Nghiên cứu chủng xạ khuẩn VN08A12 có tiềm năng ứng dụng trong xử lý bệnh bạc lá lúa

Nghiên cứu chủng xạ khuẩn VN08A12 Streptomyces toxytricini trong xử lý bệnh bạc lá lúa, ứng dụng công nghệ nano sinh học thân thiện với môi trường.

• Tác giả: Nguyễn Đình Hải
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đỗ Quang
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Nano sinh học
• Đề tài: Nghiên Cứu Chủng Xạ Khuẩn VN08A12: Giải Pháp Sinh Học Cho Bệnh Bạc Lá Lúa
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Tổng quan chung về xạ khuẩn
• 1.2. Phân bố của xạ khuẩn trong tự nhiên
• 1.3. Đặc điểm hình thái của xạ khuẩn
• 1.4. Sự hình thành bào tử của xạ khuẩn
• 1.5. Cấu tạo của xạ khuẩn
• 1.6. Các phương pháp phân loại xạ khuẩn
• 1.7. Đặc điểm hình thái và tính chất nuôi cấy
• 1.8. Phân loại hóa học (Chemotaxonomy)
• 1.9. Đặc điểm hóa sinh
• 1.10. Phân loại số (Numerical taxonomy)
• 1.11. Phân loại dựa trên trình tự gene 16s rRNA
• 1.12. Phân loại xạ khuẩn chi Streptomyces
• 1.13. Các chất có hoạt tính sinh học từ xạ khuẩn
• 1.14. Bệnh bạc lá lúa và các biện pháp phòng trừ
• 1.15. Tình hình nghiên cứu kiểm soát bệnh bằng biện pháp sinh học
• 1.16. Vật liệu nghiên cứu
• 1.16.1. Chủng xạ khuẩn VN08A12 và sản phẩm lên men
• 1.16.2. Vi sinh vật kiểm định
• 1.16.3. Giống đỗ xanh thử nghiệm nghiên cứu
• 1.16.4. Chuột thí nghiệm
• 1.16.5. Môi trường nghiên cứu
• 1.17. Dụng cụ, thiết bị và máy móc
• 1.18. Phương pháp nghiên cứu
• 1.18.1. Định loại chủng xạ khuẩn
• 1.18.2. Chọn lọc môi trường nuôi cấy phù hợp nhất cho khả năng sinh kháng sinh của VN08A12
• 1.18.3. Đánh giá ảnh hưởng của dịch lên men xạ khuẩn lên cây đậu xanh
• 1.18.4. Phương pháp thử nghiệm ảnh hưởng của dịch lên men xạ khuẩn lên chuột
• 1.19. Phân loại chủng xạ khuẩn VN08A12
• 1.19.1. Đặc điểm sinh học
• 1.19.2. Đặc tính hóa sinh
• 1.19.3. Trình tự 16S-rRNA của chủng VN08-A12
• 1.20. Kết quả chọn lọc môi trường sinh kháng sinh phù hợp cho VN08A12
• 1.21. Kết quả thử nghiệm ảnh hưởng của sản phẩm lên men chủng VN08A12 đến sự sinh trưởng và phát triển của cây đỗ xanh
• 1.22. Kết quả thử nghiệm ảnh hưởng của sản phẩm lên men chủng VN08A12 đến sự sinh trưởng và phát triển của chuột bạch
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu chủng xạ khuẩn VN08A12 trong nông nghiệp

Chủng xạ khuẩn VN08A12, thuộc loài Streptomyces toxytricini, đã được nghiên cứu với tiềm năng ứng dụng trong việc xử lý bệnh bạc lá lúa. Bệnh này do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây ra, ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất lúa gạo tại Việt Nam. Việc tìm kiếm các giải pháp sinh học như xạ khuẩn VN08A12 không chỉ giúp kiểm soát bệnh mà còn bảo vệ môi trường.

1.1. Đặc điểm sinh học của chủng xạ khuẩn VN08A12

Chủng xạ khuẩn VN08A12 có khả năng sinh sản và phát triển mạnh mẽ trong môi trường nuôi cấy. Đặc điểm hình thái của nó cho thấy sự phân nhánh mạnh mẽ, giúp tăng cường khả năng sản xuất các chất kháng sinh tự nhiên.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu xạ khuẩn trong nông nghiệp

Nghiên cứu về xạ khuẩn VN08A12 không chỉ giúp phát triển các biện pháp sinh học hiệu quả mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường và nâng cao năng suất lúa. Việc ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp đang trở thành xu hướng tất yếu.

