Nghiên Cứu Vi Khuẩn Chuyển Hóa Nitơ Trong Nuôi Tôm Hùm Panulirus Sp

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Tóm tắt

SUMMARY

MỤC LỤC

Danh sách chữ viết tắt

Danh sách các bảng

Danh sách các hình

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tổng quan tình hình nuôi tôm hùm lồng bè

1.2. Hiện trạng ô nhiễm môi trường nước vùng nuôi tôm hùm Vịnh Xuân Đài

1.3. Vi sinh vật trong môi trường nước mặn

1.4. Sơ đồ chu trình chuyển hóa nitơ trong hệ sinh thái biển

1.5. Các quá trình chuyển hoá nitơ và vai trò các nhóm vi khuẩn tham gia chuyển hóa

1.6. Đặc điểm của các nhóm vi khuẩn tham gia quá trình chuyển hóa Nitơ

1.7. Đặc điểm sinh học của vi khuẩn Bacillus

1.8. Đặc điểm sinh học của vi khuẩn Rhodococcus

1.9. Đặc điểm sinh học của vi khuẩn Pseudomonas

1.10. Đặc điểm sinh học của vi khuẩn Stenotrophomonas

1.11. Đặc điểm sinh học của các nhóm vi khuẩn chuyển hóa nitơ khác

1.12. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhân sinh khối vi khuẩn

1.13. Nguồn khoáng và vitamin

1.14. Thời gian nuôi cấy

1.15. Động học của quá trình vi sinh vật

1.16. Sơ lược về ma trận Plackett - Burman và Box - Behnken

1.17. Giới thiệu phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM)

1.18. Ma trận Plackett - Burman

1.19. Ma trận Box-Behnken (BBD)

1.20. Các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường nước nuôi tôm thẻ chân trắng

1.21. Ammonia tổng cộng (TAN - Total Ammonia Nitrogen)

1.22. Nitrite và Nitrate

1.23. Tình hình nghiên cứu ứng dụng của vi sinh vật trong nuôi trồng thủy sản

1.24. Tình hình ứng dụng vi sinh vật trong nuôi trồng thủy sản trong nước

1.25. Tình hình ứng dụng vi sinh vật trong nuôi trồng thủy sản trên thế giới

2. CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu

2.2. Phương pháp thu mẫu bùn đáy

2.3. Vị trí thu mẫu

2.4. Phương pháp phân tích hóa lý của mẫu bùn:

2.5. Nội dung 1: Phân lập và định danh vi khuẩn chuyển hóa Nitơ từ nền đáy vùng nuôi tôm hùm

2.6. Phân lập và định danh vi khuẩn Bacillus sp

2.7. Phân lập vi khuẩn Bacillus sp

2.8. Phương pháp định danh sinh hóa vi khuẩn Bacillus sp

2.9. Phương pháp định danh sinh học phân tử vi khuẩn Bacillus sp

2.10. Phân lập và định danh vi khuẩn chuyển hóa ammonia (AOB)

2.11. Môi trường phân lập vi khuẩn chuyển hóa ammonia (phụ lục 1. Các bước phân lập nhóm vi khuẩn chuyển hóa ammonia

2.12. Phương pháp định danh sinh hóa vi khuẩn AOB

2.13. Phương pháp định danh sinh học phân tử vi khuẩn AOB

2.14. Phương pháp phân lập vi khuẩn chuyển hóa nitrite (NOB)

2.15. Môi trường phân lập vi khuẩn chuyển hóa nitrite

2.16. Các bước phân lập vi khuẩn chuyển hóa nitrite (NOB)

2.17. Phương pháp định danh sinh hóa vi khuẩn NOB

2.18. Phương pháp định danh sinh học phân tử vi khuẩn NOB

2.19. Khảo sát quá trình chuyển hóa ammonium, nitrite, nitrate của các chủng vi khuẩn đã tuyển chọn

2.20. Khảo sát khả năng chịu mặn của các chủng vi khuẩn

2.21. Nội dung 2: Tạo chế phẩm vi sinh dạng lỏng và dạng bột

2.22. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng nuôi cấy và tối ưu hóa thành phần môi trường lên men tạo chế phẩm dạng lỏng của các chủng vi khuẩn

2.23. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự tăng sinh khối ba chủng vi khuẩn

2.24. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo chế phẩm dạng lỏng

2.25. Tối ưu hóa các thành phần môi trường nhân sinh khối của 3 chủng vi khuẩn bằng phương pháp đáp ứng bề mặt (RMS)

2.26. Chế tạo chế phẩm vi sinh dạng bột

2.27. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện sản xuất của các chủng vi khuẩn trên môi trường bán rắn

