Nghiên Cứu Độc Tố Cylindrospermopsin Của Vi Khuẩn Lam Tại Một Số Thủy Vực Ở Đắk Lắk

Luận án tiến sĩ phân tích xác định thành phần loài và khả năng sinh độc tố cylindrospermopsin của vi khuẩn lam trong một số, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng

• Tác giả: Ngô Thị Diễm My
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Thu Liên
• Trường học: Đại học Huế
• Chuyên ngành: Sinh học
• Đề tài: Nghiên Cứu Độc Tố Cylindrospermopsin Từ Vi Khuẩn Lam Ở Đắk Lắk
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Huế

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1.1. Giới thiệu về vi khuẩn lam
• 1.1.2. Đặc điểm chung vi khuẩn lam
• 1.1.3. Phân loại vi khuẩn lam
• 1.1.4. Độc tố cylindrospermopsin
• 1.1.4.1. Cấu trúc hóa học
• 1.1.4.2. Hàm lượng độc tố cylindrospermopsin trong các thủy vực trên thế giới
• 1.1.4.3. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên hàm lượng và sinh tổng hợp CYN
• 1.1.4.4. Quá trình tổng hợp độc tố cylindrospermopsin
• 1.1.4.5. Độc tính của cylindrospermopsin
• 1.1.5. Phương pháp xác định VKL có khả năng sinh độc tố CYN
• 1.1.5.1. Nhóm gen tham gia quá trình sinh tổng hợp độc tố CYN
• 1.1.5.2. Phương pháp nhận dạng, phân loại VKL có khả năng sinh độc tố CYN
• 1.1.5.3. Phương pháp xác định độc tố CYN
• 1.1.6. Tình hình nghiên cứu về độc tố CYN và các loài VKL có khả năng sinh độc tố CYN trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.1.6.1. Trên thế giới
• 1.1.7. Điều kiện tự nhiên chung của khu vực nghiên cứu
• 1.1.7.1. Vị trí địa lý
• 1.1.7.2. Đặc điểm các hồ chứa nghiên cứu
• 1.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.2.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 1.2.1.1. Địa điểm nghiên cứu
• 1.2.1.2. Thời gian nghiên cứu
• 1.2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 1.2.2.1. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa
• 1.2.2.2. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm
• 1.2.2.3. Xử lý số liệu
• 1.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 1.3.1. Thành phần loài VKL hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong, tỉnh Đắk Lắk
• 1.3.1.1. Thành phần loài VKL
• 1.3.1.2. Mô tả hình thái các loài VKL nghiên cứu
• 1.3.1.3. Các loài VKL có khả năng sinh ra độc tố trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong
• 1.3.1.4. Thể tích sinh học của các loài VKL và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong
• 1.3.1.4.1. Thể tích sinh học của các loài VKL và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Ea Nhái
• 1.3.1.4.2. Thể tích sinh học của các loài VKL và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Buôn Phong
• 1.3.1.5. Khả năng sinh độc tố của các chủng tảo phân lập
• 1.3.1.5.1. Kết quả phân lập và nuôi cấy
• 1.3.1.5.2. Hàm lượng độc tố CYN trong các chủng phân lập
• 1.3.1.5.3. Sự hiện diện của các gen liên quan đến sự tổng hợp độc tố CYN trong các chủng VKL
• 1.3.1.5.4. Mối tương quan giữa các gen tổng hợp độc tố và khả năng sinh độc tố CYN trong các chủng
• 1.3.1.6. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên sự biến động thể tích sinh học của các loài VKL sinh độc tố CYN và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong
• 1.3.1.6.1. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên sự biến động thể tích sinh học của các loài VKL sinh độc tố CYN và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Ea Nhái
• 1.3.1.6.2. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên sự biến động thể tích sinh học của các loài VKL sinh độc tố CYN và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Buôn Phong
• 2. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Cylindrospermopsin Từ Vi Khuẩn Lam Ở Đắk Lắk

Đắk Lắk, với mạng lưới hồ chứa phong phú, đóng vai trò quan trọng trong cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất. Tuy nhiên, biến đổi khí hậu và hoạt động nông nghiệp đã gây ra phú dưỡng, thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn lam độc hại, đặc biệt là các loài sinh Cylindrospermopsin. Đây là một vấn đề đáng lo ngại vì độc tố Cylindrospermopsin có thể gây hại cho sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định thành phần loài vi khuẩn lam có khả năng sinh độc tố Cylindrospermopsin trong một số thủy vực ở Đắk Lắk, đánh giá rủi ro tiềm ẩn và xác định các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của chúng. Các nghiên cứu trước đây tại Đắk Lắk chủ yếu tập trung vào thành phần loài thực vật phù du mà chưa đi sâu vào nhóm vi khuẩn lam độc tố, đây là một khoảng trống cần được lấp đầy để bảo vệ nguồn nước và sức khỏe cộng đồng. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý và kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn lam độc hại.

1.1. Tầm Quan Trọng của Nghiên Cứu Độc Tố Cylindrospermopsin

Cylindrospermopsin là một độc tố vi khuẩn lam được quan tâm đặc biệt do khả năng phân bố rộng rãi và tác động độc hại lên nhiều cơ quan. Khác với các độc tố khác, Cylindrospermopsin có thể được giải phóng vào nước ngay cả khi tế bào còn nguyên vẹn, làm tăng nguy cơ phơi nhiễm. Nghiên cứu về Cylindrospermopsin trong nước ở Đắk Lắk là cần thiết để đánh giá mức độ ô nhiễm và đưa ra các biện pháp phòng ngừa.

1.2. Hiện Trạng Nghiên Cứu Vi Khuẩn Lam Tại Đắk Lắk

Mặc dù hiện tượng nước đổi màu và mùi khó chịu thường xuyên xảy ra trong mùa khô ở một số hồ chứa tại Đắk Lắk, các nghiên cứu về vi khuẩn lam độc hại và độc tố Cylindrospermopsin còn hạn chế. Nghiên cứu của Lê Thương (2010) đã quan sát thấy sự xuất hiện của các loài vi khuẩn lam sinh Cylindrospermopsin, nhưng chưa có dữ liệu cụ thể về hàm lượng độc tố Cylindrospermopsin trong hồ. Cần thiết phải có một chương trình giám sát sinh học hiệu quả để bảo vệ an toàn nguồn nước.

II. Nguy Cơ Ô Nhiễm Nguồn Nước Do Cylindrospermopsin Ở Đắk Lắk

Tình trạng ô nhiễm nguồn nước do vi khuẩn lam sinh độc tố Cylindrospermopsin ngày càng trở nên nghiêm trọng ở nhiều nơi trên thế giới, và Đắk Lắk không phải là ngoại lệ. Các hoạt động nông nghiệp không bền vững, xả thải sinh hoạt và công nghiệp không được kiểm soát đã góp phần làm tăng hàm lượng dinh dưỡng trong các hồ chứa, tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn lam phát triển mạnh mẽ. Biến đổi khí hậu, với các hiện tượng thời tiết cực đoan như hạn hán kéo dài, cũng làm gia tăng nguy cơ ô nhiễm Cylindrospermopsin. Sự hiện diện của Cylindrospermopsin trong hồ có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của con người thông qua việc sử dụng nước uống, nước tưới tiêu và các hoạt động giải trí. Cần có các biện pháp giám sát Cylindrospermopsin và quản lý chặt chẽ để giảm thiểu nguy cơ.

2.1. Ảnh Hưởng Của Phú Dưỡng Lên Sự Phát Triển Vi Khuẩn Lam

Phú dưỡng, do dư thừa dinh dưỡng như nitơ và photpho, là nguyên nhân chính dẫn đến sự bùng phát của vi khuẩn lam. Các hoạt động nông nghiệp sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu hóa học không hợp lý, cùng với nước thải sinh hoạt và công nghiệp, đã làm tăng lượng dinh dưỡng trong các hồ chứa ở Đắk Lắk. Tình trạng này tạo điều kiện lý tưởng cho vi khuẩn lam phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là các loài sinh Cylindrospermopsin.

2.2. Tác Động Của Biến Đổi Khí Hậu Đến Độc Tố Vi Khuẩn Lam

Biến đổi khí hậu, với các hiện tượng thời tiết cực đoan như hạn hán kéo dài, làm giảm lượng nước và tăng thời gian tồn lưu nước trong các hồ chứa. Điều này thúc đẩy quá trình phú dưỡng và tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn lam phát triển. Nhiệt độ tăng cao cũng có thể làm tăng độc tính của Cylindrospermopsin, gây ra những tác động tiêu cực đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Theo Huisman và cs., sự ấm lên toàn cầu sẽ kích thích sự nở hoa của nhóm loài vi khuẩn lam độc hại theo hướng tăng cả tần suất, cường độ và thời gian.

