Tài liệu: Nghiên cứu đặc điểm chủng nấm sợi sinh kháng sinh và ứng dụng

Nghiên cứu nấm sợi sinh kháng sinh giúp phòng trừ bệnh hại cây trồng hiệu quả, bền vững. Khám phá đặc điểm chủng nấm và ứng dụng thực tiễn.

• Người hướng dẫn: ThS. Trần Thị Minh Bình
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm TP. HCM
• Chuyên ngành: Sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu đặc điểm chủng nấm sợi sinh kháng sinh và ứng dụng trong phòng trừ bệnh hại cây trồng
• Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp trường
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Khái niệm và đặc điểm chung nấm sợi sinh kháng sinh

Nấm sợi sinh kháng sinh là những loài nấm có khả năng tạo ra các chất kháng sinh tự nhiên, giúp ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây hại. Những chủng nấm sợi này được phân lập từ các môi trường tự nhiên như rừng ngập mặn và có tiềm năng ứng dụng cao trong phòng trừ bệnh hại cây trồng. Đặc biệt, chủng Aspergillus terreus D1 được tuyển chọn từ 58 chủng nấm sợi cho thấy hoạt tính đối kháng rất mạnh với Bacillus subtilis. Nấm sợi sinh kháng sinh sở hữu những đặc tính quan trọng: khả năng sản xuất các hợp chất kháng sinh tự nhiên, độ bền cao trong các điều kiện môi trường khác nhau, và an toàn cho cây trồng. Việc nghiên cứu đặc điểm sinh học và phân loại chủng nấm sợi là bước quan trọng để ứng dụng hiệu quả trong nông nghiệp bền vững.

1.1. Định nghĩa nấm sợi và khả năng sinh kháng sinh

Nấm sợi là nhóm vi sinh vật có sợi nấm (mycelium) và khả năng phân giải các chất hữu cơ. Những chủng nấm sợi sinh kháng sinh sản xuất các chất kháng sinh tự nhiên thông qua quá trình lên men. Các kháng sinh từ nấm sợi có đặc tính ức chế mạnh mẽ đối với các tác nhân bệnh hại. Nghiên cứu cho thấy Aspergillus terreus là loài nấm có hoạt tính đối kháng đáng chú ý, đặc biệt hiệu quả với Phytophthora palmivora gây bệnh thối lá bắp.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và kháng sinh

Khả năng sinh kháng sinh của nấm sợi phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường. Nhiệt độ nuôi cấy tối ưu (25°C), pH môi trường (5.5), nguồn dinh dưỡng carbon và nitrogen ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng kháng sinh. Độ mặn môi trường, thành phần xơ dừa, và thời gian lên men cũng quy định hiệu suất sản xuất. Các điều kiện nuôi cấy thích hợp như glucose 30g, bột đậu tương 0.5g giúp tối đa hóa hoạt tính kháng sinh.

II. Đặc điểm sinh học và phân loại chủng nấm sợi D1

Chủng nấm sợi D1 được xác định thuộc loài Aspergillus terreus thông qua các phương pháp quan sát hình thái và định danh sinh học. Đặc điểm hình thái của chủng này bao gồm sợi nấm màu nâu vàng, bầu bào tạo nên cấu trúc đặc trưng. Phân loại chủng nấm sợi được thực hiện dựa trên việc quan sát cả ở quy mô đại thể (macroscopic) và vi thể (microscopic). Chủng Asp. terreus D1 cho thấy khả năng sinh kháng sinh mạnh với hoạt tính đối kháng đặc biệt cao đối với Bacillus subtilis (D=2,74 cm). Đặc tính sinh học của chủng D1 bao gồm khả năng thích nghi tốt với các điều kiện nuôi cấy đa dạng, tốc độ sinh trưởng nhanh, và sản xuất kháng sinh với nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) thấp, cho thấy hiệu quả cao trong ứng dụng.

