Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng và sinh lý của tảo silic Entomoneis sp

Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng và sinh lý của tảo silic Entomoneis sp, cung cấp thông tin quan trọng cho sinh thái học.

• Tác giả: Nguyễn Huỳnh Như
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đức Hưng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Sinh thái học
• Đề tài: Khảo Sát Ảnh Hưởng Của pH Đến Sự Sinh Trưởng Và Sinh Lý Của Tảo Silic Entomoneis sp.
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tổng quan về tảo silic
• 1.2. Đặc điểm về hình thái và cấu tạo tế bào
• 1.3. Đặc điểm sinh trưởng
• 1.4. Các hình thức sinh sản
• 1.5. Sự thích ứng phù du của tảo silic
• 1.6. Tính sinh thái của một số tảo silic tiêu biểu
• 1.7. Vai trò của tảo silic
• 1.8. Một số yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của tảo silic
• 1.9. Thành phần dinh dưỡng
• 1.10. Yếu tố pH
• 1.11. Tổng quan về chi tảo Entomoneis
• 1.12. Vị trí phân loại chi tảo Entomoneis
• 1.13. Lược sử nghiên cứu về vi tảo
• 1.14. Ứng dụng thực tiễn của một số loài thuộc chi tảo Entomoneis
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thời gian, địa điểm và vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Thời gian nghiên cứu
• 2.3. Địa điểm nghiên cứu
• 2.4. Vật liệu nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.6. Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu
• 2.7. Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm, môi trường và nguồn giống
• 2.8. Định danh phân tử tảo Entomoneis sp. bằng mã vạch ADN
• 2.9. Xác định mật độ tế bào tảo silic Entomoneis sp.
• 2.10. Xác định thời gian thế hệ và tốc độ tăng trưởng
• 2.11. Đo hiệu suất lượng tử tối đa của quang hệ II
• 2.12. Xác định pH của dịch nuôi tảo
• 2.13. Bố trí thí nghiệm
• 2.14. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả phân tích trình tự vùng gen rbcL-3P của Entomoneis sp.
• 3.2. Kết quả tách chiết ADN tổng số và khuếch đại vùng gen rbcL-3P bằng kĩ thuật PCR
• 3.3. Kết quả phân tích trình tự sau khi hiệu chỉnh
• 3.4. Xây dựng cây phát sinh chủng loài đối với trình tự rbcL-3P
• 3.5. Ảnh hưởng của mật độ ban đầu đến sự sinh trưởng của tảo silic Entomoneis sp. trong môi trường F/2
• 3.6. Đường cong tăng trưởng của tảo silic Entomoneis sp.
• 3.7. Màu sắc dịch nuôi tảo silic Entomoneis sp. trong môi trường F/2
• 3.8. Tốc độ tăng trưởng, năng suất sinh khối của Entomoneis sp.
• 3.9. Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng và sinh lý của Entomoneis sp.
• 3.10. Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng của Entomoneis sp.
• 3.11. Sự biến thiên pH qua các ngày với giá trị pH ban đầu khác nhau
• 3.12. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất lượng tử tối đa của Entomoneis sp.
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• A.1. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• A.2. DANH MỤC HÌNH
• A.3. DANH MỤC BẢNG

Tóm tắt

I. Tổng quan về ảnh hưởng của pH đến tảo silic Entomoneis sp

Tảo silic Entomoneis sp là một trong những loài tảo quan trọng trong hệ sinh thái nước. Sự sinh trưởng và sinh lý của chúng chịu ảnh hưởng lớn từ các yếu tố môi trường, trong đó có pH. Nghiên cứu này nhằm làm rõ mối quan hệ giữa pH và sự phát triển của tảo silic, từ đó cung cấp thông tin hữu ích cho việc nuôi trồng và bảo tồn loài này.

1.1. Đặc điểm sinh học của tảo silic Entomoneis sp

Tảo silic Entomoneis sp có cấu trúc tế bào đặc trưng với vỏ silic bền chắc. Chúng có khả năng quang hợp và sinh trưởng mạnh mẽ trong môi trường nước biển. Đặc điểm này giúp chúng đóng vai trò quan trọng trong chuỗi thức ăn và cân bằng sinh thái.

1.2. Vai trò của pH trong môi trường sống của tảo

pH là một yếu tố quyết định đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo silic. Mỗi loài tảo có một khoảng pH tối ưu để phát triển, và sự thay đổi pH có thể ảnh hưởng đến khả năng quang hợp và sinh lý của chúng.

