Đánh giá thành phần hóa học thực vật và hiệu quả ức chế sự nảy mầm hạt của cao chiết thô từ lá cây Ngũ sắc (Lantana camara L.) và cây Sài đất (Wedelia trilobata L.)
Vấn đề quản lý cỏ dại hiệu quả đã luôn là thách thức lớn của mọi nền nông nghiệp trên thế giới. Cỏ dại làm suy giảm năng suất của nhiều loại cây trồng, điển hình là lúa nước. Trong đó, Cỏ Lồng Vực nước (Echinochloa crus-galli L.) (CLV nước) là loài thực vật được xếp vào nhóm C4 với đặc điểm là có sức sống mạnh mẽ, bộ rễ chắc khỏe, khả năng quang hợp và hiệu quả trong sử dụng nước và dinh dưỡng nitơ (đạm) cao hơn hẳn cây lúa. Bên cạnh đó, trên đồng ruộng CLV nước thường vươn cao hơn lúa để cạnh tranh ánh sáng, từ đó làm suy giảm sức sinh trưởng của lúa và gây suy giảm năng suất lúa. Trong nhiều thập niên qua, sử dụng các loại thuốc diệt cỏ hóa học đã được xem là biện pháp rất hữu hiệu trong quản lý cỏ dại nói chung và CLV nước nói riêng. Mặc dù thế nhưng việc sử dụng các loại thuốc diệt cỏ hóa học trong thời gan dài, lạm dụng với liều lượng cao đã gây ra nhiều vấn đề nguy hiểm như: ô nhiễm môi trường (đất, nước, không khí, ...), tác động tiêu cực đến các hệ sinh thái, suy giảm chất lượng đất, đặc biệt là gây hại nghiêm trọng đến sức khỏe của con người. Bên cạnh đó hiện nay, một số loài cỏ dại đã biểu hiện tính kháng thuốc diệt cỏ. Vì thế, các nghiên cứu sản xuất các loại thuốc diệt cỏ thế hệ mới, có hiệu quả tiêu diệt cao nhưng đảm bảo tính an toàn từ tự nhiên đang là hướng đi mới và rất thiết thực.
Trong tự nhiên, hiện tượng ức chế cảm nhiễm (Allelopathy) thể hiện các tương tác sinh học giữa các loài sinh vật sinh sống trong cùng một hệ sinh thái. Một số loài thực vật có khả năng sinh tổng hợp các hợp chất thứ cấp gây ức chế hoặc tiêu diệt các loài thực vật khác trên cùng khu vực, các hợp chất này được gọi là chất đối kháng sinh học (Allelochemicals). Do đó, các hợp chất đối kháng sinh học đã được nghiên cứu nhằm sử dụng thay thế cho thuốc diệt cỏ hóa học và được kỳ vọng ứng dụng rộng rãi, theo xu hướng sản xuất nông nghiệp bền vững và an toàn. Cây ngũ sắc (Lantana camara L.) (trâm ổi, thơm ổi, ổi tàu) và cây sài đất (Wedelia trilobata L.) (cúc nháp, xoài đất, húng trám) là 02 loài thực vật có sức sống và khả năng xâm lấn mạnh. Hiện tượng allelopathy và các hợp chất thứ cấp của các loài thực vật này đóng vai trò quan trọng trong sự xâm lấn của chúng. Các nghiên cứu về hiện tượng allelopathy của cây ngũ sắc và cây sài đất vẫn chưa nhiều, một số báo cáo gần đây như: trong điều kiện in vitro, dịch chiết nước từ lá cây sài đất ở nồng độ 25% - 100% gây ức chế mạnh lên sự nảy mầm của hạt, sự phát triển của chồi và hàm lượng chlorophyll tổng số của cây cải dầu (Brassica campestris L.) dịch chiết cây sài đất đã gây ức chế sự nảy mầm của hạt cỏ dại với hiệu lực ức chế dao động 31.6% - 72% và tăng dần theo nồng độ thử nghiệm; cao chiết từ hoa cây ngũ sắc được báo cáo có khả năng ức chế sự tăng trưởng và phát triển của hạt cải củ. Từ các thực trạng trên, nghiên cứu này đã được thực hiện nhằm góp phần nhận diện loài thực vật có khả năng kháng hiệu quả CLV nước.
1. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
Những loài thực vật hoang dại có sức sống và khả năng xâm lấn mạnh có khả năng gây hiện tượng ức chế cảm nhiễm (Allelopathy) lên các loài thực vật khác, trong đó có cỏ dại. Cây ngũ sắc và cây sài đất được quan sát có khả năng xâm lấn tốt. Do đó, các chiết xuất từ 02 loài thực vật này có tiềm năng chứa các hoạt chất gây ức chế sự nảy mầm của hạt.
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Vật liệu nghiên cứu
Hai mẫu cao chiết: Lá cây ngũ sắc và cây sài đất được thu hái trên địa bàn xã Thân Cửu Nghĩa, huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang. Hai loại mẫu thực vật được xử lý như sau: rửa sạch bằng nước máy, để ráo tự nhiên và sấy ở 50℃ cho đến khi đạt độ ẩm < 10%. Sau đó, hai mẫu vật liệu khô được nghiền, rây để thu bột mịn và được bảo quản trong túi zip PA ở nhiệt độ -20℃. Hai mẫu bột vật liệu khô được ngâm dầm trong ethanol 70% theo tỉ lệ 1:20 (w/v) tránh ánh sáng. Sau 36 giờ ngâm, hỗn hợp được lọc bằng túi vải để thu dịch trong, quá trình trích ly được thực hiện 03 lần. Hai mẫu dịch trích được cô quay chân không riêng biệt ở 50℃ cho đến khi thu được cao thô dạng đặc. Hai mẫu cao chiết thô được bảo quản riêng trong chai thủy tinh sẫm màu và trữ ở -20℃ cho đến khi sử dụng.
