Header Page 1 of 258.

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

Footer Page 1 of 258.


Header Page 2 of 258.

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

Sinh viên
Đỗ Thị Hồng Tƣơi

Footer Page 3 of 258.


Header Page 4 of 258.

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU

CS

cộng sự

Nxb

Nhà xuất bản

NST

Nhiễm sắc thể

TBKT

Tiến bộ kĩ thuật

NN&PTNN

Nông nghiệp và phát triển nông thôn


CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................. 4
1.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa ................................................................. 4
1.1.1. Nguồn gốc Cây lúa .................................................................................. 4
1.1.2. Phân loại lúa ............................................................................................ 5
1.2. Đặc điểm hình thái của cây lúa .................................................................. 6
1.3. Đặc điểm cỏ dại .......................................................................................... 9
1.3.1. Khái niệm ................................................................................................ 9
1.3.2. Đặc tính của cỏ dại ................................................................................ 10
1.3.3. Tác hại của cỏ dại đối với lúa ............................................................... 10
1.3.4. Đặc điểm cỏ lồng vực ........................................................................... 11
1.4. Tính đối kháng (Allelopathy) ................................................................... 12
1.4.1. Định nghĩa ............................................................................................. 12
1.4.2. Chất đối kháng (Allelochemicals) và cơ chế tác dụng ......................... 13
1.5. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc về tính đối kháng thực
vật .................................................................................................................... 16
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ........................................................ 16
1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc.......................................................... 18
CHƢƠNG II ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ................................................................................................................ 21
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................... 21

Footer Page 5 of 258.


Header Page 6 of 258.

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

Hình 3.4 Biểu đồ ức chế phần trăm khả năng đẻ nhánh của cỏ lống vực ....... 30
Hình 3.5 Thí nghiệm ngoài đồng ruộng .......................................................... 31
Hình 3.6 Hình ảnh cỏ lồng vực phát triển ....................................................... 32
Hình 3.7 Giống lúa có khả năng ức chế cỏ dại và giống lúa không có khả năng
ức chế cỏ dại .................................................................................................... 32

Footer Page 8 of 258.


Header Page 9 of 258.

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việt Nam là một trong những quốc gia xuất khẩu gạo đứng hàng đầu
trên thế giới. Với diện tích gieo trồng lúa năm 2015 chiếm 7,83 triệu ha, tăng
18,7 nghìn ha, năng suất lúa đạt khoảng 57,7 tạ/ha tăng 0,2 tạ/ha so với năm
2014 ((Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2015) [2].
Lúa ( Oryza sativa L.) là cây lƣơng thực chính ở Việt Nam và còn là
thực phẩm ổn định của các nƣớc châu Á và nhiều khu vực trên thế giới. Tuy
nhiên, thị trƣờng xuất khẩu gạo chính của Việt Nam lại là các nƣớc đang phát
triển, các nƣớc Đông Nam Á (chiếm khoảng 40-50%), các nƣớc ở Châu Phi
(chiếm khoảng 20-30%). Một trong những nguyên nhân khiến cho thị trƣờng
xuất khẩu gạo ở Việt Nam bị giới hạn là do tác động của các yếu tố bất lợi
sinh học và phi sinh học làm giảm năng suất và chất lƣợng lúa gạo. Trong số
các yếu tố bất lợi đó, cỏ dại là một hạn chế sinh học lớn đối với sản lƣợng lúa
gạo tại Việt Nam. Theo thống kê của các nƣớc trồng lúa tại Châu Á, thì cỏ dại
làm giảm tới 60% năng suất lúa, trong đó Cỏ lồng vực cỏ dại gây hại nhất (
Nguyễn Mạnh Chinh 2004) [3].
Vì vậy con ngƣời đã sử dụng thuốc diệt cỏ tổng hợp để thể giảm thiểu
thời gian dành cho việc kiểm soát cỏ dại và ổn định năng suất lúa. Tuy nhiên,

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
này đƣa ra định hƣớng mới trong chọn tạo giống cây trồng có tiềm năng ức
chế cỏ dại.
-

Đánh giá đƣợc một số giống lúa bản địa có tiềm năng ức chế cỏ dại.

Tạo tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo về tính đối kháng thực vật
(Allelopathy).
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
-

Sự kết hợp hoạt tính đối kháng (ức chế) (Allelopathy) cùng với các

phƣơng pháp diệt cỏ truyền thống thay vì sử dụng thuốc diệt cỏ sẽ làm giảm

2
Footer Page 10 of 258.


Header Page 11 of 258.

thiểu ô nhiễm môi trƣờng, tăng chất lƣợng nông sản và bảo vệ sức khoẻ con
ngƣời với mục tiêu phát triển các sản phẩm nông nghiệp bền vững.