2.3. Nguy Cơ Tiềm Ẩn Đối Với Sức Khỏe Cộng Đồng Tại Đắk Lắk

Sự hiện diện của Cylindrospermopsin trong nguồn nước có thể gây ra nhiều nguy cơ cho sức khỏe cộng đồng. Tiếp xúc với độc tố Cylindrospermopsin thông qua nước uống, nước tưới tiêu hoặc các hoạt động giải trí có thể gây ra các vấn đề về gan, thận, phổi và hệ thần kinh. Cần có các biện pháp xử lý Cylindrospermopsin hiệu quả để bảo vệ sức khỏe của người dân Đắk Lắk.

III. Phân Tích Cylindrospermopsin và Thành Phần Loài Ở Đắk Lắk

Để đánh giá chính xác nguy cơ ô nhiễm Cylindrospermopsin, việc phân tích Cylindrospermopsin và xác định thành phần loài vi khuẩn lam là vô cùng quan trọng. Nghiên cứu này tập trung vào việc thu thập mẫu từ các hồ chứa ở Đắk Lắk, sau đó tiến hành phân tích trong phòng thí nghiệm để xác định các loài vi khuẩn lam có khả năng sinh độc tố Cylindrospermopsin và đo lường hàm lượng độc tố trong nước. Các phương pháp phân tích Cylindrospermopsin hiện đại như HPLC-MS/MS được sử dụng để đảm bảo độ chính xác và độ nhạy cao. Kết quả phân tích sẽ cung cấp thông tin quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm Cylindrospermopsin và đưa ra các biện pháp phòng ngừa và xử lý Cylindrospermopsin phù hợp.

3.1. Phương Pháp Phân Tích Cylindrospermopsin Trong Phòng Thí Nghiệm

Các phương pháp phân tích Cylindrospermopsin bao gồm sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) kết hợp với khối phổ (MS/MS) là lựa chọn hàng đầu. Phương pháp này cho phép định lượng chính xác hàm lượng Cylindrospermopsin trong mẫu nước. Trước khi phân tích, mẫu nước cần được xử lý để loại bỏ các tạp chất và làm giàu Cylindrospermopsin. Việc chuẩn hóa quy trình phân tích Cylindrospermopsin là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.

3.2. Xác Định Thành Phần Loài Vi Khuẩn Lam Bằng Phương Pháp Phân Tử

Bên cạnh phương pháp hình thái truyền thống, phương pháp phân tử dựa trên phân tích DNA được sử dụng để xác định thành phần loài vi khuẩn lam một cách chính xác. Kỹ thuật PCR (phản ứng chuỗi polymerase) được sử dụng để khuếch đại các đoạn gen đặc trưng của các loài vi khuẩn lam, sau đó tiến hành giải trình tự gen để xác định loài. Phương pháp này cho phép phát hiện cả những loài vi khuẩn lam khó nhận biết bằng phương pháp hình thái.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Cylindrospermopsin tại Hồ Ea Nhái Đắk Lắk

Nghiên cứu tại hồ Ea Nhái, Đắk Lắk, cho thấy sự hiện diện của một số loài vi khuẩn lam có khả năng sinh độc tố Cylindrospermopsin, trong đó loài Raphidiopsis mediterranea là phổ biến nhất. Hàm lượng Cylindrospermopsin trong hồ biến động theo mùa, đạt đỉnh vào mùa khô khi nhiệt độ cao và hàm lượng dinh dưỡng tăng. Kết quả này cho thấy nguy cơ ô nhiễm Cylindrospermopsin tại hồ Ea Nhái là có thật và cần có các biện pháp giám sát Cylindrospermopsin chặt chẽ. Mối tương quan giữa các yếu tố môi trường và sự phát triển của Raphidiopsis mediterranea cũng được xác định, giúp dự đoán nguy cơ bùng phát vi khuẩn lam.

4.1. Sự Biến Động Theo Mùa Của Cylindrospermopsin Và Raphidiopsis mediterranea

Hàm lượng Cylindrospermopsin trong hồ Ea Nhái có xu hướng tăng vào mùa khô, trùng với thời điểm Raphidiopsis mediterranea phát triển mạnh mẽ. Điều này cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa sự phát triển của loài vi khuẩn lam này và sự gia tăng độc tố Cylindrospermopsin. Các yếu tố như nhiệt độ, ánh sáng và hàm lượng dinh dưỡng có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của Raphidiopsis mediterranea và sự sinh tổng hợp Cylindrospermopsin.

4.2. Ảnh Hưởng Của Các Yếu Tố Môi Trường Lên Độc Tố Cylindrospermopsin

Nghiên cứu cho thấy có mối tương quan giữa hàm lượng Cylindrospermopsin và các yếu tố môi trường như nhiệt độ, pH, hàm lượng nitơ và photpho. Nhiệt độ cao và hàm lượng dinh dưỡng cao có thể thúc đẩy sự phát triển của Raphidiopsis mediterranea và tăng cường quá trình sinh tổng hợp Cylindrospermopsin. Cần có các biện pháp kiểm soát dinh dưỡng để hạn chế sự phát triển của vi khuẩn lam và giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm Cylindrospermopsin.

V. Nghiên Cứu Cylindrospermopsin tại Hồ Buôn Phong Đắk Lắk

Tại hồ Buôn Phong, nghiên cứu xác định được loài Raphidiopsis raciborskii và Anabaena sp. có khả năng sinh độc tố Cylindrospermopsin. Tương tự như hồ Ea Nhái, hàm lượng Cylindrospermopsin cũng biến động theo mùa, đạt đỉnh vào mùa khô. So với hồ Ea Nhái, nồng độ Cylindrospermopsin trung bình tại hồ Buôn Phong thấp hơn, nhưng vẫn đủ để gây ra lo ngại về an toàn nguồn nước. Nghiên cứu cũng tập trung vào việc phân lập và nuôi cấy các chủng vi khuẩn lam từ hồ Buôn Phong để xác định khả năng sinh độc tố Cylindrospermopsin của chúng.

5.1. Phân Bố Của Raphidiopsis raciborskii Và Anabaena sp. Ở Hồ Buôn Phong

Raphidiopsis raciborskii và Anabaena sp. là hai loài vi khuẩn lam phổ biến tại hồ Buôn Phong, cả hai đều có khả năng sinh độc tố Cylindrospermopsin. Sự phân bố của hai loài này có thể khác nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường. Raphidiopsis raciborskii thường phát triển mạnh mẽ trong điều kiện nhiệt độ cao và ánh sáng mạnh, trong khi Anabaena sp. có thể thích nghi với điều kiện ánh sáng yếu hơn.

5.2. So Sánh Hàm Lượng Cylindrospermopsin Giữa Hai Hồ Ea Nhái Và Buôn Phong

Hàm lượng Cylindrospermopsin trung bình tại hồ Buôn Phong thấp hơn so với hồ Ea Nhái, điều này có thể do sự khác biệt về thành phần loài vi khuẩn lam, điều kiện môi trường và hoạt động quản lý. Tuy nhiên, ngay cả nồng độ thấp Cylindrospermopsin cũng có thể gây ra tác động tiêu cực đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Cần có các biện pháp giám sát Cylindrospermopsin thường xuyên để đảm bảo an toàn nguồn nước tại cả hai hồ.

VI. Giải Pháp và Hướng Dẫn Xử Lý Cylindrospermopsin Ở Đắk Lắk

Để bảo vệ nguồn nước và sức khỏe cộng đồng ở Đắk Lắk, cần có các giải pháp toàn diện để xử lý Cylindrospermopsin. Các biện pháp bao gồm kiểm soát nguồn dinh dưỡng, sử dụng công nghệ xử lý Cylindrospermopsin hiệu quả và nâng cao nhận thức cộng đồng. Việc kiểm soát nguồn dinh dưỡng có thể đạt được thông qua quản lý chất thải nông nghiệp và sinh hoạt. Các công nghệ xử lý Cylindrospermopsin như lọc than hoạt tính, oxy hóa nâng cao và xử lý bằng tia cực tím có thể được sử dụng để loại bỏ độc tố khỏi nước. Đồng thời, cần tăng cường giám sát Cylindrospermopsin để phát hiện sớm các trường hợp ô nhiễm và có biện pháp ứng phó kịp thời.

6.1. Kiểm Soát Nguồn Dinh Dưỡng Để Ngăn Chặn Vi Khuẩn Lam

Kiểm soát nguồn dinh dưỡng là biện pháp quan trọng nhất để ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn lam. Cần có các quy định chặt chẽ về quản lý chất thải nông nghiệp, bao gồm việc sử dụng phân bón hợp lý và hạn chế xả thải trực tiếp vào nguồn nước. Xây dựng hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp là cần thiết để loại bỏ các chất dinh dưỡng trước khi xả vào hồ chứa.

