên cứu về các hoạt chất đối kháng thực vật trên thế giới..................... 11 2.2.2. Phương thức tác động của các hợp chất đối kháng .......................................... 13 2.2.3. Nguồn giải phóng các hợp chất đối kháng thực vật ......................................... 16 2.2.4. Ứng dụng tính đối kháng thực vật để kiểm soát cỏ dại ngoài đồng ruộng ....... 18 2.3. Một số cỏ dại hại lúa tại việt nam ..................................................................... 21 2.3.1. Cỏ lồng vực nước (Echinochloa crus-galli) ..................................................... 22 2.3.2. Cỏ đuôi phụng (Leptochloa chinensis (L.) Nees) ............................................. 22 2.3.3. Cỏ lông (Brachiaria mutica (Forsk.) Stapf) ..................................................... 23 2.3.4. Cỏ Cháo (Cyperus difformis L.) ....................................................................... 23 2.3.5. Rau mác bao (Monochoria vaginalis (Burm. f.) Presl) .................................... 23 2.4. Các phương pháp sàng lọc cây thử nghiệm có tiềm năng đối kháng thực vật ...... 24 2.4.1. Các loài chỉ thị sử dụng trong nghiên cứu tinh đối kháng thực vật .................. 24 2.4.2. Các vấn đề chính khi thiết kế các thí nghiệm sàng lọc ..................................... 25 2.4.3. Thí nghiệm sàng lọc bằng dung dịch chiết xuất trong điều kiện phòng thí nghiệm ........................................................................................................ 28 2.4.4. Thí nghiệm sàng lọc trong môi trường được kiểm soát .................................... 29 2.4.5. Thí nghiệm sàng lọc trên điều kiện đồng ruộng ............................................... 33 2.4.6. Thí nghiệm hóa học .......................................................................................... 34 Phần 3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu .......................................................... 35 3.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu ..................................................................... 35 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 35 3.1.2. Thực vật chỉ thị ................................................................................................. 35 3.1.3. Loài cỏ dại thí nghiệm ...................................................................................... 35 3.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 35 3.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 35 3.3.1. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm, hóa chất sử dụng................................................ 35 3.3.2. Phương pháp thu thập cây thử nghiệm ............................................................. 36 3.3.3. Phương pháp xử lý cây thu thập ....................................................................... 37 3.3.4. Đánh giá ảnh hưởng của bột các cây thử nghiệm đến sự sinh trưởng của hạt chỉ thị trong điều kiện phòng thí nghiệm .................................................... 37 3.3.5. Đánh giá ảnh hưởng của bột cây thử nghiệm đến sự sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện nhà lưới ............................... 38 iv
3.3.6. Đánh giá ảnh hưởng của bột cây thử nghiệm đến sự sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện ngoài đồng ruộng ................ 39 3.3.7. Đánh giá ảnh hưởng của bột cây thử nghiệm đến cỏ tự nhiên và năng suất của lúa trong điều kiện ngoài đồng ruộng ........................................................ 41 3.3.8. Phương pháp chiết xuất các cây thử nghiệm .................................................... 42 3.3.9. Đánh giá tính đối kháng thực vật bằng dịch chiết xuất của các cây thử nghiệm .............................................................................................................. 43 3.3.10. Xác định hàm lượng Phenolic tổng số .............................................................. 44 3.3.11. Xác định hàm lượng Flavonoid tổng số ........................................................... 45 3.3.12. Phân tích các hoạt chất thứ cấp trong vật liệu bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry) ......... 46 3.3.13. Phương pháp phân hạng giá trị ức chế trung bình trong các thí nghiệm .......... 47 3.3.14. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................ 47 Phần 4. Kết quả và thảo luận ...................................................................................... 