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
các tài liệu lịch sử, di tích khảo cổ, đặc điểm sinh thái học của cây lúa trồng
và sự hiện diện rộng rãi của các loài lúa hoang dại trong khu vực, nhiều ngƣời
đồng ý rằng nguồn gốc cây lúa là ở vùng đầm lầy Đông Nam Á, rồi từ đó lan

4
Footer Page 12 of 258.


Header Page 13 of 258.

dần đi các nơi. Thêm vào đó, trên thực tế cây lúa và nghề trồng lúa đã có từ
rất lâu ở vùng này, lịch sử và đời sống của các dân tộc Đông Nam Á lại gắn
liền với lúa gạo đã minh chứng nguồn gốc của lúa trồng.
Chang (1976), nhà di truyền học cây lúa của Viện Nghiên Cứu lúa Quốc
Tế (IRRI), đã tổng kết nhiều tài liệu khác nhau và cho rằng việc thuần hóa lúa
trồng có thể đã đƣợc tiến hành một cách độc lập cùng một lúc ở nhiều nơi,
dọc theo vành đai trải dài từ đồng bằng sông Ganges dƣới chân phía đông của

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:


Oryza sativa L. Sub.sp.japonica : Loài phụ Nhật Bản.



Oryza sativa L. Sub.sp. India : Loài Phụ Ấn Độ

5
Footer Page 13 of 258.


Header Page 14 of 258.

 Theo thời gian gieo trồng gặt hái trong năm, thời gian sinh trưởng
mà chia lúa ra làm: lúa mùa, lúa chiêm và lúa xuân.

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.



Nhóm các dòng bất dục đực.

1.2. Đặc điểm hình thái của cây lúa
Các giống lúa Việt Nam có những đặc điểm nhƣ chiều cao, thời gian
sinh trƣởng (dài hay ngắn), chịu thâm canh, chịu chua mặn, chống chịu sâu
bệnh... khác nhau. Xong cây lúa Việt Nam đều có những đặc tính chung về
hình thái, giải phẫu và đều có chung các bộ phận rễ, thân, lá, bông và hạt.

6

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



Về Hình thái:

-

Thân gồm nhiều mắt và lóng. Trƣớc thời kỳ lúa trổ bông, thân lúa

đƣợc bao bọc bởi bẹ lá. Tổng số mắt trên thân chính bằng số lá trên thân cộng
thêm 2. Chỉ vài lóng ở ngọn dài ra, số còn lại ngắn và dày đặc. Lóng trên cũng

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.
+ Tai lá: Một cặp tai lá hình lƣỡi liềm .
+ Phiến lá: hẹp, phẳng và dài hơn bẹ lá.
-

Lá đƣợc hình thành từ các mầm lá ở mắt thân. Tốc độ ra lá thay đổi


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 .

-

Lá làm nhiệm vụ quang hợp, chăm sóc hợp lí, đảm bảo cho bộ lá

đồng ruộng, chẳng hạn nhƣ đậu mọc lẫn trong ruộng bắp hay rau muống mọc
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


màu mỡ của đất trồng do hút chất dinh dƣỡng trong đất, việc phòng trừ cỏ dại
làm tăng chi phí sản xuất.
1.3.4. Đặc điểm cỏ lồng vực
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
Footer Page 19 of 258.


Header Page 20 of 258.

nghỉ từ 3-4 tháng. Hạt cỏ chín và rụng trở lại ruộng trƣớc khi thu hoạch lúa,

Header Page 21 of 258.

trồng khác, thông qua việc sản sinh ra các hợp chất hoá học vào môi trƣờng
sống.
1.4.2. Chất đối kháng (Allelochemicals) và cơ chế tác dụng
Thực vật xanh sản xuất nhiều sinh chất thứ cấp đƣợc gọi là chất đối
kháng thực vật, nhiều chất trong số này có khả năng ảnh hƣởng đến sự sinh
trƣởng của những thực vật bên cạnh. Cây trồng và cỏ dại đều sở hữu những
hợp chất nhƣ thế. Ngay cả lúa (O.sativa L.) cũng sản xuất chất độc hại để
cạnh tranh với cỏ dại trên ruộng lúa. Olofsdotter (1999) [21] đã phát hiện ra
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



Tiết dịch: Một số thực vật giải phóng hóa chất bảo vệ vào đất thông

qua rễ của chúng. Các chất hóa học giải phóng đƣợc hấp thụ bởi các gốc cây
gần đó. Các chất tiết ra có xu hƣớng ức chế sự phát triển.

14
Footer Page 22 of 258.


Header Page 23 of 258.

Hình 1.1 Các con đƣờng giải phóng chất ức chế vào môi trƣờng.
 Phương thức hoạt động của các hợp chất chất ức chế
(Allelochemicals)
Một số chất ức chế làm cây trồng tăng trƣởng chậm hoặc ức chế sự nảy
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
Footer Page 23 of 258.


thiết thực của "trồng đồng hành", nhằm kiểm soát cỏ dại mà hiện nay có chi
phí ít hơn nếu nó đƣợc dựa trên nghiên cứu cơ sở khoa học.
-

Sản xuất thuốc diệt cỏ tự nhiên, thân thiện với môi trƣờng. Nhƣ vậy

tính đối kháng sẽ trở thành một phần quan trọng của chiến lƣợc diệt trừ cỏ dại
trong tƣơng lai.
1.5. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc về tính đối kháng
thực vật
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Cỏ dại cạnh tranh ánh sáng, độ ẩm, chất dinh dƣỡng và không gian với
cây trồng, do đó gây ra thiệt hại nghiêm trọng đến năng suất. Theo Smith và
cs (1977) [15] có hơn 50 loài cỏ dại tàn phá trực tiếp lúa gạo và gây thiệt hại
lớn trong sản xuất lúa gạo tại Hoa Kỳ. Trong đó, một số loại cỏ gây hại

16
Footer Page 24 of 258.


Header Page 25 of 258.

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