II. Vấn đề bệnh bạc lá lúa và thách thức trong kiểm soát

Bệnh bạc lá lúa là một trong những bệnh gây hại chính ở Việt Nam, làm giảm năng suất lúa gạo lên tới 60%. Các biện pháp phòng trừ hiện tại như sử dụng hóa chất chưa mang lại hiệu quả cao. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp sinh học như xạ khuẩn VN08A12 là cần thiết.

2.1. Nguyên nhân gây ra bệnh bạc lá lúa

Bệnh bạc lá lúa chủ yếu do vi khuẩn Xanthomonas oryzae gây ra, lây lan nhanh chóng trong điều kiện thời tiết ẩm ướt. Việc hiểu rõ nguyên nhân gây bệnh là bước đầu tiên trong việc phát triển các biện pháp phòng trừ hiệu quả.

2.2. Thách thức trong việc kiểm soát bệnh

Các biện pháp hóa học thường gây ra tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. Do đó, việc phát triển các biện pháp sinh học như xạ khuẩn VN08A12 là một thách thức lớn nhưng cũng là cơ hội để cải thiện tình hình.

III. Phương pháp nghiên cứu chủng xạ khuẩn VN08A12

Nghiên cứu chủng xạ khuẩn VN08A12 được thực hiện thông qua các phương pháp phân lập, nuôi cấy và thử nghiệm tác động của nó lên cây trồng và động vật thí nghiệm. Các phương pháp này giúp đánh giá hiệu quả của xạ khuẩn trong việc kiểm soát bệnh bạc lá lúa.

3.1. Phân lập và nuôi cấy chủng xạ khuẩn

Chủng xạ khuẩn VN08A12 được phân lập từ mẫu đất và nuôi cấy trong môi trường dinh dưỡng phù hợp. Quá trình này giúp tối ưu hóa điều kiện sinh trưởng và phát triển của chủng xạ khuẩn.

3.2. Thử nghiệm tác động của xạ khuẩn lên cây trồng

Các thử nghiệm được thực hiện trên cây đậu xanh để đánh giá tác động của dịch lên men từ xạ khuẩn VN08A12. Kết quả cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong sự sinh trưởng và phát triển của cây.

IV. Ứng dụng thực tiễn của xạ khuẩn VN08A12 trong nông nghiệp

Chủng xạ khuẩn VN08A12 không chỉ có khả năng kiểm soát bệnh bạc lá lúa mà còn có thể được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp bền vững. Việc sử dụng xạ khuẩn như một giải pháp sinh học giúp giảm thiểu hóa chất độc hại và bảo vệ môi trường.

4.1. Kết quả nghiên cứu ứng dụng xạ khuẩn

Nghiên cứu cho thấy xạ khuẩn VN08A12 có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh, từ đó nâng cao năng suất lúa. Các thử nghiệm thực địa đã chứng minh tính khả thi của việc ứng dụng xạ khuẩn trong sản xuất nông nghiệp.

4.2. Lợi ích của việc sử dụng xạ khuẩn trong nông nghiệp

Việc sử dụng xạ khuẩn VN08A12 không chỉ giúp kiểm soát bệnh mà còn cải thiện chất lượng đất và tăng cường sức đề kháng cho cây trồng. Điều này góp phần vào việc phát triển nông nghiệp bền vững.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu chủng xạ khuẩn VN08A12 mở ra hướng đi mới trong việc kiểm soát bệnh bạc lá lúa. Việc phát triển các giải pháp sinh học như xạ khuẩn không chỉ giúp nâng cao năng suất lúa mà còn bảo vệ môi trường. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho ngành nông nghiệp.

5.1. Tương lai của nghiên cứu xạ khuẩn trong nông nghiệp

Nghiên cứu về xạ khuẩn VN08A12 sẽ tiếp tục được mở rộng để tìm kiếm các chủng xạ khuẩn mới có khả năng ứng dụng trong nông nghiệp. Điều này sẽ góp phần vào việc phát triển các biện pháp sinh học hiệu quả hơn.

