BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
*********************

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ KHÁNG THUỐC TRỪ CỎ CỦA MỘT SỐ
QUẦN THỂ CỎ LỒNG VỰC (Echinochloa colona L.)
THU THẬP TẠI HUYỆN CHÂU THÀNH
TỈNH TIỀN GIANG

Họ và tên:

LÊ PHƯỚC CƯỜNG

Khóa:
Chuyên ngành:

BẢO VỆ THỰC VẬT

Mã số ngành:

60.62.01.12

Tp. Hồ Chí Minh - Tháng 06 năm 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

*********************

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ KHÁNG THUỐC TRỪ CỎ CỦA MỘT SỐ
QUẦN THỂ CỎ LỒNG VỰC (Echinochloa colona L.)
THU THẬP TẠI HUYỆN CHÂU THÀNH
TỈNH TIỀN GIANG

Hướng dẫn khoa học:

TS. PHÙNG MINH LỘC
TS. LÊ KHẮC HOÀNG

Học viên thực hiện:

Lê Phước Cường

Khóa:
Chuyên ngành:

Bảo Vệ Thực Vật

Tp. Hồ Chí Minh - Tháng 06 năm 2020
1


MỤC LỤC
Contents
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU......................................................................................................................1

MỤC LỤC...................................................................................................................................................2
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT....................................................................................................8
DANH SÁCH CÁC BẢNG........................................................................................................................9
DANH SÁCH CÁC HÌNH.......................................................................................................................10
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................................11
Đặt vấn đề..................................................................................................................................................11
1.1

Tình hình canh tác lúa ở Việt Nam...........................................................................................13

1.2

Định nghĩa về cỏ dại và khả năng kháng thuốc của cỏ dại....................................................14

1.2.1. Cỏ dại..............................................................................................................................................14
1.2.2. Tính kháng thuốc diệt cỏ của cỏ dại...............................................................................................14
1.3

Tổng quan về cỏ lồng vực Echinochloa colona L....................................................................16

1.4. Cơ chế kháng thuốc diệt cỏ và phương pháp xác định tính kháng thuốc.........................................17
1.4.1. Tầm quan trọng của quản lý kháng thuốc diệt cỏ..........................................................................17
1.5.2. Cơ chế kháng thuốc diệt cỏ............................................................................................................20
1.5.2.1. Kháng mục tiêu............................................................................................................................20
Cơ chế kháng thuốc ức chế ACCase........................................................................................................20
Cơ chế kháng thuốc ức chế ALS..............................................................................................................20
Cơ chế kháng thuốc ức chế quang hợp.....................................................................................................21
1.4.2.2. Kháng không mục tiêu.................................................................................................................22
Hoạt tính tăng cường của cytochrom P450 trong chuyển hóa thuốc diệt cỏ...........................................22
Hoạt tính tăng cường của glutathione S-transferase trong chuyển hóa thuốc diệt cỏ.............................22

1.4.3. Phương pháp thử nghiệm xác định tính kháng thuốc diệt cỏ........................................................23
1.4.3.1. Hạt giống nhà kính từ phương pháp sàng lọc hiện trường.........................................................24
1.4.3.2. Phương pháp nảy mầm đĩa Petri.................................................................................................24
1.4.3.3. Xét nghiệm huỳnh quang diệp lục...............................................................................................25
1.4.3.4 Xét nghiệm Shikimate..................................................................................................................25
1.4.3.5. Xét nghiệm phóng xạ...................................................................................................................26
1.4.3.6. Áp dụng kỹ thuật RAPD..............................................................................................................26
1.4.3.7. Áp dụng định lượng mRNA........................................................................................................27
1.5. Chiến lược quản lý kháng thuốc diệt cỏ............................................................................................28
1.5.1. Giảm thiểu phân tán hạt cỏ dại.......................................................................................................28
2


1.5.2. Luân canh........................................................................................................................................28
1.5.3. Sử dụng luân chuyển thuốc diệt cỏ và hỗn hợp nhiều hoạt chất thuốc diệt cỏ.............................29
1.6. Những nghiên cứu trong và ngoài nước về tính kháng thuốc diệt cỏ lồng vực Echinochloa spp.. .29
1.6.1 Một số hoạt chất diệt cỏ lồng vực Echinochloa colona L..............................................................32
Tổng quan về hoạt chất diệt cỏ bispyribac...............................................................................................32
1.6.2. Tổng quan về hoạt chất diệt cỏ penoxsulam..................................................................................33
Chương II.................................................................................................................................................36
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.........................................................................36
2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu.....................................................................................................36
2.1.1. Địa điểm:.........................................................................................................................................36
2.1.2. Thời gian.........................................................................................................................................36
2.2. Nội dung nghiên cứu..........................................................................................................................36
2.3. Vật liêu nghiên cứu............................................................................................................................36
2.3.1. Giống cỏ..........................................................................................................................................36
2.3.2. Thuốc trừ cỏ và dụng cụ được sử dụng trong thí nghiệm..............................................................37
2.4. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................................................37
2.4.1. Khảo sát tập quán sử dụng thuốc trừ cỏ vụ Đông Xuân (2019 - 2020) và Hè Thu (2020) của

nông dân tại 3 xã thuộc Châu Thành, tỉnh Tiền Giang............................................................................37
2.4.2 Đánh giá hiệu lực phòng trừ cỏ lồng vực (Echinochloa colona L.) của một số hoạt chất ở điều
kiện ngoài đồng tại huyện Châu Thành tỉnh Tiền Giang.........................................................................38
2.4.3. Đánh giá mức độ kháng thuốc trừ cỏ của một số quần thể cỏ lồng vực (Echinochloa colona L.)
thu thập tại tại Tiền Giang........................................................................................................................41
Chương 3...................................................................................................................................................47
DỰ KIẾN KẾT QUẢ VÀ TIẾN ĐỘ........................................................................................................47
3.1. Kế hoạch thực hiện............................................................................................................................47
3.2. Dự kiến kết quả đạt được...................................................................................................................47
3.2.1. Điều tra tình hình sử dụng thuốc trừ sâu của nông dân.................................................................47
3.2.2. Đánh giá hiệu lực phòng trừ cỏ lồng vực (Echinochloa colona L.) của một số hoạt chất ở điều
kiện ngoài đồng tại huyện Châu Thành tỉnh Tiền Giang.........................................................................47
3.2.3. Đánh giá mức độ kháng thuốc trừ cỏ của một số quần thể cỏ lồng vực (Echinochloa colona L.)
thu thập tại huyện Châu Thành tỉnh Tiền Giang......................................................................................47
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................................48
PHỤ LỤC.............................................................................................................................................60

3


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Viết đầy đủ (nghĩa)

BVTV

Bảo vệ thực vật

ctv.


Cộng tác viên.