II. Thách thức trong nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến tảo silic

Nghiên cứu về ảnh hưởng của pH đến tảo silic Entomoneis sp gặp nhiều thách thức. Các yếu tố như nhiệt độ, ánh sáng và chất dinh dưỡng cũng có thể tác động đến kết quả nghiên cứu. Do đó, việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để có được kết quả chính xác.

2.1. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến pH

Nồng độ ion hydro trong nước biển có thể thay đổi do nhiều nguyên nhân như ô nhiễm, khí hậu và hoạt động sinh học. Những thay đổi này có thể làm biến động pH, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của tảo.

2.2. Khó khăn trong việc duy trì pH ổn định

Việc duy trì pH ổn định trong môi trường nuôi cấy tảo là một thách thức lớn. Các phương pháp điều chỉnh pH cần được áp dụng một cách chính xác để đảm bảo tảo phát triển tốt nhất.

III. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến tảo silic

Để khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng và sinh lý của tảo silic Entomoneis sp, các phương pháp nghiên cứu hiện đại đã được áp dụng. Các thí nghiệm được thiết kế để kiểm tra sự thay đổi pH và ảnh hưởng của nó đến tảo.

3.1. Thiết kế thí nghiệm và điều kiện nuôi cấy

Thí nghiệm được thực hiện trong môi trường nước biển nhân tạo với các mức pH khác nhau. Điều kiện ánh sáng và nhiệt độ cũng được kiểm soát để đảm bảo tính chính xác của kết quả.

3.2. Phân tích dữ liệu và đánh giá kết quả

Dữ liệu thu thập từ các thí nghiệm sẽ được phân tích để đánh giá sự ảnh hưởng của pH đến mật độ tế bào và hiệu suất quang hợp của tảo. Các chỉ số sinh lý sẽ được sử dụng để đưa ra kết luận.

IV. Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của pH đến tảo silic

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng pH có ảnh hưởng rõ rệt đến sự sinh trưởng và sinh lý của tảo silic Entomoneis sp. Các mức pH khác nhau đã được thử nghiệm và cho thấy sự thay đổi trong mật độ tế bào và hiệu suất quang hợp.

4.1. Ảnh hưởng của pH đến mật độ tế bào

Khi pH tăng hoặc giảm so với mức tối ưu, mật độ tế bào của tảo silic giảm đáng kể. Điều này cho thấy tảo rất nhạy cảm với sự thay đổi pH trong môi trường sống.

4.2. Hiệu suất quang hợp dưới các mức pH khác nhau

Hiệu suất quang hợp của tảo silic cũng bị ảnh hưởng bởi pH. Các giá trị pH không phù hợp dẫn đến giảm khả năng quang hợp, ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo.

V. Ứng dụng thực tiễn từ nghiên cứu ảnh hưởng của pH

Nghiên cứu về ảnh hưởng của pH đến tảo silic Entomoneis sp không chỉ có giá trị học thuật mà còn có ứng dụng thực tiễn trong nuôi trồng thủy sản. Việc hiểu rõ mối quan hệ này giúp cải thiện quy trình nuôi cấy tảo và bảo tồn loài.

5.1. Cải thiện quy trình nuôi cấy tảo

Thông qua nghiên cứu, các nhà nuôi trồng có thể điều chỉnh pH trong môi trường nuôi cấy để tối ưu hóa sự phát triển của tảo silic, từ đó nâng cao năng suất.

5.2. Bảo tồn và phát triển tảo silic trong tự nhiên

Nghiên cứu cũng góp phần vào việc bảo tồn tảo silic trong tự nhiên, giúp duy trì sự cân bằng sinh thái và bảo vệ nguồn lợi thủy sản.

VI. Kết luận và triển vọng nghiên cứu về tảo silic

Kết luận từ nghiên cứu cho thấy pH là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và sinh lý của tảo silic Entomoneis sp. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo về tảo silic và các yếu tố môi trường khác.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả cho thấy rằng việc điều chỉnh pH có thể cải thiện sự sinh trưởng của tảo silic, từ đó nâng cao hiệu quả nuôi trồng thủy sản.