2.1. Đặc điểm hình thái và định danh loài

Aspergillus terreus được xác định qua đặc điểm hình thái vi thể điển hình như cấu trúc bầu bào, màu sắc, và hình dạng bao tử. Quan sát đại thể cho thấy colony nấm D1 có màu nâu vàng, với sợi nấm phát triển dày đặc. Phân loại sinh học được xác nhận thông qua so sánh với tiêu chuẩn ngành. Các đặc điểm định danh này là cơ sở để tuyển chọn chủng có tiềm năng cao nhất trong sinh kháng sinh và ứng dụng phòng trừ bệnh.

2.2. Hoạt tính kháng sinh và kháng khuẩn

Chủng D1 biểu hiện hoạt tính kháng sinh rất mạnh với Bacillus subtilis nhưng hoạt tính kháng yếu với Escherichia coli. Kháng nấm của chủng Asp. terreus D1 cho thấy khả năng ức chế mạnh Phytophthora palmivora nhưng không kháng được Colletotrichum sp., Fusarium oxysporum, Rhizoctonia solani. Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) được xác định để đánh giá hiệu suất kháng sinh chính xác.

III. Điều kiện môi trường tối ưu cho sinh trưởng và sản xuất kháng sinh

Việc tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy là chìa khóa để tối đa hóa hoạt tính kháng sinh từ nấm sợi. Nghiên cứu chỉ ra thành phần môi trường nuôi cấy tối ưu bao gồm glucose 30g/l, bột đậu tương 0.5g/l, cao nấm men 2 mg/l, với pH ban đầu 5.5 và nhiệt độ 25°C. Thời gian nuôi cấy 108 giờ cho phép Asp. terreus D1 đạt mức sản xuất kháng sinh cao nhất. Nguồn dinh dưỡng carbon (glucose) đóng vai trò thiết yếu trong quá trình lên men, trong khi nitrogen từ bột đậu tương hỗ trợ sinh trưởng mycelium. Độ mặn môi trường cũng ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng, đặc biệt đối với các chủng phân lập từ rừng ngập mặn. Điều kiện lên men tối ưu giúp nâng cao nồng độ kháng sinh và cải thiện hiệu quả ứng dụng trong phòng trừ bệnh.

3.1. Ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng và vật lý

Nguồn carbon (glucose) ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất sinh kháng sinh của chủng. Nguồn nitrogen từ bột đậu tương hỗ trợ sinh trưởng sợi nấm. Nhiệt độ nuôi cấy (25°C) là điều kiện tối ưu giúp cân bằng sinh trưởng và sản xuất kháng sinh. pH môi trường (5.5) cho phép enzym phân giải hoạt động hiệu quả. Các yếu tố vật lý như thời gian lên men (108 giờ) quy định chu kỳ sản xuất kháng sinh hoàn chỉnh.

3.2. Đặc tính độ bền của kháng sinh

Kháng sinh từ Asp. terreus D1 biểu hiện độ bền nhiệt cao, vẫn giữ hoạt tính 100% sau khi gia nhiệt 100°C trong 40 phút. Độ bền pH rất tốt, hoạt tính mạnh trong khoảng pH 4-7.5, phù hợp với đa số điều kiện môi trường nông nghiệp. Độ bền bảo quản cao, sau 16 tuần ở 4°C hoạt tính không thay đổi, cho phép sử dụng dài hạn trong thực tiễn.