LC

Nồng độ gây chết

NSP

Ngày sau phun

ĐC

Đối chứng

WHO

Tổ chức y tế thế giới

NT

Nghiệm thức

TN

Thí nghiệm

ĐBSCL

Đồng Bằng Sông Cửu Long


HRAC

Ủy ban hoạt động về tính kháng thuốc diệt cỏ

OEPP / EPPO

Tổ chức bảo vệ thực vật châu Âu và Địa Trung Hải

FAO

Tổ chức lương thực thế giới

PSII

Hệ thống quang điện tử II

IWM

Quản lý cỏ dại tích hợp

4


DANH SÁCH CÁC BẢNG

5


DANH SÁCH CÁC HÌNH


6


MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Cây lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số
trên thế giới. Lúa gạo còn là nguyên liệu cung cấp cho công nghệ dược phẩm, công
nghiệp chế biến bia, rượu, cồn, sơn, mỹ phẩm, xà phòng. Để tăng năng suất lúa bao
gồm nhiều yếu tố, trong đó quản lý cỏ dại hiệu quả là một trong những yếu tố quan
trọng nhất. Theo Rao và ctv., (2007), cỏ dại có thể gây giảm năng suất đến 32% trên
lúa. Chin (2001) nhận định rằng cỏ dại có thể gây ra 46% thiệt hại năng suất trên lúa
sạ thẳng (chiếm khoảng 90% tổng diện tích canh tác ĐBSCL nếu không được kiểm
soát. Các loài cỏ quan trọng như lồng vực (Echinochloa spp.), đuôi phụng (Leptochloa
chinesis), cỏ lác (Cyperus spp.) đều là cây C4 nên tốc độ sinh trưởng và mức độ cạnh
tranh với lúa rất cao (Caton ctv., 2010), trong đó cỏ lồng vực (Echinochloa colona L.)
có thể gây thiệt hại năng suất lúa 100% (Kwesi và ctv., 1991). Ngoài ra cỏ lồng vực
(Echinochloa colona) còn có khả năng “bắt chước” hình thái của cây lúa ở giai đoạn
đầu, dẫn đến việc phân biệt và nhổ cỏ bằng tay ở giai đoạn này trở nên khó khăn hơn.
Vì thế việc tìm ra giải pháp phòng trừ cỏ lồng vực là việc cần thiết để tăng năng suất
mùa vụ.
Trong các biện pháp quản lý cỏ dại thì sử dụng thuốc cỏ là một trong các
phương pháp hiệu quả và tiết kiệm công lao động nhất trong sản xuất lúa (Rosamond,
1994). Tuy nhiên, kháng thuốc đã trở thành vấn đề nghiêm trọng trên ruộng lúa. Cỏ
lồng vực có khả năng kháng với nhiều hoạt chất trừ cỏ trên thị trường. Trong điều kiện
hiện nay việc nghiên cứu sâu hơn về tính kháng thuốc của cỏ lồng vực là cần thiết. Áp
lực cỏ cao trên các ruộng lúa sạ và việc sử dụng thuốc diệt cỏ liên tục trong nhiều mùa
vụ đã làm tăng nguy cơ cỏ kháng thuốc trên ruộng lúa (Jesusa và ctv., 2012). Retzinger
và ctv., (1991) đề xuất 9 phương pháp chung để hạn chế tính kháng thuốc cỏ, trong đó
có hai phương pháp phổ biến khi sử dụng thuốc là: (1) hạn chế số lần sử dụng thuốc cỏ

có cùng nhóm cơ chế tác động trong cùng mùa vụ; (2) áp dụng phương pháp hỗn hợp
hoặc sử dụng luân phiên các loại thuốc đặc trị cỏ khác cơ chế tác động.
7


Tính kháng thuốc trừ cỏ được nghiên cứu từ lâu ở nhiều nước trên thế giới. Ở
nước ta, những nghiên cứu tính kháng thuốc diệt cỏ hại cây trồng nói chung còn ít
được quan tâm.
Do đó, để giúp công tác quản lý cỏ dại và khuyến cáo việc sử dụng thuốc hiệu
quả, an toàn hơn trong sản xuất, đề tài: “Đánh giá mức độ kháng thuốc diệt cỏ của một
số quần thể cỏ lồng vực (Echinochloa colona L.) thu thập tại huyện Châu Thành tỉnh
Tiền Giang ” được tiến hành.
Mục tiêu của đề tài
Đề tài được thực hiện nhằm đánh giá khả năng kháng thuốc của một số quần thể
cỏ lồng vực (Echinochloa colona L.) để đưa ra liều lượng sử dụng thuốc trong phòng
trừ cỏ lồng vực có hiệu quả và làm chậm quá trình gia tăng khả năng kháng thuốc trừ
cỏ.
Yêu cầu của đề tài:
- Điều tra tình hình sử dụng thuốc trừ cỏ trên lúa của nông dân tại huyện Châu
Thành tỉnh Tiền Giang.
- Đánh giá hiệu lực phòng trừ cỏ lồng vực (Echinochloa colona L.) của một số
hoạt chất ở điều kiện ngoài đồng tại huyện Châu Thành tỉnh Tiền Giang.
- Xác định mức độ kháng thuốc trừ cỏ của một số quần thể cỏ lồng vực
(Echinochloa colona L.) thu thập tại huyện Châu Thành tỉnh Tiền Giang.
Giới hạn đề tài
Đề tài chỉ được thực hiện trong 6 tháng. Từ tháng 7 năm 2020 đến tháng 01
năm 2021 tại huyện Châu Thành tỉnh Tiền Giang.
Quy mô thí nghiệm trên diện hẹp.
Tập trung trên đối tượng là cỏ lồng vực (Echinochloa colona L.).


8


Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Tình hình canh tác lúa ở Việt Nam
Việt nam là một trong những quốc gia xuất khẩu gạo lớn nhất thế giới. Vào năm
2015, có khoảng 45 triệu tấn gạo được sản xuất, trong đó có khoảng 22,4% đã được
xuất khẩu, và phần còn lại được tiêu thụ trong nước (USDA, 2017). Trong nhiều năm,
lúa là một trong những cây trồng quan trọng nhất ở Việt Nam với khoảng 7.6 triệu ha
được canh tác trong nước (Tổng cục thống kê của Việt Nam, 2017). Hơn thế nữa, có
khoảng 55% sản lượng lúa gạo cả nước được sản xuất tại Đồng Bằng Sông Cửu Long
(ĐBSCL), và năng suất hằng năm đạt và năng suất trung bình của khu vực này là 5,96
tấn/ ha (Tổng cục thống kê Việt Nam, 2017) cao hơn 38% so với năng suất trung bình
toàn cầu (FAOSTAT, 2017).
Đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam có diện tích 40.577 km 2. Đây là phần hạ
lưu của sông Mê Kông, tổng dân số hơn 17 triệu người với 3,96 triệu ha cho các hoạt
động nông nghiệp (Lê Anh Tuấn và ctv., 2007). ĐBSCL sản xuất hơn 50% thực phẩm
ngũ cốc cho tất cả Việt Nam. Xuất khẩu gạo từ khu vực này là một trong những thu
nhập quan trọng nhất của đất nước, 54% gạo ở đồng bằng được canh tác trong mùa hèthu (tháng 5 đến tháng 8); dẫn đến sản lượng cao nhất được thu hoạch trong mùa
đông-xuân (tháng 1 đến tháng 4), có thể cao hơn 20,5% so với trung bình của năm
(Nguyễn Hoàng Dân và ctv., 2015). Hậu Giang là một trong những tỉnh nằm trong khu
vực ĐBSCL. Theo Sở Nông Nghiệp tỉnh Hậu Giang hằng năm, có khoảng 207.000 ha
diện tích đất sản xuất lúa, năng suất trung bình khoảng 6,2 tấn/ ha, sản lượng đạt 1,2
triệu tấn. Việc sản xuất lúa được thực hiện 3 vụ trên năm. Năm 2017, sản xuất lúa vụ
Đông Xuân đạt 77.863 ha, vụ Hè Thu đạt 77.732 ha và vụ Thu Đông đạt 51.545 ha.
Ước đạt sản lượng là 1.295.254 tấn/ năm.
9