48 4.1. Đánh giá ảnh hưởng của bột cây thử nghiệm đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt chỉ thị trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhà lưới và ngoài đồng ruộng .............................................................................................. 48 4.1.1. Đánh giá ảnh hưởng của bột cây thử nghiệm đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt chỉ thị trong điều kiện phòng thí nghiệm.................................. 48 4.1.2. Đánh giá ảnh hưởng của bột vật liệu thu thập đến sự sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện nhà lưới ............................... 90 4.1.3. Đánh giá ảnh hưởng của nguồn vật liệu thu thập đến sự sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện ngoài đồng ruộng ........ 105 4.1.4. Đánh giá ảnh hưởng của nguồn vật liệu thu thập đến cỏ tự nhiên và năng suất lúa trong điều kiện ngoài đồng ruộng ..................................................... 114 4.1.5. So sánh các giá trị ức chế trung bình tại các thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của vật liệu thu thập đến sự sinh trưởng của cây chỉ thị ..................... 123 4.2. Đánh giá tính đối kháng thực vật của dịch chiết từ mẫu cây thử nghiệm ............................................................................................................ 129 4.2.1. Chỉ thị hạt rau xà lách (Lactuca sativa) .......................................................... 130 4.2.2. Chỉ thị hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) .................................................... 132 4.3. Xác định hàm lượng phenolic tổng số, flavonoid tổng số và phân tích các hoạt chất thứ cấp trong dịch chiết từ các mẫu cây thử nghiệm ...................... 133 v
4.3.1. Xác định hàm lượng phenolic tổng số và flavonoid tổng số .......................... 133 4.3.2. Tương quan giữa tính đối kháng thực vật với hàm lượng phenolic tổng số và hàm lượng flavonoid tổng số ..................................................................... 135 4.3.3. Phân tích các hợp chất thứ cấp trong dịch chiết từ các mẫu cây thử nghiệm bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ GC-MS....................... 136 Phần 5. Kết luận và kiến nghị.................................................................................... 145 5.1. Kết luận........................................................................................................... 145 5.2. Kiến nghị ........................................................................................................ 145 Danh mục công trình đã công bố liên quan đến luận án ............................................... 147 Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 148 Phụ lục ........................................................................................................................ 162 vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Viết đầy đủ CLV Cỏ lồng vực nước (Echinochloa crus-galli) CT Công thức ĐC Đối chứng ĐR Thí nghiệm ngoài đồng ruộng ECAM Equal Compartment Agar Method EtOAc Ethyl acetate GC-MS Gas Chromatography - Mass Spectrometry IC50 Nồng độ ức chế 50% IRRI International Rice Research Institute LAB Thí nghiệm trong điều kiện trong phòng LCBT Lô thí nghiệm chỉ làm cỏ bằng tay MeOH Methanol mg RE/g DW Rutin Equivalent/g Dry Weight mgGAE/g DW Gallic Acid Equivalent/g Dry Weight NL Thí nghiệm trong nhà lưới OD Giá trị độ hấp thụ quang PBM Plant Box Method RST Relay Seeding Technique SD Độ lệch chuẩn (Standard Deviation) SE Sai số thí nghiệm chuẩn (Standard Error) TDC Lô thí nghiệm sử dụng thuốc diệt cỏ TFC Hàm lượng flavonoid tổng số TPC Hàm lượng phenolic tổng số t.ha-1 Tấn/ha ƯCTB Ức chế trung bình (%) vii
DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1. Một số hoạt chất đối kháng thực vật ức chế sự nảy mầm và phát triển cây con của cỏ dại ...................................................................................................... 20 2.2. Các phương pháp sàng lọc trong đánh giá tiềm năng đối kháng thực vật ........... 26 4.1. Ảnh hưởng của bột cỏ may đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt thóc (Oryza sativa) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................................ 49 4.2. Ảnh hưởng của bột cỏ may đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................ 51 4.3. Ảnh hưởng của bột cỏ may đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt đỗ xanh (Vigna radiate) trong điều kiện phòng thí nghiệm ..................................... 