Tên đề tài: “Nghiên cứu tính kháng và cơ chế kháng thuốc của cỏ lồng vực nước (Echinochloa crus-galli) đối với hoạt chất quinclorac tại Đồng bằng Sông Cửu Long”.

 Tác giả: Lê Duy, Khóa: 2014

Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật; Mã số: 62620112. Nhóm ngành: Nông, lâm nghiệp và thuỷ sản.

 Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Nguyễn Minh Chơn - Trường Đại học Cần Thơ

1. TÓM TẮT LUẬN ÁN

Luận án “Nghiên cứu tính kháng và cơ chế kháng thuốc của cỏ lồng vực nước (Echinochloa crus-galli) đối với hoạt chất quinclorac ở Đồng bằng Sông Cửu Long” được thực hiện nhằm mục tiêu nghiên cứu về tính kháng thuốc trừ cỏ trên ruộng lúa ở ĐBSCL và cơ chế của tính kháng thuốc quinclorac ở mức độ sinh hóa và sinh học phân tử của cỏ lồng vực nước (Echinochloa crus-galli). Các thí nghiệm được triển khai thực hiện từ tháng 6 năm 2014 đến cuối năm 2015 tại 2 địa điểm chính là Trường Đại Học Cần Thơ và Trung tâm nghiên cứu sản phẩm của Dow AgroSciences tại Indianapolis, Indiana, Hoa Kỳ.

Kết quả nghiên cứu của luận án cho thấy:

(1) Có 3 loài cỏ lồng vực khác nhau ở ĐBSCL đã được phân loại. Các loài cỏ bao gồm Echinochloa crus-galli (nhóm 1), Echinochloa oryzoides (nhóm 2) và Echinochloa erecta (nhóm 3). Các loài được phân bố ngẫu nhiên tại các địa phương được điều tra, loài Echinochloa crus-galli là loài phổ biến nhất với khoảng 52,5% quần thể, hai loài còn lại bao gồm Echinochloa oryzoides và Echinochloa erecta chiếm khoảng 32,2% và 15,3% quần thể.

(2) Sáu đoạn mồi (OP-E01, OP-H02, OP-N07, OPH02, DAS04 và DAS08) có khả năng sinh ra các băng đa hình và cho kết quả ổn định giữa các quần thể được chọn. Sáu đoạn mồi sinh ra tổng cộng 55 băng, các băng có kích thước từ 50 đến 1367bp, khoảng cách di truyền giữa 15 quần thể Echinochloa spp. được phân tích là 0,09 đến 0,39. Kết quả trong phân tích RAPD cho thấy quần thể cỏ lồng vực ở ĐBSCL rất đa dạng và nhiều loài bị nhầm lẫn với cỏ lồng vực nước (Echinochloa crus-galli).

(3) Các quần thể cỏ lồng vực kháng thuốc bispyribac, penoxsulam và quinclorac đã được tìm thấy ở ĐBSCL. Cỏ lồng vực kháng thuốc đã được phát hiện tại tất cả 7 tỉnh trong nghiên cứu. Tổng cộng 67/78 mẫu cỏ kháng thuốc với ít nhất một loại thuốc cỏ, chỉ có 11 mẫu cỏ cho thấy mẫn cảm với các thuốc đơn. Tổng cộng 23% cỏ kháng thuốc là kháng chéo của bispyribac và penoxsulam.  Trong đó 8 mẫu được xác định là đa kháng với bispyribac và quinclorac, còn lại 10 mẫu cỏ là đa kháng với cả 3 hoạt chất.

(4) Thuốc trừ cỏ mới rinskor cho thấy hiệu lực trừ cỏ hiệu quả trên các quần thể được thử nghiệm, không có sự khác biệt về hiệu lực trừ cỏ của rinskor ở liều khuyến cáo (25 g/ha) trên các quần thể cỏ mẫn cảm và cỏ kháng thuốc  (P<0,05), liều khuyến cáo của rinskor có thể phòng trừ 94,3% đến 100% quần thể cỏ.

(5) Thuốc quinclorac có thể tác động lên mức độ hoạt động thể hiện và hoạt động giải độc của enzyme CAS (β-cyanoalanine synthase) trong lá cỏ. Dựa trên các kết quả nghiên cứu có thể kết luận rằng quần thể cỏ kháng thuốc có khả năng tận dụng tốc độ thể hiện rất nhanh của CAS (trong vòng 1h sau khi xử lý thuốc) để đẩy mạnh mức độ sản xuất enzyme giải độc CAS. Các quần thể cỏ mẫn cảm cho thấy không có sự thay đổi trong tốc độ thể hiện và tổng hợp enzyme CAS ở 1 giờ sau xử lý và điều này vẫn không có chuyển biến đến thời điểm 3 ngày sau khi xử lý thuốc. Để giải thích cho cơ chế kháng thuốc của cỏ dựa trên các kết quả phân tích trong nghiên cứu, giả thuyết về cơ chế là dựa trên tốc độ và khả năng phản ứng với quinclorac sau khi tiếp xúc của cỏ, theo đó cỏ kháng thuốc sau khi tiếp xúc với quinclorac sẽ có khả năng tổng hợp enzyme giải độc nhanh và nhiều hơn so với cỏ mẫn cảm.

2. NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN

Các nghiên cứu trong luận án đã xác nhận sự tồn tại của các quần thể cỏ lồng vực (Echinochloa spp.) kháng thuốc cỏ ở ĐBSCL.

Nghiên cứu này còn đánh giá sự tương quan giữa tập quán quản lý cỏ của nông dân và tính kháng thuốc của cỏ từ đó đưa ra được giải pháp thực tiễn để quản lý cỏ hiệu quả.