Tuy nhiên gần đây vấn nạn cỏ dại cạnh tranh lúa vẫn là điều đáng lưu tâm. Đặc
biệt là cỏ lồng vực (Echinochloa colona L.) vì có hình dáng giống với cây lúa giai
đoạn cây con nên việc loại bỏ bằng tay là điều khó khăn. Bên cạnh đó, do việc sử dụng
một loại thuốc cho nhiều mùa vụ dẫn đến vấn đề cỏ lồng vực có khả năng kháng thuốc
mạnh.
1.2 Định nghĩa về cỏ dại và khả năng kháng thuốc của cỏ dại
1.2.1. Cỏ dại
Cỏ dại là loại thực vật mọc tự nhiên, có ảnh hưởng xấu đến quá trình sinh
trưởng, năng suất và phẩm chất của cây trồng, gây tốn kém trong chi phí sản xuất, là
loại thực vật có nhiều khả năng thích ứng với điều kiện ngoại cảnh, có tính chống chịu
cao với điều kiện khắc nghiệt của khí hậu và thổ nhưỡng (Hà Thị Hiền, 2003).
Trong hầu hết các hệ thống cây trồng, cỏ dại có thể làm giảm đáng kể năng suất
và sản lượng cây trồng (Rosskopf và ctv., 1999). Bên cạnh những tác động trực tiếp,
cỏ dại cũng có thể đóng vai trò là vật chủ thay thế cho côn trùng và mầm bệnh trên
đồng ruộng, dẫn đến hậu quả là chi phí phòng trừ cao hơn và tăng nguy cơ cây trồng bị
nhiễm bệnh (Wisler và Norris, 2005). Có một số báo cáo về cỏ lồng vực (Echinochloa
spp.) đóng vai trò là vật chủ cho virut truyền rầy nâu trên ruộng lúa vào cuối vụ lúa
(Hattori, 2001; Zhou và ctv., 2008).
Kiểm soát cỏ dại là một việc quan trọng đối với bất kỳ hệ thống trồng trọt thâm
canh nào. Có một số phương pháp để quản lý cỏ dại trong lĩnh vực này bao gồm làm
cỏ cơ học (làm cỏ bằng tay, dụng cụ, máy hoặc máy phát laser để đốt cây), sử dụng
hóa chất (thuốc diệt cỏ), mô hình cạnh tranh cây trồng (allelopathy) và kiểm soát sinh
học (côn trùng ký sinh, nấm, chăn thả gia súc hoặc động vật ăn cỏ khác). Đối với sản
xuất cây trồng ở quy mô lớn, phương pháp hóa học vẫn là giải pháp đáng tin cậy và
hiệu quả nhất để quản lý cỏ dại (Harker và O'donovan, 2013).
1.2.2. Tính kháng thuốc diệt cỏ của cỏ dại
Sau khi thuốc diệt cỏ được giới thiệu trên thị trường, sự tiến hóa của tính kháng
thuốc diệt cỏ trong cỏ dại đã được Blackman (1950) dự đoán. Trường hợp đầu tiên về
kháng atrazine và simazine được tìm thấy vào năm 1968 và lần đầu tiên được báo cáo
10



ở Hoa Kỳ vào năm 1970, loại cỏ dại này đã tiến hóa kháng thuốc diệt cỏ ức chế vận
chuyển điện tử trong hệ thống quang điện tử II (thuốc ức chế PSII) sau khi thuốc diệt
cỏ được sử dụng một hoặc hai lần mỗi năm trong 10 năm (Ryan, 1970).
Định nghĩa về tính kháng thuốc diệt cỏ đã được một số tác giả đề cập, theo
Heap và ctv., (1993), tính kháng thuốc diệt cỏ là khả năng tiến hóa của quần thể cỏ dại
dễ bị nhiễm thuốc diệt cỏ trước đây để chống lại thuốc diệt cỏ và hoàn thành vòng đời
của nó khi thuốc diệt cỏ được sử dụng ở mức bình thường trong tình huống nông
nghiệp.
Ủy ban hoạt động về tính kháng thuốc diệt cỏ (HRAC, 2017) định nghĩa, khả
năng kháng thuốc diệt cỏ là khả năng di truyền tự nhiên của một số kiểu gen cỏ dại
trong một quần thể cỏ dại nhất định để sống sót khi điều trị bằng thuốc diệt cỏ trong
điều kiện sử dụng bình thường, sẽ kiểm soát hiệu quả quần thể cỏ dại đó. Lựa chọn các
kiểu gen kháng thuốc có thể dẫn đến thất bại trong kiểm soát.
WSSA (Weed Science Society of America, 1998) cũng phân biệt kháng thuốc
diệt cỏ và khả năng chống chịu thuốc diệt cỏ như sau: Kháng thuốc diệt cỏ là khả năng
di truyền của một cây để sinh tồn và hồi phục sau khi tiếp xúc với một liều thuốc diệt
cỏ thường gây chết các cho loại hoang dã. Đối với cây trồng, sự kháng thuốc có thể
xảy ra một cách tự nhiên hoặc gây ra bởi các kỹ thuật như kỹ thuật di truyền hoặc lựa
chọn các biến thể được tạo ra bởi nuôi cấy mô hoặc gây đột biến..
Tổ chức bảo vệ thực vật châu Âu và Địa Trung Hải (OEPP/ EPPO) mô tả khả
năng kháng thuốc diệt cỏ như là sự điều chỉnh tự nhiên, điều chỉnh theo khả năng của
các cá nhân trong quần thể để tồn tại trong sản phẩm bảo vệ thực vật thường mang lại
sự kiểm soát hiệu quả. Các hướng dẫn của EPPO giới thiệu một sự khác biệt giữa
kháng thuốc có thể được xác minh ở cấp độ phòng thí nghiệm và sức đề kháng quan
sát được trong tình huống thực tế ngoài đồng ruộng, được gọi là sức đề kháng thực tế,
và được định nghĩa là sự mất kiểm soát đồng ruộng do sự thay đổi nhạy cảm. Theo sự
khác biệt này, việc phát hiện kháng thuốc diệt cỏ ở cấp độ phòng thí nghiệm không
phải lúc nào cũng liên quan đến việc giảm sự kiểm soát dịch hại đó trên đồng ruộng