52 4.4. Ảnh hưởng của bột tơ hồng xanh đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt thóc (Oryza sativa) trong điều kiện phòng thí nghiệm ........................................ 54 4.5. Ảnh hưởng của bột tơ hồng xanh đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................... 56 4.6. Ảnh hưởng của bột tơ hồng xanh đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt đỗ xanh (Vigna radiate) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................ 58 4.7. Ảnh hưởng của bột thân liêm hồ đằng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt thóc (Oryza sativa) trong điều kiện phòng thí nghiệm .................................. 60 4.8. Ảnh hưởng của bột thân liêm hồ đằng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện phòng thí nghiệm ............. 61 4.9. Ảnh hưởng của bột thân liêm hồ đằng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt đỗ xanh (Vigna radiate) trong điều kiện phòng thí nghiệm .......................... 63 4.10. Ảnh hưởng của bột rễ liêm hồ đằng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt thóc (Oryza sativa) trong điều kiện phòng thí nghiệm ........................................ 65 4.11. Ảnh hưởng của bột rễ liêm hồ đằng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................... 67 4.12. Ảnh hưởng của bột rễ liêm hồ đằng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt đỗ xanh (Vigna radiate) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................ 68 4.13. Ảnh hưởng của bột lá liêm hồ đằng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt thóc (Oryza sativa) trong điều kiện phòng thí nghiệm ........................................ 70 4.14. Ảnh hưởng của bột lá liêm hồ đằng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................... 72 viii
4.15. Ảnh hưởng của bột lá liêm hồ đằng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt đỗ xanh (Vigna radiate) trong điều kiện phòng thí nghiệm .......................... 74 4.16. Ảnh hưởng của bột lạc dại đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt thóc (Oryza sativa) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................................ 75 4.17. Ảnh hưởng của bột lạc dại đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................ 77 4.18. Ảnh hưởng của bột lạc dại đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt đỗ xanh (Vigna radiate) trong điều kiện phòng thí nghiệm ..................................... 79 4.19. Ảnh hưởng của bột thân gai đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt thóc (Oryza sativa) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................................ 81 4.20. Ảnh hưởng của bột thân gai đến sự nảy mầm và sinh trưởng của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................ 83 4.21. Ảnh hưởng của bột thân gai đến sự nảy mầm và sinh trưởng hạt đỗ xanh (Vigna radiate) trong điều kiện phòng thí nghiệm .............................................. 84 4.22. Ảnh hưởng của bột lá gai đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt thóc (Oryza sativa) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................................ 86 4.23. Ảnh hưởng của bột lá gai đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................ 87 4.24. Ảnh hưởng của bột lá gai đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt đỗ xanh (Vigna radiate) trong điều kiện phòng thí nghiệm .............................................. 89 4.25. Ảnh hưởng của bột cỏ may đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện nhà lưới ............................................... 91 4.26. Ảnh hưởng của bột tơ hồng xanh đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện nhà lưới .................................. 93 4.27. Ảnh hưởng của bột thân liêm hồ đằng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện nhà lưới ............................ 94 4.28. Ảnh hưởng của bột rễ liêm hồ đằng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện nhà lưới .................................. 96 4.29. Ảnh hưởng của bột lá liêm hồ đằng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện nhà lưới .................................. 98 4.30. Ảnh hưởng của bột lạc dại đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện nhà lưới ............................................. 100 4.31. Ảnh hưởng của bột thân gai đến sự sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện nhà lưới ............................................................. 102 ix