5.2. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hoạt động của xạ khuẩn VN08A12 và khả năng tương tác của nó với các vi sinh vật khác trong môi trường. Điều này sẽ giúp tối ưu hóa ứng dụng của xạ khuẩn trong sản xuất nông nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây ra là một trong những bệnh gây thiệt hại nghiêm trọng cho sản xuất lúa gạo tại Việt Nam và nhiều vùng trồng lúa trên thế giới, với mức giảm năng suất có thể lên tới 60% tổng sản lượng hàng năm. Các biện pháp truyền thống như sử dụng thuốc hóa học, chọn lọc giống lúa mang gene kháng bệnh và phòng trừ dịch hại tổng hợp vẫn chưa đạt hiệu quả cao do sự đa dạng và khả năng kháng thuốc của vi khuẩn gây bệnh. Trong bối cảnh đó, việc ứng dụng các chủng xạ khuẩn có khả năng sinh kháng sinh tự nhiên để kiểm soát sinh học bệnh bạc lá lúa được xem là hướng đi tiềm năng, vừa hiệu quả vừa thân thiện với môi trường.

Chủng xạ khuẩn VN08A12 thuộc chi Streptomyces toxytricini được phân lập từ mẫu lá rụng tại động Phong Nha - Kẻ Bàng, Quảng Bình, có khả năng sinh các chất kháng sinh ức chế vi khuẩn Xoo. Nghiên cứu nhằm phân loại chính xác chủng VN08A12, đánh giá khả năng sinh kháng sinh trên các môi trường nuôi cấy khác nhau, đồng thời thử nghiệm ảnh hưởng của sản phẩm lên men chủng này lên cây đỗ xanh và chuột thí nghiệm để kiểm tra tính thân thiện với môi trường sinh thái. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các chủng Xoo phân lập từ miền Bắc Việt Nam, với thời gian thực hiện trong năm 2012 tại Viện Vi sinh và Công nghệ sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội.

Kết quả nghiên cứu góp phần mở rộng hiểu biết về tiềm năng ứng dụng xạ khuẩn trong kiểm soát sinh học bệnh bạc lá lúa, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển các sản phẩm sinh học thay thế thuốc hóa học, hướng tới phát triển nông nghiệp bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết phân loại vi sinh vật dựa trên đặc điểm hình thái, sinh hóa và phân tử: Sử dụng các phương pháp phân loại truyền thống kết hợp với kỹ thuật sinh học phân tử, đặc biệt là phân tích trình tự gen 16S rRNA để xác định chính xác chủng xạ khuẩn VN08A12 thuộc loài Streptomyces toxytricini.

• Mô hình kiểm soát sinh học bệnh thực vật: Ứng dụng các vi sinh vật có khả năng sinh kháng sinh tự nhiên để ức chế vi khuẩn gây bệnh, giảm thiểu sử dụng thuốc hóa học, bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả phòng trừ bệnh.

• Khái niệm về hoạt tính sinh học của xạ khuẩn: Xạ khuẩn là nguồn cung cấp chính các chất kháng sinh tự nhiên, chiếm khoảng 80% tổng số kháng sinh được phát hiện, với khả năng sản xuất đa dạng các hợp chất có hoạt tính sinh học như aminoglycosides, tetracyclines, macrolides.

• Khái niệm về tính thân thiện môi trường: Đánh giá ảnh hưởng của sản phẩm lên men xạ khuẩn lên sinh vật mô hình (cây đỗ xanh và chuột thí nghiệm) nhằm đảm bảo không gây độc hại, góp phần phát triển các giải pháp sinh học an toàn.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Chủng xạ khuẩn VN08A12 được phân lập từ mẫu lá rụng tại Quảng Bình; 10 nòi vi khuẩn Xoo phân lập từ các vùng trồng lúa miền Bắc Việt Nam; các vi sinh vật kiểm định khác như Micrococcus luteus, Escherichia coli, Bacillus cereus, Saccharomyces cerevisiae.