(EPPO, 1988).
11


Cây trồng kháng thuốc diệt cỏ thường tồn tại ở bất kỳ quần thể cỏ dại nào ở
mức độ thấp hơn trước khi sử dụng thuốc diệt cỏ, nhưng áp lực chọn lọc liên tục do
thuốc diệt cỏ gây ra cho cây trồng cho phép sức đề kháng tăng tần số (Jasieniuk và
ctv., 1996). Một số yếu tố góp phần vào sự tiến hóa của tính kháng thuốc diệt cỏ ở bất
kỳ loài cỏ dại nào, bao gồm tần số alen kháng trong quần thể, số lượng và phương thức
sử dụng thuốc diệt cỏ, hiệu quả của liều lượng sử dụng, hạt giống trong đất và các yếu
tố sinh học khác (Preston và Powles, 2002).
Nhìn chung, ngoài quần thể kháng thuốc đã có từ trước, sự di chuyển của gen
(thông qua hạt hoặc phấn hoa phụ thuộc vào loài) từ quần thể kháng ở các vùng lân
cận cũng trở thành nguồn gen kháng mới trong nhóm gen của quần thể. Các đột biến
gen liên quan đến tính kháng với một loại thuốc diệt cỏ cụ thể không được gây ra bằng
cách áp dụng thuốc diệt cỏ, mà là xảy ra tự nhiên (Jasieniuk và ctv., 1996).
1.3 Tổng quan về cỏ lồng vực Echinochloa colona L.
Chi Echinochloa bao gồm 250 loài, và hầu hết đều là cỏ dại. Các loài cỏ dại
thuộc Echinochloa rất đa dạng về tập tính sinh trưởng, phân bố và hình thái học của
chúng (Barrett và Wilson, 1983). Hình thái của Echinochloa spp. rất đa dạng, trong
nhiều trường hợp, có một số loài nhầm lẫn với nhau. E. colona L. là một trong những
loài phổ biến của chi Echinochloa, là một loại cỏ hằng năm hoặc lâu năm, sống cạnh
tranh với lúa trong đồng ruộng. E .colona L. sống ở những khu vực có khí hậu ấm,
những khu vực có lượng mưa lớn và nhiệt độ thay đổi trên khắp thế giới, ngoại trừ
Greenland và Nam Cực.
E. colona L. có nguồn gốc từ Ấn Độ nhưng hiện nay được lan rộng ra những
vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (Quattrocchi, 2006; Holm và ctv., 1977). Ở Ấn Độ E.
colona L. được gọi là “lúa rừng” do có hình dáng và phát triển chung với điều kiện tự
nhiên giống với cây lúa (Borkar và cvt., 2015).
Môi trường sống của E. colona là nó phát triển ở những vùng đất ẩm hoặc đất

phù sa và đất sét và chủ yếu xảy ra trên đất ẩm, màu mỡ và có kết cấu nặng, bị lũ lụt
theo mùa. E. colona được tìm thấy tự nhiên ở vùng đất ngập nước: trong ao và những
nơi đầm lầy, ở những đồng cỏ ngập nước theo mùa, bờ sông, rìa của hố nước mặn, ở
12


những khu vực bị xáo trộn, những cánh đồng bị bỏ hoang và mương được tưới tiêu
(FAO, 2011). E. colona phát triển phổ biến nhất ở độ cao thấp nhưng nó có thể được
tìm thấy ở độ cao tới 2000 m và ở những khu vực có lượng mưa hàng năm từ 400 mm
đến khoảng 1200 mm (Manidool, 1992). E. colona không thể phát triển ở nhiệt độ rất
thấp và sẽ bị chết ở nhiệt độ 9 0C (Ecocrop, FAO, 2011). Theo Chauhan và Jonshon,
2009 hạt E. colona nảy mầm dễ dàng ở nhiệt độ trên 25 0C, với điều kiện có đủ độ ẩm.
Ở Việt Nam khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long là nơi lý tưởng để E. colona phát
triển.
Có khoảng 400 loài cỏ dại được báo cáo trong các vụ mùa vùng cao và ruộng
lúa của Việt Nam; Trong số những loại cỏ dại đó, E. colona là một trong 9 loại cỏ dại
quan trọng nhất trên ruộng lúa vì loại cỏ này có thể làm giảm năng suất lúa khoảng
25% trong điều kiện phá hoại cao (Chin, 2001).
Kết quả nghiên cứu của Vu Duy Hoang và ctv., (2013) cho thấy tốc độ quang
hợp và tốc độ tích lũy chất khô của cỏ lồng vực cao hơn lúa ở tất cả các giai đoạn tăng
trưởng mặc dù độ dẫn của khí khổng, tốc độ thoát hơi nước và giá trị SPAD của lúa
cao hơn so với cỏ lồng vực. Tốc độ quang hợp, tốc độ tích lũy chất khô và hàm lượng
nitơ trong lá cũng tăng lên ở cả lúa và cỏ lồng vực khi nồng độ nitơ tăng.
Heap (2014) đã đề cập rằng phần lớn Echinochloa spp. đã kháng với hầu hết
các hoạt chất có sẵn trên thị trường. Allelopathy đã được công nhận là một cơ chế
mạnh mẽ của sự xâm lấn của cỏ dại trong lĩnh vực này vì các allelochemicals được tìm
thấy trong vùng rễ của cỏ dại có thể ức chế sự phát triển của cây trồng (Lorenzo và
ctv., 2013). E. colona là một loại cỏ với tiềm năng cạnh tranh allelopathic mạnh trong
nhiều loại cây trồng (Chung và ctv., 2001).
1.4. Cơ chế kháng thuốc diệt cỏ và phương pháp xác định tính kháng thuốc

1.4.1. Tầm quan trọng của quản lý kháng thuốc diệt cỏ
Kiểm soát cỏ dại bằng thuốc diệt cỏ là một trong những phương pháp hiệu quả
nhất để quản lý cỏ dại trong sản xuất cây trồng quy mô lớn trên toàn thế giới. Tuy
nhiên, tương tự như các giải pháp sử dụng hóa chất khác, quản lý cỏ dại bằng thuốc
diệt cỏ đã cho thấy cả ưu điểm và nhược điểm. Thời gian xử lý thuốc diệt cỏ để kiểm
13


soát cỏ dại có thể được phân loại theo sự xuất hiện trước và sau khi xuất hiện, sự khác
biệt dựa trên cơ chế và thời gian áp dụng của thuốc diệt cỏ cụ thể chống lại cỏ dại mục
tiêu. Thuốc diệt cỏ nên được lựa chọn dựa trên chế độ hành động và chọn lọc trong các
mô hình cây trồng khác nhau (Talbert và Burgos, 2007).
Hiệu quả chi phí là lợi thế lớn nhất của ứng dụng diệt cỏ trong sản xuất cây
trồng. Kết quả trong một nghiên cứu của Samar và ctv., (2007) cho thấy chi phí cho
việc sử dụng thuốc diệt cỏ trong kiểm soát cỏ dại trong trồng lúa trực tiếp ở Ấn Độ là
17-45%, thấp hơn so với phương pháp làm cỏ bằng tay. Theo Rao và ctv., (2007), xử
lý thuốc diệt cỏ là phương pháp hiệu quả nhất đối với lúa giống trực tiếp do sự gia tăng
chi phí lao động ở khu vực nông thôn của các nước châu Á kể từ những thập kỷ trước.
Do đó, việc quản lý cỏ dại bằng cách sử dụng thuốc diệt cỏ là rất quan trọng đối với
canh tác lúa.
Nghiên cứu của Jesusa và ctv., (2012) tại Philippines cho thấy chi phí cho việc
sử dụng thuốc diệt cỏ trong kiểm soát cỏ dại không kháng thuốc thấp hơn so với mô
hình làm cỏ thủ công trên cây lúa. Mặt khác, tổng chi phí cho việc kiểm soát cỏ lồng
vực kháng thuốc diệt cỏ cao hơn đáng kể so với các phương pháp thông thường vì nó
đòi hỏi cả thuốc diệt cỏ và làm cỏ bằng tay để kiểm soát cỏ dại kháng thuốc diệt cỏ.
Tuy nhiên, tính kháng thuốc là vấn đề lớn nhất của việc quản lý cỏ dại bằng
thuốc diệt cỏ. Lặp đi lặp lại việc sử dụng thuốc diệt cỏ sẽ dẫn đến tình trạng kháng
thuốc là hậu quả không mong muốn. Echinochloa spp. là một trong những loài được
báo cáo nhiều nhất của Ủy ban hành động kháng thuốc diệt cỏ với 80 trường hợp được
báo cáo (Heap., 2017) (Hình 1.1). Thuốc diệt cỏ sẽ làm tăng chi phí quản lý và sự tiến