4.32. Ảnh hưởng của bột lá gai đến sự sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện nhà lưới ................................................................... 104 4.33. Ảnh hưởng của bột cỏ may đến sự sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện đồng ruộng ........................................................ 105 4.34. Ảnh hưởng của bột tơ hồng xanh đến sự phát triển của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện đồng ruộng ........................................................ 106 4.35. Ảnh hưởng của bột thân liêm hồ đằng đến sự phát triển của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện đồng ruộng ............................................... 108 4.36. Ảnh hưởng của bột rễ liêm hồ đằng đến sự phát triển của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện đồng ruộng ........................................................ 109 4.37. Ảnh hưởng của bột lá liêm hồ đằng đến sự phát triển của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện đồng ruộng ........................................................ 110 4.38. Ảnh hưởng của bột lạc dại đến sự phát triển của cỏ lồng vực (E. crus-galli) trong điều kiện đồng ruộng................................................................................ 111 4.39. Ảnh hưởng của bột thân gai đến sự sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện ngoài đồng ruộng .............................................. 113 4.40. Ảnh hưởng của bột lá gai đằng đến sự phát triển cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) trong điều kiện đồng ruộng .............................................................. 113 4.41. Ảnh hưởng của bột cỏ may đến cỏ tự nhiên và năng suất của lúa (Oryza sativa) trong điều kiện ngoài đồng ruộng .......................................................... 114 4.42. Ảnh hưởng của bột tơ hồng xanh đến cỏ tự nhiên và năng suất của lúa (Oryza sativa) trong điều kiện ngoài đồng ruộng .............................................. 116 4.43. Ảnh hưởng của bột thân liêm hồ đằng đến cỏ tự nhiên và năng suất của lúa (Oryza sativa) trong điều kiện ngoài đồng ruộng .............................................. 117 4.44. Ảnh hưởng của bột rễ liêm hồ đằng đến cỏ tự nhiên và năng suất của lúa (Oryza sativa) trong điều kiện ngoài đồng ruộng .............................................. 118 4.45. Ảnh hưởng của bột lá liêm hồ đằng đến cỏ tự nhiên và năng suất của lúa (Oryza sativa) trong điều kiện ngoài đồng ruộng .............................................. 119 4.46. Ảnh hưởng của bột lạc dại đến cỏ tự nhiên và năng suất của lúa (Oryza sativa) trong điều kiện ngoài đồng ruộng .......................................................... 120 4.47. Ảnh hưởng của bột thân gai đến cỏ tự nhiên và năng suất của lúa (Oryza sativa) trong điều kiện ngoài đồng ruộng .......................................................... 121 4.48. Ảnh hưởng của bột lá gai đến cỏ tự nhiên và năng suất của lúa (Oryza sativa) trong điều kiện ngoài đồng ruộng .......................................................... 122 x
4.49. Phân hạng giá trị ức chế trung bình của các mẫy cây thử nghiệm trong các thí nghiệm .......................................................................................................... 129 4.50. Nồng độ ức chế 50% (IC50) từ dịch chiết của cây gai và lạc dại đối với sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt rau xà lách (Lactuca sativa) .......................... 130 4.51. Nồng độ ức chế 50% (IC50) từ dịch chiết của cây gai và lạc dại đối với sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) .................... 132 4.52. Hàm lượng phenolic tổng số và flavonoid tổng số của cao chiết ethyl acetate từ lá gai, thân gai ................................................................................... 133 4.53. Hàm lượng phenolic tổng số và flavonoid tổng số trong các cao chiết từ cây lạc dại .......................................................................................................... 134 4.54. Bảng tương quan giữa tính đối kháng thực vật với hàm lượng phenolic tổng số và hàm lượng flavonoid tổng số của các mẫu cây thử nghiệm ............. 135 4.55. Kết quả phân tích GC-MS các hoạt chất thứ cấp có trong cao chiết methanol của lạc dại .......................................................................................... 137 4.56. Kết quả phân tích GC-MS các hoạt chất thứ cấp có trong cao chiết hexan của lạc dại .......................................................................................................... 138 4.57. Kết quả phân tích GC-MS các hoạt chất thứ cấp có trong cao chiết từ ethyl acetate của lạc dại .............................................................................................. 140 4.58. Kết quả phân tích GC-MS từ cao chiết ethyl acetate của thân gai .................... 141 4.59. Kết quả phân tích GC-MS từ cao chiết ethyl acetate của lá gai ........................ 142 xi
DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1. Một số hợp chất đối kháng chính từ các cây ngũ cốc.......................................... 13 2.2. Nguồn giải phóng hợp chất đối kháng thực vật ................................................... 17 2.3. Thí nghiệm sàng lọc trong chậu .......................................................................... 30 2.4. Phương pháp ECAM (Equal compartment agar method) ................................... 32 3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của bột cây thử nghiệm tới hạt cỏ lồng vực trên điều kiện đồng ruộng theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ .......... 40 3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của bột cây thử nghiệm tới cỏ tự nhiên trên điều kiện đồng ruộng theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ ............... 42 3.3. Sơ đồ các bước chiết xuất cây thử nghiệm bằng các dung môi với độ phân cực khác nhau ...................................................................................................... 43 4.1. So sánh chiều dài thân, rễ của lúa (Oryza sativa) khi xử lý bột cỏ may ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ................ 49 4.2. So sánh chiều dài thân, rễ của của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột cỏ may ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................................................................................ 51 4.3. Sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt đỗ xanh khi xử lý bột cỏ may ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ...................... 53 4.4. So sánh chiều dài thân, rễ của lúa khi xử lý bột tơ hồng xanh ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm .................................... 55 4.5. So sánh chiều dài thân, rễ của của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột tơ hồng xanh ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................................................................................. 56 4.6. So sánh chiều dài thân, rễ của của đỗ xanh (Vigna radiate) khi xử lý bột tơ hồng xanh ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ........................................................................................................58 4.7. So sánh chiều dài thân, rễ của của của lúa (Oryza sativa) khi xử lý bột thân liêm hồ đằng ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ............................................................................................................ 60 4.8. Sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột thân liêm hồ đằng ở các nồng độ 25 g/l và 50 g/l trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................................................................................. 62 xii
4.9. So sánh chiều dài thân, rễ của của đỗ xanh (Vigna radiate) khi xử lý bột thân liêm hồ đằng ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................................................................................. 64 4.10. So sánh chiều dài thân, rễ của của lúa (Oryza sativa) khi xử lý bột rễ liêm hồ đằng ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ...... 66 4.11. Sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột rễ liêm hồ đằng ở nồng độ so 50g/l so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ......................................................................................... 67 4.12. So sánh chiều dài thân, rễ của đỗ xanh (Vigna radiate) khi xử lý bột rễ liêm hồ đằng ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm......... 69 4.13. So sánh chiều dài thân, rễ của lúa (Oryza sativa) khi xử lý bột lá liêm hồ đằng ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ................. 71 4.14. So sánh chiều dài thân, rễ của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột lá liêm hồ đằng ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................................................................................. 