• Phương pháp phân tích:

  • Phân loại chủng xạ khuẩn dựa trên đặc điểm hình thái, sinh hóa và phân tử (trình tự gen 16S rRNA).
  • Thử nghiệm khả năng sinh kháng sinh trên 7 môi trường nuôi cấy khác nhau, chọn môi trường tối ưu dựa trên vòng ức chế vi khuẩn Xoo.
  • Thử nghiệm ảnh hưởng của dịch lên men xạ khuẩn lên cây đỗ xanh (giống KT11) và chuột bạch nuôi thí nghiệm, đánh giá sự sinh trưởng và phát triển.
  • Phân tích dữ liệu bằng các phương pháp thống kê, lặp lại thí nghiệm 3 lần để đảm bảo độ tin cậy.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được tiến hành trong năm 2012 tại Viện Vi sinh và Công nghệ sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân loại chủng VN08A12: Chủng VN08A12 có đặc điểm hình thái điển hình của chi Streptomyces, với khuẩn lạc chắc, xù xì màu nâu vàng, chuỗi bào tử dài dạng thẳng và xoắn. Trình tự gen 16S rRNA dài 1387 nucleotide cho thấy chủng này có độ tương đồng 100% với loài Streptomyces toxytricini, xác nhận phân loại chính xác.

2. Khả năng sử dụng nguồn carbon: VN08A12 sử dụng hiệu quả các nguồn carbon như D-fructose (++), L-arabinose (+), Rhamnose (+), D-mannitol (+), trong đó D-fructose được sử dụng mạnh nhất, gần bằng khả năng sử dụng glucose. Chủng không sử dụng được nhiều loại đường khác như sucrose, cellobiose.

3. Khả năng chịu muối và đồng hóa Melanin: Chủng không đồng hóa Melanin và có khả năng chịu được nồng độ muối lên tới 4%, cho thấy khả năng thích nghi tốt với môi trường có độ mặn vừa phải.

4. Môi trường nuôi cấy tối ưu: Môi trường Modified Antibiotic Producing Medium (MAPM), với thành phần cải tiến thay thế khô đậu tương bằng bã đậu tươi, cho kết quả sinh kháng sinh tốt nhất với vòng ức chế vi khuẩn Xoo lớn hơn đáng kể so với các môi trường khác (p < 0.05). Vòng kháng khuẩn trên môi trường MAPM đạt kích thước trung bình khoảng 4 cm, vượt trội so với môi trường APM và YS.

5. Ảnh hưởng lên sinh vật mô hình: Sản phẩm lên men của VN08A12 không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sự sinh trưởng của cây đỗ xanh và chuột bạch trong thí nghiệm, chứng tỏ tính thân thiện với môi trường và an toàn sinh học.

Thảo luận kết quả

Kết quả phân loại chủng VN08A12 dựa trên đặc điểm hình thái và trình tự gen 16S rRNA phù hợp với các nghiên cứu trước đây về phân loại xạ khuẩn chi Streptomyces, khẳng định độ chính xác và tin cậy của phương pháp sinh học phân tử trong phân loại vi sinh vật. Khả năng sử dụng các nguồn carbon đa dạng và chịu được nồng độ muối đến 4% cho thấy chủng có tiềm năng phát triển trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau, phù hợp cho ứng dụng thực tế.

Việc lựa chọn môi trường MAPM cải tiến đã nâng cao hiệu quả sinh kháng sinh của VN08A12, đồng thời giảm chi phí nguyên liệu bằng cách sử dụng bã đậu thay thế khô đậu tương, phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam. Vòng ức chế vi khuẩn Xoo lớn trên môi trường này chứng tỏ khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ của chủng, mở ra triển vọng ứng dụng trong kiểm soát sinh học bệnh bạc lá lúa.

Thí nghiệm trên cây đỗ xanh và chuột bạch cho thấy sản phẩm lên men không gây độc hại, đảm bảo an toàn sinh thái, phù hợp với xu hướng phát triển nông nghiệp bền vững. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu về ứng dụng xạ khuẩn trong kiểm soát sinh học các bệnh thực vật khác, đồng thời bổ sung dữ liệu mới về chủng VN08A12.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh vòng ức chế vi khuẩn Xoo trên các môi trường khác nhau và bảng thống kê khả năng sử dụng nguồn carbon của chủng VN08A12, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả và đặc điểm sinh học của chủng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển quy trình sản xuất sinh kháng sinh từ chủng VN08A12 trên môi trường MAPM: Tối ưu hóa quy trình lên men trong vòng 7 ngày, áp dụng tại các cơ sở sản xuất sinh học để tạo nguồn nguyên liệu kiểm soát bệnh bạc lá lúa.