2.28. Bảo quản chế phẩm vi sinh dạng bột

2.29. Nội dung 3: Đánh giá chuyển hóa nitơ của các chủng vi khuẩn trong nuôi trồng thủy sản

2.30. Đánh giá sự chuyển hóa N của các chủng vi khuẩn trong nước ao nuôi tôm thẻ chân trắng ở qui mô phòng thí nghiệm

2.31. Đánh giá sự chuyển hóa N của các chủng vi khuẩn trong nuôi tôm thẻ chân trắng giai đoạn ương giống ở qui mô bể xi-măng 1m3

2.32. Chỉ tiêu đánh giá

2.33. Xử lý thống kê

3. CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Nội dung 1: Phân lập và định danh vi khuẩn chuyển hóa Nitơ từ nền đáy vùng nuôi tôm hùm

3.2. Các chỉ tiêu môi trường trong mẫu bùn được thu ở Vùng Vịnh Xuân Đài

3.3. Nhóm vi khuẩn Bacillus sp

3.4. Kết quả phân lập vi khuẩn Bacillus chuyển hóa ammonia

3.5. Chọn lọc khả năng xử lý ammonia của các vi khuẩn phân lập được

3.6. Kết quả định danh sinh hóa của các chủng vi khuẩn Bacillus sp

3.7. Kết quả định danh sinh học phân tử các chủng vi khuẩn Bacillus sp

3.8. Kết quả đánh giá khả năng chuyển hóa ammonia của các chủng vi khuẩn Bacillus sp

3.9. Kết quả phân lập vi khuẩn chuyển hóa ammonia (AOB) từ mẫu bùn

3.10. Kết quả xác định vi khuẩn chuyển hóa ammonia có trong mẫu bùn

3.11. Kết quả đặc điểm hình thái của các chủng vi khuẩn phân lập được

3.12. Kết quả xác định khả năng chuyển hóa NH3 của các chủng vi khuẩn

3.13. Kết quả định danh sinh hóa các chủng vi khuẩn

3.14. Kết quả định danh bằng giải trình tự vùng 16S – rRNA

3.15. Kết quả đánh giá khả năng chuyển hóa ammonia của các chủng vi khuẩn tuyển chọn

3.16. Kết quả phân lập vi khuẩn chuyển hóa nitrite từ mẫu bùn

3.17. Kết quả xác định vi khuẩn chuyển hóa nitrite có trong mẫu bùn

3.18. Kết quả đặc điểm hình thái của các chủng vi khuẩn phân lập được

3.19. Kết quả xác định khả năng chuyển hóa NO2- của các chủng vi khuẩn

3.20. Kết quả định danh sinh hóa các chủng vi khuẩn

3.21. Định danh vi khuẩn bằng phân tích trình tự gen 16S rRNA

3.22. Kết quả đánh giá khả năng chuyển hóa nitrite của các chủng vi khuẩn tuyển chọn

3.23. Khảo sát khả năng chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ và khả năng chịu mặn của các nhóm vi khuẩn thuộc chi Bacillus, AOB và NOB

3.24. Khảo sát khả năng chuyển hóa NO2-, NO3- và khả năng chịu mặn của các chủng vi khuẩn Bacillus, vi khuẩn AOB

3.25. Khảo sát khả năng chuyển hóa NH4- và NO3- và khả năng chịu mặn của nhóm vi khuẩn NOB

3.26. Nội dung 2: Tạo chế phẩm vi sinh dạng lỏng và bột

3.27. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng nuôi cấy và tối ưu hóa thành phần môi trường lên men tạo chế phẩm dạng lỏng của các chủng vi khuẩn

3.28. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự tăng sinh khối ba chủng vi khuẩn

3.29. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo chế phẩm dạng lỏng

3.30. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nạp giống đến quá trình nhân sinh khối vi khuẩn

3.31. Tối ưu hóa các thành phần môi trường nhân sinh khối của 3 chủng vi khuẩn bằng phương pháp đáp ứng bề mặt (RMS)

3.32. Tạo chế phẩm vi sinh dạng bột

3.33. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện sản xuất của các chủng vi khuẩn trên môi trường bán rắn

3.34. Tạo chế phẩm vi khuẩn dạng bột

3.35. Nội dung 3: Đánh giá chuyển hóa nitơ của các chủng vi khuẩn trong nuôi trồng thủy sản

3.36. Đánh giá sự chuyển hóa N của các chủng vi khuẩn trong nước nuôi tôm thẻ chân trắng (không có tôm) ở qui mô phòng thí nghiệm

3.37. Đánh giá sự chuyển hóa N của các chủng vi khuẩn

3.38. Đánh giá mật độ vi sinh vật khi bổ sung chế phẩm vi sinh

3.39. Đánh giá sự chuyển hóa N của các chủng vi khuẩn trong bể nuôi tôm thẻ chân trắng giai đoạn ương giống ở qui mô bể xi-măng 1m3