IV. Ứng dụng trong phòng trừ bệnh hại cây trồng

Chủng nấm sợi Asp. terreus D1 có tiềm năng ứng dụng cao trong phòng trừ bệnh hại cây trồng, đặc biệt là bệnh thối lá bắp do Phytophthora palmivora gây ra. Dịch lên men từ chủng D1 chứa kháng sinh có hoạt tính mạnh giúp ức chế nấm P. palmivora. Thử nghiệm cho thấy môi trường nuôi cấy chứa 10% dịch lên men làm giảm 70,16% sinh khối P. palmivora, trong khi 20% dịch lên men làm giảm 29,57% sinh khối sau 4 ngày. Thử nghiệm in vivo trên cây bắp cho kết quả rất khả quan: bào tử của chủng Asp. terreus làm giảm 33,4% tỉ lệ cây bắp chết do bệnh. Ứng dụng chế phẩm sinh học từ nấm sợi mở ra hướng đi mới cho phòng trừ bệnh bền vững, giảm phụ thuộc vào hóa chất hóa học, bảo vệ sinh thái nông nghiệp và an toàn thực phẩm. Tiềm năng thương mại của chế phẩm từ Asp. terreus D1 rất lớn, có thể phát triển thành sản phẩm sinh học bảo vệ thực vật chuyên nghiệp.

4.1. Khả năng ức chế nấm gây bệnh Phytophthora palmivora

Dịch lên men của chủng D1 cho thấy hoạt tính ức chế mạnh đối với P. palmivora, đây là tác nhân gây bệnh thối lá bắp quan trọng. Nồng độ dịch lên men 10-20% đạt hiệu quả ức chế sinh khối nấm 29-70%, cho thấy tiềm năng ứng dụng cao. Cơ chế kháng dựa vào các chất kháng sinh sinh học trong dịch lên men, có tính an toàn cao so với thuốc hóa học truyền thống.

4.2. Kết quả thử nghiệm in vivo và khả năng ứng dụng thực tiễn

Thử nghiệm trên cây bắp cho thấy bào tử của chủng Asp. terreus D1 giảm 33,4% tỉ lệ cây chết do bệnh, chứng tỏ hiệu quả phòng trừ thực tế. Chế phẩm sinh học từ nấm sợi có thể sử dụng phun lá, tưới gốc, phù hợp với nông nghiệp hữu cơ. Tiềm năng phát triển thành sản phẩm thương mại rất lớn, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao giá trị nông sản.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TONG QUAN TAT LIEU 1. Vải nét về nắm sợi. Nắm sợi RNM vả khả ing iC CKS.

Các yếu tổ ảnh hưởng lên khả năng sinh trưởng vả sinh KS của N§ CHƯƠNG 3. VẶT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. VSV Áiểm định. Thiết bị và dụng cụ.

214 Các erent ese ea 22. ig phap ngh 16 22.1, Phuong phip khỏi thạch. Phương pháp due Ib. Phương pháp quan sát hình thái vả định danh nắm sợi.

Quan sắt đại thể 2. Quan sắt vi thé 3. Định danh hằng sinh học phản tử. định sinh khỏi NS 19 3.

Phương pháp khảo sát các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng. và khả năng sinh KS 19 3. Lựa chọn MT nuối cấy thích hợp. Ảnh hưởng của độ mặn.

Ảnh hướng của nguằn dinh dưỡng carbon. Ảnh hưởng của nguằn dinh đường nite.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ 2. Anh hưởng của pH ban đâu. Xáe định động học quả trình lên men 2.

Khảo sắt các điều kiện ánh hưởng lên độ bền CK: 2. Anh hưởng của nhiệt độ. Ảnh hưởng của pH 3263. ông độ ức chẻ tối thiểu MIC 3.8, Khảo sắt khả năng làm giảm sinh khối nắm gây bệnh cảy trồng của dich lên men 2 3.

Phương pháp thử khả năng kháng nắm gây bệnh ở quy mô in vĩvo. Phân lập và tuyển chọn chủng NS có hoạt tính đổi kháng mạnh. ele Nv ae Je 3. Khảo sắt ảnh h èu kiện MT lênkhả inh trưởng và hoạt tính đổi kháng của chủng 4sø.

“Ảnh lướng cáo MT muới oly 332. Anh Incomg ciia nguồn dinh dưỡng carbon 3. Anh Incimg cita ngudn dink dudmg nite 313. Ảnh hưởng của nhiệt độ 34 3-36.