73 4.15. So sánh chiều dài thân, rễ của đỗ xanh (Vigna radiate) khi xử lý bột lá liêm hồ đằng ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm......... 74 4.16. So sánh chiều dài thân, rễ của lúa (Oryza sativa) khi xử lý bột lạc dại ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ...................... 76 4.17. So sánh chiều dài thân, rễ của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột lạc dại ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................................................................................................. 78 4.18. So sánh chiều dài thân, rễ của đỗ xanh (Vigna radiate) khi xử lý bột lạc dại ở các nồng độ so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm............. 80 4.19. So sánh chiều dài thân, rễ của lúa (Oryza sativa) khi xử lý bột thân gai tại các nồng độ trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................................... 82 4.20. Sự nảy mầm và sinh trưởng của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột thân gai nồng độ 25g/l, 50g/l so với mẫu đối chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm ................................................................................................. 83 4.21. So sánh chiều dài thân, rễ của đỗ xanh (Vigna radiate) khi xử lý bột thân gai tại các nồng độ trong điều kiện phòng thí nghiệm ........................................ 85 4.22. So sánh chiều dài thân, rễ của lúa (Oryza sativa) khi xử lý bột lá gai tại các nồng độ trong điều kiện phòng thí nghiệm .......................................................... 87 xiii
4.23. Sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột lá gai tại các nồng độ khác nhau trong điều kiện phòng thí nghiệm ......... 88 4.24. Sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt đỗ xanh (Vigna radiate) khi xử lý bột lá gai tại các nồng độ khác nhau trong điều kiện phòng thí nghiệm ................... 90 4.25. So sánh chiều dài thân của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột cỏ may tại các nồng độ khác nhau trong điều kiện nhà lưới ............................... 91 4.26. So sánh chiều dài thân của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột tơ hồng xanh tại các nồng độ khác nhau trong điều kiện nhà lưới .......................... 93 4.27. So sánh chiều dài thân của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột thân liêm hồ đằng tại các nồng độ khác nhau trong điều kiện nhà lưới .............. 95 4.28. So sánh chiều dài thân của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột rễ liêm hồ đằng tại các nồng độ khác nhau trong điều kiện nhà lưới ...................... 97 4.29. So sánh chiều dài thân của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột lá liêm hồ đằng tại các nồng độ khác nhau trong điều kiện nhà lưới ...................... 99 4.30. So sánh chiều dài thân của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột lạc dại tại các nồng độ khác nhau trong điều kiện nhà lưới .............................. 101 4.31. So sánh chiều dài thân của cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột thân gai tại các liều lượng trong điều kiện nhà lưới .......................................... 102 4.32. Sự sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý bột lá gai tại các nồng độ trong điều kiện nhà lưới ........................................................... 103 4.33. Ảnh hưởng của bột lá gai tới sự phát triển của cỏ lồng vực nước (E. crus- galli) tại liều lượng 150g/m2 so với đối chứng .................................................. 103 4.34. So sánh các giá trị ức chế trung bình tại các nồng độ của các cây thử nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm trên hạt thóc (Oryza sativa) ............ 123 4.35. So sánh các giá trị ức chế trung bình tại các nồng độ của các cây thử nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm trên hạt cỏ lồng vực nước (E.crus-galli) ....... 124 4.36. So sánh các giá trị ức chế trung bình tại các nồng độ của các cây thử nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm trên hạt đỗ xanh (Vigna radiate) .... 125 4.37. So sánh các giá trị ức chế trung bình tại các nồng độ của các cây thử nghiệm trong điều kiện nhà lưới trên cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) ............ 126 4.38. So sánh các giá trị ức chế trung bình tại các nồng độ của các vật liệu trong điều kiện đồng ruộng trên cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) ............................. 127 4.39. So sánh các giá trị ức chế trung bình tại các nồng độ của các vật liệu trong điều kiện đồng ruộng trên cỏ mọc tự nhiên ....................................................... 128 xiv