6.2. Các Phương Pháp Xử Lý Cylindrospermopsin Hiệu Quả

Có nhiều phương pháp xử lý Cylindrospermopsin hiệu quả, bao gồm lọc than hoạt tính, oxy hóa nâng cao và xử lý bằng tia cực tím. Lọc than hoạt tính là phương pháp đơn giản và hiệu quả để loại bỏ Cylindrospermopsin khỏi nước. Oxy hóa nâng cao sử dụng các chất oxy hóa mạnh như ozone hoặc hydrogen peroxide để phân hủy Cylindrospermopsin. Xử lý bằng tia cực tím có thể phá vỡ cấu trúc phân tử của Cylindrospermopsin, làm mất độc tính của nó.

6.3. Tăng Cường Giám Sát Cylindrospermopsin và Nâng Cao Nhận Thức

Tăng cường giám sát Cylindrospermopsin là cần thiết để phát hiện sớm các trường hợp ô nhiễm và có biện pháp ứng phó kịp thời. Cần thiết lập một mạng lưới giám sát trên toàn tỉnh Đắk Lắk, bao gồm việc thu thập mẫu nước định kỳ và phân tích hàm lượng Cylindrospermopsin. Nâng cao nhận thức cộng đồng về nguy cơ ô nhiễm Cylindrospermopsin và các biện pháp phòng ngừa là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Hiện tượng phú dưỡng tại các thủy vực nước ngọt nội địa kết hợp với sự biến đổi khí hậu toàn cầu đang thúc đẩy sự nở hoa của các loài vi khuẩn lam hại (CyanoHABs) gia tăng về tần suất, cường độ và thời gian tồn tại. Quá trình này không chỉ gây suy giảm chất lượng nước, xáo trộn cấu trúc sinh thái mà còn sản sinh nhiều nhóm độc tố tự nhiên nguy hại, đặc biệt là độc tố cylindrospermopsin (CYN). Khác với microcystin (MC) chủ yếu tồn tại nội bào và chỉ phóng thích khi màng tế bào bị vỡ, phần lớn độc tố CYN được giải phóng trực tiếp ra môi trường nước ngay khi tế bào vi khuẩn lam còn nguyên vẹn. Độc tố CYN mang bản chất phân tử bền vững dưới tác động của các yếu tố lý - hóa tự nhiên, tốc độ phân hủy chậm và tan mạnh trong nước, dẫn đến nguy cơ phơi nhiễm cao đối với các loài thủy sinh cũng như sức khỏe con người thông qua chuỗi thức ăn và nguồn nước sinh hoạt.

Tỉnh Đắk Lắk thuộc khu vực Tây Nguyên với hệ thống thủy vực dạng hồ chứa phong phú, đóng vai trò cung cấp nước uống, nước sinh hoạt, tưới tiêu nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Dưới tác động của các hiện tượng thời tiết cực đoan và hoạt động canh tác nông nghiệp sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, hiện tượng nước đổi màu và xuất hiện mùi hôi vào mùa khô đã xảy ra tại một số hồ chứa. Các nghiên cứu trước đây tại Đắk Lắk (như các khảo sát của Dao năm 1998, 2016 tại Hồ Lắk; Lê Thương năm 2010 tại các hồ Ea Nhái, Ea Suop, Đắk Minh) chỉ tập trung vào thành phần loài và biến động cấu trúc quần xã thực vật phù du, chưa đi sâu khảo sát nhóm vi khuẩn lam sinh độc và hoàn toàn thiếu vắng các dữ liệu định lượng về độc tố CYN cũng như cơ sở phân tử của quá trình sinh tổng hợp độc tố này. Do đó, luận án tiến sĩ sinh học của nghiên cứu sinh Ngô Thị Diễm My với đề tài "Xác định thành phần loài và khả năng sinh độc tố cylindrospermopsin của vi khuẩn lam trong một số thủy vực ở Đắk Lắk" được thực hiện nhằm lấp đầy khoảng trống khoa học nêu trên.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể gồm:

1. Đánh giá sự đa dạng về thành phần loài vi khuẩn lam và vi khuẩn lam có khả năng sinh độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong ở Đắk Lắk.
2. Đánh giá rủi ro tiềm ẩn của nhóm loài vi khuẩn lam có khả năng sinh độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong ở Đắk Lắk.
3. Xác định nhân tố môi trường ảnh hưởng đến sự biến động quần thể vi khuẩn lam có khả năng sinh độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong.

Để đạt được các mục tiêu trên, luận án triển khai 4 nội dung nghiên cứu:

• Xác định thành phần loài vi khuẩn lam và vi khuẩn lam có khả năng sinh độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong ở Đắk Lắk.
• Phân tích sự biến động theo mùa thể tích sinh học của nhóm loài vi khuẩn lam có khả năng sinh độc tố CYN và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong.
• Phân lập và xác định khả năng sinh độc tố CYN của các chủng thông qua xác định sự hiện diện của gen liên quan đến sự sinh tổng hợp độc tố CYN và hàm lượng độc tố của các chủng vi khuẩn lam phân lập được trong hai hồ nghiên cứu.
• Xác định mối tương quan giữa các điều kiện môi trường tự nhiên và sự hiện diện của các loài vi khuẩn lam có khả năng sinh độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong ở Đắk Lắk.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Các loài và chủng vi khuẩn lam (đặc biệt là các loài có tiềm năng sinh độc tố như Raphidiopsis raciborskii, Raphidiopsis mediterranea, Anabaena sp.), độc tố cylindrospermopsin (nội bào và ngoại bào), các gen liên quan đến quá trình sinh tổng hợp CYN (cyrB, cyrC) và các thông số môi trường thủy lý, thủy hóa trong nước hồ.
• Phạm vi không gian: Hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong thuộc tỉnh Đắk Lắk (nằm trong lưu vực hai hệ thống sông lớn là sông Ba và sông Sêrêpốk).
• Phạm vi thời gian: Quá trình theo dõi thực địa, thu mẫu định kỳ phục vụ phân tích được thực hiện từ tháng 5/2019 đến tháng 4/2020.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng hợp hệ thống các công trình nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam liên quan đến vi khuẩn lam, độc tố CYN, con đường sinh tổng hợp, độc tính sinh học và các yếu tố môi trường chi phối.

Trên thế giới, trường hợp ngộ độc CYN đầu tiên được ghi nhận sau sự kiện nở hoa vi khuẩn lam tại đảo Palm, Australia vào năm 1979 khiến 148 người phải nhập viện với các triệu chứng ngộ độc cấp tính và tổn thương gan (Hawkins và cs., 1985). Độc tố CYN sau đó được làm rõ cấu trúc hóa học là một alkaloid vòng guanidine ba vòng liên kết với nhóm sulfate và hydroxymethyl uracil, công thức phân tử C15H21N5O7S, khối lượng phân tử 415,43 Dalton (Adamski và cs., 2020; U.S. EPA, 2006). Nhóm nghiên cứu của Yang và cs. (2021) khi tổng hợp dữ liệu từ 164 thủy vực thuộc 6 lục địa đã chỉ ra nồng độ CYN trung bình tại các vùng nước dao động từ 0,54 µg/L (châu Âu) đến 2,5 µg/L (Nam Mỹ), với nồng độ cực đại từng được ghi nhận lên tới 1050 µg/L tại Queensland (Úc) gây tử vong cho gia súc (Shaw và cs.). Humpage và Falconer (2003) đã đề xuất ngưỡng an toàn của CYN trong nước uống là 1 µg/L.

Về di truyền và sinh tổng hợp, Mihali và cs. (2008) đã công bố cụm gen cyr hoàn chỉnh có kích thước 43 kb gồm 15 khung đọc mở (ORF) ở chủng R. raciborskii AWT205. Trong đó, gen cyrB (mã hóa enzyme lai NRPS/PKS) và cyrC (mã hóa enzyme PKS) giữ vai trò trung tâm xúc tác cho các giai đoạn kéo dài chuỗi và tạo cấu trúc ba vòng. Schembri và cs. (2001) đã thiết kế các cặp mồi PCR đặc hiệu (M4, M5 cho gen cyrB; M13, M14 cho gen cyrC) nhằm sàng lọc nhanh các loài vi khuẩn lam có khả năng sinh CYN. Kỹ thuật này tiếp tục được áp dụng thành công trong nghiên cứu của Bittencourt-Oliveira và cs. (2011), Lorenzi và cs. (2015), Magonono và cs. (2018), Cordeiro và cs. (2021).