hóa của kháng thuốc diệt cỏ sẽ trở thành mối đe dọa nghiêm trọng đối với năng suất
cây trồng toàn cầu (Powles và Holtum., 1994).
Quản lý kháng thuốc diệt cỏ là biện pháp quan trọng nhất trong sản xuất cây
trồng. Nó đòi hỏi số lượng thuốc diệt cỏ cao hơn để kiểm soát cỏ dại kháng thuốc, và
sẽ làm tăng chi phí kiểm soát cỏ dại (Norsworthy và ctv., 2012). Do đó, đã tăng sử
dụng thuốc diệt cỏ và gây ra tác dụng phụ cho môi trường và sức khỏe con người
(Monaco và ctv., 2002).
14


Tần số ban đầu của các cá thể kháng thuốc diệt cỏ nhóm B (sulfometuronmethyl) là 1 trên 45.000 đến 1 trong 80000 cây trong họ hòa thảo hàng năm chưa được
xử lý, điều này cũng cho thấy rằng tần số ban đầu cao hơn sẽ cho phép tiến hóa kháng
thuốc nhanh hơn với tác dụng diệt cỏ thấp hơn (Preston và Powles, 2002). Nhìn chung,
tần suất kháng thuốc ban đầu ở bất kỳ quần thể nào đối với tất cả các loại thuốc diệt cỏ
có thể là 1 trên 10.000 đến 1 trong một tỷ cây (Storrie, 2007). Có bảy thực hành được
khuyến nghị để quản lý kháng thuốc diệt cỏ (William và ctv.,2012), và thực hành quan
trọng nhất là sử dụng các loại thuốc diệt cỏ khác nhau và sử dụng luân canh hàng năm.
Sử dụng nhiều MoAs và hỗn hợp cũng là một chiến lược quan trọng để quản lý kháng
thuốc diệt cỏ, bởi vì ít có khả năng một cây cỏ dại phát triển tính kháng thuốc diệt cỏ
của nó đối với nhiều loại hoạt chất diệt cỏ cùng một lúc (Bradley và ctv., 2014).

Hình Error! No text of specified style in document..1
Hình 1.1 Kháng thuốc diệt cỏ tăng theo năm trên toàn thế giới

15


1.5.2. Cơ chế kháng thuốc diệt cỏ
1.5.2.1. Kháng mục tiêu
Cơ chế kháng thuốc ức chế ACCase

Mỗi loại thuốc diệt cỏ có một vị trí tác dụng cụ thể (SOA), thường là enzyme
hoặc protein trong tế bào thực vật. Bất kỳ thay đổi hoặc thay đổi trong các vị trí mục
tiêu đều có thể dẫn đến tình trạng kháng thuốc (kháng tại chỗ mục tiêu) và những thay
đổi này sẽ làm giảm sự liên kết của thuốc diệt cỏ với enzyme hoặc protein mục tiêu
(Storrie, 2007).
Fenoxaprop-P-ethyl được phân loại là hoạt chất diệt cỏ ức chế ACCase, phân tử
này là một loại hoạt chất diệt cỏ hiệu quả để kiểm soát cỏ dại trong lúa. Fenoxaprop ức
chế enzyme acetyl-CoA carboxylase (ACCase) trong ty thể của tế bào thực vật nhạy
cảm (Phongphitak và ctv., 2014).
ACCase là enzyme tổng hợp axit béo đầu tiên trong plastid tế bào. Có hai dạng
ACCase ở thực vật bậc cao là eukaryotic và prokaryotic, trong đó dạng tế bào nhân
thực chủ yếu kháng thuốc diệt cỏ và dạng plastidic prokaryotic dễ bị nhiễm thuốc diệt
cỏ (Konishi và Sasaki, 1994).
Enzym plastidic được phân chia thành hai dạng đồng phân của dạng dimeric và
dạng đa miền bất thường, dạng dimeric được tìm thấy trong hầu hết các monocot và tất
cả các dicots. Hình thức đa miền chỉ được tìm thấy trong các monocace gramin, và nó
là mục tiêu chính cho ACCase ức chế thuốc diệt cỏ. Sự ức chế của ACCase sẽ làm gián
đoạn quá trình tổng hợp phospholipid cần thiết cho việc xây dựng thành tế bào và phát
triển tế bào (Konishi và ctv., 1996).
Cơ chế kháng thuốc ức chế ALS
Thuốc diệt cỏ nhóm B hoặc chất ức chế ALS là nhóm thuốc diệt cỏ lớn nhất
hiện nay. Nhóm thuốc diệt cỏ này được thiết kế để nhắm mục tiêu Acetolactate
synthase (ALS) hoặc Acetohydroxyacid synthase (AHAS), với AHAS là enzyme chính
trong tổng hợp nhiều axit amin trong tế bào thực vật, bao gồm isoleucine, leucine,
valine và laRossa. Sự gián đoạn tổng hợp axit amin sẽ ảnh hưởng đến việc sản xuất
protein và dẫn đến cái chết của thực vật, điều đó có nghĩa là sự thay đổi mã hóa axit
16


amin cho ALS là một trong những cơ chế quan trọng nhất của tính kháng thuốc ức chế