4.40. Sự ức chế nảy mầm và sinh trưởng của xà lách (Lactuca sativa) khi xử lý dịch chiết ethyl acetate với nồng độ từ 1000 đến 10000 ppm của thân gai ....... 130 4.41. Sự ức chế nảy mầm và sinh trưởng của xà lách (Lactuca sativa) khi xử lý dịch chiết ethyl acetate với nồng độ từ 1000 đến 10000 ppm của lá gai ........... 131 4.42. Sự ức chế nảy mầm và sinh trưởng của xà lách (Lactuca sativa) khi xử lý dịch chiết methanol với nồng độ từ 1000 đến 10000 ppm của lạc dại .............. 131 4.43. Sự ức chế nảy mầm và sinh trưởng của xà lách (Lactuca sativa) khi xử lý dịch chiết hexan với nồng độ từ 1000 đến 10000 ppm của lạc dại ................... 131 4.44. Sự ức chế nảy mầm và sinh trưởng của xà lách (Lactuca sativa) khi xử lý dịch chiết ethyl acetate với nồng độ từ 1000 đến 10000 ppm của lạc dại ......... 132 4.45. So sánh chiều dài thân cỏ lồng vực (E. crus-galli) khi xử lý dịch chiết ethyl acetate từ lá gai, thân gai và methanol, hexan từ lạc dại ................................... 132 4.46. Sự ức chế sinh trưởng cỏ lồng vực nước (E. crus-galli) khi xử lý dịch chiết ethyl acetate từ cây lạc dại ................................................................................. 133 4.47. Cấu trúc của một số hợp chất đối kháng thực vật Coumarins đơn .................... 143 xv
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Phan Trung Thắng Tên Luận án: Đánh giá hoạt tính đối kháng của một số cây thực vật bậc cao đối với cỏ dại Ngành: Bảo vệ thực vật Mã số: 9 62 01 12 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Thu thập và đánh giá hoạt tính đối kháng thực vật của cây lạc dại (Arachis pintoi Krapov. & W.C.Greg.), cây liêm hồ đằng (Cissus sicyoides L.), cây tơ hồng xanh (Cassytha filiformis L.), cây gai (Boehmeria nivea (L.) Gaudich.), cây cỏ may (Chrysopogon aciculatus (Retz.) Trin.) đối với cỏ lồng vực nước (Echinochloa crus- galli L.) và một số cây chỉ thị khác, làm cơ sở để xác định nguồn vật liệu có tiềm năng khai thác tính đối kháng thực vật phòng chống cỏ dại. Phương pháp nghiên cứu - Đánh giá ảnh hưởng của 05 cây thử nghiệm gồm có Cây lạc dại (Arachis pintoi Krapov. & W.C.Greg.), liêm hồ đằng (Cissus sicyoides L.), tơ hồng xanh (Cassytha filiformis L.), lá gai (Boehmeria nivea (L.) Gaudich.), cỏ may (Chrysopogon aciculatus (Retz.) Trin.) đến sự sinh trưởng và này mầm của hạt cỏ lồng vực nước (Echinochloa crus-galli L.), hạt thóc (Oryza sativa), hạt đỗ xanh (Vigna radiate L.) trong điều kiện phòng thí nghiệm, điều kiện nhà lưới và ngoài đồng ruộng. Các thí nghiệm đồng ruộng được bố trí theo phương pháp khối ngẫu nhiên đầy đủ, 03 lần nhắc lại; Đánh giá tính đối kháng thực vật của của các cây thử nghiệm từ dịch chiết xuất bằng dung môi methanol, hexan, ethyl acetate. - Xác định hàm lượng Phenolic tổng số sử dụng mẫu chuẩn là dung dịch gallic acid và xác định hàm lượng Flavonoid tổng số sử dụng mẫu chuẩn là dung dịch rutin; So sánh tương quan giữa tính đối kháng thực vật với hàm lượng phenolic tổng số và hàm lượng flavonoid tổng số. - Phân tích và xác định các hoạt chất thứ cấp từ dịch chiết của các cây thử nghiệm bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectometry). Kết quả chính và kết luận 1. Thu thập 05 loài cây thử nghiệm bao gồm: cây lạc dại (Arachis pintoi), liêm hồ đằng (Cissus sicyoides), tơ hồng xanh (Cassytha filiformis), cây gai (Boehmeria nivea), cỏ may (Chrysopogon aciculatus). Đánh giá bột của mẫu cây thử nghiệm ảnh hưởng đến sự nảy mầm và sinh trưởng của hạt cỏ lồng vực nước (E. crus-galli), hạt thóc (Oryza sativa), hạt đỗ xanh (Vigna radiate) trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhà lưới và ngoài đồng ruộng, cao nhất đạt điểm ức chế trung bình 54 điểm là lá gai, tiếp theo là thân gai 46 điểm và lạc dại 45 điểm. xvi
