Kết quả chiết xuất và định danh chất đối kháng cỏ dại N-trans-cinnamoyltyramine từ giống lúa OM 5930

Nội dung bài viết trình bày kết quả đánh giá sinh học cho thấy N-trans-cinnamoyltyramine có khả năng ức chế sự tăng trưởng của cỏ lồng vực và cỏ đuôi phụng ở nồng độ 0,24µM. ED50 (Effective dose - nồng độ cần thiết để ức chế 50% quần thể cỏ dại) của N-trans-cinnamoyltyramine đối với cỏ lồng vực và cỏ đuôi phụng lần lượt là 1,6 và.1,09 µM. Kết quả này cho thấy N-trans-cinnamoyltyramine có thể được sử dụng như một chất hóa sinh triển vọng để phát triển sản phẩm thuốc trừ cỏ sinh học ứng dụng trong hệ thống canh tác lúa bền vững.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kết quả chiết xuất và định danh chất đối kháng cỏ dại N-trans-cinnamoyltyramine từ giống lúa OM 5930Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ haiKẾT QUẢ CHIẾT XUẤT VÀ ĐỊNH DANH CHẤT ĐỐI KHÁNG CỎ DẠIN-trans-CINNAMOYLTYRAMINE TỪ GIỐNG LÚA OM 5930Hồ Lệ Thia*, Chung-Ho Linb, Reid J. Smedac, Nathan D. Leighd,Wei G. Wycoffd và Felix B. Fritschic*Email:thihl.clrri@mard.gov.vn;Sốđiệnthoại:0944.376.329aPhòng Thí nghiệm Trung tâm, Viện Lúa ĐBSCL, Cần Thơ, Việt Nam.bKhoa Khoa học Cây Trồng, Đại học Missouri, Columbia, MO 65.211, Hoa KỳcTrường Tài nguyên Thiên nhiên, Đại học Missouri, Columbia, MO 65.211, Hoa KỳdKhoa Hóa Sinh, Đại học Missouri, Columbia, MO 65.211, Hoa KỳTÓM TẮTTrên cơ sở phát hiện khả năng hạn chế sinh trưởng đối với hai loài cỏ dại gây hại quan trọngnhất trên ruộng lúa nước ở Việt Nam và châu Á là cỏ lồng vực nước (Echinochloa crus-galli L.) và cỏđuôi phụng (Leptochloa chinensis L.) của giống lúa OM5930, nghiên cứu này đã chiết xuất, phân tíchvà xác định được chất N-trans-cinnamoyltyramine chứa trong giống lúa OM 5930 bằng kỹ thuật sắc kýlỏng cao áp (HPLC), sắc ký lỏng khối phổ (LCMS/MS) như là một chất đối kháng cỏ dại. Kết quả đánhgiá sinh học cho thấy N-trans-cinnamoyltyramine có khả năng ức chế sự tăng trưởng của cỏ lồng vựcvà cỏ đuôi phụng ở nồng độ 0,24µM. ED50 (Effective dose - nồng độ cần thiết để ức chế 50% quầnthể cỏ dại) của N-trans-cinnamoyltyramine đối với cỏ lồng vực và cỏ đuôi phụng lần lượt là 1,6 và1,09 µM. Kết quả này cho thấy N-trans-cinnamoyltyramine có thể được sử dụng như một chất hóasinh triển vọng để phát triển sản phẩm thuốc trừ cỏ sinh học ứng dụng trong hệ thống canh tác lúabền vững.Từ khóa: Chất đối kháng cỏ dại, N-trans-cinnamoyltyramine, giống lúa OM5930, thuốc trừ cỏsinh học, cỏ lồng vực nước, cỏ đuôi phụng.I. ĐẶT VẤN ĐỀAllelopathy là một cơ chế đối kháng củathực vật thông qua việc sản sinh ra chất hóasinh được gọi là chất đối kháng (CĐKallelochemicals) để hạn chế sinh trưởng, pháttriển hay tiêu diệt một loài khác sống trongcùng hệ sinh thái với nó. Lợi dụng cơ chế này,các nhà khoa học đã nghiên cứu khả năng đốikháng của các loài cây trồng đối với cỏ dạicũng như xác định các CĐK thực vật để pháttriển chế phẩm đối kháng nhằm ứng dụng trongphòng trừ cỏ dại.Nhiều công trình nghiên cứu trên thế giớiđã công bố có nhiều giống lúa có khả năngphát triển lấn át cỏ dại bằng cách tiết ra nhữngCĐK để ức chế sự nảy mầm, sinh trưởng vàphát triển của chúng, giúp cho các biện phápkhác phát huy tác dụng tốt hơn, giảm sử dụngthuốc trừ cỏ, góp phần giảm ô nhiễm môitrường và nguy cơ kháng thuốc của cỏ dại(Busi và