Về mặt sinh thái và sinh lý học, các tác giả quốc tế tập trung phân tích phản ứng của các loài vi khuẩn lam sinh CYN ưu thế (tiêu biểu là Raphidiopsis raciborskii và Chrysosporum ovalisporum) trước các biến số môi trường:

• Nhiệt độ: Saker và Griffiths (2000), Yang và cs. (2021), Jia và cs. (2020), Wener và cs. (2020) chỉ ra R. raciborskii phát triển tối ưu trong khoảng 25–35 °C nhưng có khả năng thích nghi và nở hoa ở vùng nước nhiệt độ thấp (11–16 °C) nhờ sự tồn tại của các kiểu sinh thái (ecotype) khác nhau (Baxter và cs., 2020).
• Chất dinh dưỡng: Burford và cs. (2014, 2018), Willis và cs. (2016, 2017), Kokociński và cs. (2017) xác nhận vi khuẩn lam sinh CYN có ái lực cao với nguồn phospho vô cơ hòa tan (DIP), có khả năng khai thác phospho hữu cơ hòa tan (DOP) và tích lũy polyphosphate nội bào, đồng thời ưu tiên sử dụng ammonium (N-NH4) và nitrate (N-NO3) hơn quá trình cố định đạm từ khí quyển.

Về độc tính, các công trình của Poniedziałek và cs. (2014), Štraser và cs. (2013), Zegura và cs. (2011) trên tế bào lympho WIL2-NS, tế bào ruột Caco-2, tế bào u gan HepG2 chứng minh CYN gây đứt gãy DNA, dừng chu kỳ tế bào và kích hoạt stress oxy hóa; da Silva và cs. ghi nhận CYN gây ức chế sản sinh progesterone trong tế bào hạt buồng trứng; Papadimitriou và cs. ghi nhận tích lũy CYN gây chết bồ nông tại hồ Karla (Hy Lạp); Flores-Rojas và cs. (2019), Freitas và cs. (2015) ghi nhận tác động ức chế hoặc kích thích bất thường lên thực vật (Lemna minor, Wolffia arrhiza, Lactuca sativa); Lei và cs. (2020), Dao và cs. (2017) chứng minh dịch chiết R. raciborskii ảnh hưởng đến tỷ lệ sống và ức chế sinh sản của giáp xác Daphnia magna, Daphnia sinensis.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu về vi khuẩn lam độc trước đây chủ yếu tập trung vào độc tố microcystin (Đặng Đình Kim và cs., 2014; Christensen, 2006; Bui và cs., 2016). Các công bố về CYN còn hạn chế: Nguyen và cs. (2007) phân lập 33 loài vi khuẩn lam ở sông Hương và các thủy vực tại Huế, ghi nhận chủng R. raciborskii HCy90 có khả năng sinh CYN cao và khuếch đại thành công gen sinh tổng hợp CYN; các chủng R. raciborskii tại Biển Hồ và Đức An (Gia Lai) cũng được xác định sinh CYN; Pham và cs. (2015), Nguyễn Thu Hồng và cs. (2015) khảo sát hình thái và phát hiện độc tố saxitoxin từ các chủng R. raciborskii tại hồ Dầu Tiếng; Đào Thanh Sơn và cs. (2017) đánh giá độc tính của R. raciborskii tại hồ Xuân Hương lên Daphnia magna.

Tại tỉnh Đắk Lắk, các nghiên cứu của Dao (1998, 2016) tại Hồ Lắk và Lê Thương (2010) tại ba hồ chứa Ea Nhái, Ea Suop, Đắk Minh mới dừng lại ở phân tích thành phần loài và biến động số lượng của quần xã thực vật phù du theo các yếu tố thủy lý, thủy hóa thông qua phân tích tương hợp (CCA). Hoàn toàn chưa có nghiên cứu nào phân lập, kiểm tra gen sinh tổng hợp độc tố (cyrB, cyrC) và đo lường hàm lượng độc tố CYN trong tự nhiên cũng như trong các chủng vi khuẩn lam tại địa bàn này. Do đó, luận án có vị trí tiên quyết trong việc thiết lập dữ liệu cơ sở về thành phần loài, di truyền học độc tố và hàm lượng CYN trong các hồ chứa cấp nước tại Tây Nguyên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân loại

Luận án áp dụng hệ thống phân loại vi khuẩn lam theo Komárek & Anagnostidis (1999, 2005) dựa trên các đặc điểm hình thái học tế bào, dạng tập đoàn và cấu trúc sợi để định danh các đơn vị phân loại.

Bộ (Order)	Đặc điểm hình thái đặc trưng	Các họ đại diện theo hệ thống
Chroococcales	Dạng đơn bào hoặc tập đoàn, không có cấu trúc dạng sợi; không có tế bào dị hình (heterocyte) và bào tử nghỉ (akinete); phân chia tế bào theo một, hai hoặc nhiều mặt phẳng vuông góc.	Gloeobacteraceae, Synechococcaceae, Merismopediaceae, Chroococcaceae, Microcystaceae, v.v. (gồm 11 họ, 93 chi).
Oscillatoriales	Dạng sợi đơn độc hoặc tạo màng/khối; không có tế bào dị hình và bào tử nghỉ; phân chia tế bào vuông góc với trục dọc mao tản; sinh sản dinh dưỡng bằng tảo đoạn (hormogonia).	Pseudanabaenaceae, Schizotrichaceae, Borziaceae, Phormidiaceae, Gomontiellaceae, Oscillatoriaceae (gồm 6 họ, 34 chi).
Nostocales	Dạng sợi, mao tản một dãy, có thể có phân nhánh giả; có tế bào dị hình thực hiện chức năng cố định nitrogen và bào tử nghỉ; phân chia tế bào vuông góc với trục sợi.	Scytonemataceae, Microchaetaceae, Rivulariaceae, Nostocaceae (gồm 4 họ, 26 chi).
Stigonematales	Dạng sợi phân nhánh thật; có tế bào dị hình và bào tử nghỉ; sinh sản dinh dưỡng bằng tảo đoạn.	Capsosiraceae, Stigonemataceae, Fischerellaceae, Borzinemataceae, Nostochopsaceae, Mastigocladaceae, v.v. (gồm 7 họ, 11 chi).

Về cơ chế phân tử của quá trình sinh tổng hợp CYN, luận án dựa trên mô hình chuỗi sinh hóa xúc tác bởi cụm gen cyr (Mihali và cs., 2008): khởi đầu từ việc chuyển nhóm guanidino từ arginine sang glycine nhờ enzyme amidinotransferase (cyrA), tiếp nối bởi module xúc tác lai giữa enzyme tổng hợp peptide không qua ribosome và polyketide synthase (cyrB), chuỗi các enzyme PKS (cyrC, cyrD, cyrE, cyrF) kéo dài mạch carbon và đóng vòng, enzyme đồng đẳng cytosine deaminase (cyrG, cyrH) tạo vòng uracil, các phản ứng cải biến tiếp theo gồm sulfat hóa tại C12 nhờ adenylylsulfate kinase (cyrN) và sulfotransferase (cyrJ), và hydroxyl hóa tại C7 nhờ oxygenase (cyrI) để tạo thành cấu trúc CYN hoặc 7-epi-CYN hoàn chỉnh.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp khảo sát thực địa, nuôi cấy thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, phân tích sinh học phân tử và hóa sinh học:

1. Khảo sát ngoài thực địa:

   • Thu mẫu nước định kỳ hàng tháng từ tháng 5/2019 đến tháng 4/2020 tại các trạm đại diện trên hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong.
   • Đo đạc tại hiện trường và phân tích trong phòng thí nghiệm các thông số môi trường thủy lý, thủy hóa: Nhiệt độ nước (Temp), pH, oxy hòa tan (DO), độ đục (NTU), độ trong (đĩa Secchi), các dạng chất dinh dưỡng gồm ammonium (N-NH4), nitrate (N-NO3), tổng nitrogen (TN), orthophosphate hòa tan (P-PO4), tổng phospho (TP) và silic (Si).

2. Nghiên cứu hình thái và xác định thể tích sinh học:

   • Cố định mẫu bằng dung dịch Lugol hoặc formalin, quan sát hình thái dưới kính hiển vi quang học ở độ phóng đại thích hợp để phân loại theo danh pháp và khóa định loại của Komárek & Anagnostidis (1999, 2005).
   • Đếm số lượng tế bào/sợi vi khuẩn lam bằng buồng đếm tế bào, tính toán thể tích sinh học (biovolume, mm³/L) dựa trên các công thức hình học chuẩn tương ứng với hình thái từng loài.

3. Phân lập và nuôi cấy chủng thuần:

   • Sử dụng kỹ thuật vi thao tác dưới kính hiển vi để phân lập các sợi hoặc tập đoàn vi khuẩn lam đơn lẻ từ mẫu tự nhiên của hai hồ.
   • Nuôi cấy duy trì trong môi trường chuyên dụng thích hợp (như môi trường Z8 hoặc BG-11) ở điều kiện kiểm soát về ánh sáng chu kỳ và nhiệt độ phòng thí nghiệm nhằm tạo sinh khối phục vụ ly trích DNA và định lượng độc tố.