Ảnh hưởng của pH ban đâu. Xác định MIC của CKS từ chủng Asp. Bước đầu tìm hiểu khá năng ứng đụng dịch lên men của chủng 42 ferreus ĐỊ làm giảm sinh khối nắm P. Thử nghiệm kha ning diét nim Phytophthora palmivora gay bénh tén bap CHUONG 4.

KET LUAN VA KIEN NGHỊ PHY LUC DANH MUC NHUNG TU VIET TAT TRONG BAO CAO MIC Minimum Inhibitory Concentration (Néng độ ức chế tối thiểu) MRSA Methicillin Resistant Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus klving methicillin) Mi trường. Chat khang sinh Rimg ngép mặn Ví khuẩn Gram dương Vi khuan Gram âm Vi sinh vat TOM TAT KET QUA NGHIEN CUU DE TAL KHOA HQC VA CONG NGHỆ CAP TRUONG Tên để tải: Nghiên cứu đặc điểm chủng nắm sợi sinh kháng sinh vả ửng dung trong phòng trừ bệnh hại cây trằng. Ma sé: CS.19,44 Chủ nhiệm để tải: Trằn Thị Minh Định Tel: [phone] E-mail: dinhttm/@hemup. Cơ quan chủ trì để tải: Khoa Sinh học Trưởng Đại học Sư phạm TP.

Cơ quan vả cả nhân phổi hợp thực hiện: Nguyễn Thiện Phủ, Khoa Sinh học Trường Đại học Sư phạm TP, HCM. Thời gian thực hiện: 4/2012 -#/2013. Mục tiêu: Tuyển chọn, nghiền cứu vả sử đựng có hiệu quả | chủng nắm sợi vào phòng trữ bệnh hại cây tring. Nội dung chính: ~ Phân lập vả tuyển chọn chủng nắm sợi phản lập tử rừng ngập mặn (RNM) Cần Giờ có hoạt tính khảng sinh mạnh, ~ Khảo sắt hoạt tính kháng khuẩn, kháng nắm của chủng nắm sợi nghiễn cứu.

~ Nghiên cứu các đặc điểm sinh học và phản loại chủng nẳm sợi nghiên cứu. ~ Nghiên cứu các điều kiện môi trường (MT) thích hợp cho sinh trưởng và sinh KS của chủng tuyển chọn. ~ Khảo sắt các tính chấtlï hỏi hắt kháng sinh từ chủng NS nghiên cú ~ Bước đầu thử nghiệm khả năng ức chế nắm gảy bệnh cây trồng của địch lên. men tử chủng nắm sợi nghiên cửu.

Kết quá chính đạt được (khoa học, ứng đụng, đào tạo, kính tế-xã hội): ~ Từ 5§ chủng nắm sợi phân lập từ RNM Cần Giờ, đã tuyển chọn được chủng ĐI cỏ hoạt tính đối kháng rất mạnh với 8acilfus subtilis (D-=2,74 em) va déi khang yéu vai Esherichia coli (D-d=1,10 cm). ~ Đã nghiên cửu đặc điểm sinh học và phân loại đến loài chủng ĐI, kết luận chủng này thuộc loài Aspergillus terreus. ~ Đã khảo sát và tìm ra các điều kiện nuôi cấy thích hợp cho ching 4s terreus) sinh khang sinh mạnh nhất như sau: glucose 30 g, bột đậu tương 0.5 g, cao nấm men 2.7H;O 2 mg, nước cắt 1 lít; pH S.5: nhiệt độ nuôi cấy 25°C; 108 giớ. ~ Đã khảo khả năng kháng nắm của CKS từ ching Asp, terreus D1: khong kháng các loài nắm Colletotrichum sp.