2. Ứng dụng sản phẩm lên men VN08A12 trong canh tác lúa: Khuyến cáo phun sản phẩm lên men trên ruộng lúa bị nhiễm bệnh bạc lá nhằm giảm thiểu sử dụng thuốc hóa học, nâng cao hiệu quả phòng trừ và bảo vệ môi trường, thực hiện trong vòng 1-2 vụ mùa.

3. Mở rộng nghiên cứu thử nghiệm trên đồng ruộng: Thực hiện các thí nghiệm quy mô lớn tại các vùng trồng lúa miền Bắc Việt Nam để đánh giá hiệu quả thực tế và điều chỉnh liều lượng, thời điểm phun phù hợp.

4. Đánh giá an toàn sinh học và tác động môi trường lâu dài: Tiếp tục theo dõi ảnh hưởng của sản phẩm lên các sinh vật có ích trong đất và hệ sinh thái nông nghiệp, đảm bảo không gây tác động tiêu cực, thực hiện trong vòng 1-3 năm.

5. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa tập huấn cho nông dân và cán bộ kỹ thuật về sử dụng sản phẩm sinh học từ VN08A12, nâng cao nhận thức và kỹ năng áp dụng biện pháp sinh học trong quản lý dịch hại.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ sinh học, Vi sinh vật: Nghiên cứu về phân loại, đặc điểm sinh học và ứng dụng xạ khuẩn trong kiểm soát sinh học bệnh thực vật.

2. Chuyên gia và cán bộ kỹ thuật nông nghiệp: Áp dụng các giải pháp sinh học thân thiện môi trường trong quản lý bệnh bạc lá lúa, giảm thiểu sử dụng thuốc hóa học.

3. Doanh nghiệp sản xuất và kinh doanh sinh phẩm sinh học: Phát triển sản phẩm sinh học dựa trên chủng xạ khuẩn VN08A12, mở rộng thị trường và nâng cao giá trị sản phẩm.

4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách nông nghiệp: Xây dựng chính sách khuyến khích ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp bền vững, bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

1. Chủng xạ khuẩn VN08A12 có đặc điểm gì nổi bật?
   VN08A12 thuộc loài Streptomyces toxytricini, có khuẩn lạc chắc, xù xì màu nâu vàng, chuỗi bào tử dài dạng thẳng và xoắn, sử dụng hiệu quả các nguồn carbon như D-fructose và chịu được muối đến 4%.

2. Môi trường nào phù hợp nhất để sinh kháng sinh từ VN08A12?
   Môi trường Modified Antibiotic Producing Medium (MAPM) cải tiến với bã đậu tươi thay thế khô đậu tương cho hiệu quả sinh kháng sinh cao nhất, tạo vòng ức chế vi khuẩn Xoo lớn nhất.

3. Sản phẩm lên men của VN08A12 có an toàn với cây trồng và động vật không?
   Thí nghiệm trên cây đỗ xanh và chuột bạch cho thấy sản phẩm không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sự sinh trưởng, chứng tỏ tính thân thiện và an toàn sinh học.

4. VN08A12 có thể ứng dụng trong kiểm soát bệnh bạc lá lúa như thế nào?
   Sản phẩm lên men có thể được phun trực tiếp lên ruộng lúa để ức chế vi khuẩn Xoo, giảm thiểu sử dụng thuốc hóa học, góp phần kiểm soát bệnh hiệu quả và bền vững.

5. Làm thế nào để phát triển sản phẩm sinh học từ VN08A12?
   Cần tối ưu quy trình lên men trên môi trường MAPM, thử nghiệm quy mô lớn trên đồng ruộng, đánh giá an toàn môi trường và đào tạo người sử dụng để triển khai rộng rãi.

Kết luận

• Chủng xạ khuẩn VN08A12 được xác định là Streptomyces toxytricini dựa trên đặc điểm hình thái và trình tự gen 16S rRNA với độ tương đồng 100%.
• VN08A12 có khả năng sinh kháng sinh mạnh trên môi trường MAPM, hiệu quả ức chế vi khuẩn Xoo gây bệnh bạc lá lúa.
• Sản phẩm lên men của chủng không gây ảnh hưởng tiêu cực đến cây đỗ xanh và chuột thí nghiệm, đảm bảo tính thân thiện với môi trường.
• Nghiên cứu mở ra hướng ứng dụng kiểm soát sinh học bệnh bạc lá lúa, giảm thiểu sử dụng thuốc hóa học, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững.
• Các bước tiếp theo bao gồm tối ưu quy trình sản xuất, thử nghiệm quy mô lớn trên đồng ruộng và đánh giá an toàn sinh học lâu dài, đồng thời chuyển giao công nghệ cho nông dân và doanh nghiệp.

