Nghiên cứu sản xuất hormone tăng trưởng thực vật IAA từ nấm Aureobasidium pullulans

1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài. Tình hình nghiên cứu

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.3. Nội dung nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1. Indol-3-acetic acid (IAA)

2.1.1. Lược sử nghiên cứu

2.1.2. Những hợp chất có hoạt tính auxin

2.1.3. Đặc điểm sinh học của IAA trong thực vật

2.1.3.1. Sinh tổng hợp IAA ở thực vật

2.1.3.2. Hình thức tạo liên kết để lưu trữ và sự thoái biến IAA

2.1.3.3. Phương thức vận chuyển IAA trong tế bào thực vật

2.1.3.4. Tín hiệu điều hoà IAA trong thực vật

2.1.3.5. Sự tương tác giữa IAA đến các hormone thực vật khác

2.2. Mối tương tác giữa thực vật và vi sinh vật

2.2.1. Thực vật - phần đóng góp cho hệ vi sinh vật đất

2.2.2. Hệ vi sinh vật đất - phần đóng góp quan trọng cho đất và thực vật

2.2.3. Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây trồng

2.2.4. Mối liên hệ giữa hệ vi sinh vật đất và cây trồng về IAA

2.3. Nấm Aureobasidium pullulans

2.3.1. Lịch sử phát hiện

2.3.2. Hệ thống phân loại và đặc điểm hình thái

2.3.3. Aureobasidium pullulans (de Bary) var.

2.3.4. Aureobasidium pullulans (de Bary) var.

2.3.5. Vai trò quan trọng của A. pullulans trong công nghệ sinh học

2.3.5.1. Nghành công nghiệp sản xuất pullulan từ nấm

2.3.5.2. Những loại enzyme ngoại bào A. pullulans có thể sản xuất

2.3.5.3. Vai trò kiểm soát sinh học của nấm

2.3.5.4. Siderophore từ nấm

2.3.5.5. Protein đơn bào từ nấm

3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

3.1. Vật liệu

3.2. Phương pháp thực hiện

3.2.1. Khảo sát khả năng sinh tổng hợp IAA của 143 chủng nấm

3.2.2. Khảo sát thành phần môi trường tạo IAA cao nhất

3.2.2.1. Khảo sát thành phần L-Trp

3.2.2.2. Khảo sát nguồn và nồng độ nitơ

3.2.2.3. Khảo sát nguồn và nồng độ carbon

3.2.2.4. Khảo sát pH tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp IAA

3.2.2.5. Khảo sát nhiệt độ tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp IAA

3.2.3. Khảo sát sự ảnh hưởng IAA và tế bào đến sự phát triển cây bắp

3.2.3.1. Kiểm tra hoạt tính sinh học của IAA từ canh trường lên men

3.2.3.2. Kiểm tra hoạt tính sinh học của tế bào chủng nấm

3.2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Khả năng sinh tổng hợp IAA của 143 chủng nấm

4.2. Kết quả tối ưu hóa môi trường nuôi cấy Aureobasidium pullulans

4.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ L-Trp đến khả năng sinh tổng hợp IAA

4.2.2. Ảnh hưởng của các nguồn nitơ đến khả năng sinh tổng hợp IAA

4.2.3. Ảnh hưởng của nguồn carbon đến khả năng sinh tổng hợp IAA

4.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ glycerol đến khả năng sinh tổng hợp IAA

4.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ cao nấm men đến sinh tổng hợp IAA

4.2.6. Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh tổng hợp IAA

4.2.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh tổng hợp IAA

4.3. Hàm lượng IAA ở các điều kiện tối ưu được kiểm chứng bằng HPLC

4.4. Ảnh hưởng hoạt tính sinh học của IAA thương mại và IAA từ canh trường lên men chủng nấm A. pullulans trên cây bắp

4.5. Ảnh hưởng sinh khối chủng nấm A. pullulans trên cây bắp

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu và tính cấp thiết của đề tài

Nghiên cứu sản xuất hormone tăng trưởng thực vật IAA từ nấm Aureobasidium pullulans là một hướng đi quan trọng trong công nghệ sinh học nông nghiệp. IAA (Indole-3-Acetic Acid) là một hormone thực vật quan trọng, thúc đẩy sự phát triển của rễ, kích thích phân chia tế bào và tăng kích thước mô thực vật. Việc sử dụng IAA từ nguồn vi sinh vật như Aureobasidium pullulans giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào phân bón hóa học, hướng tới nền nông nghiệp bền vững. Nghiên cứu này nhằm tối ưu hóa quá trình sản xuất IAA từ nấm Aureobasidium pullulans, đồng thời đánh giá hiệu quả của IAA trên cây trồng.