4. Kỹ thuật sinh học phân tử phát hiện gen cyrB và cyrC:

   • Chiết tách DNA tổng số từ sinh khối các chủng vi khuẩn lam phân lập bằng phương pháp CTAB (Cetyl trimethylammonium bromide) kết hợp dung dịch đệm TAE và EDTA.
   • Thực hiện phản ứng chuỗi polymerase (PCR) khuếch đại phân đoạn gen cyrB (PS) và phân đoạn gen cyrC (PKS) với các cặp mồi chuẩn theo Schembri và cs. (2001):
     • Gen cyrB (PS): Sử dụng cặp mồi đặc hiệu M4 và M5.
     • Gen cyrC (PKS): Sử dụng cặp mồi đặc hiệu M13 và M14.
   • Kiểm tra sản phẩm khuếch đại PCR bằng kỹ thuật điện di trên gel agarose, nhuộm DNA và quan sát dưới ánh sáng tử ngoại (UV).

5. Phương pháp xác định và định lượng độc tố CYN:

   • Phân tích độc tố CYN trong mẫu nước hồ (nội bào và ngoại bào) và trong sinh khối tế bào của các chủng phân lập.
   • Ứng dụng phương pháp miễn dịch gắn enzyme cạnh tranh trực tiếp (ELISA vi tấm 96 giếng với kháng thể đặc hiệu kháng CYN) để xác định nồng độ độc tố với giới hạn phát hiện dưới 1 µg/L; kết hợp hoặc kiểm chứng bằng phương pháp sắc ký lỏng (HPLC / LC-MS).

6. Xử lý số liệu và phân tích thống kê:

   • Sử dụng hệ số tương quan Pearson ($r$) để kiểm tra mối quan hệ tuyến tính giữa thể tích sinh học của các loài vi khuẩn lam sinh CYN với hàm lượng độc tố CYN và các thông số môi trường thủy hóa.
   • Áp dụng phân tích thành phần chính (Principal Component Analysis - PCA) để tổng hợp, phân nhóm và xác định các biến số môi trường chủ đạo chi phối sự biến động sinh thái của quần thể vi khuẩn lam sinh độc trong chu kỳ một năm tại hai hồ chứa.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Trình bày bối cảnh chung về tình trạng phú dưỡng tại các hồ chứa ở Đắk Lắk, vai trò của nguồn nước đối với cấp nước sinh hoạt TP. Buôn Ma Thuột và hoạt động sản xuất nông nghiệp (nông trường cà phê Thắng Lợi, Đ'RAO, trồng lúa, nuôi cá bè). Nêu rõ sự nguy hại của độc tố CYN do tính tan cao, phóng thích khi tế bào còn nguyên vẹn và tính bền vững hóa học; xác định khoảng trống nghiên cứu, mục tiêu, nội dung, tính cấp thiết và các điểm mới của đề tài.

Tổng quan tài liệu

Hệ thống hóa toàn diện các kiến thức khoa học gồm 5 nội dung chính:

• Đặc điểm chung và phân loại vi khuẩn lam: Trình bày cấu tạo tế bào tiền nhân, cấu trúc màng thylakoid chứa diệp lục a và phycobiliprotein, cơ chế dự trữ dinh dưỡng (cyanophycin, volutin, thể carboxy), đặc tính của tế bào dị hình và bào tử nghỉ; phân tích quá trình chuyển đổi giữa các mã danh pháp ICN và ICNB, từ cách tiếp cận hình thái cổ điển (Komárek & Anagnostidis) đến hệ thống phân loại đa pha kết hợp dữ liệu siêu cấu trúc và phát sinh loài phân tử (Komárek và cs., 2014; Aguilera và cs., 2018).
• Độc tố cylindrospermopsin: Phân tích cấu trúc hóa học, 4 đồng phân tự nhiên (7-epi-CYN, 7-deoxy-CYN, 7-deoxydesulfo-CYN, 7-deoxydesulfo-12-acetyl-CYN), cơ chế tổng hợp qua cụm gen cyr (43 kb, 15 ORF) và dữ liệu hàm lượng CYN trong các thủy vực toàn cầu.
• Độc tính sinh học của CYN: Tổng hợp các bằng chứng thực nghiệm về tác động gây độc của CYN trên tế bào người (WIL2-NS, Caco-2, HepG2, tế bào hạt buồng trứng), gia súc (Queensland), động vật hoang dã (bồ nông Hy Lạp), cá (Oreochromis niloticus, phôi cá ngựa vằn), thực vật thủy sinh và động vật phù du (Daphnia magna).
• Phương pháp phát hiện: Đánh giá ưu nhược điểm của phương pháp miễn dịch (ELISA cạnh tranh), sắc ký (HPLC, UPLC, LC-MS/MS), phản ứng PCR (mồi M4/M5, M13/M14), qPCR và giải trình tự gen thế hệ mới (NGS).
• Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu: Phân tích vị trí địa lý Đắk Lắk (kinh độ 107°28'57"–108°59'37" Đ, vĩ độ 12°9'45"–13°25'06" B, độ cao 400–800 m), chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa Tây Nguyên (mùa mưa từ tháng 5–11, mùa khô từ tháng 11–4 năm sau, nhiệt độ bình quân 22–26 °C, số giờ nắng 230–280 giờ/tháng vào mùa khô), cùng đặc điểm thủy văn của hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong thuộc lưu vực sông Ba và sông Sêrêpốk.

Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết đối tượng nghiên cứu (vi khuẩn lam, độc tố CYN, gen cyrB, cyrC); địa điểm thu mẫu tại các vị trí xác định trên hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong; thời gian nghiên cứu từ tháng 5/2019 đến tháng 4/2020. Mô tả quy trình thực địa thu thập mẫu thủy lý, thủy hóa; quy trình phòng thí nghiệm gồm định loại hiển vi, đo đạc kích thước tính thể tích sinh học; kỹ thuật phân lập, nuôi cấy giữ giống; quy trình chiết tách DNA bằng CTAB, phản ứng PCR khuếch đại gen sinh độc tố với các cặp mồi chuẩn M4/M5 và M13/M14; quy trình đo ELISA xác định nồng độ CYN; phương pháp xử lý số liệu bằng hệ số tương quan Pearson và mô hình PCA.

Kết quả và thảo luận

Kết quả và thảo luận của luận án được triển khai qua 4 nội dung chuyên sâu:

1. Thành phần loài vi khuẩn lam hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong, tỉnh Đắk Lắk

• Luận án xác định danh lục thành phần loài vi khuẩn lam tại hai hồ nghiên cứu theo hệ thống phân loại của Komárek & Anagnostidis (1999, 2005), phân bố qua các bộ Chroococcales, Oscillatoriales, Nostocales và Stigonematales. Phân tích tỷ lệ phần trăm số loài theo các bộ và các chi ưu thế tại từng hồ.
• Mô tả chi tiết đặc điểm hình thái hiển vi của các loài vi khuẩn lam bắt gặp trong tự nhiên và các loài giữ giống thành công trong môi trường nuôi cấy nhân tạo (như hình dạng tế bào dinh dưỡng, tế bào dị hình, bào tử nghỉ và đặc điểm kết đám của sợi Raphidiopsis raciborskii).
• Xác lập danh mục các loài vi khuẩn lam có tiềm năng sinh độc tố xuất hiện tại hai hồ, bao gồm các đại diện dạng sợi thuộc bộ Nostocales như Raphidiopsis raciborskii, Raphidiopsis mediterranea, các loài thuộc chi Anabaena (Anabaena sp.2, Anabaena sp.3) và các loài thuộc chi Microcystis (Microcystis botrys, Microcystis aeruginosa).

2. Thể tích sinh học của các loài vi khuẩn lam và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong

• Tại hồ Ea Nhái: Đánh giá động thái thể tích sinh học (biovolume) theo mùa của các loài vi khuẩn lam mục tiêu. Ghi nhận sự biến đổi theo thời gian của loài R. mediterranea và mối liên hệ đồng biến hoặc nghịch biến với nồng độ độc tố CYN phát hiện trong nước hồ; tính toán hệ số tương quan Pearson giữa thể tích sinh học các loài sinh độc tố với hàm lượng CYN.
• Tại hồ Buôn Phong: Theo dõi sự biến động thể tích sinh học theo mùa của Raphidiopsis raciborskii và Anabaena sp.2 song song với hàm lượng CYN nội bào và ngoại bào; xác định thời điểm bùng phát thể tích sinh học trùng khớp với các giai đoạn nồng độ CYN đạt đỉnh trong chu kỳ khảo sát; tổng hợp bảng ma trận tương quan giữa thể tích sinh học của từng loài vi khuẩn lam độc hại với độc tố CYN trong hồ.