Hãy tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp sinh học để bảo vệ mùa màng và môi trường nông nghiệp Việt Nam!

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN ĐÌNH HẢI NGHIÊN CỨU CHỦNG XẠ KHUẨN VN08A12 - STREPTOMYCES TOXYTRICINI CÓ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ BỆNH BẠC LÁ LÚA VÀ THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ NANÔ SINH HỌC Hà Nội – 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN ĐÌNH HẢI NGHIÊN CỨU CHỦNG XẠ KHUẨN VN08A12 - STREPTOMYCES TOXYTRICINI CÓ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ BỆNH BẠC LÁ LÚA VÀ THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành : Công nghệ Nanô sinh học Mã số : Chuyên ngành đào tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ NANÔ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYÔN §øC QUANG Hà Nội – 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] iii MỤC LỤC CHƢƠNG 1. Mục đích của đề tài. Tổng quan chung về xạ khuẩn.

Phân bố của xạ khuẩn trong tự nhiên. Đặc điểm hình thái của xạ khuẩn. Sự hình thành bào tử của xạ khuẩn. Cấu tạo của xạ khuẩn.

Các phương pháp phân loại xạ khuẩn. Đặc điểm hình thái và tính chất nuôi cấy. Phân loa ̣i hóa ho ̣c (Chemotaxonomy). Đặc điểm hóa sinh.

Phân loại số (Numerical taxonomy). Phân loa ̣i dựa trên triǹ h tự gene 16s rRNA. Phân loại xạ khuẩn chi Streptomyces. Các chất có hoạt tính sinh học từ xạ khuẩn.

Bệnh bạc lá lúa và các biện pháp phòng trừ. Tình hình nghiên cứu kiểm soát bệnh bằng biện pháp sinh học. Vật liệu nghiên cứu. Chủng xạ khuẩn VN08A12 và sản phẩm lên men.

Vi sinh vật kiểm định. Giố ng đỗ xanh thử nghiê ̣m nghiên cứu. Chuột thí nghiệm. Môi trường nghiên cứu .19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Dụng cụ, thiết bị và máy móc. Phương pháp nghiên cứu. Định loại chủng xạ khuẩn. Chọn lọc môi trường nuôi cấy phù hợp nhất cho khả năng sinh kháng sinh của VN08A12.

Đánh giá ảnh hưởng của dịch lên men xạ khuẩn lên cây đậu xanh. Phương pháp thử nghiệm ảnh hưởng của dịch lên men xạ khuẩn lên chuột. Phân loại chủng xạ khuẩn VN08A12. Đặc điểm sinh học.

Đặc tính hóa sinh. Trình tự 16S-rRNA của chủng VN08-A12. Kết quả chọn lọc môi trường sinh kháng sinh phù hợp cho VN08A12. Kết quả thử nghiệm ảnh hưởng của sản phẩm lên men chủng VN08A12 đến sự sinh trưởng và phát triển của cây đỗ xanh.

Kết quả thử nghiệm ảnh hưởng của sản phẩm lên men chủng VN08A12 đến sự sinh trưởng và phát triển của chuột bạch .47 TÀI LIỆU THAM KHẢO.48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT APM Antibiotic Producing Medium (Môi trường sinh kháng sinh) MAPM Modified Antibiotic Producing Medium (Môi trường sinh kháng sinh cải tiến) BĐ Môi trường APM dùng bã đậu thay thế cho khô đậu tương BĐ1 Môi trường thay thế dùng bã đậu ủ 1 ngày BĐ4 Môi trường thay thế dùng bã đậu ủ 4 ngày CT Công thức DNA Deoxyribonucleic acid NA Nutrient agar Xoo Xanthomonas oryzae pv. oryzae YM Yeast - extract Mannitol YS Yeast - extract Soluble starch LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] vi DANH MỤC BẢ NG STT Tên bảng Trang Bảng 2. Các sản phẩm tự nhiên từ vi sinh vật và ứng dụng của chúng. Các môi trường dùng cho nghiên cứu.

