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
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2023
Công trình hoàn thành tại:
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
Người hướng dẫn: PGS.TS. Trần Đăng Khánh
PGS.TS. Nguyễn Văn Viên
Phản biện 1: PGS.TS. Ngô Bích Hảo
Hội Bảo vệ thực vật
Phản biện 2: PGS.TS. Đồng Huy Giới
Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Phản biện 3: TS. Lại Tiến Dũng
Viện Bảo vệ thực vật
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện, họp tại:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Vào hồi giờ phút, ngày tháng năm 2023
Có thể tìm hiểu luận án tại:
Thư viện Quốc gia Việt Nam
Trung tâm Thông tin - Thư viện Lương Định Của, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
1
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Việt Nam là đất nước có điều kiện khí hậu nhiệt đới, á nhiệt đới, được biết đến
là trung tâm đa dạng sinh học thực vật, có nguồn tài nguyên thực vật phong phú với
hơn 16.000 loài cây khác nhau (Biodivn, 2017). Trong số đó, nhiều loài thuộc nhóm
cây xâm lược, nhóm họ đậu đỗ và cây dược liệu. Tuy nhiên, hiện nay có rất ít nghiên
cứu về đánh giá tính đối kháng thực vật của các loài cây này cũng như tách chiết các
hoạt chất đối kháng phục vụ công tác phòng trừ cỏ dại trên đồng ruộng. Đây là nguồn
vật liệu vô cùng quý giá cần được khai thác và phát triển.
Cỏ dại là thực vật không mong muốn làm giảm năng suất cây trồng đáng kể. Để
kiểm soát cỏ dại, một số phương pháp truyền thống được áp dụng bao gồm làm cỏ
bằng tay, sử dụng nước, làm đất hay kỹ thuật thâm canh đã được áp dụng. Tuy nhiên,
những phương pháp này thường phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, tốn thời gian công
sức và không phù hợp với xu thế đô thị hóa như ở nước ta. Hiện nay, xu hướng tăng
cường sử dụng nông dược và thuốc diệt cỏ tổng hợp ngày càng trở nên phổ biến.
Thực tế, sử dụng thuốc diệt cỏ có thể giảm thiểu thời gian kiểm soát cỏ dại và ổn định
năng suất cây trồng. Tuy nhiên, việc lạm dụng và phụ thuộc vào thuốc diệt cỏ để
phòng trừ cỏ dại hiện đang là một vấn đề nghiêm trọng tại nước ta, dẫn đến ô nhiễm
môi trường đặc biệt là môi trường đất (mất cân bằng hệ vi sinh vật đất, thay đổi tính
chất lý hóa cũng như làm giảm các chất dinh dưỡng trong đất), các sản phẩm nông
nghiệp không an toàn và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Nông nghiệp thế giới đang phải đương đầu để kiểm soát sự xâm lấn cỏ dại và đã
xuất hiện cỏ dại kháng thuốc diệt cỏ, do vậy cần phải phát triển nhiều loại thuốc diệt
cỏ mới hoặc tăng nồng độ sử dụng. Hiện nay, theo thống kê trên thế giới có khoảng
30.000 loài cỏ dại gây ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cây trồng (Manisankar &
cs., 2022). Ở Hoa Kỳ, người ta ước tính rằng cỏ dại gây thiệt hại khoảng 33 tỉ USD
cho sản lượng cây trồng và hàng năm người dân phải chi khoảng 6,2 tỉ USD để phòng
trừ cỏ dại. Ở Australia, tổng chi phí cho phòng trừ cỏ dại là khoảng 3,3 tỉ đô la Úc
mỗi năm, với thiệt hại năng suất tương đương 2,7 triệu tấn ngũ cốc (Chauhan, 2021).
Ở nước ta, việc sử dụng thuốc diệt cỏ tổng hợp để quản lý cỏ dại tăng đáng kể từ đầu
những thập niên 90 và tăng mạnh lên 42,000 tấn/ năm vào năm 2013, tương đương
300 triệu USD và tăng gấp đôi trong những năm gần đây (Thanh & Tran, 2020).