ALS trong cỏ dại (Heap, 2017).
Cho đến tháng 10 năm 2017, đã có 46 trong số 145 loài được báo cáo kháng
thuốc diệt cỏ ức chế ALS (Heap, 2017). Kháng thuốc diệt cỏ tương tự ALS do thay đổi
mã hóa axit amin cho ALS cũng được báo cáo ở Arabidopsis thaliana (Kaundun,
2014).
Penoxsulam là một hoạt chất diệt cỏ ALS được sử dụng để kiểm soát cỏ dại trên
toàn cầu và hoạt chất này có hiệu quả cao đối với Echinochloa spp. .Một nghiên cứu
trên 172 quần thể E. colona ở Thổ Nhĩ Kỳ cho thấy 78% số quần thể này kháng
penoxsulam và 14 quần thể là cỏ dại kháng ALS và ACCase (Emine và Husrev, 2011).
Cơ chế kháng thuốc ức chế quang hợp
Chất ức chế quang hợp là một trong những chất diệt cỏ phổ biến nhất được sử
dụng để quản lý cỏ dại trên ruộng lúa. Thuốc diệt cỏ của nhóm này ức chế quá trình
quang hợp ở hệ thống quang điện tử II (PSII) bằng cách liên kết vào vị trí hoạt động
của QB, một plastoquinone trong protein D1 thuộc hệ thống quang điện tử II, nằm
trong thylakoid của diệp lục (Gronwald, 1997).
Sự liên kết của các phân tử thuốc diệt cỏ có thể ngăn chặn sự chuyển điện tử từ
QA trong protein D2 sang QB. Sự gián đoạn này dẫn đến sự thất bại của quá trình cố
định CO2 và sản xuất ATP và NADPH trong tế bào thực vật (Gronwald, 1997). Tuy
nhiên, cơ chế kháng thuốc ức chế PSII đã được tìm thấy ở Arabidopsis thaliana.
Kháng thuốc diệt cỏ này có liên quan đến gen D1 mã hóa protein D1 trong DNA của
diệp lục. Phân tích di truyền cho thấy sự thay đổi serine của glycine ở vị trí 264. Sự
thay đổi này làm giảm ái lực giữa phân tử thuốc diệt cỏ và QB vì liên kết phụ thuộc
vào liên kết hydro giữa phân tử thuốc diệt cỏ và nhóm hydroxyl của serine trong QB
(Trebst và ctv., 1991) . Gronwald (1997) cũng phát hiện ra việc thay thế tám axit amin
gần QB chịu trách nhiệm về mức độ kháng thuốc diệt cỏ trong Lolium multiflorum, tùy
thuộc vào axit amin thay thế và vị trí thay thế.
Đột biến vị trí mục tiêu là cơ chế chính của kháng thuốc và metribuzin ở E.
colona ở Iran. Phân tích phân tử trong năm mẫu kháng cho thấy hai đột biến trong
17



DNA cỏ dại. Trình tự đột biến này có guanine thay vì adenine ở các vị trí 232 và 286
trong gen psbA được mã hóa cho ALS, dẫn đến mức độ kháng cỏ cao hơn đối với
amipsen và metribuzin (Elahifard và ctv., 2013).
1.4.2.2. Kháng không mục tiêu
Hoạt tính tăng cường của cytochrom P450 trong chuyển hóa thuốc diệt cỏ
Bên cạnh tính kháng của vị trí mục tiêu, tính kháng của vị trí không phải mục
tiêu là một yếu tố quan trọng khác của tính kháng thuốc diệt cỏ ở thực vật. Có một số
cơ chế kháng vị trí không phải mục tiêu, một trong những cơ chế được nghiên cứu
nhiều nhất là hoạt động tăng cường của cytochrom P450 trong tế bào thực vật.
Cytochrom P450 này là một họ isozyme, enzyme chịu trách nhiệm chuyển hóa một số
hóa chất và 20 hợp chất trong tế bào. Tế bào thực vật có thể chuyển hóa sinh học các
hợp chất độc hại và cả thuốc diệt cỏ qua hai giai đoạn: đầu tiên là quá trình oxy hóa và
sau đó là liên hợp với glutathione. Enzyme P450 monooxygenase là enzyme chính
trong giai đoạn đầu tiên giải độc thuốc diệt cỏ trong tế bào thực vật (Cummins và ctv.,
2013).
Cytochrom P450 không chỉ có hiệu quả chống lại thuốc diệt cỏ ức chế ALS mà
còn chịu trách nhiệm giải độc một số loại thuốc diệt cỏ ức chế ACCase (fenoxapropethyl, cyhalofop-butyl) và chất ức chế tổng hợp lipid (thiobencarb) ở E. colona , hoạt
tính cytochrom P450 trong chiết xuất mô của cây kháng bệnh cao hơn 141% và 300%
so với hoạt tính enzyme ở cây mẫn cảm tương ứng. Nó ngụ ý tỷ lệ giải độc cao hơn
đáng kể ở cây kháng thuốc diệt cỏ so với cây mẫn cảm (Yun và ctv., 2005).
Hoạt tính tăng cường của glutathione S-transferase trong chuyển hóa thuốc diệt
cỏ
Glutathione S-transferase (GST) (Hình 1.2) là một nhóm enzyme được tìm thấy
ở thực vật bậc cao, nấm, côn trùng và động vật có vú, có 55 và 79 gen GST được phát
hiện trong cây Arabidopsis và lúa (Dixon và Edwards, 2010; Jain và ctv., 2010). Các
enzyme GST có thể xúc tác xenobiotics (là chất không được tự sản xuất trong tế bào
thực vật) bằng cách kết hợp glutathione tripeptide với các chất độc hại trong tế bào.
Nhóm enzyme này cũng chịu trách nhiệm cho việc chuyển đổi anthocyanin và axit
cinnamic. Trong khi cytochrom P450 là enzyme chính của giai đoạn đầu (oxy hóa) giải

18


độc thuốc diệt cỏ, GST là enzyme chính của giai đoạn thứ hai của xúc tác, quá trình
này ngăn chặn thuốc diệt cỏ tương tác với các vị trí mục tiêu liên kết của chúng. Sau
khi xúc tác, bơm glutathione trong thành tế bào có thể bài tiết các chất được xúc tác ra
khỏi tế bào và các chất có thể được phân lập trong stroma hoặc giữa các tế bào (Marrs,
1996).

Hình 1.2 GST xúc tác giải độc atrazine trong cây
1.4.3. Phương pháp thử nghiệm xác định tính kháng thuốc diệt cỏ
Kể từ báo cáo đầu tiên về cỏ dại kháng thuốc diệt cỏ, việc kiểm soát cỏ dại
kháng thuốc diệt cỏ đã trở thành một vấn đề cấp bách trên toàn thế giới. Các phương
pháp kiểm tra sức đề kháng khác nhau đã được sử dụng như gieo hạt trong chậu, trồng
cây trong chậu, nảy mầm đĩa petri, kỹ thuật phân tử và xét nghiệm phóng xạ. Trong số
các phương pháp này, nảy mầm đĩa petri có ưu điểm là thời gian ngắn và chi phí thấp.
Tuy nhiên, nó không thể phát hiện sự kháng thuốc bất kể cơ chế nào, và nó không phù
hợp với tất cả các loại cỏ dại và thuốc diệt cỏ (Moss, 1999).
Mặt khác, phương pháp gieo hạt thích hợp cho tất cả các loài cỏ dại cũng như
tất cả các loại thuốc diệt cỏ và nó có thể phát hiện cơ chế kháng thuốc. Phương pháp
trồng cây có thể đưa ra câu trả lời trong cùng một vụ mùa, nhưng điều kiện đồng ruộng
phải đồng nhất. Xét nghiệm phân tử và xét nghiệm phóng xạ cho kết quả nhanh chóng
trong việc phát hiện, tuy nhiên chi phí rất cao và nó bị hạn chế trong các khám phá cơ
chế (Heap và ctv., 1993).