Fusarium oxysporum, Rhizoctonia xolani nhưng có khả năng kháng manh Phytophthora palmivora. ~ Đã xắc định một số đặc điểm của CKS trong dich én men ching Asp. terreus D1: bén nhiệt (đến 100C trong 40 phút hoạt tính vẫn không thay đổi), bên pH (thể hiện hoạt tỉnh rất mạnh trong khoảng pH 4 - 7,5), bên thời gian (khi bảo quản ở 4°C, sau 16 tuần hoạt tỉnh vẫn không thay đôi). ~ Bước đầu tìm hiểu khả nâng ứng dụng địch lên men của chủng.

terreus ĐI trong việc lâm giảm sinh khối ?' palmivora: cho thấy MT có 10% dịch lên men lm giảm 70,16% sinh khối P. palmivora, MT cd 20% làm giảm 29,57% sinh khối #' palarivora sau 4 ngảy nuôi cấy. ~ Đã khảo sắt khả năng tiếu điệt P. palmivora trên cấy bắp, kết quả cho thấy bao tir cia chung Asp.

terreus Lim giảm 33.4% tỉ lệ cây bắp chết đo bệnh. SUMMARY Project Title: Optimizing of culture conditions for antibiotic production of a Sungal strain isolated from Can Gio mangrove and applying it in plant diseases Code number: CS.44 Coordinator: Nguyen Thien Phu, Biology Department, Ho Chi Minh city University of Education. Duration: from 4/2012 to 4/2013 1. Objectives: Isolation, screening for a filamentous fungal strain which has antagonistic activity against plant pathogens and applying in plant disease control, 3.

Main contents + Isolation of filamentous fungal strains from Can Gio mangrove soil. + Screening filamentous fungal isolates for antagonistic activity against bacteria and fungi. ~ Identification and classification of a fungal strain which has effectively antagonistic activity against fungal plant pathogens. Optimizing of culture conditions for antibiotic production of this fungal strain, + Studying on antibiotic properties derived from this strain.

~ _ Testing for plant disease control of this strain. Results obtained - Obtained $8 filamentous fungal isolates with D1 isolate was effectively against Bacillus subtilis, Escherichia coli, Phytoplithora palmivora; but was ineffectively against Colletotrichum sp. Fusarium oxysporum, Rhizoctonia solani Basing on 28S rRNA gene sequence, DI isolate was classificated as Aspergillus terreus. Finding optimized culture conditions for antibiotic production of this fungal strain as following: glucose 30 g, soyal meal 0.

distilled water | litre: pH 5.5; culture temperature 25°C; 108 hours incubation, Antibiotic compounds derived from this strain showed effectively activity against tested microorganisms when treated at 100°C in 40 minutes period. in pH range from 4 to 7.5 and when stored at 4°C for 4 months. 10 per cent of culture broth reduced 70.16 per cent biomass of Phytophthora palmivora; 20 per cent of culture broth reduced 79.57 per cent biomass of P. palmivora after4 days of incubation.

terreusBI spores reduced 33.4 per cent death rate of com caused by P. MO DAU Lido chon dé tai Bệnh cây trồng lâ một trong những yếu tế gây ánh hướng nghiêm trọng nhắt đến nâng suất trong nông nghiệp. Trung bình mỗi năm, lượng nông sản bị mắt mát đo có dại khoảng 33%, bệnh cây trồng khoảng 26% va côn trùng phá hoại khoảng 32% (Khan, 2008). Theo thống kê khác, bệnh cây trồng gảy thiệt hại khoảng 14,1%, có dại khoảng 10.2% và côn trùng khoảng 12,2% (FAOSTAT, 2003; Agrios, 2005).

Trong số các tác nhân gây bệnh cho cây trồng, nắm gây bệnh làm tổn thất nông sản. nhiều nhất, chiếm 42%, tiếp theo lả vi khuẩn 27%, virus 18% vả tuyến trùng 13% (Khan va Jairajpuri, 2010). Để tiêu diệt bệnh cầy trồng, bảo vệ mùa mảng, con người đã sử dụng nhiều loại hóa chất khác nhau. đẫn tới hậu quả: ö nhiễm môi trường (MT).

mắt cân bằng sinh thai, tn du trong nông sản. Sử dụng chất kháng sinh (CKS) và nắm sợi sinh kháng sinh trong kiểm soát bệnh cây trồng là một trong những giải pháp cho nền nông nghiệp an toản và phát triển bên vững. Trong những nam gin đây, nhiều nhà khoa học trong nước cũng như trên thé giới đặc biệt lưu ý đến việc tìm kiếm CKS từ nắm sợi RNM. Bởi theo các nhà khoa học, chúng là nguồn sinh các chất có hoạt tỉnh sinh học dỗi dao, trong đó có CKS.