3. Khả năng sinh độc tố của các chủng tảo phân lập

• Báo cáo kết quả phân lập và nuôi cấy thuần thành công các chủng vi khuẩn lam từ hai hồ nghiên cứu (lập danh sách các ký hiệu chủng phân lập).
• Định lượng hàm lượng độc tố CYN trong sinh khối và môi trường nuôi cấy của các chủng phân lập bằng kỹ thuật ELISA, xác định rõ chủng nào có khả năng sản sinh độc tố thực tế và chủng nào không sinh độc tố.
• Kiểm tra sự hiện diện của hai phân đoạn gen then chốt tham gia tổng hợp CYN là cyrB (PS) và cyrC (PKS) thông qua điện di sản phẩm PCR khuếch đại bằng cặp mồi M4/M5 và M13/M14.
• Đánh giá mối tương quan chặt chẽ giữa kiểu gen (sự có mặt của gen cyrB và/hoặc cyrC) với kiểu hình sinh hóa (khả năng phát hiện thấy độc tố CYN bằng ELISA trong dịch chiết tế bào).

4. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên sự biến động thể tích sinh học của các loài vi khuẩn lam sinh độc tố CYN và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong

• Bảng tổng hợp các thông số môi trường thủy lý, thủy hóa đo đạc hàng tháng từ tháng 5/2019 đến tháng 4/2020 tại hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong (nhiệt độ, pH, DO, độ đục, độ trong, N-NH4, N-NO3, TN, P-PO4, TP, Si).
• Phân tích tương quan Pearson giữa thể tích sinh học của các loài vi khuẩn lam sinh độc tố CYN (R. raciborskii, R. mediterranea) cùng hàm lượng CYN với từng yếu tố môi trường tại mỗi hồ.
• Kết quả phân tích thành phần chính (PCA) trên hệ dữ liệu sinh học và phi sinh học:
  • Tại hồ Ea Nhái: Biểu đồ PCA chỉ rõ các trục nhân tố chi phối chính, tách biệt ảnh hưởng giữa mùa mưa và mùa khô.
  • Tại hồ Buôn Phong: Biểu đồ PCA xác định các biến số môi trường đóng vai trò kiểm soát chủ chốt đối với sự phát triển và sinh độc tố của quần thể vi khuẩn lam gồm orthophosphate (P-PO4), tổng phospho (TP), ammonium (N-NH4), tổng nitrogen (TN) và nhiệt độ nước.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới của luận án

1. Về mặt khu hệ và đa dạng sinh học: Luận án là công trình khoa học đầu tiên công bố đầy đủ về thành phần loài vi khuẩn lam có khả năng sinh độc tố CYN trong hồ Ea Nhái, đồng thời là công trình đầu tiên công bố thành phần loài vi khuẩn lam nói chung và nhóm loài vi khuẩn lam có khả năng sinh độc tố CYN nói riêng tại hồ Buôn Phong, tỉnh Đắk Lắk. Kết quả này bổ sung các dẫn liệu phân bố mới cho danh lục vi khuẩn lam sinh độc tố trong các thủy vực nội địa Việt Nam.
2. Về dữ liệu độc tố và sinh học phân tử: Lần đầu tiên cung cấp các số liệu định lượng về hàm lượng độc tố CYN tồn tại trong tự nhiên (nội bào và ngoại bào) tại các hồ chứa ở Đắk Lắk. Đồng thời, luận án đã phân lập thành công các chủng vi khuẩn lam bản địa, xác định hàm lượng độc tố sinh ra trong điều kiện nuôi cấy phòng thí nghiệm và chứng minh sự hiện diện của các phân đoạn gen chỉ thị cyrB (PS) và cyrC (PKS) liên quan trực tiếp đến con đường sinh tổng hợp CYN trong các chủng này.
3. Về sinh thái học môi trường: Xác định được các nhân tố môi trường then chốt (bao gồm P-PO4, N-NH4, TP, TN và nhiệt độ nước) có mối tương quan chặt chẽ và đóng vai trò kiểm soát sự biến động thể tích sinh học cũng như hàm lượng độc tố CYN của quần thể vi khuẩn lam trong hai thủy vực nghiên cứu.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

• Kiểm soát nguồn ô nhiễm dinh dưỡng: Cần có biện pháp quản lý chặt chẽ lượng dư lượng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật từ các vùng canh tác nông nghiệp xung quanh lưu vực (đặc biệt là các nông trường cà phê Thắng Lợi, Đ’RAO và vùng trồng lúa), kết hợp xử lý triệt để nước thải sinh hoạt trước khi đổ vào hồ nhằm cắt giảm hàm lượng phospho (P-PO4, TP) và nitrogen (N-NH4, TN), hạn chế nguy cơ bùng phát vi khuẩn lam độc.
• Giám sát và cảnh báo sớm: Thiết lập chương trình quan trắc sinh học định kỳ tại các hồ chứa cấp nước sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản, ứng dụng kỹ thuật PCR khuếch đại gen cyrB, cyrC kết hợp đo ELISA để sàng lọc, cảnh báo sớm nguy cơ ô nhiễm độc tố CYN ngay cả khi mật độ vi khuẩn lam chưa hình thành váng nổi rõ rệt trên mặt nước.
• Quản lý nuôi trồng thủy sản: Điều chỉnh mật độ và kỹ thuật cho ăn tại các bè nuôi cá thâm canh trong lòng hồ và hệ thống ao xung quanh nhằm tránh hiện tượng tích lũy chất thải hữu cơ gây phú dưỡng cục bộ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

• Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu được thực hiện tập trung tại hai hồ chứa (hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong) trong khung thời gian 12 tháng liên tục (từ tháng 5/2019 đến tháng 4/2020), chưa bao quát toàn bộ các dạng thủy vực tự nhiên và nhân tạo khác nhau trên địa bàn tỉnh Đắk Lắk.
• Giới hạn kỹ thuật phân tử: Việc đánh giá cấu trúc di truyền của các chủng vi khuẩn lam sinh độc mới dừng lại ở việc khuếch đại PCR các phân đoạn gen chỉ thị (cyrB, cyrC), chưa thực hiện giải trình tự toàn bộ cụm gen cyr (43 kb) hoặc áp dụng giải trình tự gen thế hệ mới (NGS) để phân tích sâu biến dị kiểu gen giữa các chủng.
• Phân tích đồng phân độc tố: Định lượng độc tố chủ yếu thực hiện qua ELISA cạnh tranh, chưa tách chiết và định lượng chi tiết tỷ lệ từng dạng đồng phân (như 7-deoxy-CYN, 7-epi-CYN) bằng hệ thống sắc ký khối phổ phân giải cao (LC-MS/MS).

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Mở rộng phạm vi điều tra vi khuẩn lam sinh độc tố CYN tại các hồ chứa thủy điện, hồ thủy lợi và sông tự nhiên khác trên địa bàn Tây Nguyên.
• Ứng dụng kỹ thuật Real-time PCR (qPCR) và giải trình tự thế hệ mới (metabarcoding) để định lượng trực tiếp số lượng bản sao gen độc tố cyr trong mẫu nước hiện trường mà không cần qua bước nuôi cấy.
• Đánh giá thực nghiệm độc tính sinh thái của các chủng vi khuẩn lam phân lập và độc tố CYN lên các loài thủy sản bản địa có giá trị kinh tế tại địa phương.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên khảo có giá trị ứng dụng đối với nhiều nhóm đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Thuộc các chuyên ngành Sinh học, Thủy sinh học, Công nghệ sinh học, Khoa học Môi trường; cung cấp khung lý thuyết về phân loại vi khuẩn lam, quy trình kỹ thuật phân lập vi khuẩn lam dạng sợi và phương pháp phát hiện gen tổng hợp độc tố bằng cặp mồi M4/M5 và M13/M14.
• Cơ quan quản lý nhà nước và bảo vệ môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Đắk Lắk; cung cấp cơ sở khoa học để đánh giá hiện trạng chất lượng nước, xây dựng tiêu chuẩn và quy trình giám sát an toàn nguồn nước mặt.
• Các đơn vị khai thác, cấp nước sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp: Các nhà máy cấp nước sinh hoạt cho TP. Buôn Ma Thuột, ban quản lý các hồ chứa và các cơ sở nuôi trồng thủy sản; giúp nhận diện các giai đoạn rủi ro cao trong năm (mùa khô, thời điểm hàm lượng dinh dưỡng tăng) để chủ động điều chỉnh quy trình xử lý nước.