ctv., 2013). Nhiều CĐK cỏ dại khácnhau từ cây lúa cũng đã được chiết xuất và xácđịnh công thức hóa học như phenolic acid,phenylalkanoid acid, fatty acid, diterphenoid,indoles,cytokynins,flavones,phenol,momilactone A, B (Khánh và ctv., 2009 ; Katovà ctv., 2010). Châu và ctv. (2008) đã tiến hànhmột thí nghiệm tại Viện Lúa ĐBSCL để đánhgiá khả năng cạnh tranh thực vật của 19 giốnglúa được trồng phổ biến nhất ở ĐBSCL. Kếtquả đã chỉ ra 8 giống lúa OM 5930, OM 4900,OM 5900, OM 3536, OM 4498, OM 4059, OM2395, OM 4887 có triển vọng đối kháng và khảnăng ức chế cao đối với sự phát triển chiều dàithân và rễ của rau diếp (Lactuca sativa), cảixoăn (Brassica oleracea) và lúa cỏ (Oryzasativa). Thi và ctv. (2014) đã xác định đượcgiống lúa OM 5930 có khả năng ức chế cỏ lồngvực nước mạnh nhất. Nghiên cứu này nhằmxác định được CĐK cỏ dại nào chứa tronggiống OM 5930 để tạo lập cơ sở cho việc pháttriển thuốc trừ cỏ sinh học, góp phần giảm sửdụng thuốc hóa học trong phòng trừ cỏ dại.II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU2.1. Vật liệu nghiên cứuHạt giống lúa OM 5930 thu được từ ViệnLúa ĐBSCL và được trồng trong nhà kính tạiĐại học Missouri, Hoa Kỳ. Thân, lá và rễ lúađược thu hoạch vào 59 ngày sau gieo hạt, sơ1151VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAMchế sạch, cân thành từng gói có trọng lượng100 g/ gói và trữ trong tủ lạnh sâu âm 80°C.Hạt cỏ lồng vực và cỏ đuôi phụng được mua từCông ty Bamert Seed, Muleshoe, TX 79.347,Hoa Kỳ và trữ trong tủ lạnh ở nhiệt độ 4-5 °C.2.2. Phương pháp nghiên cứu2.2.1. Phương pháp chiết xuất CĐK từ giốnglúa OM 5930 bằng dung môi MeOHMô lúa tươi (100 g) đã được chiết xuấtvới dung môi MeOH: H2O (1,5 L, 80:20, v / v).Phần chiết xuất được thu thập bằng phươngpháp lọc sử dụng phễu Buchner sứ 320 mlFisherbrand ™ và giấy lọc Whatman™ (đườngkính 90 mm); sau đó phần dư được chiết xuấttiếp tục với MeOH (1 L). Cả hai phần dịchchiết xuất (2,5 L) được hỗn hợp chung và làmbay hơi dung môi MeOH ở 40°C bằng thiết bịBuchi (Brinkmann, Cantiague Road, Westbury,NY 11590, USA) để có được 300 ml dịch chiếtchỉ có nước và CĐK. 30ml dịch chiết này(tương ứng với 10 g mô lúa tươi) được sử dụngthử nghiệm khả năng ức chế cỏ lồng vực nướcở các nồng độ 0,01, 0,03, 0,1, 0,3, 0,5 và 1,0g/ml (tương đương với trọng lượng tươi củacây lúa).2.2.2. Phương pháp tách CĐK ra khỏi dịchchiết thu được từ phương pháp 2.2.1Sử dụng phương pháp tách lỏng/lỏng(Liquid/liquid extraction) để tách các CĐK rakhỏi 270 ml dịch chiết (tương ứng với 90 g môlúa tươi) bên trên với hàm lượng H2O: CHCl3(nước: chloroform) là 1: 2 cho mỗi lần chiếtvới tổng cộng 3 lần chiết giống nhau để táchthành hai pha chiết là pha chứa chloroform vàpha dịch nước. Tiếp theo, pha chứa chloroformđược dùng để tách các CĐK bằng kỹ thuậtchiết pha rắn (Solid Phase Extraction - SPE)như sau: Phần chiết chứa chloroform được bốchơi đến khô (785 mg), trộn với 5,0 g C18(Bondesil™ C18; Varian Inc 3100 HansenWay Palo Alto, CA94.304, Hoa Kỳ) và hòa tantrong MeOH (6,0 ml) để đạt được lượng mẫuđồng nhất trong C18. Sau đó, được đặt trong tủhút ở nhiệt độ phòng trong 12h để loại bỏMeOH. Lượng mẫu này được đưa vào cột SPE(dài x rộng = 150 x 28 mm; 40 g C18), rửa vớimột gradient dung môi gồm 25%: 75%, 50%:50%, 75%: 25% và 100%: 0,0% của CH3CN:H2O (v/v). Hoạt tính ức chế cỏ ...