6.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố môi trường khác đến tảo silic, từ đó phát triển các phương pháp nuôi trồng hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Tảo silic chiếm khoảng 60% - 70% thành phần loài và sinh khối trong các hệ sinh thái thủy sinh, đóng vai trò quan trọng trong chuỗi thức ăn tự nhiên và ổn định môi trường nước. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sự sinh trưởng và sinh lý của tảo silic là cần thiết, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và acid hóa đại dương đang diễn ra mạnh mẽ. Theo ước tính, đến năm 2100, pH đại dương có thể giảm khoảng 0,5 đơn vị, gây ảnh hưởng tiêu cực đến vòng đời và sinh trưởng của nhiều loài thủy sinh. Luận văn này tập trung khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng và sinh lý của tảo silic Entomoneis sp., một loài có giá trị kinh tế cao và tiềm năng ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản và công nghiệp dược phẩm.

Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm Sinh học - Trường Đại học Sài Gòn trong khoảng thời gian từ tháng 9/2018 đến tháng 3/2019. Mục tiêu chính là định danh phân tử tảo Entomoneis sp., khảo sát ảnh hưởng của mật độ ban đầu và các giá trị pH khác nhau đến sự sinh trưởng, mật độ tế bào, tốc độ tăng trưởng, năng suất sinh khối và hiệu suất lượng tử tối đa của quang hệ II (Fv/Fm). Kết quả nghiên cứu góp phần cung cấp dữ liệu khoa học phục vụ cho việc nuôi trồng thủy sản, nghiên cứu sinh thái học và phát triển các ứng dụng công nghiệp từ tảo silic.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết về sinh trưởng quần thể vi tảo, đặc biệt là mô hình tăng trưởng theo hàm logarit trong pha lũy thừa, cùng với các pha sinh trưởng điển hình: tiềm phát, lũy thừa, giảm tốc độ, cân bằng và suy vong. Lý thuyết quang hợp và huỳnh quang diệp lục được áp dụng để đánh giá hoạt động sinh lý của tảo, trong đó chỉ số Fv/Fm phản ánh hiệu suất lượng tử tối đa của quang hệ II, là chỉ số quan trọng để đánh giá stress môi trường và khả năng phục hồi của tảo.

Ngoài ra, nghiên cứu sử dụng mô hình phân tích phát sinh chủng loài dựa trên trình tự gen rbcL-3P, áp dụng thuật toán Maximum-Likelihood với phân tích bootstrap 1000 lần để xác định mối quan hệ di truyền của Entomoneis sp. với các loài khác trong chi Entomoneis. Các khái niệm chính bao gồm: thời gian thế hệ (td), tốc độ tăng trưởng (μ), năng suất sinh khối (BM), mật độ tế bào và pH môi trường.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là mẫu tảo silic Entomoneis sp. được thu thập tại sông Dần Xây, lưu giữ và nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Mẫu được định danh phân tử bằng kỹ thuật PCR khuếch đại gen rbcL-3P, giải trình tự và phân tích so sánh với cơ sở dữ liệu GenBank. Cỡ mẫu gồm 4 mật độ ban đầu (5x10^4, 10x10^4, 15x10^4, 20x10^4 tế bào/mL) và 6 mức pH (6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5), mỗi nghiệm thức lặp lại 4 lần.

Phân tích sinh trưởng dựa trên đếm tế bào bằng buồng đếm hồng cầu Neubauer cải tiến và đo mật độ quang OD680, xác định tốc độ tăng trưởng, thời gian thế hệ và năng suất sinh khối. Hiệu suất lượng tử tối đa Fv/Fm được đo bằng máy Aquapen C-AP-100. pH môi trường được điều chỉnh và đo hàng ngày bằng đầu dò cầm tay Consort-C1010. Dữ liệu được xử lý thống kê bằng ANOVA một yếu tố và Duncan Post Hoc trên phần mềm SPSS 20 với mức ý nghĩa α=0,05.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Định danh phân tử và phát sinh chủng loài: Trình tự gen rbcL-3P dài khoảng 854 bp được khuếch đại thành công với độ tinh sạch ADN đạt tỉ số 260/280 là 1,9. Phân tích BLAST cho thấy Entomoneis sp. nghiên cứu có độ tương đồng 99% với Entomoneis umbratica, được xác nhận qua cây phát sinh chủng loài với giá trị bootstrap 68%.