Và thực tế, họ đã phát hiện nhiều hợp chất kháng khuẩn, kháng nắm, kháng virus. kháng ung thự từ NS rừng ngập mặn với hoạt tính mạnh hơn rắt nhiều so với nắm sợi từ đắt liễn. chứng tỏ đây lá một hướng đi đủng đản. các nghiên cửu về nắm sợi RNM sinh kháng sinh còn ít.

Đặc biệt, nắm sợi ở RNM Cần Giờ sinh kháng sinh vẫn côn nhiều vấn để bỏ ngỏ. œ8 Mục tiêu: Tuyến chọn. nghiên cứu và sử dụng cỏ hiệu quả I chủng nắm sợi vào phòng trừ bệnh hại cây trang. cs Nhiệm vụ ~ Phân lập vá tuyển chọn chủng nắm sợi phản lập tử RNM Cần Giờ có hoạt tính kháng sinh mạnh.

~ Khảo sát hoạt tỉnh kháng khuẩn. kháng nắm của chủng nắm sợi nghiên cửu. ~ Nghiên cửu các đặc điểm sinh học và phân loại chủng nắm sợi nghiên cứu. ~ Nghiên cứu các điểu kiện môi trường (MT) thích hợp cho sinh trưởng và xinh kháng sinh của chủng tuyển chọn.

~ Khảo sát các tính chất lí hóa của CKS tử chúng nắm sợi nghiên cứu. ~ Bước đầu thử nghiệm khả năng ức chế nằm gây bệnh cây tring của địch lên men từ chủng nắm sợi nghiên cửu. œ Đối tượng nghiên cửu: Các chủng nắm sợi phân lập từ RNM Cần Giờ. TONG QUAN TAI LIEU 1.

Vải nét về nắm sợi NS Ia tất cả các nắm không phải nắm men và cũng không sinh mũ nắm (thể quả có kích thước lớn) như ở các nắm lớn. Tuy nhiên ở tất cả các giai đoạn chưa sinh mũ nắm thì hệ sợi nắm của nắm lớn vẫn được gọi là NS và được nghiên cứu về các mặt sinh lí, sinh hóa, đi truyền như các NS khác [3]. Thành phần hóa học của tế bảo NS gồm carbon (40%). nitơ(7 - 8%), hydro (2 - 3%), còn lại là những nguyên tổ lưu huỳnh, phospho, kali, magiẽ, sắt, kẽm.

mangan, đồng, canxi. Sợi nắm thường là một ống hình trụ đải không phân nhánh hoặc phân nhảnh. cỏ kích thước khác nhau. Đường kính của các sợi nằm thưởng 3 - $ um, nhưng cũngcó thẻ tới 10 em.

Các sợi nắm chỉ tăng trưởng ở ngọn. vừa dài ra, vừa ngăn vách (hoặc không ngăn vách), vừa tạo thành các nhánh. Tốc độ tăng trưởng của sợi nắm thay đổi rắt lớn tùy theo loài từ 0,02 mm/giở đến 6 mim/giờ [6]. Khuẩn lạc (KL) NS có hình thái đặc trưng tủy loài.

Ở hằu hết các loài NS, hinh thái KL thay đổi ít nhiễu tùy thuộc vào điểu kiện nuôi cấy, như thành phân MT, nhiệt độ, pH, độ ẩm [6]- NS là những VSV hiếu khi. Hẳu hết các NS sinh trưởng tốt ở nhiệt độ 25°C, trữ những NS gầy bệnh. NS thích hợp với pH 5-6 [24].