Cơ chế kháng quinclorac của cỏ lồng vực được xác định và phân tích sâu ở mức enzyme và di truyền phân tử, thông qua đo lường mức hoạt động của enzyme giải độc quinclorac và mức độ biểu hiện gene trên cỏ lồng vực. Kết quả này cung cấp thông tin quan trọng và đặt nền móng cho những nghiên cứu sâu hơn và sự kháng thuốc ở cỏ lồng vực.

3. CÁC ỨNG DỤNG, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN, CÁC VẤN ĐỀ CẦN ĐƯỢC NGHIÊN CỨU

Ý nghĩa khoa học của luận án cung cấp phương pháp và dữ liệu về nghiên cứu tính kháng thuốc cỏ của cỏ dại trên ruộng lúa, đặt biệt là các nghiên cứu về cơ chế sinh hóa và di truyền phân tử của tính kháng trên cỏ lồng vực nước (Echinochloa crus-galli). Kết quả luận án là tư liệu khoa học tốt cho nghiên cứu, giảng dạy và tham khảo của các nghiên cứu tiếp sau trong lĩnh vực này.

Ý nghĩa thực tiễn của luận án là những người làm chuyên môn có thể sử dụng các kết quả trong luận án để tư vấn cho các cơ quan nghiên cứu và quản lý về nông nghiệp, các cán bộ kỹ thuật nông nghiệp hay hỗ trợ cho nông dân về cách quản lý cỏ kháng thuốc tại các địa phương ở ĐBSCL.

1. DISSERTATION SUMMARY

The dissertation “Study on the resistance mechanism of barnyardgrass (Echinochloa crus-galli) to quinclorac in the Mekong Delta of Vietnam” was conducted to study on the herbicide resistant Echninochloa spp. on the rice field of Mekong Delta of Vietnam, the research focusing on the mechanism of herbicide resistance to quinclorac at the biochemical and molecular level of barnyardgrass (Echinochloa crus-galli). The research was conducted from June 2014 to the end of 2015. The experiments were done at Can Tho University and Discovery Center of Dow AgroSciences at Indianapolis, Indiana, U.S.

Research findings:

(1) Based on the results in research, there are three groups of different Echinochloa species identified in Mekong Delta; the weeds are Echinochloa crus-galli (group 1), Echinochloa oryzoides (group 2) and Echinochloa erecta (group 3). The weeds were randomly distributed across the survey area. Echinochloa crus-galli was most popular species with 52.5% of the population. Echinochloa oryzoides and Echinochloa erecta were 32.2% and 15.3% of the population, respectively.

(2) Six primers (OP-E01, OP-H02, OP-N07, OPH02, DAS04 and DAS08) produced polymorphic bands and showed repeatable results. The six primers produced 55 bands, ranging from 50 to 1367bp, the genetic distance of 15 tested Echinochloa spp. populations were 0.09 to 0.39. The results in RAPD analysis showed it was possible to have more species of Echinochloa in tested populations, many species in Echinochloa genus found in Mekong delta are misclassified as Echinochloa crus-galli.

(3) The herbicide resistance of Echinochloa spp. to bispyribac, penoxsulam and quinclorac was confirmed in Mekong Delta, and the herbicide resistant weed was found in all provinces. Total 67 samples out of 78 samples evolved the herbicide resistance to at least one herbicide, only 11 samples were susceptible to solo herbicide, and there were 16 samples found to be solo-resistant to only bispyribac, penoxsulam or quinclorac. 23% of the resistant population was cross-resistance of bispyribac and penoxsulam. Eight samples were bispyribac and quinclorac multiple-resistance, 10 populations were multiple-resistant to 3 molecules (triple-resistance).

(4) The new herbicide rinskor exhibited high efficacy in all tested weed samples, there was no difference between control of rinskor at label dose (25 g a.i/ha) in herbicide-susceptiple and herbicide-resistant barnyardgrass (p<0.05) in the test, the label dose of rinskor resulted in 94.3% to 100% weed mortality.

(5) Quinclorac application had a significant impact on the levels of CAS transcript and protein activity in the treated plant tissue. We conclude that the herbicide-resistant barnyardgrass populations are able to utilize the CAS (β-cyanoalanine synthase) transcript quickly (within 1 hour after application) to increase CAS protein levels sufficient for protection from a quinclorac application. The susceptible populations showed no change in CAS transcript and it was not changed until 3 days post application that there was an increase in CAS activity (although no significant increase in transcript level). We suspect the mechanism of this resistance revolves around the plant’s ability to detect quinclorac and mount a substantial response by increasing CAS protein activity to degrade cyanide.

2. NOVEL ASPECTS OF THE DISSERTATION

The research has confirmed the existence of herbicide-resistant Echinochloa spp. populations in Mekong Delta of Vietnam. This research also evaluates the relationship between farmers’ weed management practice and the herbicide-resistance. Therefore, the practical solutions for herbicide-resistant weed were also determined and suggested in the dissertation.

The mechanisms of quinclorac-resistance in barnyardgrass were confirmed and elucidated at enzyme and molecular level, through the measurement of quinclorac detoxifying enzyme activity and its gene expression level in barnyardgrass. The results establish important information for further study about the mechanism of the herbicide-resistance in weeds.

3. APPLICATIONS, RELEVANCE IN PRACTICE, ISSUES FOR FURTHER RESEARCH

The dissertation is a useful source that providing the research methodology and data of the herbicide resistance study for the weed on the rice field, and the results also help to clarify the resistance mechanisms at the biochemical and molecular level of barnyardgrass (Echinochloa crus-galli). The dissertation is useful as a supportive document for education and further study on the relevant fields.

The practical aspect of this dissertation is that the professional persons can use these results for consulting and supporting agricultural research and management agencies, farming technicians and farmers about effective herbicide resistance management in Mekong Delta of Vietnam.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)