2
Tính đối kháng thực vật (allelopathy) có thể được hiểu một cách đơn giản là khả
năng ức chế hoặc kích thích sinh trưởng của cây trồng này sang cây trồng khác thông
qua con đường hóa sinh. Trong tự nhiên, thực vật xanh sản xuất nhiều sinh chất thứ
cấp được gọi là chất đối kháng thực vật, nhiều chất trong số này có khả năng ảnh
hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của những thực vật bên cạnh. Các thực vật ức
chế cỏ dại thông qua việc giải phóng các độc tố vào môi trường bằng cách tiết dịch
gốc hoặc từ sự phân hủy tàn dư thực vật đã được Kalisz & cs. (2021) chứng minh trên
khoảng 200 loài. Hoạt chất đối kháng (allelochemicals) là hoạt chất thứ cấp đóng vai
trò quan trong trong sự tương tác giữa cây trồng với cây trồng, giữa cây trồng với vi
sinh vật và côn trùng. Trong đó, nhiều chất liên quan đến hoạt tính đối kháng gây ảnh
hưởng đến quá trình trao đổi chất và hệ thống sinh trưởng của thực vật bằng acid
shikimic hoặc acid acetate (Rizvi & Rizvi, 1992; Kong & cs., 2019). Nhiều chất đối
kháng đã được tách chiết, tinh sạch và xác định từ các loài thực vật bậc cao thường
thuộc nhóm acid phenolics và nhóm dẫn xuất, terpenoids, sterols, fatty acids,
lactones, amino acids. Theo thông tin cập nhật nhất, cho tới nay có khoảng 100.000
chất thứ cấp liên quan đến tính đối kháng đã được xác định (Latif & cs., 2017). Một
số chất đối kháng đang được sử dụng để quản lý cỏ dại như nguồn thuốc diệt cỏ sinh
học bao gồm hoạt chất glucosinolate, sorgoleone, momilactones, artemisinin,
leptospermone được thanh lọc từ Brassica sp., Sorghum bicolor L., (Oryza sativa L,
Artemisia annual L., Callistemon citrinus (Latif & cs., 2017).
Để giảm thiểu sự lệ thuộc vào thuốc điệt cỏ tổng hợp, đồng thời phát triển và duy
trì nền nông nghiệp bền vững, thân thiện với môi trường là nhiệm vụ cấp bách của các
nhà khoa học hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp. Phòng trừ cỏ dại bằng phương
pháp sinh học vẫn là lĩnh vực mới và chưa được tập trung nghiên cứu nhiều ở nước ta.
Xuất phát từ những lý do nêu trên, chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Đánh giá hoạt tính
đối kháng của một số cây thực vật bậc cao đối với cỏ dại”. Kết quả của đề tài sẽ
cung cấp nguồn thông tin hữu ích và nguồn vật liệu quý giá có hoạt tính và hoạt chất
đối kháng cao phục vụ nghiên cứu sâu hơn để tổng hợp thành thuốc diệt cỏ sinh học
(bioherbicide) trên quy mô công nghiệp để phòng trừ cỏ dại trong tương lai gần.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
1.2.1. Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu đánh giá hoạt tính đối kháng thực vật của cây lạc dại (Arachis pintoi
Krapov. & W.C.Greg.), liêm hồ đằng (Cissus sicyoides L.), tơ hồng xanh (Cassytha
3
filiformis L.), lá gai (Boehmeria nivea (L.) Gaudich.), cỏ may (Chrysopogon
aciculatus (Retz.) Trin.) đối với cỏ dại.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
- 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.
- Phân tích và xác định một số hoạt chất đối kháng thực vật từ chiết xuất của các
cây thử nghiệm.
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
- 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.).
- Cỏ lồng vực nước (Echinochloa crus-galli L.).
1.3.2. Địa điểm nghiên cứu
+ Bộ môn Bệnh cây, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam;
+ Bộ môn Kỹ thuật Di truyền, Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Khoa học
Nông nghiệp Việt Nam;
+ Phòng thí nghiệm sinh lý thực vật và hóa sinh (Laboratory of Plant
Physiology and Biochemistry), Trường Sau đại học về Hợp tác và Phát triển Quốc
tế (Graduate School for Internatinal Development and Cooperation), Đại học
Hiroshima, Nhật Bản.
1.3.3. Thời gian nghiên cứu
Nghiên cứu sinh thực hiên nghiên cứu từ tháng 10/2016 đến tháng 05/2021.
1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI
- Đề tài nghiên cứu đánh giá và xác định về tính đối kháng thực vật của một số
thực vật bậc cao lần đầu tiên tại Việt Nam như cây lạc dại (A. pintoi), liêm hồ đằng
(C. sicyoides), tơ hồng xanh (C. filiformis), lá gai (B. nivea), cỏ may (C. aciculatus).