Phần nội dung có giá trị tham khảo chuyên sâu nhất là quy trình kết hợp giữa phân tích hình thái hiển vi, khuếch đại gen chỉ thị phân tử cyrB/cyrC và kiểm chứng nồng độ độc tố bằng ELISA, cùng với mô hình phân tích PCA liên kết giữa yếu tố thủy hóa với thể tích sinh học vi khuẩn lam.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao độc tố cylindrospermopsin (CYN) lại đặt ra thách thức quản lý lớn hơn so với microcystin (MC)?

Khác với microcystin phần lớn tồn tại trong nội bào và chỉ phóng thích ra ngoài khi màng tế bào bị phân hủy cơ học hoặc sinh học, độc tố CYN được vi khuẩn lam chủ động giải phóng trực tiếp ra môi trường nước ngay khi tế bào còn nguyên vẹn. Thêm vào đó, CYN có tính tan mạnh trong nước, tính ổn định hóa học cao, bền vững dưới nhiều điều kiện ánh sáng, nhiệt độ, pH và tốc độ phân hủy chậm dưới các tác nhân phi sinh học trong tự nhiên. Các đợt nở hoa của vi khuẩn lam sinh CYN thường không tạo váng bề mặt rõ rệt như Microcystis, khiến việc quan trắc trực quan để cảnh báo sớm gặp nhiều khó khăn.

2. Cụm gen nào chịu trách nhiệm sinh tổng hợp độc tố CYN và những gen nào được sử dụng làm chỉ thị phân tử trong luận án?

Quá trình sinh tổng hợp CYN được điều khiển bởi cụm gen cyr có kích thước khoảng 43 kb gồm 15 khung đọc mở (ORF), mã hóa cho các enzyme tổng hợp peptide không qua ribosome (NRPS), enzyme polyketide synthase (PKS) và các enzyme cải biến cấu trúc. Trong luận án, hai gen chính được sử dụng làm chỉ thị phân tử để phát hiện các chủng có tiềm năng sinh CYN bằng phản ứng PCR là gen cyrB (mã hóa enzyme lai NRPS/PKS, khuếch đại bằng cặp mồi M4 và M5) và gen cyrC (mã hóa enzyme PKS, khuếch đại bằng cặp mồi M13 và M14).

3. Hai hồ nghiên cứu (hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong) có vai trò kinh tế - xã hội gì và đối mặt với những nguồn áp lực ô nhiễm nào?

Hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong thuộc lưu vực sông Sêrêpốk và sông Ba, là nguồn cấp nước mặt phục vụ nước uống và sinh hoạt cho người dân thành phố Buôn Ma Thuột, đồng thời cung cấp nước tưới tiêu cho các vựa lúa lớn và các nông trường cà phê trọng điểm (Thắng Lợi, Đ’RAO), kết hợp nuôi trồng cá lồng bè (sản lượng trung bình 21 tấn/năm) và cấp nước cho các ao cá xung quanh (sản lượng 50 tấn/năm). Hai hồ chịu áp lực ô nhiễm dinh dưỡng từ dư lượng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật rửa trôi từ đất canh tác nông nghiệp, nguồn nước thải sinh hoạt và chất thải từ hoạt động nuôi cá thâm canh.

4. Hệ thống phân loại vi khuẩn lam nào được luận án lựa chọn áp dụng và bao gồm các bộ nào?

Luận án áp dụng hệ thống phân loại vi khuẩn lam theo Komárek & Anagnostidis (1999, 2005) dựa trên các đặc điểm hình thái và cấu trúc tế bào. Hệ thống này phân chia vi khuẩn lam thành 4 bộ chính: bộ Chroococcales (gồm các loài đơn bào hoặc tập đoàn không có dạng sợi, không có tế bào dị hình và bào tử nghỉ), bộ Oscillatoriales (gồm các loài dạng sợi, không có tế bào dị hình và bào tử nghỉ), bộ Nostocales (gồm các loài dạng sợi, có tế bào dị hình cố định đạm và bào tử nghỉ, không phân nhánh thật) và bộ Stigonematales (gồm các loài dạng sợi có phân nhánh thật, có tế bào dị hình và bào tử nghỉ).

5. Những nhân tố môi trường nào được xác định là nguyên nhân chính kiểm soát sự biến động của vi khuẩn lam sinh CYN tại hai hồ?

Thông qua phân tích hệ số tương quan Pearson và phân tích thành phần chính (PCA) dựa trên chuỗi số liệu đo đạc 12 tháng liên tục, luận án xác định các yếu tố môi trường chủ đạo chi phối thể tích sinh học của vi khuẩn lam sinh độc và nồng độ CYN là: orthophosphate (P-PO4), tổng phospho (TP), ammonium (N-NH4), tổng nitrogen (TN) và nhiệt độ nước.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Ngô Thị Diễm My đã giải quyết mục tiêu xác định thành phần loài vi khuẩn lam và đánh giá khả năng sinh độc tố cylindrospermopsin tại hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong, tỉnh Đắk Lắk. Thông qua việc tích hợp các phương pháp hình thái học, nuôi cấy vi sinh, sinh học phân tử (khuếch đại gen cyrB, cyrC) và hóa sinh học (ELISA), công trình đã cung cấp dẫn liệu đầu tiên về sự hiện diện của các chủng vi khuẩn lam sinh CYN và hàm lượng độc tố tự nhiên tại địa bàn nghiên cứu. Kết quả phân tích thống kê đa biến đã chỉ rõ vai trò chi phối của các nhân tố phospho, nitrogen và nhiệt độ nước đến sự biến động quần thể vi khuẩn lam độc, tạo cơ sở khoa học phục vụ công tác giám sát, cảnh báo ô nhiễm và quản lý bền vững nguồn nước mặt tại Tây Nguyên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Đắk Lắk là một tỉnh nằm trên địa bàn Tây Nguyên Việt Nam với nhiều vùng đất ngập nước có cấu trúc và nguồn gốc khác nhau (MOSTE, 2001). Nơi đây được mệnh danh là “Xứ sở của hồ” với phần lớn trong số chúng là hồ chứa. Bên cạnh vai trò tự nhiên của hồ như điều hòa khí hậu, điều tiết dòng chảy, hồ còn là nguồn cung cấp nước mặt chủ yếu cho các hoạt động sống như: cung cấp nước uống, nước sinh hoạt, chăn nuôi, trồng trọt, nuôi trồng thủy sản và dịch vụ du lịch (Sở NN&PTNN Đắk Lắk, 2018). Gần đây, do biến đổi khí hậu, Đắk Lắk đã xuất hiện những hiện tượng thời tiết cực đoan như: mưa lớn trong một thời gian ngắn, khô hạn kéo dài khắc nghiệt đã làm giảm lượng nước và tăng thời gian tồn lưu nước trong hệ thống hồ chứa.

Điều này sẽ thúc đẩy quá trình phú dưỡng bên trong hệ thống hồ. Bên cạnh đó, việc thay đổi diện tích và mục đích sử dụng đất, canh tác nông nghiệp không hợp lí xung quanh vùng lưu vực đã đưa vào hồ một lượng lớn dư lượng phân bón và thuốc trừ sâu hóa học. Cùng với lượng nước thải sinh hoạt, đây được xem là nguyên nhân làm suy giảm chất lượng nước, gây ra hiện tượng phú dưỡng trong các thủy vực dạng hồ ở Đắk Lắk. Hiện tượng này dẫn đến tăng độ đục, tăng hàm lượng dinh dưỡng và tăng sinh khối thực vật phù du, đặc biệt là nhóm loài vi khuẩn lam (VKL) độc hại.

Trên thế giới, hiện tượng phú dưỡng trong các thủy vực nước ngọt dạng hồ cùng với sự ấm lên toàn cầu đã kích thích sự nở hoa của nhóm loài VKL độc hại theo hướng tăng cả tần suất, cường độ và thời gian (Huisman và cs. Một số chi VKL sinh độc tố có khả năng hình thành hiện tượng nở hoa (CyanoHABs) gây thiệt hại lớn về kinh tế, phá vỡ hệ sinh thái và tạo ra các loại độc tố tự nhiên giải phóng trực tiếp vào môi trường nước (GonzálezPleiter và cs. Bên cạnh microcystin (MC), cylindrospermopsin (CYN) là một trong những loại độc tố VKL được nghiên cứu phổ biến do khả năng phân bố toàn cầu, khả năng tích lũy sinh học và gây độc tính trên nhiều cơ quan ở người và động vật (gan, thận, phổi, tim, tuyến ức, lá lách, tuyến thượng thận, ruột…) (Flores-Rojas và cs., 2019; Svirčev và cs., 2019; Scarlett và cs., 2020; Wang và cs. Phần lớn độc tố VKL tồn tại chủ yếu trong nội bào và được giải phóng ra ngoài khi tế bào bị vỡ.

