Luận án tiến sĩ: Đa dạng và sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide từ nấm ký sinh côn trùng tại khu bảo tồn Copia và vườn quốc gia Xuân Sơn

• Tác giả: Nguyễn Thị Thùy Vân
• Người hướng dẫn: PGS.TS Dương Minh Lam
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
• Chuyên ngành: Vi sinh vật học
• Đề tài: Nghiên cứu đa dạng và sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của nấm ký sinh côn trùng tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
• 1.1. Nấm và nấm ký sinh côn trùng
• 1.1.1. Giới thiệu về nấm
• 1.1.2. Nấm ký sinh côn trùng
• 1.1.2.1. Sơ lược về nấm ký sinh côn trùng
• 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên vật liệu và đối tượng nghiên cứu
• 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.1.2. Hóa chất và thiết bị
• 2.1.3. Môi trường
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp vi sinh vật học
• 2.2.2. Các phương pháp sinh học phân tử
• 2.2.3. Phương pháp tách chiết và tinh sạch cyclooligomer depsipeptide
• 2.2.4. Các phương pháp phân tích
• 2.2.5. Phương pháp toán học
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đa dạng nấm ký sinh côn trùng phân lập từ mẫu thu ở Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn
• 3.1.1. Kết quả phân lập và nghiên cứu đặc điểm của nấm ký sinh côn trùng ở Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn
• 3.1.2. Một số nhận xét về đa dạng các chủng nấm ký sinh côn trùng tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn
• 3.2. Khả năng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của các chủng nấm ký sinh côn trùng đã phân lập
• 3.2.1. Định loại chủng nấm CPA14V bằng đặc điểm hình thái và sinh học phân tử
• 3.2.1.1. Đặc điểm hình thái của chủng nấm CPA14V
• 3.2.1.2. Định loại chủng nấm CPA14V bằng phương pháp sinh học phân tử
• 3.2.2. Nghiên cứu môi trường và điều kiện nuôi cấy sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của chủng nấm C
• 3.2.2.1. Lựa chọn môi trường lên men sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide
• 3.2.2.2. Ảnh hưởng của độ pH môi trường đến sự sinh trưởng và khả năng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của chủng C
• 3.2.2.3. Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến sinh trưởng và khả năng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của chủng nấm C
• 3.2.2.4. Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến sinh trưởng và khả năng sinh tổng hợp cyclooligomer depsipeptide của chủng nấm C
• 3.3. Nghiên cứu tách chiết, tinh sạch và xác định cấu trúc cyclooligomer depsipeptide từ C
• 3.3.1. Tách chiết và tinh sạch cyclooligomer depsipeptide từ C. cateniannulata CPA14V ở quy mô phòng thí nghiệm
• 3.3.2. Xác định cấu trúc hóa học của cyclooligomer depsipeptide
• 3.4. Nghiên cứu khảo sát một số hoạt tính sinh học của các cao chiết tổng, phân đoạn và chất sạch beauvericin của chủng nấm C
• 3.4.1. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào in vitro
• 3.4.2. Đánh giá hoạt tính chống oxi hóa
• 3.4.3. Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về nấm ký sinh côn trùng và cyclooligomer depsipeptide

Nấm ký sinh côn trùng là nhóm nấm gây bệnh cho côn trùng, đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái. Chúng có khả năng sinh tổng hợp các chất chuyển hóa thứ cấp, trong đó cyclooligomer depsipeptide (COD) là nhóm hoạt chất đặc biệt. COD được cấu tạo từ các đơn phân gồm 2-hydroxycarboxylic acid và 2-amino acid, sinh tổng hợp nhờ hệ enzyme non-ribosomal peptide synthetase (NRPSs). COD từ nấm ký sinh côn trùng có phổ hoạt tính sinh học rộng, bao gồm khả năng gây độc tế bào, kháng virus, chống khối u và ức chế enzyme. Nghiên cứu này tập trung vào đa dạng sinh học và sinh tổng hợp COD từ các chủng nấm ký sinh côn trùng tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia và Vườn quốc gia Xuân Sơn.

1.1. Vai trò của nấm ký sinh côn trùng

Nấm ký sinh côn trùng không chỉ kiểm soát quần thể côn trùng mà còn có khả năng cộng sinh với thực vật, hỗ trợ quá trình dinh dưỡng. Các loài thuộc chi Metarhizium và Beauveria thường được sử dụng trong đấu tranh sinh học và y học. Chúng sản xuất các độc tố giúp tiêu diệt côn trùng và ngăn chặn sự cạnh tranh của vi sinh vật khác.

1.2. Tầm quan trọng của cyclooligomer depsipeptide

Cyclooligomer depsipeptide (COD) là nhóm hoạt chất tự nhiên có tiềm năng ứng dụng trong y dược. COD từ nấm ký sinh côn trùng đã được chứng minh có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư và kháng virus. Nghiên cứu này nhằm khám phá khả năng sinh tổng hợp COD từ các chủng nấm tại Copia và Xuân Sơn.

II. Phương pháp nghiên cứu và kết quả

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp vi sinh vật học, sinh học phân tử và phân tích hóa học để phân lập, định loại và nghiên cứu khả năng sinh tổng hợp COD của các chủng nấm ký sinh côn trùng. Kết quả cho thấy sự đa dạng về thành phần loài nấm tại Copia và Xuân Sơn, trong đó chủng Cordyceps cateniannulata được ghi nhận lần đầu tiên tại Việt Nam. Chủng này có khả năng sinh tổng hợp COD với hiệu suất cao trong điều kiện nuôi cấy tối ưu.

2.1. Phân lập và định loại nấm

Các mẫu nấm được phân lập từ côn trùng thu thập tại Copia và Xuân Sơn. Phương pháp sinh học phân tử dựa trên vùng gen ITS, LSU và Rpb1 được sử dụng để định loại chủng nấm. Kết quả xác định được 15 chủng nấm ký sinh côn trùng, trong đó chủng CPA14V thuộc loài Cordyceps cateniannulata.

2.2. Sinh tổng hợp và tách chiết COD

Chủng CPA14V được nuôi cấy trong các môi trường khác nhau để tối ưu hóa quá trình sinh tổng hợp COD. Phương pháp HPLC và NMR được sử dụng để tách chiết và xác định cấu trúc hóa học của COD. Kết quả cho thấy COD từ chủng này có hoạt tính sinh học cao, đặc biệt là khả năng gây độc tế bào và chống oxy hóa.

III. Ứng dụng và ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc khai thác và ứng dụng cyclooligomer depsipeptide từ nấm ký sinh côn trùng trong y dược. Kết quả nghiên cứu góp phần bổ sung vào danh mục nguồn gen và bảo tồn đa dạng sinh học tại Copia và Xuân Sơn. Đồng thời, chủng Cordyceps cateniannulata được xác định có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất các hoạt chất sinh học có giá trị cao.

3.1. Tiềm năng ứng dụng trong y dược

COD từ chủng CPA14V có hoạt tính gây độc tế bào và chống oxy hóa, mở ra tiềm năng ứng dụng trong điều trị ung thư và các bệnh liên quan đến stress oxy hóa. Nghiên cứu này là tiền đề cho các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hoạt động và ứng dụng thực tiễn của COD.

3.2. Đóng góp cho bảo tồn đa dạng sinh học

Nghiên cứu ghi nhận sự đa dạng của nấm ký sinh côn trùng tại Copia và Xuân Sơn, góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu về nguồn gen và bảo tồn các loài nấm có giá trị sinh học cao.