2. Ảnh hưởng của mật độ ban đầu đến sinh trưởng: Mật độ ban đầu ảnh hưởng rõ rệt đến tốc độ tăng trưởng và thời gian đạt mật độ cực đại. Ở mật độ 5x10^4 tế bào/mL, tốc độ tăng trưởng cao nhất đạt 0,44 ± 0,04 ngày^-1, thời gian thế hệ ngắn nhất 1,6 ± 0,15 ngày và năng suất sinh khối 6,97 ± 1,46 x10^4 tế bào/mL/ngày. Mật độ cao hơn (10x10^4, 15x10^4, 20x10^4 tế bào/mL) có tốc độ tăng trưởng thấp hơn (khoảng 0,18-0,21 ngày^-1) và thời gian thế hệ dài hơn (3,38-4,04 ngày). Mật độ cực đại đạt được cao nhất là 62,19 ± 2,25 x10^4 tế bào/mL ở mật độ ban đầu 20x10^4 tế bào/mL.

3. Ảnh hưởng của pH đến sinh trưởng và sinh lý: Tảo Entomoneis sp. sinh trưởng tốt nhất ở pH từ 7,0 đến 8,0, với mật độ tế bào và tốc độ tăng trưởng cao hơn đáng kể so với các mức pH thấp (6,0; 6,5) hoặc cao (8,5). Giá trị Fv/Fm cũng đạt mức tối ưu trong khoảng pH này, phản ánh hiệu suất quang hợp cao và trạng thái sinh lý khỏe mạnh. Ở pH thấp hoặc cao, hiệu suất quang hợp giảm rõ rệt, cho thấy stress môi trường ảnh hưởng đến chức năng quang hợp.

4. So sánh môi trường nuôi cấy: Môi trường F/2 cung cấp dinh dưỡng tốt hơn so với môi trường DAM, giúp tảo đạt mật độ tế bào cực đại cao hơn (ví dụ, ở mật độ 5x10^4 tế bào/mL, mật độ cực đại trong F/2 là 47,45 ± 2,22 x10^4 tế bào/mL so với 28,12 ± 1,71 x10^4 tế bào/mL trong DAM).

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy mật độ ban đầu thấp giúp tảo Entomoneis sp. sinh trưởng nhanh hơn do giảm cạnh tranh dinh dưỡng và không gian, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về vi tảo Botryococcus sp. và Thalassiosira pseudonana. Mật độ cao mặc dù đạt mật độ cực đại nhanh nhưng dẫn đến pha suy vong sớm do cạn kiệt dinh dưỡng và tích tụ chất độc.

Ảnh hưởng của pH phù hợp với các nghiên cứu về hoạt động enzyme RuBP carboxylase, hoạt động tối ưu trong khoảng pH 7,5-7,8 và giảm khi pH vượt quá 8,5. Sự giảm hiệu suất quang hợp ở pH không thích hợp phản ánh stress môi trường, ảnh hưởng đến khả năng hấp thu dinh dưỡng và trao đổi chất của tảo. Biểu đồ đường cong sinh trưởng và biến thiên Fv/Fm qua các ngày có thể minh họa rõ ràng sự khác biệt sinh lý ở các mức pH khác nhau.

Môi trường F/2 giàu dinh dưỡng hơn giúp tảo phát triển tốt hơn, phù hợp với các nghiên cứu về thành phần dinh dưỡng ảnh hưởng đến sinh trưởng tảo silic. Kết quả này có ý nghĩa thực tiễn trong việc lựa chọn môi trường nuôi cấy để tối ưu hóa sinh khối và chất lượng tảo phục vụ nuôi trồng thủy sản.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Điều chỉnh mật độ ban đầu nuôi cấy: Khuyến nghị sử dụng mật độ ban đầu khoảng 5x10^4 tế bào/mL để đạt tốc độ tăng trưởng và năng suất sinh khối tối ưu, giảm thiểu cạnh tranh và kéo dài pha lũy thừa. Thời gian thực hiện: ngay trong các quy trình nuôi cấy hiện tại. Chủ thể thực hiện: các cơ sở nuôi trồng thủy sản và phòng thí nghiệm nghiên cứu.

2. Kiểm soát pH môi trường nuôi: Duy trì pH trong khoảng 7,0 - 8,0 để đảm bảo hiệu suất quang hợp và sinh trưởng tốt nhất của Entomoneis sp. Sử dụng thiết bị đo pH và điều chỉnh bằng NaOH hoặc HCl khi cần thiết. Thời gian thực hiện: liên tục trong quá trình nuôi cấy. Chủ thể thực hiện: kỹ thuật viên phòng thí nghiệm và người nuôi trồng.

3. Lựa chọn môi trường nuôi cấy giàu dinh dưỡng: Ưu tiên sử dụng môi trường F/2 thay vì DAM để tăng mật độ tế bào và sinh khối, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất. Thời gian thực hiện: áp dụng trong các quy trình nuôi cấy mới. Chủ thể thực hiện: các phòng thí nghiệm và doanh nghiệp sản xuất tảo.

4. Theo dõi hiệu suất quang hợp: Sử dụng máy đo huỳnh quang diệp lục để đánh giá trạng thái sinh lý của tảo, phát hiện sớm các dấu hiệu stress môi trường nhằm điều chỉnh kịp thời. Thời gian thực hiện: định kỳ hàng ngày hoặc theo chu kỳ nuôi. Chủ thể thực hiện: nhân viên kỹ thuật và nhà nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu sinh thái học và vi sinh vật: Luận văn cung cấp dữ liệu về sinh trưởng, sinh lý và ảnh hưởng của pH đến tảo silic Entomoneis sp., hỗ trợ nghiên cứu sâu về sinh thái và di truyền phân tử.

2. Chuyên gia nuôi trồng thủy sản: Thông tin về mật độ nuôi cấy, điều kiện pH và môi trường nuôi giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất thức ăn vi tảo cho động vật phù du và ấu trùng thủy sản.

3. Doanh nghiệp sản xuất tảo và dược phẩm: Dữ liệu về sinh khối, thành phần acid béo và điều kiện nuôi cấy hỗ trợ phát triển sản phẩm từ tảo silic có giá trị kinh tế cao như EPA, ARA.

4. Cơ quan quản lý môi trường và phát triển bền vững: Nghiên cứu về ảnh hưởng của pH và các yếu tố môi trường đến tảo silic giúp đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và acid hóa đại dương, từ đó xây dựng chính sách bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao pH lại ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của tảo silic?
   pH ảnh hưởng đến hoạt động enzyme quan trọng như RuBP carboxylase, khả năng hấp thu dinh dưỡng và hiệu suất quang hợp. pH không phù hợp gây stress, giảm tốc độ tăng trưởng và hiệu suất quang hợp, ví dụ như giảm 50% hoạt tính enzyme khi pH đạt 8,5.

2. Mật độ ban đầu nuôi cấy tảo nên chọn như thế nào?
   Mật độ ban đầu khoảng 5x10^4 tế bào/mL được khuyến nghị vì giúp tảo sinh trưởng nhanh, thời gian thế hệ ngắn và năng suất sinh khối cao, đồng thời tránh cạnh tranh quá mức dẫn đến suy vong sớm.

3. Hiệu suất lượng tử tối đa Fv/Fm có ý nghĩa gì?
   Fv/Fm phản ánh hiệu suất quang hợp tối đa của quang hệ II, chỉ số này giảm khi tảo bị stress môi trường như pH không thích hợp, giúp đánh giá trạng thái sinh lý và khả năng phục hồi của tảo.

4. Môi trường F/2 có ưu điểm gì so với DAM?
   Môi trường F/2 giàu dinh dưỡng hơn, đặc biệt là các khoáng đa lượng như đạm, lân và silic, giúp tảo đạt mật độ tế bào cực đại cao hơn và sinh trưởng ổn định hơn so với môi trường DAM.

5. Ứng dụng thực tiễn của tảo Entomoneis sp. là gì?
   Tảo Entomoneis sp. giàu acid béo không bão hòa như EPA và ARA, được sử dụng làm thức ăn trong nuôi trồng thủy sản, nguyên liệu trong ngành dược phẩm và thực phẩm, đồng thời có tiềm năng ứng dụng trong công nghệ sinh học và môi trường.

Kết luận

• Đã định danh phân tử thành công tảo silic Entomoneis sp. với trình tự gen rbcL-3P dài 854 bp, có độ tương đồng 99% với Entomoneis umbratica.
• Mật độ ban đầu 5x10^4 tế bào/mL cho tốc độ tăng trưởng cao nhất (0,44 ngày^-1), thời gian thế hệ ngắn nhất (1,6 ngày) và năng suất sinh khối tối ưu.
• pH môi trường từ 7,0 đến 8,0 là khoảng thích hợp nhất cho sự sinh trưởng và hiệu suất quang hợp của Entomoneis sp.
• Môi trường F/2 hỗ trợ sinh trưởng tốt hơn môi trường DAM nhờ thành phần dinh dưỡng phong phú hơn.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy tảo silic phục vụ nuôi trồng thủy sản và các ứng dụng công nghiệp.

Tiếp theo, cần mở rộng nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường khác như nhiệt độ, độ mặn và ánh sáng, đồng thời phát triển quy trình nuôi cấy quy mô lớn. Mời các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp liên quan áp dụng kết quả để nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường thủy sinh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. Tổng quan về tảo silic. Đặc điểm về hình thái và cấu tạo tế bào. Đặc điểm sinh trưởng.

Các hình thức sinh sản. Sự thích ứng phù du của tảo silic. Tính sinh thái của một số tảo silic tiêu biểu. Vai trò của tảo silic.

Một số yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của tảo silic. Thành phần dinh dưỡng. Yếu tố pH. Tổng quan về chi tảo Entomoneis.

Vị trí phân loại chi tảo Entomoneis. Lược sử nghiên cứu về vi tảo. Ứng dụng thực tiễn của một số loài thuộc chi tảo Entomoneis. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Thời gian, địa điểm và vật liệu nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu. Vật liệu nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu. Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm, môi trường và nguồn giống. Định danh phân tử tảo Entomoneis sp.

bằng mã vạch ADN. Xác định mật độ tế bào tảo silic Entomoneis sp. Xác định thời gian thế hệ và tốc độ tăng trưởng. Đo hiệu suất lượng tử tối đa của quang hệ II.

Xác định pH của dịch nuôi tảo. Bố trí thí nghiệm. Phương pháp xử lý số liệu. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

Kết quả phân tích trình tự vùng gen rbcL-3P của Entomoneis sp. Kết quả tách chiết ADN tổng số và khuếch đại vùng gen rbcL-3P bằng kĩ thuật PCR 32 3. Kết quả phân tích trình tự sau khi hiệu chỉnh. Xây dựng cây phát sinh chủng loài đối với trình tự rbcL-3P.

Ảnh hưởng của mật độ ban đầu đến sự sinh trưởng của tảo silic Entomoneis sp. trong môi trường F/2 36 3. Đường cong tăng trưởng của tảo silic Entomoneis sp. Màu sắc dịch nuôi tảo silic Entomoneis sp.

trong môi trường F/2. Tốc độ tăng trưởng, năng suất sinh khối của Entomoneis sp. Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng và sinh lý của Entomoneis sp. Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng của Entomoneis sp.

Sự biến thiên pH qua các ngày với giá trị pH ban đầu khác nhau. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất lượng tử tối đa của Entomoneis sp.49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.52 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 53 PHỤ LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt 1 BM Biomass productivity Năng suất sinh khối 2 bp Base pair Cặp Base Thời gian phân chia mỗi 3 Dd Division per day ngày Variable chlorophyll fluorescence/ Hiệu suất lượng tử tối đa 4 Fv/ Fm maximal chlorophyll fluorescence của quang hệ II 5 N Ngày 6 OD Optical density Mật độ quang 7 PSII Photosystem II Quang hệ II 8 SD Standard Deviation Độ lệch chuẩn 9 SEM Scanning Electron Microscopy Kính hiển vi điện tử quét 10 td Doubling time Thời gian thế hệ 11 tb Tế bào 12 μ Growth rate Tốc độ tăng trưởng DANH MỤC HÌNH Hình 1. Cấu trúc vỏ tảo silic.

Các pha tăng trưởng của tảo. Sơ đồ biểu diễn sự thay đổi huỳnh quang. Vòng đời của tảo silic với sinh sản vô tính và hữu tính. Hình thái tảo Entomoneis sp., thanh thước tỉ lệ ứng với 10 μm.

Sơ đồ mô tả các bước nghiên cứu trong đề tài. Thiết bị thu sinh khối tảo. Sơ đồ thiết kế mồi để khuếch đại trình tự gen rbcL-3P. Thiết bị buồng đếm hồng cầu xác định mật độ tảo.

Mối tương quan tuyến tính giữa mật độ tế bào và độ hấp thụ. Thiết bị đo hiệu suất lượng tử tối đa của quang hệ II. Thiết bị đo pH. Kết quả kiểm tra độ tinh sạch của ADN bằng Nanodrop.2 Kết quả điện di sản phẩm PCR vùng rbcL-3P của tảo silic Entomoneis sp.

