TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN

======

ĐỖ THỊ HỒNG TƢƠI

NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH ĐỐI
KHÁNG THỰC VẬT CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA
BẢN ĐỊA VIỆT NAM TRONG CÔNG TÁC PHÒNG
TRỪ CỎ DẠI TRÊN ĐỒNG RUỘNG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Di truyền học
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
1.TS. TRẦN ĐĂNG KHÁNH
2.TS. NGUYỄN NHƢ TOẢN

HÀ NỘI - 2016


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đƣợc khóa luận này, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp
đỡ của các thầy cô giáo. Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS.Trần Đăng
Khánh là ngƣời thầy đã tận tình hƣớng dẫn tôi, tạo điều kiện tốt nhất giúp tôi
hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn TS.Nguyễn Nhƣ Toản và các thầy cô trong khoa
Sinh-KTNN Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Hà Nội 2, những ngƣời đã truyền đạt
cho tôi những kiến thức, và phƣơng pháp nghiên cứu quý báu trong suốt thời
gian học tập tại trƣờng.

Nxb

Nhà xuất bản

NST

Nhiễm sắc thể

TBKT

Tiến bộ kĩ thuật

NN&PTNN

Nông nghiệp và phát triển nông thôn

IRRI

International Rice Research Institute (Viện
Nghiên cứu gạo Quốc tế)

KTDT

Kĩ thuật di truyền

ĐC

Đối chứng

FAO

CỨU ................................................................................................................ 21
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................... 21


2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 22
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 22
2.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................ 24
CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................. 25
3.1. Kết quả ..................................................................................................... 25
3.2. Thảo luận .................................................................................................. 33
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 34
1. Kết quả ........................................................................................................ 34
2. Kiến nghị ..................................................................................................... 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 36


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Danh sách 18 giống lúa bản địa của Việt Nam. ............................. 21
Bảng 3.1. Kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng ức chế của 18 giống lúa bản
địa trên cỏ lồng vực trong điều kiện ngoài đồng ruộng. ................................. 26


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Các con đƣờng giải phóng chất ức chế vào môi trƣờng. ................. 15
Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm gồm có cây lúa – cỏ: gồm có các ô biểu thị các
giống lúa bản địa và cỏ dại.............................................................................. 22
Hình 2.2: sơ đồ gieo hạt lúa, hạt cỏ................................................................. 23
Hình 3.1. Biểu đồ phần trăm ức chế cỏ lồng vực ngoài đồng ruộng .............. 27
Hình 3.2 Biểu đồ ức chế phần trăm chiều cao cỏ lồng vực ngoài đồng ruộng28
Hình 3.3 Biểu đồ ức chế phần trăm trọng lƣợng khô ở cỏ lồng vực .............. 29

Để nâng cao chất lƣợng cây trồng và năng suất cũng nhƣ giảm thiểu sự
phụ thuộc vào thuốc trừ cỏ tổng hợp và hóa chất nông nghiệp trong sản xuất
nông nghiệp là nhiệm vụ quan trọng cần giải quyết. Ức chế cỏ dại thông qua
chất đối kháng thực vật (Allelopathy) là một trong những giải pháp hiệu quả

1


để giảm bớt sự lệ thuộc vào thuốc diệt cỏ tổng hợp. Bằng giải pháp này có thể
làm ổn định năng suất, chất lƣợng nông sản mà không mất chi phí môi
trƣờng.
Xuất phát từ những lý do, thực tiễn nêu trên, tôi thực hiện đề tài
“Nghiên cứu và đánh giá hoạt tính đối kháng thực vật của một số giống lúa
bản địa Việt Nam trong công tác phòng trừ cỏ dại trên đồng ruộng”.
2. Mục đích nghiên cứu
Đánh giá hoạt tính đối kháng thực vật của 18 giống lúa bản địa ở Việt
Nam trên cỏ lồng vực trong điều kiện ngoài đồng rộng.
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở dữ liệu và vật liệu quan trọng
cho các nghiên cứu khoa học tiếp theo về tính đối kháng trên cây lúa, đồng
thời góp phần vào công tác chọn tạo giống lúa có khả năng ức chế cỏ dại, phù
hợp với điều kiện canh tác lúa ở Việt Nam, giúp ngƣời nông dân tăng thêm
thu nhập, giảm đói nghèo, tạo môi trƣờng thân thiện và đảm bảo sức khỏe con
ngƣời.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.1. Ý nghĩa khoa học
-

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu về chất đối kháng thực vật

(Allelopathy) là một lĩnh vực mới, chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều. Vì vậy, đề tài

củng cố thêm kiến thức và kinh nghiệm thực tế, tiếp cận với nghiên cứu khoa
học tiên tiến phục vụ cho công tác chuyên môn sau này.