Hạt mầm thí nghiệm: Hạt CLV nước ở giai đoạn chín được thu hái trên ruộng lúa tại xã Long Định, huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang, hạt cải củ (Raphanus sativus L.) và hạt cải xà lách (Lactuca sativa L.) của công ty Phú Nông được mua tại cửa hàng vật tư nông nghiệp tại xã Thân Cửu Nghĩa, huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang. Ba (03) loại hạt dùng trong nghiên cứu được ngâm ngập hoàn toàn trong nước trong 24 giờ và ủ đến khi nức nanh trong khăn ẩm.
Hóa chất: dung môi ethanol 96% (Cemaco, Việt Nam); FeCl3, NaOH, Pb(CH3COO)2, H2SO4 (Xilong, Trung Quốc). Tất cả các hoá chất dùng trong nghiên cứu đều đạt tiêu chuẩn cho hoá chất phân tích.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Định tính thành phần hóa học trong 02 loại cao chiết thô
Các thí nghiệm định tính được tiến hành trên nguyên tắc phản ứng tạo kết tủa hay màu sắc đặc trưng dựa trên mô tả của Tiwari và Cummins nhằm xác định sự hiện diện của một số hoạt chất sinh học trong cao chiết thô ethanol từ lá của cây ngũ sắc và cây sài đất là hợp chất phenolic, flavonoid, quinone, coumarin, alkaloid và saponin.
2.2.2. Đánh giá khả năng ức chế sự nảy mầm hạt của 2 loại cao chiết thô
Thí nghiệm đánh giá khả năng ức chế sự nảy mầm hạt của 2 loại cao chiết thô ethanol từ lá cây ngũ sắc và cây sài đất trong điều kiện in vitro được thực hiện như sau: 02 loại cao chiết thô được pha loãng bằng dung môi ethanol 70% thành 03 nồng độ bao gồm: 1.0; 2.5 và 5.0 mg/mL. Nghiệm thức Đối Chứng (ĐC) chỉ sử dụng dung môi ethanol 70%. Các đĩa Petri (Ø 90 mm) đã đặt sẵn giấy lọc lần lượt được phun 4mL dịch pha loãng 02 loại cao chiết ở các nồng độ thí nghiệm. Tiếp theo, các đĩa petri được đặt tủ hút trong 03 giờ để làm bay hơi dung môi và cao chiết được giữ lại trên giấy lọc. Mỗi đĩa được cho vào 10 hạt/loại (cỏ lồng vực nước, cải củ hoặc cải xà lách) đã nứt nanh và được đặt ở nhiệt độ phòng, nơi có đầy đủ ánh sáng. Mỗi nghiệm thức được lặp lại 03 lần. Khả năng ức chế sự nảy mầm của 02 loại cao chiết thô được xác định thông qua chiều dài rễ của cây sau 07 ngày ủ so với đối chứng được tính theo công thức của Abbott.
%H=L1− L2/ L1 * 100% (1)
Trong đó: L1 là chiều dài trung bình của rễ cây của nghiệm thức đối chứng; L2 là chiều dài trung bình của rễ cây của nghiệm thức được phun dịch pha loãng cao chiết thô.
2.2.3. Xử lý số liệu
Các số liệu được tính toán và vẽ đồ thị bằng phần mềm Microsoft Excel 2019. Các kết quả được biểu thị bằng số trung bình Mean ± SEM (Standard error of the mean: sai số chuẩn của giá trị trung bình). Phần mềm Minitab 16 được dùng để phân tích phương sai ANOVA, kiểm tra mức độ khác biệt ý nghĩa của các nghiệm thức thông qua kiểm định LSD (Least significant difference: khác biệt có ý nghĩa nhỏ nhất) với mức độ tin cậy là 95% (p = 0.05).
3. Kết luận
Cây ngũ sắc và sài đất là 02 loài thực vật mọc hoang dại và có đặc tính xâm lấn mạnh mẽ. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm xác nhận sự hiện diện của một số thành phần hợp chất hóa học thực vật và khả năng ức chế sự nảy mầm hạt đối với hạt cỏ lồng vực nước, hạt cải củ và hạt cải xà lách của 02 loại cao chiết thô từ lá cây ngũ sắc và cây sài đất ở điều kiện in vitro. Kết quả nghiên cứu cho thấy cao chiết thô ethanol từ 02 nguyên liệu thực vật chứa đa dạng các hợp chất có tác dụng sinh học như phenolic, flavonoid và alkaloid. Cao chiết cây sài đất thể hiện khả năng ức chế sự nảy mầm đối với hạt cỏ lồng vực nước, cải củ và cải xà lách cao hơn cao chiết lá ngũ sắc. Ở nồng độ 5 mg/mL, mức độ ức chế sự nảy mầm hạt của cao chiết thô từ cây sài đất đối với hạt cỏ lồng vực nước, cải củ và cải xà lách đạt lần lượt là 84.83%, 82.59% và 96.57%. Từ đây, cây sài đất có thể được xem là một nguyên liệu thực vật có nhiều tiềm năng trong việc nghiên cứu các hợp chất có khả năng ức chế cỏ dại.
Tạp chí Khoa học ĐH Mở TP.HCM (tập 19, số 1, năm 2024)