Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu phát sinh loài và đặc điểm các chủng vi khuẩn acetic kích thích sinh trưởng thực vật tại miền Nam Việt Nam

• Tác giả: Vũ Thị Lan Hương
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Thanh Bình
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Vi sinh vật học
• Đề tài: Nghiên Cứu Phát Sinh Loài Và Đặc Điểm Vi Khuẩn Acetic Kích Thích Sinh Trưởng Thực Vật Tại Miền Nam Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 0.2. Nội dung nghiên cứu
• 0.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 0.4. Những đóng góp mới của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM CHUNG VI KHUẨN ACETIC
• 1.1. Sơ lược lịch sử hình thành nhóm vi khuẩn acetic
• 1.2. Các chi và loài vi khuẩn acetic
• 1.3. Các chi vi khuẩn acetic ít gặp
• 1.4. Các chi vi khuẩn acetic có nhiều loài
• 1.5. Vai trò ứng dụng của vi khuẩn acetic
• 1.5.1. Vi khuẩn acetic trong lên men giấm
• 1.5.2. Vi khuẩn acetic trong lên men sản xuất một số thực phẩm và thức uống
• 1.5.3. Vi khuẩn acetic lên men tạo màng cellulose và một số polysaccharide khác
• 1.5.4. Vi khuẩn acetic trong sản xuất vitamin C và một số hợp chất khác
• 1.5.5. Vi khuẩn acetic ứng dụng trong trồng trọt
• 1.5.6. Các chi và loài vi khuẩn acetic kích thích sinh trưởng thực vật
• 1.6. Các phương pháp phân loại vi khuẩn acetic
• 1.6.1. Phân loại dựa vào các đặc điểm kiểu hình
• 1.6.2. Phân loại dựa vào đặc điểm hóa học
• 1.6.3. Phân loại dựa vào đặc điểm kiểu gen
• 1.7. Những nghiên cứu liên quan đến đa dạng vi khuẩn acetic ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU – PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Nguồn mẫu, chủng giống vi sinh vật và thực vật khảo nghiệm
• 2.2. Các trình tự DNA mồi
• 2.3. Hóa chất, enzyme và sinh phẩm khác
• 2.4. Máy móc và thiết bị chính
• 2.5. Phương pháp và bố trí thí nghiệm
• 2.5.1. Tuyển chọn vi khuẩn acetic theo định hướng kích thích sinh trưởng thực vật
• 2.5.2. Khảo sát đặc điểm hình thái, sinh lý và sinh hóa
• 2.5.3. Khảo sát đặc điểm hóa học
• 2.5.4. Khảo sát đặc điểm di truyền
• 2.5.5. Khảo sát đặc điểm kích thích sinh trưởng thực vật
• 2.5.6. Gửi lưu trữ chủng và gửi trình tự chủng vi khuẩn lên ngân hàng dữ liệu
• 2.5.7. Bố trí thí nghiệm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ – THẢO LUẬN
• 3.1. Thu thập và phân loại vi khuẩn acetic theo định hướng kích thích sinh trưởng thực vật
• 3.2. Thu thập, phân lập và chọn lọc vi khuẩn acetic có khả năng thuộc nhóm kích thích sinh trưởng thực vật
• 3.3. Phân tích phát sinh loài phân loại chủng vi khuẩn phân lập
• 3.4. Mã tra cứu trình tự các chủng phân lập trên GenBank/EMBL/DDBJ
• 3.5. Phân loại vi khuẩn acetic theo định hướng kích thích sinh trưởng thực vật thu thập ở phía nam Việt Nam
• 3.6. Xác định đặc tính kích thích sinh trưởng Nguyenibacter vanlangensis
• 3.6.1. Cố định đạm
• 3.6.2. Chuyển hóa khoáng lân và kẽm về dạng hòa tan
• 3.6.3. Tạo hormone thực vật auxin
• 3.6.4. Tăng cường sự biểu hiện gen pr-1, gen kháng bệnh ở thực vật
• 3.7. Định danh và đặc tính kích thích sinh trưởng thực vật của chủng phân lập Neoasaia sp. Phân loại theo đặc điểm vật chất di truyền
• 3.8. Một số ghi nhận về đặc điểm N. chiangmaiensis AC28T và VTH-Ai107
• 3.9. Một số đặc tính kích thích sinh trưởng thực vật của N. chiangmaiensis TBRC 1T và VTH-Ai107
• 3.10. Đặc điểm phân loại hai chủng Acetobacter sp. VTH-Ai14 và VTH-Ai15; loài mới Acebacter sacchari sp., chủng chuẩn VTH-Ai14T
• 3.11. Mối quan hệ phát sinh loài và trình tự gen 16S rRNA và tổ hợp gen dnaK, groEL và rpoB
• 3.12. Độ tương đồng DNA-DNA bộ gen và phần trăm thành phần nucleotide
• 3.13. Đặc điểm hình thái hai chủng Acetobacter sp. VTH-Ai14 và VTH-Ai15
• 3.14. Đặc điểm sinh lý hai chủng Acetobacter sp. VTH-Ai14 và VTH-Ai15
• 3.15. Đặc điểm sinh hóa hai chủng Acetobacter sp. VTH-Ai14 và VTH-Ai15
• 3.16. Đặc điểm hóa học hai chủng Acetobacter sp. VTH-Ai14 và VTH-Ai15
• 3.17. Đặc điểm kích thích sinh trưởng thực vật hai chủng Acetobacter sp. VTH-Ai14 và VTH-Ai15
• 3.18. Mã lưu trữ hai chủng VTH-Ai14 và VTH-Ai15 tại các bộ sưu tập vi sinh
• 3.19. Loài mới Acetobacter sacchari sp., Vu et al. 2019
• KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
• 0.1. Kết luận
• 0.2. Kiến nghị
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• PL1. Phụ lục hình
• PL1. Phụ lục bảng
• PL7. Phụ lục thông tin về các trình tự 16S rDNA đã nộp vào cơ sở dữ liệu GenBank/EMBL/ DDBJ
• PL7. Phụ lục các trình tự gen giữ nhà dnaK, groEL, rpoB thể hiện ở dạng FASTA trên cơ sở dữ liệu GenBank/EMBL/DDBJ
• PL34. Phụ lục chứng nhận cấp mã lưu trữ chủng VTH-Ai14 và VTH-Ai15 tại VTCC, BCC/TBRC và NRIC