Kết quả tra cứu bằng kĩ thuật BLAST trên GenBank. Mô hình cây phát sinh của Entomoneis sp. phân tích bằng trình tự vùng gen rbcL-3P trong nghiên cứu này 36 Hình 3. Đường cong tăng trưởng của Entomoneis sp.

ở các mật độ ban đầu khác nhau 38 Hình 3. Màu sắc dịch nuôi Entomoneis sp. từ ngày 1 đến ngày 14. Màu sắc dịch nuôi qua các ngày dưới ảnh hưởng của các mức pH khác nhau (từ trái sang phải mức pH tăng dần từ 6,0 - 8,5) 44 Hình 3.

Đường cong sinh trưởng của tảo Entomoneis sp. với các giá trị pH khác nhau 45 Hình 3. Tốc độ tăng trưởng và năng suất sinh khối của Entomoneis sp. dưới các giá trị pH ban đầu khác nhau 47 Hình 3.

Giá trị pH thay đổi qua các ngày. Chỉ số Fv/ Fm thay đổi qua các ngày. 51 DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Danh sách các chất dinh dưỡng cần thiết cấu tạo nên tảo silic.

Các thành phần có trong phản ứng khuếch đại trình tự rbcL-3P. Chu kì nhiệt khuếch đại trình tự rbcL-3P. Kết quả BLAST vùng gen rbcL-3P các mẫu tương đồng trên cơ sở dữ liệu của ngân hàng gen quốc gia Hoa Kì 35 Bảng 3. Mật độ tế bào tảo silic Entomoneis sp.

dưới ảnh hưởng của các mật độ ban đầu khác nhau 37 Bảng 3. Mật độ tế bào cực đại của tảo silic Entomoneis sp. trong môi trường DAM và F/2 39 Bảng 3. Tốc độ tăng trưởng, thời gian phân chia mỗi ngày, thời gian thế hệ và năng suất sinh khối của Entomoneis sp.

ở các mật độ khác nhau 40 Bảng 3. Mật độ tế bào của Entomoneis sp. với các giá trị pH khác nhau. Tốc độ tăng trưởng, năng suất sinh khối và thời gian phân chia của tảo silic Entomoneis sp.

dưới tác động của pH khác nhau 46 Bảng 3. Giá trị pH biến thiên qua các ngày. Chỉ số Fv/ Fm thay đổi qua các ngày với pH ban đầu khác nhau. Lí do chọn đề tài Vi tảo ở biển là những loài tảo đơn bào sống trôi nổi trong nước, có khả năng quang hợp tạo ra chất hữu cơ.

Vì vậy, vi tảo được xem là một mắt xích quan trọng trong chuỗi thức ăn tự nhiên và giữ vai trò như hệ thống lọc sinh học giúp ổn định các thông số môi trường. Trong nuôi trồng thủy sản, vi tảo vô cùng quan trọng bởi nó là nguồn thức ăn cho động vật phù du, các loại ấu trùng, động vật thân mềm ăn lọc, cá bột và một số loài cá trưởng thành. Nếu thiếu vi tảo, mọi nguồn lợi hải sản không thể tồn tại vì không có nguồn thức ăn hữu cơ ban đầu [1]. Ngoài ra, nó còn góp phần bảo vệ môi trường nuôi thủy sản bằng cách tiêu thụ bớt lượng muối khoáng dư thừa hoặc được nuôi trồng công nghiệp để tạo ra nguồn thức ăn nuôi tôm hay thuốc bổ trợ giàu protein, vitamine, carotenoid, astaxanthine, các acid béo không bão hòa và vi khoáng dùng cho người,… Trong số các loài vi tảo biển, tảo silic chiếm khoảng 60% - 70% về thành phần loài và sinh khối [1].

Vì vậy, sự phân bố của tảo silic thường phản ánh khá đầy đủ xu thế chung của toàn bộ sinh vật phù du. Vỏ silic của tảo rất bền và không bị phân hủy sau khi tảo chết, số lượng lớn các mảnh vỏ này dần tích lũy ở đáy các thủy vực tạo thành lớp diatomid dày. Diatomid là loại nguyên liệu xốp, nhẹ, mịn được khai thác và sử dụng trong vận chuyển chất lỏng nitroglycerin, làm vật liệu lọc, xử lý ô nhiễm môi trường, vật liệu cách nhiệt, làm chất phụ gia trong sản xuất kem đánh răng, xi măng, phân bón,…[2]. Các tầng diatomid còn là cơ sở để xác định tuổi của lớp địa tầng và lịch sử của vỏ Trái đất từ cuối kỷ Jura cho đến nay.