19


1.4.3.1. Hạt giống nhà kính từ phương pháp sàng lọc hiện trường
Theo Moss (1999), độ tin cậy của kết quả dựa trên các thử nghiệm thực vật chủ

yếu phụ thuộc vào chất lượng của mẫu hạt mà chúng được trồng. Hạt kém chất lượng
thường sẽ dẫn đến tỷ lệ nảy mầm thấp hoặc tạo ra cây kém với phản ứng thay đổi do
thuốc diệt cỏ.
Phương pháp này phù hợp với tất cả các loài cỏ dại cũng như tất cả các loại
thuốc diệt cỏ. Nó có thể phát hiện sự kháng thuốc bất kể cơ chế và chi phí ở mức trung
bình. Tuy nhiên, vì nó phụ thuộc vào việc thu thập hạt giống, kết quả có thể không
được mong đợi trong cùng một vụ mùa và điều kiện đồng ruộng phải đồng nhất. Thời
gian thử nghiệm cũng chậm (Moss và ctv., 2007). Cũng theo Moss và ctv., (2012), cần
ít nhất 6 liều để có được ước tính LD50 tốt cho xét nghiệm sàng lọc. Theo Moss (1999),
thử nghiệm kháng thuốc được sử dụng rộng rãi nhất liên quan đến việc trồng cây từ
hạt được thu thập từ cánh đồng nghi ngờ và phun thuốc diệt cỏ được áp dụng ở một
liều phân biệt đối xử, hoặc một loạt liều. Các xét nghiệm như vậy thường được tiến
hành trong nhà kính hoặc nơi mà môi trường được kiểm soát.
Đối với các thí nghiệm phản ứng với liều lượng, sử dụng nhiều loại liều khác
nhau để thu được đường cong phản ứng. Đường cong phản ứng giúp ước tính mức độ
kháng thuốc và tính toán liều lượng cần thiết để tạo ra hiệu ứng tương tự trong các
quần thể kháng và nhạy cảm (Llewellyn và Powles, 2011).
1.4.3.2. Phương pháp nảy mầm đĩa Petri
Các thử nghiệm cây giống được thực hiện bằng cách nảy mầm hạt giống của
quần thể nghi ngờ kháng và nhạy cảm trong các đĩa Petri được làm ướt bằng các dung
dịch diệt cỏ với nồng độ khác nhau. Các thử nghiệm cây giống cho tính kháng thuốc
diệt cỏ đã được báo cáo ở một số loài cỏ dại, bao gồm tính kháng propanil ở E. colona
(Kim và ctv., 2000), tính kháng CHD và AOPP ở Johnsongrass (Sorghum halepense)
(Burke và ctv., 2006).
Phương pháp này nhanh trong thời gian thử nghiệm và chi phí thấp. Việc phát
hiện diễn ra trong ống nghiệm, do đó các điều kiện ở đồng ruộng là không lý tưởng.
Tuy nhiên, nó không thể phát hiện sự kháng thuốc bất kể cơ chế nào, kết quả không
20



thể có được trong cùng một vụ mùa và nó không phù hợp với tất cả các loại cỏ dại và
thuốc diệt cỏ (Moss và ctv., 2012).
1.4.3.3. Xét nghiệm huỳnh quang diệp lục
Cùng với các phương pháp thử nghiệm khác, kỹ thuật huỳnh quang diệp lục rất
hữu ích trong việc phát hiện tính kháng thuốc diệt cỏ ức chế Photosystem-II. Cơ chế
của phương pháp này dựa trên việc giảm năng lượng bức xạ trong chất diệp lục sau khi
xử lý thuốc diệt cỏ. Khi sự vận chuyển điện tử ở phía khử của hệ thống quang điện tử
II bị ức chế, năng lượng bức xạ hấp thụ chất diệp lục được phát lại dưới dạng huỳnh
quang theo một nghiên cứu của LeBaron và Gressel (1982). Thuốc diệt cỏ và các loài
đã được sử dụng bao gồm atrazine trong album Chenopodium (Bettini và ctv., 1987)
và Triazine trong Amaranthus hybridus (Maertens và ctv., 2004).
Nghiên cứu về phấn hoa cỏ dại cũng cung cấp một công cụ thông tin tốt để xác
định tính kháng thuốc diệt cỏ. Một xét nghiệm sinh học đã được phát triển để phát hiện
tính kháng ACCase ở Johnsongrass (Sorghum halepense). Thử nghiệm này tập trung
vào đánh giá trực quan sự nảy mầm của phấn hoa dưới các nồng độ clethodim khác
nhau và độ hấp thụ của máy quang phổ của các mẫu hạt phấn đồng nhất của cả hai
kiểu gen. Sự phát triển của phấn hoa từ cây nhạy cảm bị ức chế mạnh mẽ bởi
clethodim với giá trị GR50 tương ứng là 25,8 μM và 16,4 μM. Một xét nghiệm phấn
hoa tương tự đã thành công trong việc phát hiện kháng ACCase ở Alopecurus
myosuroides (Letouze và Gasquez, 2001).
1.4.3.4 Xét nghiệm Shikimate
Glyphosate là một loại thuốc diệt cỏ phổ rộng, thuốc diệt cỏ có thể ức chế
enzyme EPSPS, tồn tại trong con đường sinh tổng hợp axit amin thơm, và dẫn đến sự
tích tụ của shikimate (Becerril và ctv., 1989). Xét nghiệm shikimate bao gồm việc
chiết lá của các mẫu lá non từ các quần thể thực vật nghi ngờ và kháng bệnh. Sau đó,
sử dụng máy ly tâm có thể đo mức độ hấp thụ của chiết xuất này (Koger và ctv., 2004).
Sự tích lũy shikimate trong cây Amaranthus palmeri nhạy cảm với glyphosate lớn hơn
so với những lá kháng, sự tích lũy lớn hơn cũng được quan sát thấy ở đậu nành mẫn
cảm với glyphosate so với những cây đậu nành kháng (Preston và ctv., 2002). Phương


21


pháp này đặc biệt đối với cỏ dại kháng glyphosate và không áp dụng cho các loại
kháng thuốc diệt cỏ khác.
1.4.3.5. Xét nghiệm phóng xạ
Ứng dụng chính của kỹ thuật này là phát hiện sự chuyển vị và chuyển hóa phân
tử thuốc diệt cỏ trong mô thực vật. Một số đồng vị phóng xạ có thể được sử dụng,
chẳng hạn như C14 và P31. Trong khi C14 được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu
thực vật, P31 đã hạn chế sử dụng do là chất độc hại có tính phóng xạ cao.
Trong nghiên cứu của Lovelace và ctv., (2007), một ứng dụng của nhãn C14 quinclorac cho thấy rằng sự chuyển vị của phân tử được dán nhãn cao hơn trong kiểu
sinh học R so với kiểu gen S. Nó ngụ ý rằng sự tích lũy quinclorac cao hơn ở kiểu gen
S sau khi xử lý thuốc diệt cỏ. Đối lập với nghiên cứu đó, công trình của Clifford và
ctv., (2005) đã chỉ ra rằng ngay cả khi sự hấp thụ glyphosate trên lá cây rong ngựa R
và S là tương tự nhau. Sự chuyển vị của thuốc diệt cỏ đã giảm 28-48% trong R so với
kiểu gen S, điều này cho thấy rằng cơ chế kháng thuốc trong trường hợp này là sự hạn
chế di chuyển thuốc diệt cỏ đến các bộ phận khác của cây có thể bảo vệ mô non và cây
đó sẽ tồn tại thuốc diệt cỏ.
Xét nghiệm phóng xạ có khả năng phù hợp với tất cả các loài cỏ dại và thuốc
diệt cỏ. Các điều kiện thí nghiệm không cần phải đồng nhất và phương pháp này có
thể đưa ra kết quả trong cùng một năm, cộng với thời gian thử nghiệm rất nhanh. Tuy
nhiên, vì loại nghiên cứu này cần sử dụng đồng vị phóng xạ, nên chi phí cho thử
nghiệm này rất cao và chỉ có thể được các nhà nghiên cứu lành nghề kiểm soát trong
môi trường kiểm soát cao (Moss và ctv., 2012).
1.4.3.6. Áp dụng kỹ thuật RAPD
Kỹ thuật RAPD dựa trên kỹ thuật PCR, bằng cách sử dụng những primer ngắn
(khoảng 10 nucleotide) có trình tự biết trước, bắt cặp và nhân bản ngẫu nhiên những
đoạn DNA có trình tự bổ sung với trình tự của các primer. Theo nguyên tắc, khi 2 cá
thể hoàn toàn giống nhau, sau khi thực hiện phản ứng PCR – RAPD ở điều kiện như
nhau sẽ tạo ra số lượng các đoạn bằng nhau và chiều dài các đoạn tương ứng bằng