2. Cao chiết ethyl acetate của lá gai thể hiện ức chế thực vật đối với chỉ thị hạt rau xà lách (Lactuca sativa), với giá trị IC50 ở chỉ tiêu chiều dài rễ và thân lần lượt là 1,19 và 1,1 mg/ml. Trên chỉ thị cỏ lồng vực nước (E. crus-galli), cao chiết ethyl acetate từ lá gai vẫn có giá trị ức chế mạnh nhất, với giá trị IC50 ở chỉ tiêu chiều dài rễ và thân lần lượt là 3,96 và 9,3 mg/ml. Cùng trên chỉ thị cỏ lồng vực nước (E. crus- galli), đối với cây lạc dại, các chỉ tiêu chiều dài thân và rễ, cao chiết hexan có IC50 thấp nhất là 4,08 mg/ml đối với rễ và 8,4 mg/ml đối với thân, cao hơn so với cao chiết ethyl acetate từ lá gai. 3. Hàm lượng phenolic tổng số xác định được trong cao chiết ethyl acetate từ thân gai đạt 0,35 (mg GAE/g DW) và lá gai đạt 0,05 (mg GAE/g DW). Hàm lượng phenolic tổng số xác định được trong cao chiết methanol từ cây lạc dại đạt cao nhất 2,67 (mg RE/g DW). Cùng với đó, hàm lượng flavonoid tổng trong cao chiết methanol từ lạc dại là 1,01 (mg RE/g DW). Hàm lượng flavonoid tổng số xác định được trong cao chiết ethyl acetate từ thân gai là 0,14 (mg RE/g DW) và lá gai (0,05 mg RE/g DW). 4. Mẫu cao chiết ethyl acetate từ thân gai có 04 hợp chất đối kháng thực vật: 2- methoxy-4-vinylphenol chiếm 2,83% (diện tích đỉnh); 3-hydroxy-4-methoxybenzoic acid chiếm 0,83%; p-Coumaric acid, trans chiếm 1,55%; n-Decanoic acid (axit capric) chiếm 2%. Mẫu cao chiết ethyl acetate từ lá gai có 04 hợp chất đối kháng thực vật: Scopoletin chiếm 0,75%; Benzeneacetic acid (axit phenylacetic) chiếm 2,16%; Hexanoic acid chiếm 12,04%; Pentanoic acid (axit valeric) chiếm 12,04%. Mẫu cao chiết methanol từ cây lạc dại có 04 hợp chất đối kháng: Hexadecanoic acid, methyl ester chiếm 15,23%; n-Hexadecanoic acid chiếm 10,2%; n-Decanoic acid chiếm 10,2%; Pyrrole chiếm 8,13%. Mẫu cao chiết hexan từ cây lạc dại có 09 hợp chất đối kháng: Ethanol, 2-[2-(2-butoxyethoxy) ethoxy]- chiếm 0,75%; Hexadecanoic acid, methyl ester chiếm 24,04%; n-Hexadecanoic acid hay palmitic acid chiếm 20,03%; 9,12- Octadecadienoic acid, methyl ester chiếm 16,12%; Octadecanoic acid (Stearic acid) chiếm 1,8%; n-Decanoic acid chiếm 1,8%; Stigmasterol chiếm 0,83%; γ-Sitosterol chiếm 1,89% và Lupeol chiếm 1,66%. Mẫu cao chiết ethyl acetate từ lạc dại có 05 hợp chất gồm: maltol chiếm 1,09%; n-hexadecanoic acid hay palmitic acid chiếm 6,43%; benzofuran, 2,3-dihydro- chiếm 1,11%; ethanol,2-[2-(2-butoxyethoxy) ethoxy]- (còn gọi là triethylene glycol monobutyl ether) chiếm 1,52%; hexanedioic acid, bis(2- ethylhexyl) ester (còn gọi là hexanedioic acid dioctyl ester hoặc bis(2-ethylhexyl) adipate) chiếm 0,65%. xvii
THESIS ABSTRACT PhD candidate: Phan Trung Thang Thesis title: Evaluation of allelopathic potential of some higher plants against weeds Major: Plant Protection Code: 9 62 01 12 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives Collecting and evaluating the allelopathic activity of: Arachis pintoi Krapov. & W.C.Greg., Cissus sicyoides L., Cassytha filiformis L., Boehmeria nivea (L.) Gaudich., Chrysopogon aciculatus (Retz.) Trin. against the growth of Echinochloa crus-galli and some other indicator plants as the basis to identify allelopathic materials for weed management. Materials and Methods - The allelopathic effects of 05 plant species including Arachis pintoi, Cissus sicyoides, Cassytha filiformis, Boehmeria nivea and Chrysopogon aciculatus against the growth of Echinochloa crus-galli, Oryza sativa and Vigna radiate under laboratory, nethouse and field trials were evaluated. The field experiments were arranged using the complete randomized block design with three replications. The allelopathic activity of methanol, hexane and ethyl acetate extracts of the materials was also conducted. - The total phenolic and total flavonoid contents were determined using gallic acid solution and rutin solution as the standard samples. The correlation between allelopathic activity and total phenolic and flavonoid contents were made. - The plant secondary metabolites from the extracts of the plant species were identified and analyzed using Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GC-MS). Main findings and conclusions 1. Collecting 05 plant species including A. pintoi, C. sicyoides, C. filiformis, B. nivea and C. aciculatus. The allelopathic effects of the powder’s plant materials on the germination and growth of E. crus-galli, O. sativa and V. radiate under laboratory, nethouse and field trials were evaluated. The average inhibition (AI) was ranked from the highest to the lowest scores, respectively: Leaf of B. nivea (54 scores), shoot of B. nivea (46 scores), and A.pintoi (45 scores). 2. The ethyl acetate extract of B.nivea leaves showed the strongest inhibitory activity against the L.sativa (IC50 for root and shoot length is 1.19 and 1.1 mg/ml), respectively. For E. crus-galli, ethyl acetate extract from B. nivea leaves still had the strongest inhibitory value (IC50 values of root and shoot length were 3.96 and 9.3 xviii