Danh sách về thành phần các môi trường dùng cho VN08A12. Khả năng sử dụng các nguồn đường khác nhau của VN08A12. Kế t quả Search Blast trin ̀ h tự gen 16s – rRNA trên GenBank. Vòng ức chế của chủng VN08A12 đối với 10 nòi Xoo (D-d, cm).

Ảnh hưởng của sản phẩm lên men chủng VN08A12 đến sự sinh trưởng và phát triển của đỗ xanh. Ảnh hưởng của sản phẩm lên men chủng VN08A12 đến sự sinh trưởng và phát triển của chuột bạch .46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] vii DANH MỤC HÌ NH STT Tên hình Trang Hình 3. Bản đồ phân bố 10 chủng X. oryzae ở miền Bắc - Việt Nam.

Hình thái học của chủng xạ khuẩn VN08A12. Khả năng đồng hóa các nguồn carbon khác nhau. Khả năng chịu muối và khả năng đồng hóa. Trình tự 16S-rRNA của chủng VN08A12.

Cây phân loa ̣i chủng VN08-A12 dựa trên. Cây phân loa ̣i chủng VN08-A12 dựa trên. Trên môi trường YS. Trên môi trường.

Vòng kháng khuẩn của VN08A12 trên các môi trường .43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 1 CHƢƠNG 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây ra là một trong những bệnh gây hại chính ở Việt Nam cũng như ở các vùng trồng lúa trên thế giới. Bệnh đã gây giảm năng suất lúa gạo ở Châu Á lên tới 60% tổng năng suất lúa hàng năm [4,8].

Có rất nhiều biện pháp ngăn chă ̣n sự bùng phát dịch bệnh như: chọn lọc và phát triển các dòng lúa mang các gene kháng bệnh, dùng chất hóa học để diệt trừ vi khuẩn gây bệnh, phòng trừ dịch hại tổng hợp [17]. Tuy nhiên, các biện pháp này vẫn chưa đem lại hiê ̣u quả cao. Xạ khuẩn (Actinomycetes) là một nhóm vi sinh vật nhân sơ thuộc vào giới các vi khuẩn gram dương. Xạ khuẩn có những đặc điểm quý riêng biệt; đó là nguồn sản xuất tự nhiên các chất kháng sinh và các chất có hoạt tính sinh học [20].

Gần đây người ta ước tính rằng cứ 10000 chất kháng sinh được khám phá ra từ các vi sinh vật, thì 2/3 các chất đó được sản xuất từ xạ khuẩn; và nhiều chất trong số đó là các thuốc kháng sinh đang được ứng dụng và sản xuất rộng rãi ngày nay. Các nghiên nhà cứu chỉ ra rằng: cứ 1000 chủng xạ khuẩn được phân lập một cách ngẫu nhiên, thì khoảng 10 chủng sẽ sinh streptomycin và 4 chủng sẽ sinh tetracycline [2,3]. Bộ sưu tập hơn 3000 chủng xạ khuẩn {những chủng này được phân lập ngẫu nhiên từ các mẫu đất của Việt Nam [14]} tại Bảo tàng giống chuẩn Việt Nam (Viện Vi Sinh và công nghệ sinh học, ĐHQGHN) hứa hẹn tiềm năng tìm ra các chất kháng sinh và các chất có hoạt tính sinh học mới dùng cho việc khống chế và tiêu diệt vi khuẩn X. oryzae gây bệnh bạc lá lúa ở Việt Nam hiện nay.

Vì thế, việc sử dụng xạ khuẩn và các chất có hoạt tính sinh học do chúng sinh ra để khống chế sinh học (sử dụng cân bằng các vi sinh vật và các sản phẩm tự nhiên của chúng để kìm hãm, ức chế vi sinh vật gây bệnh do đó thúc đẩy cây trồng phát triển tốt hơn) và kiểm soát bệnh bạc lá lúa có triển vọng là một phương pháp hiệu quả và thân thiện về mặt sinh thái và môi trường. Xuấ t phát từ thực tiễn trên , chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu chủng xạ khuẩn VN08A12 – Streptomyces toxytricini có tiềm năng ứng dụng trong xử lý dịch bệnh bạc lá lúa và thân thiện với môi trƣờng”. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Mục đích của đề tài  Phân loại đến cấp độ loài của chủng xạ khuẩn có tiềm năng được sử dụng trong việc phòng chống dịch bệnh bạc lá lúa ở Việt Nam.

