Nghiên Cứu Đặc Điểm Của Chủng Xạ Khuẩn Sinh Kháng Sinh Chống Bệnh Hại Cây Trồng

Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp sinh học nghiên cứu đặc điểm của chủng xạ khuẩn thsd sinh kháng sinh chống bệnh hại cây, điều tra thực trạng, phân tích số liệu, đề xuất

• Tác giả: Lê Thị Thanh Nga
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Thanh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm TP.Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Vi Sinh
• Đề tài: Nghiên Cứu Đặc Điểm Chủng Xạ Khuẩn Sinh Kháng Sinh Chống Bệnh Hại Cây Trồng
• Loại tài liệu: Luận Văn Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2001
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Xạ khuẩn và chất kháng sinh có nguồn gốc xạ khuẩn
• 1.2. Hoạt tính sinh học của chất kháng sinh từ xạ khuẩn
• 1.3. Các nhóm chất kháng sinh chính có nguồn gốc xạ khuẩn
• 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men tạo chất kháng sinh ở xạ khuẩn
• 1.5. Phòng chống dịch hại cây trồng

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Đặc Điểm Chủng Xạ Khuẩn Sinh Kháng Sinh

Nghiên cứu về xạ khuẩn sinh kháng sinh là một lĩnh vực quan trọng trong nông nghiệp hiện đại. Các chủng xạ khuẩn có khả năng sản sinh ra các chất kháng sinh tự nhiên, giúp bảo vệ cây trồng khỏi các bệnh hại cây trồng. Việc tìm hiểu đặc điểm của các chủng này không chỉ giúp nâng cao năng suất cây trồng mà còn bảo vệ môi trường. Nghiên cứu này cũng mở ra hướng đi mới cho nền nông nghiệp bền vững.

1.1. Đặc Điểm Của Xạ Khuẩn Trong Nông Nghiệp

Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật có khả năng sinh kháng sinh, phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Chúng có cấu trúc tế bào tương tự vi khuẩn nhưng khác biệt ở khả năng hình thành bào tử. Đặc điểm này giúp xạ khuẩn tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt và sản sinh ra các chất có hoạt tính sinh học cao.

1.2. Vai Trò Của Kháng Sinh Tự Nhiên Trong Nông Nghiệp

Kháng sinh tự nhiên từ xạ khuẩn có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát dịch hại. Chúng giúp giảm thiểu việc sử dụng hóa chất độc hại, bảo vệ sức khỏe con người và môi trường. Việc ứng dụng kháng sinh tự nhiên trong nông nghiệp đang trở thành xu hướng phát triển bền vững.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Xạ Khuẩn

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nhưng nghiên cứu về xạ khuẩn sinh kháng sinh cũng gặp phải nhiều thách thức. Việc phân lập và xác định các chủng xạ khuẩn có khả năng sinh kháng sinh hiệu quả là một nhiệm vụ khó khăn. Ngoài ra, sự cạnh tranh giữa các vi sinh vật trong môi trường nuôi cấy cũng ảnh hưởng đến khả năng sản xuất kháng sinh.

2.1. Khó Khăn Trong Việc Phân Lập Chủng Xạ Khuẩn

Phân lập các chủng xạ khuẩn có khả năng sinh kháng sinh là một thách thức lớn. Nhiều chủng xạ khuẩn không phát triển tốt trong môi trường nuôi cấy tiêu chuẩn, dẫn đến khó khăn trong việc nghiên cứu và ứng dụng.

2.2. Tác Động Của Môi Trường Đến Khả Năng Sinh Kháng Sinh

Môi trường nuôi cấy có thể ảnh hưởng lớn đến khả năng sinh kháng sinh của xạ khuẩn. Các yếu tố như pH, nhiệt độ và thành phần dinh dưỡng cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất cao nhất trong sản xuất kháng sinh.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Xạ Khuẩn Sinh Kháng Sinh

Để nghiên cứu đặc điểm của chủng xạ khuẩn sinh kháng sinh, các nhà khoa học thường sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp này bao gồm phân lập, nuôi cấy, và phân tích hóa học để xác định hoạt tính sinh học của các chất kháng sinh được sản sinh.