Ngày nay, vật liệu từ tảo silic cung cấp nhiều mặt hàng khác nhau từ sơn móng tay, vật liệu xây dựng, nhiên liệu sinh học và kiểm soát dịch hại. Ngoài ra, tảo silic còn nhiều ứng dụng khác như khám phá dầu, kiểm tra pháp y, chỉ thị môi trường, tạo mô hình sinh học, kiểm tra độc tính và dinh dưỡng của các hệ sinh thái dưới nước [3]. Đặc biệt, các loài trong chi tảo Entomoneis có giá trị kinh tế lớn, ứng dụng trong ngành dược phẩm, thực phẩm và được chứng minh có nguồn acid eicosapentaenoic (EPA) và acid arachidonic (ARA, 20:4ω6) cao [4]. Vì vậy, chi 2 tảo này rất có tiềm năng trong sản xuất EPA và ARA nhưng hiện nay có rất ít tài liệu nghiên cứu về các loài trong chi này.

Từ lâu, nhiều tác giả trên thế giới cũng như Việt Nam đã quan tâm đến sự phân bố và phân loại tảo silic phù du ở biển. Có rất nhiều công trình nghiên cứu về sự sinh trưởng, hoạt động sinh lý, sinh khối, thành phần dinh dưỡng cũng như các yếu tố lí học ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của tảo silic. Ngày nay, việc đốt nhiên liệu hóa thạch cũng như thay đổi mục đích sử dụng đất đã làm tăng khoảng 30% lượng khí carbon dioxide. Khí này vào đại dương kết hợp với nước làm tăng nồng độ ion hydro và đại dương trở nên có tính acid hơn.

Vào năm 2100, giá trị pH có thể giảm 0,5 đơn vị. Acid hóa đại dương có thể gây nhiều tác động lớn đến vòng đời của một số loài cá, các loài động vật có vỏ, gây thiệt hại kinh tế toàn cầu và có thể gây xáo trộn toàn bộ hệ thống sinh học biển [5]. Nhìn chung, khi giá trị pH giảm thì độ phong phú của loài cũng giảm và thành phần loài có nhiều thay đổi sâu sắc. Từ những lí do trên, luận văn “Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng và sinh lý của tảo silic Entomoneis sp.” được thực hiện.

Đối tượng nghiên cứu Tảo silic Entomoneis sp. được phân lập ở rừng ngập mặn Cần Giờ và đang lưu giữ tại phòng thí nghiệm Sinh học - Khoa Sư phạm Khoa học Tự nhiên - Trường Đại học Sài Gòn. Loài này đã được nuôi cấy trên môi trường nước biển nhân tạo (DAM), được khảo sát ảnh hưởng của chất kháng sinh - kháng nấm đến sự sinh trưởng [6]. Mục tiêu nghiên cứu 1.

Định danh tảo silic Entomoneis sp. Khảo sát được ảnh hưởng của mật độ ban đầu đến sự sinh trưởng và sinh lý của tảo silic Entomoneis sp. Xác định được giá trị pH thích hợp cho sự sinh trưởng và sinh lý của tảo silic Entomoneis sp. Nội dung nghiên cứu 1.

Tách chiết ADN tổng số tảo silic Entomoneis sp., sử dụng gen chỉ thị rbcL-3P, xây dựng và phân tích cây phát sinh loài. Xây dựng đường cong tăng trưởng, tốc độ tăng trưởng, năng suất sinh khối 3 của tảo silic Entomoneis sp. với các mật độ ban đầu khác nhau. Khảo sát ảnh hưởng của các giá trị pH khác nhau đến mật độ tế bào, hiệu suất lượng tử tối đa của quang hệ II (Fv/ Fm).

Đóng góp của luận văn Cung cấp dẫn liệu về sự sinh trưởng, sinh lý cũng như ảnh hưởng của pH đến tảo silic Entomoneis sp. phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu cơ bản và nuôi trồng thủy sản. Cung cấp những tài liệu cần thiết để tiến hành các nghiên cứu di truyền sâu hơn về tảo silic Entomoneis sp.