Bạn Nhà Nông

Với sự ra đời của nhiều thế hệ thuốc trừ cỏ từ tiền nảy mầm đến thuốc trừ cỏ hậu nảy mầm đã tạo bước đột phá làm giảm chi phí sản xuất và cho phép nông dân canh tác với diện tích lớn. Thuốc cỏ chọn lọc có loại tiền nảy mầm phun trước hay ngay khi xuống giống nhằm diệt các hạt cỏ dại nhưng không diệt hạt giống cây trồng. Ngược lại thuốc cỏ hậu nảy mầm diệt cỏ dại đã lớn nhưng không diệt cây trồng. Các loại thuốc trừ cỏ hiện nay có nhược điểm khi sử dụng phải tuân thủ theo hướng dẫn của nhà sản xuất để tránh gây thiệt hại đến cây trồng, nó chỉ hiệu quả đối với một số loại cỏ nhất định, có loại chỉ diệt cỏ lá rộng không diệt cỏ lá hẹp và ngược lại. Ngay đối với họ hòa bản, các loại thuốc trừ cỏ loại này phải chừa cây lúa ra. Việc sử dụng thuốc cỏ chọn lọc gặp trở ngại hiệu quả không cao, phun nhiều lần, kết hợp nhiều loại thuốc trừ cỏ khác nhau và đôi khi ảnh hưởng dưới cây trồng.

Với lý do đó trên thế giới đã phát triển loại giống cây trồng kháng thuốc trừ cỏ, cho phép sử dụng thuốc trừ cỏ phổ rộng để diệt các loại cỏ có mặt trên đồng ruộng, chỉ chừa lại cây trồng nhờ mang gen kháng. Cơ chế hoạt động của gene kháng thuốc trừ cỏ như sau:

- Ngăn cản không cho cây hấp thu thuốc trừ cỏ

- Vô hiệu hóa các enzime kích hoạt của thuốc trừ cỏ

- Ức chế tác động của thuốc trừ cỏ đối với các protein mục tiêu trong cây trồng

-  Kích thích protein mục tiêu kháng lại thuốc trừ cỏ của cây trồng

Tính chống chịu đối với thuốc trừ cỏ được đưa vào những cây không có tính kháng thuốc cỏ phổ rộng trong tự nhiên. Tính chống chịu này rất dễ chuyển ví do đơn gen điều khiển tính trạng kháng bằng cơ chế sinh hóa đối với một loại thuốc cỏ mà chúng ta hiểu rất rõ về cơ chế tác động. Cây trồng được chuyển gene kháng thuốc cỏ được ứng dụng nhiều nhất

1. Kháng nhóm thuốc trừ cỏ Glyphosate và Glufosinate  Thuốc trừ cỏ nhóm này thuộc nhóm thuốc cỏ phổ rộng có ưu điểm khi sử dụng được các chất hữu cơ trong đất giữ chặt nên không bị rữa trôi xuống tầng nước ngầm và không ảnh hưởng đến vụ sau, nó cũng ít độc đến thú vật so với các loại thuốc trừ cỏ khác. Nó trừ cỏ bằng cách vô hiệu hóa enzymes EPSPS và tổng hợp diệp lục tố trong lục lạp. EPSPS là loại enzymes giúp cây tổng hợp các amino acid vòng như tyrosine, phenylalanine và tryptophan. EPSPS có trong tất cả các thực vật, nấm, vi khuẩn nhưng không có trong người và thú vật. Cỏ dại bị chết vì thiếu các amino acid thiết yếu. Glyphosate là loại thuốc trừ cỏ phổ rộng có tên thương mại là Ground Up của Công ty Monsanto, Nhằm tăng doannh số bán Ground Up, Monsanto đã đưa vào một loại enzymes chức năng có tên là Roundup Ready®, gene này sản xuất ra enzymes EPSPS đột biến, nó vẫn có khả năng tổng hợp các amino acid vòng nhưng kháng lại thuốc trừ cỏ Ground Up. Gene này được vi khuẩn Agrobacterium dòng  CP4 chuyển vào cây trồng để tạo ra giống kháng thuốc trừ cỏ Ground Up, vẫn sống sót sau khi xịt thuốc trừ cỏ Ground Up. Trên 90% giống đậu nành tại Mỹ hiện nay đều được chuyển gen kháng Ground Up. Đến năm 2008, có 80 triệu ha kháng thuốc trừ cỏ mà chủ yếu kháng thuốc trừ cỏ Ground Up

2. Giống kháng thuốc trừ cỏ nhóm Phosphinothricin:

Nhóm thuốc trừ cỏ này tên thương mại là Bialaphos và Basta, trong đó có chất L-PPT ngăn cản men glutamine syntherase tổng hợp glutamine, dẫn đến tích lủy ammonia quá nhiều gây ngộ độc cho cây. L-PPT có cấu trúc hóa học tương đồng với glutamate, nên nó có tác dụng ngăn cản enzymes glutamine synthetase. Gene kháng PPT vô hiệu hóa men chất L-PPT,  giúp cây trồng vẫn sống sau khi xịt thuốc cỏ Phosphinothricin, gene này được chuyển qua rau, nho và bắp trên thương mại. Đối với lúa, IRRI đã thành công trong việc chuyển gene PPT để tạo giống lúa kháng thuốc trừ cỏ. Tại Việt Nam, đã sử dụng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens dòng  LBA 4404 chuyển gen PPT sang giống Nàng Thơm Chợ Đào, Một Bụi kháng thuốc trừ cỏ Basta TM (Nguyễn Hữu Hổ // TC Sinh học . -2005. -Vol 27. -No 1. -p. 33-38. -(vie). -ISSN 0866-7160)

3. Giống kháng thuốc trừ cỏ nhóm imidazolinone:

Có tên thương mại hiện đang lưu hành ở Việt Nam là  imazapic, imazapyr và imazethapyr. Nhóm này chuyên trừ lúa cỏ, ngoài ra còn trừ cỏ lồng vực, cỏ đuôi phụng, các lòai cỏ lác. Nhóm thuốc trừ cỏ này ức chế sự họat động của men acetohydroxyacid synthase ( AHAS) tham gia vào quá trình sinh tổng hợp các amino acid như : valine, leucine, isoleucine . Do đó khi phun thuốc lên thực vật, quá trình tạo protein bị xáo trộn dẫn đến sự hình thành không bình thường DNA cũng như  sự phát triển của tế bào ( Shanner and Connors, 1991) nên cỏ không phát triển.

Qua quá trình sưu tầm trên 1 tỷ hạt lúa trong hơn 10 năm, đã phát hiện 1 cây lúa có gen tạo ra AHAS enzyme kháng với imidazolinone. Giống này được lai tạo với các giống lúa cao sản để tạo ra giống lúa kháng thuốc trừ cỏ nhóm imidalizone được đặt tên là CL 121 và CL 141. Một chương trình hợp tác giữa Viện lúa ĐBSCL, tập đòan BASF và Đại học Louisiana ( Hoa Kỳ ) đã được tiến hành từ năm 2003 và tiếp tục cho đến ngày nay. Mục đích của chương trình này là nghiên cứu lai tạo các giống lúa india có gen kháng thuốc diệt cỏ thuộc nhóm imidazolinone để sử dụng các lọai thuốc diệt cỏ thuốc nhóm này diệt lúa cỏ và cỏ dại trên ruộng lúa tại Vịêt nam. Giống lúa kháng thuốc diệt cỏ imidazolinone được gọi là lúa CLEARFIELD đã được tạo ra bởi các nhà di truyền giống thuộc Đại học Louisiana ( Hoa Kỳ ). Phương pháp sử dụng để tạo giống lúa này là qua con đường đột biến kết hợp với lai truyền  thống. Công nghê sinh học qua hình thức chuyển gen  đã không được sử dụng trong quá  trình chọn tạo do đó lúa CLEARFIELD không phải là cây trồng chuyển gen (GMO). Chương trình đã đưa ra giống CF6 lai giữa CL161 và IR64 có thời gian 95 ngày. Về mặt năng suất, giống lúa CF6 cho năng suất không thua kém các giống lúa đang canh tác phổ biến ở đồng bằng sông Cửu Long, nhưng có ưu điểm về cứng cây, trổ gọn và chất lượng gạo tốt. Về mặt sâu bệnh, do được lai tại từ giống IR64 nên nhiễm nhẹ rầy nâu và đạo ôn. Nhưng lợi thế của giống CF6 là chống chịu tốt với thuốc trừ cỏ thuộc nhóm imidazolinone gồm: imazapic, imazapyr và imazethapyr diệt rất tốt đối với lúa cỏ, cỏ lồng vực, cỏ đuôi phụng và các giống lúa khác. Lúa cỏ là dịch hại đang phát triển rất mạnh ở các nước trồng lúa châu Á nói chung và các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long nói riêng, nó phát triển chung với lúa trồng và gần như không có biện pháp phòng trừ hữu hiệu. Giống lúa CF6 kết hợp với thuốc trừ cỏ nhóm imidazolinone là giải pháp diệt cỏ hữu hiệu.

Nguyễn Phước Tuyên

Phòng Nghiên Cứu Khoa học & Thông tin, Sở Nông Nghiệp và Phát triển Nông Thôn