3.1. Phương Pháp Phân Lập Và Nuôi Cấy

Phân lập xạ khuẩn từ mẫu đất hoặc nước là bước đầu tiên trong nghiên cứu. Sau đó, các chủng xạ khuẩn được nuôi cấy trong môi trường thích hợp để đánh giá khả năng sinh kháng sinh.

3.2. Phân Tích Hóa Học Các Chất Kháng Sinh

Sau khi thu được các chủng xạ khuẩn, việc phân tích hóa học các chất kháng sinh là cần thiết. Các phương pháp như sắc ký lỏng cao áp (HPLC) thường được sử dụng để xác định cấu trúc và hoạt tính của các chất này.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Kháng Sinh Từ Xạ Khuẩn

Kháng sinh từ xạ khuẩn không chỉ có ứng dụng trong y học mà còn trong nông nghiệp. Chúng được sử dụng để phòng trừ các bệnh hại cây trồng, giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Việc ứng dụng này đang được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ.

4.1. Ứng Dụng Trong Bảo Vệ Thực Vật

Kháng sinh từ xạ khuẩn có thể được sử dụng để kiểm soát các bệnh do nấm và vi khuẩn gây ra. Chúng giúp giảm thiểu thiệt hại cho cây trồng và tăng cường sức đề kháng tự nhiên.

4.2. Tác Động Đến Năng Suất Cây Trồng

Việc sử dụng kháng sinh tự nhiên từ xạ khuẩn đã chứng minh hiệu quả trong việc nâng cao năng suất cây trồng. Nghiên cứu cho thấy rằng các cây trồng được xử lý bằng kháng sinh có khả năng chống chịu tốt hơn với các điều kiện bất lợi.

V. Kết Luận Về Nghiên Cứu Xạ Khuẩn Sinh Kháng Sinh

Nghiên cứu về xạ khuẩn sinh kháng sinh mở ra nhiều triển vọng cho nông nghiệp bền vững. Việc phát triển và ứng dụng các kháng sinh tự nhiên không chỉ giúp bảo vệ cây trồng 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

Nghiên cứu về xạ khuẩn sẽ tiếp tục được mở rộng, với nhiều ứng dụng mới trong nông nghiệp và y học. Các nhà khoa học đang tìm kiếm các chủng xạ khuẩn mới có khả năng sinh kháng sinh mạnh mẽ hơn.

5.2. Hướng Đi Mới Trong Nông Nghiệp Bền Vững

Việc ứng dụng kháng sinh tự nhiên từ xạ khuẩn sẽ là một phần quan trọng trong chiến lược phát triển nông nghiệp bền vững. Điều này không chỉ giúp tăng năng suất mà còn bảo vệ sức khỏe con người và môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU Hàng năm các loại dịch hại cây tréng đã gây những tổn thất to lớn cho sản xuất nông nghiệp, trước tình trạng đó con người sử dụng các loại thuốc hóa học để phòng trừ dịch hại nhằm hạn chế tác hại đo chúng gây ra. Việc sử dụng các loại hóa chất trong sản xuất nông nghiệp đã làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ con người, vật nuôi, gây ô nhiễm môi trường và mất cân bằng sinh thái. Để xây dựng một nền nông nghiệp sạch và bền vững cần hạn chế đến mức thấp nhất việc sử dụng các chất hóa học tổng hợp. Vì vậy, hiện nay các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu tìm ra các chất có hoạt tính sinh học có nguồn gốc tự nhiên ( kháng sinh, các chất kích thích sinh trưởng.