3


CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa
1.1.1. Nguồn gốc Cây lúa
Loài lúa trồng (O.sativa L. ) đƣợc thuần hóa từ lúa dại có số lƣợng
nhiễm sắc thể 2n =24 NST, là một trong những loại cây trồng có lịch sử trồng
trọt lâu đời nhất, gắn liền với sự phát triển lịch sử loài ngƣời, nhất là vùng
Châu Á. Nguồn gốc của cây lúa đã đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên
cứu.
Vavilov (1926), trong nghiên cứu nổi tiếng của ông về sự phân bố đa
dạng di truyền của cây trồng, cho rằng lúa trồng đƣợc xem nhƣ phát triển từ
Ấn Độ.
Có ý kiến cho rằng, cây lúa xuất phát từ Đông Nam Á, từ đó lan dần lên
phía Bắc. Erughin, Ghose và nhiều tác giả khác thì cho rắng Đông Dƣơng là
cái nôi của lúa trồng. De Candolle, Rojevich từ thế kỷ 18 lại quan niệm rằng
Ấn Độ mới là nơi khởi nguyên xuất phát chính của loài lúa trồng. Dựa vào
lịch sử phát triển lúa hoang ở trong nƣớc cho rằng lúa trồng có xuất xứ ở
Trung Quốc. Một số nhà nghiên cứu Việt Nam lại cho rằng nguồn gốc cây lúa
là ở Miền Nam nƣớc ta và Campuchia.
Sampath và Rao (1951) cho rằng sự hiện diện của nhiều loại lúa hoang
ở Ấn Độ và Đông Nam Á chứng tỏ rằng Ấn Độ, Miến Điện hay Đông Dƣơng
là nơi xuất xứ của lúa trồng. Sato (Nhật Bản) cũng cho rằng lúa trồng có
nguồn gốc ở Ấn Độ, Việt Nam và Miến Điện.
Tuy nhiên có nhiều ý kiến nhƣng chƣa thống nhất, nhƣng căn cứ vào

Bộ (ordo):

Hòa thảo (Poales).

Họ (familia):

Hòa thảo (Poaceae).

Chi (genus)

Lúa (Oryza).

Loài (species):

Lúa Châu Á: Oryza sativa
Lúa Châu Phi: Oryza glaberima

Việc phân loại O.sativa L. còn có nhiều quan điểm khác nhau:
 Theo Hoàng Thị Sản – 1999: O.sativa đƣợc chia thành 2 thứ:


Oryza sativa L. Var. Utilissma A. Carmus: lúa tẻ



Oryza sativa L. Var. Glutinosa : Lúa Nếp

 Theo kato (1930) đã chia O.sativa L. thành 2 loài phụ:






Giống ngắn ngày: 90-115 ngày.



Giống có thời gian sinh trƣởng trung bình: 126-130 ngày.



Giống dài ngày: >131 ngày.

 Theo nguồn gốc hình thành:


Nhóm quần thể địa phƣơng.



Nhóm quần thể lai tạo.



Nhóm quần thể đột biến.



Nhóm quần thể tạo ra bằng công nghệ sinh học.


-

Thời kỳ trổ bông: Bộ rễ đạt giá trị tối đa vào thời kỳ trổ bông. Số

lƣợng rễ có thể đạt tới 500–800 cái. Tổng chiều dài lên tới 700m (không tính
rễ nhánh).
-

Trên đồng ruộng, phạm vi ra rễ chỉ ở những mắt gần lớp đất mặt (0-

20 cm là chính)
-

Khi cấy lúa quá sâu (>5 cm), cây lúa sẽ tạo ra 2 tầng rễ, trong thời

gian này cây lúa chậm phát triển giống nhƣ hiện tƣợng lúa bị bệnh ngẹt rễ.
Cấy ở độ sâu thích hợp (3-5cm) sẽ khắc phục đƣợc hiện tƣợng trên.
-

Để tạo điều kiện cho bộ rễ phát triển tốt, cần làm cỏ sục bùn điều

chỉnh lƣợng nƣớc hợp lí, tạo điều kiện cho tầng đất vùng rễ thông thoáng, bộ
rễ phát triển mạnh. Cây lúa sinh trƣởng tốt, chống chịu đƣợc sâu bệnh, nâng
xuất cao.