1.1. Tình hình nghiên cứu

Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng IAA được sản xuất bởi vi khuẩn và nấm có khả năng kích thích sự phát triển của thực vật. Aureobasidium pullulans là một loại nấm có tiềm năng lớn trong việc sản xuất IAA nhờ khả năng chịu đựng điều kiện khắc nghiệt và sản xuất các enzyme ngoại bào. Tuy nhiên, nghiên cứu về khả năng sản xuất IAA của Aureobasidium pullulans vẫn còn hạn chế, đặc biệt là trong việc tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy.

II. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định các điều kiện tối ưu để sản xuất IAA từ Aureobasidium pullulans, bao gồm thành phần môi trường, nhiệt độ, pH và thời gian nuôi cấy. Nghiên cứu cũng nhằm đánh giá hiệu quả của IAA trên cây trồng, đặc biệt là cây bắp, trong điều kiện in vitro.

2.1. Khảo sát khả năng sinh tổng hợp IAA

Nghiên cứu tiến hành khảo sát 143 chủng nấm để xác định khả năng sinh tổng hợp IAA. Chủng nấm Aureobasidium pullulans DMKU-CE104 được chọn do khả năng sản xuất IAA cao nhất. Các yếu tố như nồng độ L-Trp, nguồn nitơ, nguồn carbon, pH, nhiệt độ và thời gian nuôi cấy được tối ưu hóa để đạt hiệu suất IAA cao nhất.

2.2. Đánh giá hoạt tính sinh học của IAA

Hoạt tính sinh học của IAA được đánh giá thông qua thí nghiệm trên cây bắp. Kết quả cho thấy IAA từ canh trường lên men của Aureobasidium pullulans có khả năng kích thích sự tăng trưởng của cây bắp, đặc biệt là tăng trọng lượng khô của cây so với mẫu đối chứng.

III. Kết quả và thảo luận

Nghiên cứu đã xác định được điều kiện tối ưu để sản xuất IAA từ Aureobasidium pullulans DMKU-CE104, bao gồm môi trường chứa 5 g/L cao nấm men, 5 g/L glycerol, 1.5 g/L L-Trp, pH 5, nhiệt độ 30°C và thời gian nuôi cấy 48 giờ. Hiệu suất IAA đạt được là 666.39 ± 11.91 mg/L. Hoạt tính sinh học của IAA được chứng minh qua việc kích thích sự tăng trưởng của cây bắp trong điều kiện in vitro.

3.1. Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy

Các yếu tố như nồng độ L-Trp, nguồn nitơ và carbon, pH và nhiệt độ đã được khảo sát để tối ưu hóa quá trình sản xuất IAA. Kết quả cho thấy nồng độ L-Trp 1.5 g/L, nguồn nitơ từ cao nấm men và nguồn carbon từ glycerol là tối ưu nhất.

3.2. Hiệu quả của IAA trên cây bắp

Thí nghiệm trên cây bắp cho thấy IAA từ canh trường lên men của Aureobasidium pullulans có khả năng kích thích sự tăng trưởng của cây, đặc biệt là tăng trọng lượng khô của cây so với mẫu đối chứng. Điều này chứng tỏ tiềm năng ứng dụng của IAA trong nông nghiệp.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã thành công trong việc tối ưu hóa quá trình sản xuất IAA từ Aureobasidium pullulans DMKU-CE104 và chứng minh hiệu quả của IAA trên cây bắp. Kết quả này mở ra hướng ứng dụng IAA từ nguồn vi sinh vật trong nông nghiệp, giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào phân bón hóa học và hướng tới nền nông nghiệp bền vững.

4.1. Kiến nghị

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về cơ chế sinh tổng hợp IAA của Aureobasidium pullulans và mở rộng ứng dụng trên các loại cây trồng khác. Đồng thời, cần phát triển quy trình sản xuất IAA ở quy mô công nghiệp để đáp ứng nhu cầu thực tế trong nông nghiệp.

Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Sản Xuất Hormone Tăng Trưởng Thực Vật IAA Từ Nấm Aureobasidium Pullulans