) để ứng dụng cho sản xuất nông nghiệp. Trong đó, các CKS có nguồn gốc vi sinh vật ( đặc biệt từ xạ khuẩn ) đang rất được chú ý. Để góp phan tìm hiểu khả năng ứng dụng của CKS từ xạ khuẩn trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt trong lĩnh vực phòng trừ bệnh hại cây trồng chúng tôi thực hiện để tài “ Nghiên cứu đặc điểm của chủng xạ khuẩn THs, sinh kháng sinh chống bệnh hại cây trồng ”. SVTH: Lê Thị Thanh Nga Trang| LUẬN VAN TỐT NGHIỆP KHOA 1997-2001 GVHD: TS.

Trần Thị Thanh Phan I TONG QUAN TAI LIEU 0 lực nh sự nghiên cứu chat khang sini AS): Nhà vi sinh vật hoc người Anh Alexander Fleming là người đầu tiên đặt nén móng cho khoa học nghiên cứu CKS. Ông đã phát hiện ra penixilin trong khi tiến hành thí nghiệm nuôi cấy vi khuẩn Staphylococcus aureus trên đĩa thạch, tình cờ một bào tử nấm xanh trong không khí rơi vào. Ông quan sát thấy hiện tượng kỳ lạ: xung quanh khuẩn lạc của nấm xanh xuất hiện một vòng tròn trong suốt không có vi khuẩn này phát triển. Điều đó chứng tỏ loại nấm xanh đã sinh ra một chất ức chế và tiêu diệt S.Ong đã phân lập và định loại vi nấm này là Penicillium notatum và đặt tên cho chất kháng khuẩn là penixilin.

Fleming đã cấy chủng nấm này vào môi trường dịch thể và phát hiện dịch nuôi cấy cũng có khả năng ức chế và tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh. Tháng 2-1929 Fleming công bố kết quả phát hiện vé khả năng ức chế vi khuẩn của nấm Penicillium notatum tại câu lạc bộ y học Luân Đôn. Thời đó do còn nhiều hạn chế của khoa học kỹ thuật penixilin chưa được tinh chế nên công trình của Fleming đã bị lãng quên. Khi chiến tranh thế giới thứ hai diễn ra ngày càng ác liệt, nhu cầu cấp bách phải chữa trị vết thương nhiễm trùng cho các binh lính thì pinixilin của Fleming mới được quan tâm trở lại.

Nhờ sự giúp đỡ của một nhóm các nhà khoa học bao gồm Abraham, Chain, Florey thì penixilin đã được tỉnh chế thành công và khẳng định giá trị to lớn của nó trong công tác điều trị bệnh nhiễm trùng. Kể từ đó penixilin chính thức được dùng để chữa bệnh và cũng từ đó trong lịch sử y học xuất hiện một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên CKS chính thức ra đời. Tốc độ tìm kiếm CKS ngày càng được đẩy mạnh. Có thể nói thời kỳ hoàng kim của CKS là những năm 1939-1959.

Hàng loạt các CKS đã được tách chiết và xác định như: streptomixin, neomixin, gramixidin, clotetraxiclin, erytromixin. Và ngày nay nhiều CKS mới vẫn đang được SVTH:L2ThjThankNga—itst—‘“‘séSCSTM*;*;*;*;*‘* CMD: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHÓA 1997-2001 GVHD: TS. Trần Thị Thanh tiến hành tìm kiếm và phát hiện. Nếu năm 1940 chỉ có một CKS đầu tiên là penixilin được phát hiện thì đến năm 1980 đã có tới 5.000 chất từ xạ khuẩn).

Tuy nhiên chỉ có 2- 4% CKS đủ tiêu chuẩn để sử dụng rộng rãi trong thực tiễn y học. CKS không những dùng để chữa bệnh nhiễm trùng mà còn sử dụng chống bệnh ung thư. Ngay từ những năm 1950, CKS đã được nghiên cứu sử dụng phòng chống bệnh và kích thích tăng trưởng cho động vật nuôi. CKS còn được nghiên cứu để sử dụng trong công nghiệp chế biến và bảo quản lương thực thực phẩm [5,trang 3].