Nhưng riêng với độc tố CYN, phần lớn 1 lượng độc tố được giải phóng vào môi trường nước khi tế bào con nguyên vẹn. Bên cạnh đó, CYN có tính ổn định hóa học cao, tan mạnh trong nước và tốc độ phân hủy chậm dưới ảnh hưởng của các yếu tố phi sinh học trong tự nhiên (Mecaft và cs., 2014; Stefanova và cs. Điều này có thể làm tăng nguy cơ tiếp xúc và hấp thụ độc tố của các loài sinh vật thủy sinh, gây ra nhiều rủi ro tiềm ẩn và khó khăn trong việc sử dụng và quản lý nguồn nước. Gần đây, hiện tượng nước đổi màu, xuất hiện mùi khó chịu thường xuyên xảy ra vào mùa khô trong một số hồ chứa trên địa bàn tỉnh Đắk Lắk.

Bên cạnh đó, sự xuất hiện của nhóm loài VKL sinh độc tố CYN đã được quan sát thấy trong một số hồ chứa nơi đây nhưng chưa có dữ liệu về độc tố (Lê Thương, 2010). Những thủy vực này đòi hỏi một chương trình giám sát sinh học hiệu quả. Tuy nhiên, những nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào điều tra thành phần loài thực vật phù du; biến động cấu trúc quần xã thực vật phù du (Lê Thương, 2010; Dao, 2016). Chưa có các công trình nghiên cứu về nhóm loài VKL độc và khả năng sinh độc tố CYN của nhóm loài này trong các thủy vực ở Đắk Lắk.

Vì vậy, “Xác định thành phần loài và khả năng sinh độc tố cylindrospermopsin của vi khuẩn lam trong một số thủy vực ở Đắk Lắk” bên cạnh cung cấp thành phần loài VKL có khả năng sinh độc tố CYN, kết quả sẽ làm cơ sở cho việc dự báo nguy cơ ô nhiễm, rủi ro tiềm ẩn của các loài VKL độc trong vấn đề sử dụng và quản lý nguồn nước. Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá sự đa dạng về thành phần loài VKL và VKL có khả năng sinh độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong ở Đắk Lắk. Đánh giá rủi ro tiềm ẩn của nhóm loài VKL có khả năng sinh độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong ở Đắk Lắk. Xác định nhân tố môi trường ảnh hưởng đến sự biến động quần thể VKL có khả năng sinh độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong.

Nội dung nghiên cứu Xác định thành phần loài VKL và VKL có khả năng sinh độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong ở Đắk Lắk. Phân tích sự biến động theo mùa thể tích sinh học của nhóm loài VKL có khả năng sinh độc tố CYN và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong. 2 Phân lập và xác định khả năng sinh độc tố CYN của các chủng thông qua xác định sự hiện diện của gen liên quan đến sự sinh tổng hợp độc tố CYN và hàm lượng độc tố của các chủng VKL phân lập được trong hai hồ nghiên cứu. Xác định mối tương quan giữa các điều kiện môi trường tự nhiên và sự hiện diện của các loài VKL có khả năng sinh độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong ở Đắk Lắk.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Cung cấp danh lục thành phần loài VKL và VKL có khả năng sinh độc tố CYN trong hai hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong ở Đắk Lắk, góp phần bổ sung vào danh lục thành phần loài VKL và VKL có khả năng tạo độc tố này trong các thủy vực ở Việt Nam. Đánh giá sự biến động quần thể VKL sinh độc tố CYN và hàm lượng độc tố CYN trong hai hồ. Từ đó xác định yếu tố môi trường chính kiểm soát sự sinh trưởng quần thể VKL sinh độc tố CYN trong tự nhiên để có biện pháp kiểm soát và kiềm chế sự phát triển bùng phát của nhóm loài VKL độc này. Kết quả cung cấp cơ sở cho việc dự báo nguy cơ ô nhiễm cũng như đề xuất biện pháp quản lý nhóm loài VKL độc hại, góp phần bảo vệ nguồn tài nguyên nước, bảo vệ sức khoẻ cộng đồng.

Những điểm mới của luận án Là công trình đầu tiên công bố về thành phần loài VKL có khả năng sinh độc tố CYN trong hồ Ea Nhái, Đắk Lắk. Thành phần loài VKL và VKL có khả năng sinh độc tố CYN hồ Buôn Phong, Đắk Lắk. Lần đầu tiên cung cấp dữ liệu về hàm lượng độc tố CYN trong tự nhiên, hàm lượng độc tố và gen sinh tổng hợp độc tố CYN trong các chủng VKL phân lập từ hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong ở Đắk Lắk. Xác định được các nhân tố môi trường chính (P-PO4, N-NH4, TP, TN và nhiệt độ) ảnh hưởng đến sự biến động quần thể VKL sinh độc tố CYN trong hai thủy vực này.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu về vi khuẩn lam 1. Đặc điểm chung vi khuẩn lam Vi khuẩn lam là sinh vật nhân sơ, tế bào chưa có nhân chính thức và một số bào quan. Đặc biệt, VKL thiếu lục lạp thay vào đó chất diệp lục cho quá trình quang hợp được chứa trong các thylakoid đơn giản, nơi diễn ra các phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng của quá trình quang hợp (ngoại trừ Gloeobacter spp.

Tế bào phân làm hai vùng, vùng trung bào chất chứa yếu tố di truyền và vùng sắc bào chất chứa các bảng quang hợp (thylakoid). Các bảng quang hợp chứa các sắc tố chlorophyll a, 𝛽-caroten, xanthophyll và phycobiliprotein. Với nhóm tảo có sắc tố chlorophyll b thì không có sắc tố phycobiliprotein và các bảng quang hợp dính thành cặp đôi. Chất dự trữ là tinh bột VKL.

Ngoài ra, ở tế bào chất còn gặp các hạt phycocyanin tích trữ protein, các hạt volutin dự trữ phosphate và thể carboxy chứa enzyme Rubisco. Vi khuẩn lam xuất hiện ở dạng đơn bào, tập đoàn hoặc đa bào dạng sợi. Tế bào VKL có thể có hình cầu, hình elip, hình thùng, hình trụ, hình nón hoặc hình đĩa. Chúng không có roi và thành tế bào cấu tạo bằng peptidoglican giống vi khuẩn.

Tuy nhiên, nhiều loài ở dạng sợi, thể hiện khả năng di chuyển lượn, cơ chế của chúng vẫn chưa được hiểu đầy đủ (Chorus và Welker, 2021). Ngoài hình thức dinh dưỡng chủ yếu là quang tự dưỡng, VKL còn có khả năng quang dị dưỡng, dị dưỡng, sử dụng các chất hữu cơ có trong môi trường dưới dạng nguồn năng lượng bổ sung. VKL có khả năng cố định nitrogen của không khí thông qua tế bào dị hình (heterocyte). Quá trình còn được gọi là diazotrophy liên quan đến nitrogenase, các enzyme có khả năng khử nitrogen không khí thành amoni.

Tế bào dị hình là những tế bào chuyên biệt, có vách dày và có các nốt cực ở phần tiếp xúc giữa tế bào dị hình và tế bào dinh dưỡng. Vi khuẩn lam không có sinh sản hữu tính, chỉ sinh sản dinh dưỡng phân đôi tế bào hay tảo đoạn và sinh sản vô tính bằng nội bào tử và ngoại bào tử. Bào tử nghỉ (akinete) cũng được hình thành để giúp VKL vượt qua được điều kiện bất lợi của môi trường. Akinete được đặc trưng bởi kích thước lớn hơn so với tế bào sinh dưỡng.

4 Thành tế bào có nhiều lớp, thường chứa các hạt glycogen và cyanophycin. Sự hình thành và nảy mầm của bào tử nghỉ được kích hoạt bởi các điều kiện môi trường. Vị trí, số lượng và sự phân bố của các dị bào và bào tử nghỉ là những đặc điểm hình thái quan trọng của loài và chi. Cấu tạo tế bào vi khuẩn lam (Hoek và cs.

Phân loại vi khuẩn lam Cũng như tất cả các sinh vật, tiêu chí quan trọng để phân loại VKL trong hệ thống phân loại là các mối quan hệ phát sinh loài. Mối quan hệ này phản ánh sự phân nhóm của các sinh vật trong các đơn vị phân loại. Đơn vị phân loại (Taxon) là nhóm các sinh vật cụ thể có chung một tổ tiên tiến hóa và có thể ở bất cứ bậc phân loại nào như: bộ, họ, chi, loài và dưới loài. Đối với VKL, việc phân loại còn phức tạp vì có hai hệ thống danh pháp phân loại khác nhau cùng tồn tại: Bộ luật danh pháp Quốc tế về tảo, nấm và thực vật (ICN) và Bộ luật danh pháp Quốc tế về vi khuẩn (ICNB).