Thân lúa




-

Cây lúa có thể đẻ nhánh khi có 4-5 lá thật. Ở ruộng lúa cấy, sau khi

bén rễ hồi xanh cây lúa bắt đầu đẻ nhánh. Lúa kết thúc đẻ nhánh vào thời kỳ
làm đốt, làm đòng.
-

Từ cây mẹ đẻ ra nhánh con cấp 1, nhánh cấp 1 đẻ nhánh cấp 2, nhánh

cấp 2 đẻ nhánh cấp 3. Những nhánh hình thành vào giai đoạn cuối thƣờng là
nhánh vô hiệu. Thƣờng thì các giống lúa mới khả năng đẻ nhánh cao, tỷ lệ
nhánh hữu hiêu cũng cao hơn các giống lúa cũ, cổ truyền.
-

Khả năng đẻ nhánh của cây lúa phụ thuộc vào giống, nhất là điều

kiện chăm sóc, ngoại cảnh...Cây lúa có nhiều nhánh, tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao,
năng suất sẽ cao.
 Lá Lúa


Hình thái

-

Lá lúa điển hình gồm: bẹ lá, phiến lá, lá thìa và tai lá.

+ Bẹ lá: là phần đáy lá kéo dài cuộn thành hình trụ và bao phần non của
thân.


Số lá trên cây phụ thuộc chủ yếu vào giống, thời vụ cấy, biện pháp

bón phân và quả trình chăm sóc. Thƣờng số lá của các giống:
+ Giống lúa ngắn ngày: 12 - 15 lá.
+ Giống lúa trung ngày: 16 - 18 lá.
+ Giống lúa dài ngày : 18 - 20 lá.


Chức năng của lá :

-

Lá ở thời kỳ nào thƣờng quyết định đến sinh trƣởng của cây trong

thời kỳ đó. Ba lá cuối cùng thƣờng liên quan và ảnh hƣởng trực tiếp đến thời
kỳ làm đòng và hình thành hạt.


Chức năng của bẹ lá

-

Chống đỡ cơ học cho toàn cây.

-

Dự trữ tạm thời các Hydratcacbon trƣớc khi lúa trổ bông .

-

lẫn trong ruộng lúa. Khái niệm về mức độ không mong muốn đã ảnh hƣởng
đến nhận định của con ngƣời về cỏ dại và các đặc tính của nó.
Định nghĩa cỏ dại thƣờng đƣợc dùng phổ biến hiện nay nhƣ sau: “ cỏ
dại là những loài thực vật bản địa hay ngoại lai sinh trưởng, phát triển ngoài
ý muốn của con người. Sự hiện diện của chúng gây khó chịu và cản trở hoạt
động của con người hoặc ảnh hưởng bất lợi tới lợi ích của họ” (Đỗ Thị kiều
An, 2010)[1].
Tiêu chuẩn quan trọng để xác định một loài thực vật nào đó có phải là
cỏ dại hay không đó là tại một vài nơi ở vào thời điểm nào đó loài thực vật đó
có cản trở các hoạt động của con ngƣời và gây tổn hại đến lợi ích của họ hay
không.
1.3.2. Đặc tính của cỏ dại
-

Khả năng sinh sản, nhân giống và duy trì giống cao.

-

Hạt dễ rụng, có nhiều hình thức lan truyền.

-

Có khả năng chống chịu ngoại cảnh cao.

-

Cỏ dại có khả năng chịu ngập, chịu hạn cao hơn cây trồng.