nhau. Khi có đột biến làm xuất hiện hay mất đi một vị trí bắt cặp ngẫu nhiên sẽ tạo ra
số lượng và chiều dài các đoạn DNA khác nhau giữa các cá thể, vì vậy kỹ thuật RAPD
22


có thể phát hiện đột biến. Một trong những giới hạn của PCR chuẩn đối với ALP
marker là mọi thông tin về chuỗi mã di truyền đầu tiên phải được biết rõ trước khi
chuẩn bị các primer 23 tương ứng. _ Vì thế, việc áp dụng nó để nghiên cứu DNA
genome của một giống cây trồng mới sẽ gặp nhiều khó khăn. Vào đầu thập kỷ 90, một
kỹ thuật phân tử mới dựa trên nguyên tắc PCR với tên gọi là RAPD (Random
amplified polymorphic DNA) đã ra đời một cách độc lập tại hai phòng thí nghiệm
khác nhau (William, 1990; Welsh và ctv., 1991).
Có một số ứng dụng của kỹ thuật này cho nghiên cứu kháng thuốc diệt cỏ trên
toàn cầu. Rutledge và ctv., (2000) đã sử dụng phân tích RAPD để xác định sự đa dạng
di truyền của 17 kiểu gen của Echinochloa ở Arkansas, kết quả cho thấy các kiểu gen
kháng thuốc có nguồn gốc khác nhau và được phân phối giữa các khu vực bởi các sự
kiện đột biến độc lập và khác nhau. Do đó, kết quả ngụ ý rằng việc kiểm soát đơn giản
phân tán hạt cỏ dại không thể ngăn chặn sự lây lan của sức đề kháng trong khu vực.
1.4.3.7. Áp dụng định lượng mRNA
RNA đầu tiên được phân lập và đặc trưng cho số lượng và tính toàn vẹn. Nếu
thực hiện phản ứng một bước, RNA được sử dụng làm khuôn mẫu cho xét nghiệm
PCR thời gian thực và phiên mã ngược xảy ra trong quá trình xét nghiệm. Trong phản
ứng hai bước, cDNA trước tiên được tổng hợp và sau đó được sử dụng làm mẫu PCR.
Thời gian trong đó dữ liệu huỳnh quang thô được thu thập, điều chỉnh và thao tác để
tạo ra dữ liệu đầu ra được sử dụng để phân tích (Nolan và ctv., 2006).
Xét nghiệm phân tử có khả năng phù hợp với tất cả các loài cỏ dại và điều kiện
đồng ruộng không đồng nhất. Nó có thể đưa ra kết quả trong cùng một vụ mùa và thời
gian thử nghiệm rất nhanh. Tuy nhiên, chi phí của xét nghiệm này rất tốn kém và nó
chỉ có thể kiểm tra điện trở của acetyl-CoA carboxylase và Acetolactate synthase.
Phương pháp này cũng chỉ phát hiện đối với trường hợp kháng mục tiêu (Moss và ctv.,

2012).
Áp dụng phương pháp này đã cung cấp thông tin có giá trị cho nghiên cứu
kháng thuốc diệt cỏ trong năm gần đây. Ví dụ, kết quả trong nghiên cứu của Barshe và
ctv., 2015 cho thấy bằng cách sử dụng beta Actin làm gen tham chiếu trong phân tích
định lượng mRNA, mức độ biểu hiện của mRNA được mã hóa cho gen EcGLR1 (mã
23


genebank: JX518597) đã tăng đáng kể trong mô của cây kháng quinclorac so với cây
mẫn cảm. Cũng cần lưu ý rằng EcGLR1 có mối tương quan cao với tính kháng
quinclorac trong E. colona. Ưu điểm quan trọng nhất của phương pháp này đối với
nghiên cứu kháng thuốc diệt cỏ là nó không yêu cầu bất kỳ thông tin nào có sẵn về
trình tự DNA, phương pháp này cung cấp một công cụ hữu ích để các nhà khoa học
nghiên cứu trên cơ sở phân tử kháng thuốc diệt cỏ ở các loài mong muốn (Barshe và
ctv., 2015).
1.5. Chiến lược quản lý kháng thuốc diệt cỏ
Quản lý cỏ dại tích hợp (IWM) bao gồm các chiến lược kiểm soát cỏ dại xem
xét việc sử dụng tất cả các kỹ thuật kiểm soát cỏ dại có sẵn về kinh tế, bao gồm các
biện pháp phòng ngừa, giám sát, luân canh cây trồng, làm đất, cạnh tranh cây trồng,
luân canh diệt cỏ, trồng cây thuốc trừ cỏ, kiểm soát sinh học, cạnh tranh mùa màng,
dinh dưỡng và đốt cháy (Aminpanah và ctv., 2013).
1.5.1. Giảm thiểu phân tán hạt cỏ dại
Hạn chế trong quá trình gieo hạt giống vào các khu vực canh tác là một trong
những chiến lược phổ biến và hiệu quả nhất để trì hoãn sự phát triển của quần thể cỏ
dại kháng thuốc (Buhler, 2002). Ví dụ, ngăn chặn sự di chuyển vật lý của hạt cỏ dại có
thể bao gồm làm sạch thiết bị, máy móc, giày dép hoặc sử dụng hạt sạch được chứng
nhận để hạn chế sự ô nhiễm của hạt cỏ dại vào hạt giống lúa. Ngoài ra, việc thiết lập
các bộ lọc để giảm thiểu hạt giống lây lan qua nước tưới cũng là cần thiết (Walker,
1995). Thường xuyên, theo dõi các cánh đồng để phát hiện nhanh chóng và loại bỏ cỏ
dại sớm thoát khỏi sự kiểm soát chất diệt cỏ cũng là một phương pháp quan trọng để

kiểm soát sự lây lan và kháng hạt của cỏ dại trên đồng ruộng.
1.5.2. Luân canh
Trước khi thuốc diệt cỏ được giới thiệu, luân canh cây trồng từ lâu đã được coi
là một phương pháp phổ biến và hiệu quả để quản lý cỏ dại kháng thuốc diệt cỏ trên
ruộng lúa. Theo Hill và ctv., (1990), luân canh lúa nước với các loại cây trồng trên đất
khô, như bông, cà chua, đậu phộng và lúa mì, việc luân canh có thể làm giảm dân số
cỏ dại thấm nước. Các ví dụ khác về điều này có thể được tìm thấy trong nghiên cứu
của Matt và Elizabeth (1993).
24