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐÃ CÔNG BỐ

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

I. Nghiên cứu vi khuẩn chuyển hóa nitơ trong nuôi tôm hùm Panulirus sp

Luận án tập trung vào nghiên cứu vi khuẩn có khả năng chuyển hóa nitơ trong môi trường nuôi tôm hùm Panulirus sp. Mục tiêu chính là phân lập và định danh các chủng vi khuẩn từ nền đáy vùng nuôi tôm hùm tại Vịnh Xuân Đài, Phú Yên. Các chủng vi khuẩn được đánh giá khả năng chuyển hóa ammonia và nitrite, đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng nước và quản lý môi trường nuôi trồng. Kết quả nghiên cứu đã xác định được ba chủng vi khuẩn hiệu quả nhất: Bacillus licheniformis B85, Pseudomonas stutzeri KL15, và Rhodococcus rhodochrous T9.

1.1. Phân lập và định danh vi khuẩn

Quá trình phân lập vi khuẩn được thực hiện từ các mẫu bùn đáy thu thập trong 12 tháng. Các chủng vi khuẩn được định danh thông qua phương pháp sinh hóa và giải trình tự gen 16S rRNA. Kết quả cho thấy ba chủng vi khuẩn có khả năng chuyển hóa ammonia và nitrite hiệu quả nhất. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng của chúng trong công nghệ sinh học và nuôi trồng thủy sản.

1.2. Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy

Nghiên cứu đã tối ưu hóa thành phần môi trường nuôi cấy cho ba chủng vi khuẩn. Sử dụng phương pháp Box-Behnken, các yếu tố như mật rỉ đường, cao nấm men, và NaCl được điều chỉnh để đạt mật độ vi khuẩn cao nhất. Kết quả cho thấy môi trường tối ưu giúp tăng sinh khối vi khuẩn, tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất chế phẩm vi sinh.

II. Ứng dụng chế phẩm vi sinh trong nuôi trồng thủy sản

Luận án đã phát triển chế phẩm vi sinh dạng lỏng và bột từ ba chủng vi khuẩn trên. Chế phẩm được đánh giá hiệu quả trong việc kiểm soát hàm lượng TAN, NO2, và NO3 trong mô hình nuôi tôm thẻ chân trắng. Kết quả cho thấy chế phẩm giúp duy trì chất lượng nước ổn định, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, và tăng hiệu quả nuôi trồng thủy sản.

2.1. Đánh giá hiệu quả xử lý môi trường

Chế phẩm vi sinh được thử nghiệm trong bể xi măng 1m3 với mật độ 108 CFU/g. Kết quả cho thấy khả năng kiểm soát tốt hàm lượng ammonia, nitrite, và nitrate khi sử dụng định kỳ 6 ngày/lần. Điều này chứng minh tiềm năng ứng dụng rộng rãi của chế phẩm trong quản lý môi trường nuôi trồng.

2.2. Bảo quản chế phẩm vi sinh

Chế phẩm dạng bột được bảo quản ở hai nhiệt độ: 4-8°C và 28-32°C. Kết quả cho thấy bảo quản ở nhiệt độ lạnh giúp duy trì mật độ vi khuẩn cao hơn. Sau 360 ngày, mật độ vi khuẩn giảm nhẹ, nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả sử dụng. Điều này khẳng định tính ổn định và khả năng bảo quản lâu dài của chế phẩm.

III. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn

Luận án đã đóng góp quan trọng vào lĩnh vực công nghệ sinh học và nuôi trồng thủy sản. Việc phát hiện và ứng dụng các chủng vi khuẩn chuyển hóa nitơ giúp cải thiện chất lượng nước, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, và tăng hiệu quả nuôi trồng thủy sản. Nghiên cứu cũng mở ra hướng phát triển mới trong việc sản xuất chế phẩm vi sinh phục vụ quản lý môi trường nuôi trồng.

3.1. Giá trị khoa học

Nghiên cứu đã cung cấp dữ liệu khoa học quan trọng về vi khuẩn chuyển hóa nitơ và quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh. Đây là nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực sinh học phân tử và công nghệ nuôi trồng thủy sản.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Chế phẩm vi sinh từ nghiên cứu có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nuôi trồng thủy sản, giúp cải thiện chất lượng nước và tăng năng suất nuôi trồng. Điều này góp phần phát triển bền vững ngành thủy sản tại Việt Nam.

Luận Án Tiến Sĩ: Nghiên Cứu Vi Khuẩn Chuyển Hóa Nitơ Trong Nền Đáy Vùng Nuôi Tôm Hùm Panulirus Sp