1.3.3. Tác hại của cỏ dại đối với lúa
-

Cỏ lồng vực có tên khoa học là Echinochloa crus-gallii (hay nhiều địa
phƣơng còn gọi cỏ mỳ, cỏ gạo, cỏ kê) là một loại cỏ dại nguy hiểm và khó
phòng trừ nhất trên ruộng lúa. Năng suất bị mất do loài này có thể dao động
từ 40-80% tổn thất nghiêm trọng hơn ở lua gieo thẳng hơn lúa cấy.
Cỏ lồng vực thuộc họ hoà thảo (cùng họ với cây lúa). Có nguồn gốc từ
châu Âu, Ấn Độ, phân bố từ các vùng nhiệt đới đến vùng cận nhiệt đới và
phát triển hầu hết trên đồng lúa khắp Việt Nam. Do loài cỏ này cùng họ với
cây lúa, nên các đặc điểm sinh học và sinh thái học tƣơng tự cây lúa, gây rất
nhiều khó khăn trong công tác phòng trừ cho bà con nông dân cũng nhƣ công
tác khuyến cáo của ngành bảo vệ thực vật.
Ngoài ra nó có một số đặc điểm sinh trƣởng, phát triển và chống chịu tốt
với điều kiện ngoại cảnh nhƣ: cỏ lồng vực thƣờng phát triển cùng cây lúa,
thích hợp với pH đất trung tính và nơi đất ẩm. Sau khi chúng ta tiến hành gieo
cấy lúa khoảng 4 ngày ở mùa hè và 6 ngày ở mùa đông cỏ lồng vực bắt đầu
mọc. Hạt cỏ có nảy mầm tốt nhất trong điều kiện ngập nƣớc 0-2 cm và chỉ bị
giới hạn ở nảy mầm ở mực nƣớc ngập sâu hơn 5cm.
Thân khoẻ, xốp, có thể cao tới 2m và ra hoa từ 45-50 ngày sau khi mọc,
quả dạng thóc rộng 2 mm, cỏ sinh sản bằng hạt, hạt cỏ có thể ở trạng thái ngủ

11


nghỉ từ 3-4 tháng. Hạt cỏ chín và rụng trở lại ruộng trƣớc khi thu hoạch lúa,
chính vì vậy mà nguồn duy trì của cỏ lồng vực đƣợc tích lũy nhiều lên sau các
vụ trồng lúa.
Cỏ lồng vực thƣờng ra hoa kết quả trƣớc lúa. Khi hạt cỏ chín thì rụng
xuống đất và giữ sức nảy mầm trong thời gian dài. Hạt cỏ lồng vực sở dĩ ít bị
phá hoại trong điều kiện tự nhiên là vì hạt đƣợc bao bọc bởi một lớp vỏ bằng
sáp vững chắc, không thấm nƣớc và không khí, chỉ nảy mầm khi có điều kiện
thuận lợi, thƣờng độ ẩm đất từ 80-90%. Ở nơi đất khô, đất ngập nƣớc, tỷ lệ

một số giống lúa có tác dụng làm ức chế mạnh sự sinh trƣởng của cỏ dại.
Các hoạt chất đối kháng thực vật là hợp chất thứ cấp đóng vai trò quan
trọng trong mối tƣơng tác giữa cây trồng với cây trồng, cây trồng và vi sinh
vật, cây trồng và côn trùng....Trong tự nhiên phần lớn các chất này liên quan
đến hoạt tính đối kháng, hoạt động trao đổi thông qua quá trình tổng hợp axit
shikimic và axit acetate.Việc xác định các hoạt chất đối kháng có thể giúp giải
thích đƣợc cơ chế hoạt động của hoạt tính đối kháng ở lúa. Nhiều hoạt chất
đối kháng ở lúa đã đƣợc thanh lọc, xác định thƣờng thuộc nhóm dẫn xuất
phenolic, cytokinin, axit beo, indole.
Theo nhà khoa học Rice (1984) [18] có hàng chục ngàn các chất thứ cấp
trong số hàng trăm các hợp chất có trọng lƣợng phân tử thấp, của quá trình
trao đổi chất đƣợc biết đến ngày hôm nay nhƣng chỉ có một số ít đã đƣợc
công nhận là chất đối kháng (Allelochemicals).
Cơ chế đối kháng đƣợc mặc nhiên công nhận là một trong những cơ chế
ức chế cỏ dại, làm ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng của cây trồng và nó xảy ra
rộng rãi ở các quần thể thực vật trong tự nhiên (Bell và Koeppe, 1972) [9].
Các hóa chất có tiềm năng đối kháng tồn tại trong hầu hết tất cả các mô
thực vật bao gồm cả lá, hoa, quả, thân, rễ và hạt. Các chất đối kháng đƣợc giải
phóng ra môi trƣờng bởi các quá trình nhƣ bay hơi, tiết dịch gốc, lọc và phân

13


hủy tàn dƣ thực vật và đã đƣợc chứng minh trong khoảng 90 loài thực vật
(Rice, 1984; Putnam, 1986).[18] [17].
 Các con đường giải phóng chất ức chế vào môi trường:
-