Ở Việt Nam từ năm 1951-1952 giáo sư Đặng Văn Ngữ đã nghiên cứu sản xuất dịch lọc penixilin để rửa vết thương cho thương binh trong chiến dịch Thu - Đông. Năm 1955 dưới sự lãnh đạo của giáo sư Đặng Văn Ngữ những tinh thể penixilin đầu tiên được ra đời {6, trang 6]. Tuy nhiên do còn nhién nguyên nhân mà việc nghiên cứu sản xuất CKS của nước ta còn nhiều hạn chế. Công việc nghiên cứu CKS đã, đang và sẽ là để tài thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau trên thế giới.

Có thể nói công nghệ sản xuất CKS đang là một trong những hướng phát triển mạnh mẽ của công nghệ sinh học. Xa khuẩn và CKS có nguồn gốc xe khuẩn: 1. Đặc điểm của xa khuẩn: Xạ khuẩn là một nhóm vi sinh vật đơn bào, phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Về mặt cấu tạo, xạ khuẩn có nhiều nét khác với nấm mốc nhưng lại giống với vi khuẩn: kích thước xạ khuẩn tương tự kích thước vi khuẩn, xạ khuẩn chưa có nhân phân hoá, thành tế bào xạ khuẩn không chứa xenluloza hay kitin, tế bào phân chia theo kiểu phân bào vô ty, xạ khuẩn không có giới tính.

Đặc điểm nổi bật của xạ khuẩn là có hệ khuẩn ty phát triển như hệ khuẩn ty của nấm mốc, phân nhánh và không có vách ngăn. Hệ khuẩn ty bao gồm rất nhiều khuẩn ty kết lại với nhau tạo thành từng búi. Kích thước và khối lượng của hệ khuẩn ty thường không ổn định, tuỳ thuộc vào từng loài và điều kiện nuôi cấy. SVTH: Lê Thị Thanh Nga Trang 3 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHÓA 1997-2001 GVHD: TS.

Trần Thị Thanh Trong môi trường dịch thể, xạ khuẩn không làm đục môi trường như vi khuẩn mà mọc thành một lớp màng trên bể mặt hoặc lắng ở đáy bình thành từng đám như những sợi bông. Khi nuôi cấy trên môi trường thạch, dựa vào hướng phát triển trong và ngoài của hệ khuẩn ty đối với môi trường mà người ta chia thành hai loại khuẩn ty: khuẩn ty khí sinh (KTKS) và khuẩn ty cơ chất (KTCC). KTCC cắm sâu vào môi trường để hấp thu nước và thức ăn. KTKS phát triển trên bể mặt môi trường.

Phần cuối của KTKS tạo thành cuống sinh bào tử. Cuống sinh bào tử dài, ngắn khác nhau tuỳ từng loài xạ khuẩn. Cuống sinh bào tử có thể thẳng, lượn sóng, uốn cong, xoắn lò xo, xoắn ốc, xoắn hình mốc câu. Chúng có thể phân bố theo kiểu mọc đơn, hay mọc vòng, mọc thành chùm.

Hình thái cuống sinh bào tử là đặc điểm quan trọng để phân loại xạ khuẩn. Bào tử của xạ khuẩn được hình thành từ cuống sinh bào tử, thường có hình câu, hình ovan, hình trụ. Bé mặt bào tử có các dang: nhấn, dang gai, dang xù xi. KTKS phát triển tạo thành các khuẩn lạc thường chắc, xù xì, có dang vôi, dạng lông tơ, dạng nhung hay bột mịn.

chúng thường có các mau: đỏ, lục, xám, đen,. Một số xạ khuẩn tiết các sắc tố tan trong môi trường nuôi cấy. Kích thước của khuẩn lạc xạ khuẩn có thể thay đổi tùy từng loài và từng diéu kiện nuôi cấy, mỗi khuẩn lạc thường có đường kính từ 0,5-2mm, có loài khuẩn lạc có đường kính 10mm. Khuẩn lạc xạ khuẩn có ba lớp: lớp vỏ ngoài, lớp trong, lớp giữa.