 Tiến hành thử nghiệm tác động của chủng xạ khuẩn nghiên cứu trên động vật nuôi thí nghiệm (chuột bạch) và một loài cây nông nghiệp quan trọng (cây đậu xanh) để kiểm tra sự tương tác của chủng xạ khuẩn với các sinh vật trong môi trường sống. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN TÀ I LIỆU 2. Tổng quan chung về xạ khuẩn 2. Phân bố của xạ khuẩn trong tự nhiên Xạ khuẩn có trong đất, nước, rác, phân chuồng, bùn, thậm chí cả trong cơ chất mà vi khuẩn và nấm mốc không phát triển được.

Sự phân bố của xạ khuẩn phụ thuộc vào khí hậu, thành phần đất, mức độ canh tác và thảm thực vật. Theo Waksman thì trong một gam đất có khoảng 29.000 mầm xạ khuẩn, chiếm 9 - 45% tổng số VSV [32]. Sự phân bố của xạ khuẩn còn phụ thuộc nhiều vào độ pH môi trường, chúng có nhiều trong các lớp đất trung tính và kiềm yếu hoặc axit yếu 6,8 - 7,5. Xạ khuẩn có rất ít trong lớp đất kiềm hoặc axit và càng hiếm trong các lớp đất rất kiềm, số lượng xạ khuẩn trong đất cũng thay đổi theo thời gian trong năm.

Một trong những đặc tính quan trọng nhất của xạ khuẩn là khả năng hình thành chất kháng sinh, 60 - 70% xạ khuẩn được phân lập từ đất có khả năng sinh chất kháng sinh. Cho tới nay khoảng hơn 8000 chất kháng sinh hiện biết trên thế giới thì có tới 80% là do xạ khuẩn sinh ra [2]. Trong số đó có trên 15% có nguồn gốc từ các loại xạ khuẩn hiếm như Micromonospora, Actinomadura, Actinoplanes, Streptoverticillium, Streptosporangium… Điều đáng chú ý là các xạ khuẩn hiếm đã cung cấp nhiều chất kháng sinh có giá trị đang dùng trong y học như gentamixin, tobramixin, vancomixin, rosamixi. Ngoài ra, xạ khuẩn tham gia tích cực vào các quá trình chuyển hoá nhiều hợp chất trong đất, nước.

Dùng để sản xuất nhiều enzym như proteaza, amylaza, xenluloza…một số axit amin và axit hữu cơ. Một số xạ khuẩn có thể gây bệnh cho người, động vật [5]. Đặc điểm hình thái của xạ khuẩn  Khuẩn lạc Đặc điểm nổi bật của xạ khuẩn là có hệ sợi phát triển, phân nhánh mạnh và không có vách ngăn (chỉ trừ cuống bào tử khi hình thành bào tử). Hệ sợi xạ khuẩn mảnh hơn của nấm mốc với đường kính thay đổi trong khoảng 0,2 -1 mm đến 2 mm, chiều dài có thể đạt tới một vài cm [5,9].

Kích thước và khối lượng hệ sợi thường không ổn định và phụ thuộc vào điều kiện sinh lý và nuôi cấy. Kích thước của hệ sợi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 xạ khuẩn là một trong những đặc điểm phân biệt khuẩn lạc của xạ khuẩn và khuẩn lạc của nấm mốc vì hệ sợi của nấm mốc có đường kính rất lớn, thay đổi từ 5 - 50 mm, dễ quan sát bằng mắt thường. Khuẩn lạc của xạ khuẩn thường chắc, xù xì có dạng da, dạng vôi, dạng nhung tơ hay dạng màng dẻo. Khuẩn lạc xạ khuẩn có màu sắc khác nhau: đỏ, da cam, vàng, nâu, xám, trắng…tuỳ thuộc vào loài và điều kiện ngoại cảnh.

Kích thước và hình dạng của khuẩn lạc có thể thay đổi tuỳ loài và tuỳ vào điều kiện nuôi cấy như thành phần môi trường, nhiệt độ, độ ẩm… Đường kính mỗi khuẩn lạc chỉ chừng 0,5- 2 mm nhưng cũng có khuẩn lạc đạt tới đường kính 1cm hoặc lớn hơn.