Bay hơi: Thực vật đối kháng giải phóng hóa chất dƣới hình thức hơi


mầm bằng cách phá vỡ sự phân chia tế bào. Một số chất can thiệp vào bộ máy
hô hấp và các quá trình trao đổi năng lƣợng khác. Nhiều chất làm ảnh hƣởng
đến dinh dƣỡng của thực vật nhƣ các chất ức chế trong nƣớc và sự hấp thu các
chất dinh dƣỡng. Trong một số trƣờng hợp, chất ức chế ngăn cản hình thành
các cây mới hoặc giết chết các cây mới sinh ra, nhƣng thông thƣờng nó chỉ
làm giảm sự phát triển của thực vật.
Các hóa chất ức chế có thể đƣợc hấp thụ trực tiếp từ không khí, nhƣng
phải đi vào đất trƣớc khi đƣợc hấp thụ. Trong đất, hóa chất có thể bị ngừng
hoạt động bởi hấp phụ vào đất sét hoặc các chất hữu cơ, hoặc chúng có thể
đƣợc phân hủy bởi vi sinh vật.

15


Đất là nơi quan trọng trong quá trình tƣơng tác ức chế chất đối kháng
(Allelopathic): mức độ của các độc tố trong đất dễ bị ảnh hƣởng bởi loại đất,
sự thoát nƣớc, sục khí, nhiệt độ, và hoạt động của vi khuẩn. Ví dụ đất sét loại
đất thoát nƣớc kém, và các chất độc không tan dễ dàng. Ngƣợc lại, đất thô dễ
thoát nƣớc, còn đất cát có xu hƣớng thẩm thấu tối đa.
 Lợi ích tiềm năng của các hợp chất ức chế
-

Các hợp chất ức chế (Allelochemicals) đóng vai trò nhƣ diệt trừ cỏ

dại tự nhiên hay thuốc bảo vệ thực vật, mở ra triển vọng thay thế hóa chất
tổng hợp, và thúc đẩy nông nghiệp bền vững.
-

Trong tƣơng lai việc sử dụng thực vật có chứa các hợp chất ức chế sẽ


nghiêm trọng nhất nhƣ cỏ lƣỡi vịt [Heteranthera limosa (Sw.) Willd.], một
loại cỏ dại sống trong nƣớc có thể làm giảm năng suất lúa từ 27-30% khi cạnh
tranh với lúa trong cùng môi trƣờng nƣớc, sau đó là cỏ lồng vực (Echinochloa
crus-galli (L.) Beauv.) là loại cỏ dại thƣờng gặp nhất trên ruộng lúa.
Cơ chế đối kháng đƣợc mặc nhiên công nhận là một trong những cơ chế
kiểm soát cỏ dại, làm ảnh hƣởng đến sự tăng trƣởng của cây trồng và nó xảy
ra rộng rãi trong quần thể thực vật tự nhiên (Bell và Koeppe, 1972) [9].
Các cây trồng ức chế cỏ dại thông qua việc giải phóng các chất độc hại
vào môi trƣờng bằng cách tiết dịch gốc hoặc từ sự phân hủy tàn dƣ thực vật
đã đƣợc Putnam (1986) chứng minh trong khoảng 90 loài. Một số cây trồng
có tiềm năng ức chế cỏ dại nhƣ: lúa mạch đen (Secale cereale L) và lúa mì
(Triticum aestivum L.) (Shilling và cs, 1985), hƣớng dƣơng (Helianthus annuus
L.) (Leather, 1983), yến mạch (Avena sativa L.) (Fay và Duke, 1977), lúa mạch
(Hordeum vulgare L.) (McCalla and Haskins, 1964), thuốc lá (Nicotiana
tabacum L.), (Patrick và cs, 1963) và lúa (Oryza sativa L.), (Dilday và cs, 1992)
[12].
Kể từ khi bắt đầu nghiên cứu tính đối kháng (allelopathy) trong lúa
(Dilday và cs 1992) [12], các nhóm nghiên cứu tại IRRI và ở Ai Cập, Hàn
Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, Thái Lan và Hoa Kỳ đã tiến hành nghiên cứu và
đánh giá hàng trăm giống lúa đƣợc thu thập từ nhiều vùng trên thế giới để hiểu và
cải thiện tính đối kháng trong lúa. Các giống lúa khác nhau có sự khác nhau về
tiềm năng đối kháng.
Hiện nay, lúa đƣợc gieo trực tiếp hay gieo xạ đang nhận đƣợc sự quan
tâm lớn vì nó làm giảm chi phí sản xuất. Tuy nhiên, khi thay thế việc cấy lúa
bằng cách gieo trực tiếp sẽ dẫn đến vấn đề là cỏ dại tăng lên do lúa và cỏ dại
có thể xuất hiện cùng nhau.

17