Lớp ngoài gồm các sợi bện chặt lại với nhau, lớp trong tương đối xốp hơn, còn lớp giữa có cấu trúc tổ ong. Về cấu tạo tế bào, tế bào xạ khuẩn có cấu tạo tương tự tế bào vi khuẩn. Gồm có: thành tế bào, màng nguyên sinh chất, tế bào chất, chất nhân, các hạt dự trữ, không bào. Thành tế bào: gồm 3 lớp: lớp ngoài dày khoảng 60 -120A°, khi khuẩn ty già lớp này có thể dày đến 150 - 200 A° được cấu tạo từ lipit.

Lớp giữa rắn chắc dày khoảng 50 A°, lớp trong dày khoảng 50 A°. Thành tế bào còn chứa nhiều enzim và tham gia vào quá trình trao đổi chất. SVTH: Lê Thị Thanh Nga Trang 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHÓA 1997-2001 GVHD: TS. Trần Thị Thanh Màng nguyên sinh chất: dày khoảng 50 nm, được cấu tạo bởi 2 thành phần photpholipit và protein.

Chức năng chủ yếu của mang là diéu hoà sự hấp thu các chất dinh dưỡng vào tế bào. Tế bào chất của xạ khuẩn tương tự tế bào chất của vi khuẩn, bên trong chứa nucleotit, không bào, các hạt dự trữ. nhưng không có ty thể. Xa khuẩn thuộc cơ thể dị dưỡng, nguồn cacbon chúng sử dụng được là tỉnh bột, đường, axit hữu cơ, polysacarit, protein,.

Nguồn nitơ vô cơ thường dùng là muối amon, muối nitrat,. Nguồn nitơ hữu cơ thường là pepton, protein ,cao ngô ,cao nấm men. Đa số xạ khuẩn là sinh vật hiếu khí, ưa ẩm, một số xạ khuẩn ưa nhiệt. Xạ khuẩn thường phát triển tốt trong môi trường pH trung tính, hơi kiểm.

ˆ + »* + Xa khuẩn phân bố rộng rãi trong tự nhiên : trong đất, nước ao hổ, một phần trong bùn và trong các chất hữu cơ khác. Quan trọng và đáng chú ý hơn cả là xạ khuẩn trong đất. Ở nhiều vùng trên thế giới số lượng xạ khuẩn trong đất chiếm 20-40% tổng số các vi sinh vật trong đất (6, Trang 7]. Số lượng xạ khuẩn trong đất không chỉ phụ thuộc vào loại đất mà còn phụ thuộc vào mức độ canh tác của đất và khả năng bao phủ của thực vật.

Xạ khuẩn có mặt trong tất cả các loại đất và vào các mùa trong năm, đất giàu dinh dưỡng và lớp đất trên bể mặt (khoảng 40 cm) thường gặp số lượng rất lớn xạ khuẩn, tuy nhiên số lượng xạ khuẩn trong đất cũng thay đổi theo thời gian trong năm. Xạ khuẩn là một trong những loại vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong tự nhiên, chúng tích cực tham gia vào các quá trình chuyển hoá các hợp chất trong đất, trong nước. Trong quá trình trao đổi chất xạ khuẩn còn có thể sinh ra các loại chất hữu cơ: Vitamin nhóm B, một số axít hữu cơ như axít lactit, axetic.các loại enzim như: proteaza, amilaza .và các chất kích thích sinh trưởng thực vật. Một số loài thuộc chi Frankia có khả năng tạo nốt sin ở những cây không thuộc bộ đậu và có khả năng cố định nito.

SVTH: Lê Thị Thanh Nga Trang5 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHÓA 1997-2001 GVHD: TS. Trần Thị Thanh Đặc điểm quan trọng nhất của xạ khuẩn là khả năng hình thành CKS, khoảng 60-70% xạ khuẩn được phân lập từ đất có khả năng này. Cho tới nay, hơn 6000 CKS được biết thì có khoảng 60% CKS có nguồn gốc xạ khuẩn [5, trang 4].