I. Đặc điểm chung về vi khuẩn acetic

Vi khuẩn acetic là một nhóm vi sinh vật quan trọng trong quá trình lên men và sản xuất thực phẩm. Chúng có khả năng chuyển hóa ethanol thành axit acetic, một thành phần chính trong giấm. Nghiên cứu phát sinh loài của vi khuẩn acetic cho thấy sự đa dạng về loài và chi, với nhiều loài có khả năng kích thích sinh trưởng thực vật. Các chi vi khuẩn acetic như Acetobacter, Gluconobacter, và Asaia đã được xác định có vai trò quan trọng trong nông nghiệp, đặc biệt là trong việc cải thiện năng suất cây trồng. Đặc điểm vi khuẩn acetic bao gồm khả năng sinh trưởng trong môi trường có nồng độ ethanol cao và khả năng sản xuất polysaccharide, giúp cải thiện cấu trúc đất và tăng cường khả năng giữ nước cho cây trồng.

1.1. Sơ lược lịch sử hình thành nhóm vi khuẩn acetic

Lịch sử hình thành nhóm vi khuẩn acetic bắt đầu từ những năm đầu thế kỷ 19, khi các nhà khoa học phát hiện ra khả năng lên men của chúng. Nghiên cứu vi khuẩn acetic đã chỉ ra rằng chúng không chỉ có mặt trong tự nhiên mà còn được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm. Sự phát triển của công nghệ phân tích gen đã giúp xác định rõ hơn về mối quan hệ phát sinh loài giữa các chi và loài vi khuẩn acetic. Việc phân loại và xác định các loài mới trong nhóm này đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới, đặc biệt là trong lĩnh vực nông nghiệp và sinh học thực vật.

II. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong luận án này bao gồm việc thu thập mẫu vi khuẩn acetic từ các tỉnh phía Nam Việt Nam. Các mẫu này được phân lập và nuôi cấy trong điều kiện kiểm soát để khảo sát đặc điểm vi sinh vật và khả năng kích thích sinh trưởng thực vật. Các phương pháp phân tích gen như PCR và giải trình tự DNA được sử dụng để xác định phát sinh loài vi khuẩn. Kết quả cho thấy một số chủng vi khuẩn acetic có khả năng sản xuất hormone thực vật auxin, giúp tăng cường sự phát triển của cây trồng. Kích thích sinh trưởng thực vật từ vi khuẩn acetic không chỉ giúp cải thiện năng suất mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

2.1. Tuyển chọn vi khuẩn acetic theo định hướng kích thích sinh trưởng thực vật

Quá trình tuyển chọn vi khuẩn acetic được thực hiện thông qua các thí nghiệm nuôi cấy trong môi trường có chứa các nguồn carbon khác nhau. Các chủng vi khuẩn được đánh giá dựa trên khả năng sinh trưởng và sản xuất các hợp chất có lợi cho cây trồng. Kết quả cho thấy một số chủng vi khuẩn acetic có khả năng cố định đạm và chuyển hóa khoáng lân, từ đó cải thiện sự phát triển của cây trồng. Đặc điểm sinh học vi khuẩn cũng được khảo sát để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kích thích sinh trưởng thực vật.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy các chủng vi khuẩn acetic phân lập từ miền Nam Việt Nam có khả năng kích thích sinh trưởng thực vật rõ rệt. Các chủng như Nguyenibacter vanlangensis và Neoasaia sp. đã được xác định có khả năng sản xuất auxin và các hợp chất khác giúp tăng cường sự phát triển của cây trồng. Đặc điểm sinh hóa vi khuẩn acetic cho thấy chúng có khả năng chuyển hóa các chất dinh dưỡng trong đất, từ đó cải thiện chất lượng đất và tăng cường sức khỏe cây trồng. Việc ứng dụng vi khuẩn acetic trong nông nghiệp không chỉ giúp tăng năng suất mà còn góp phần bảo vệ môi trường, giảm thiểu việc sử dụng hóa chất trong canh tác.

3.1. Đặc điểm kích thích sinh trưởng thực vật của các chủng vi khuẩn acetic

Các thí nghiệm cho thấy rằng các chủng vi khuẩn acetic có khả năng kích thích sự phát triển của rễ và lá cây. Sự sản xuất hormone auxin từ các chủng này đã được chứng minh là có tác động tích cực đến sự phát triển của cây trồng. Nghiên cứu sinh học thực vật cho thấy rằng việc sử dụng vi khuẩn acetic có thể là một giải pháp bền vững cho nông nghiệp, giúp cải thiện năng suất mà không làm hại đến môi trường. Các kết quả này mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng vi khuẩn acetic trong sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam.