Khả năng phân hủy lá mía và rơm rạ của các chủng Bacillus spp. phân lập từ dạ cỏ dê

Chia sẻ: Mộ Dung Vân Thư | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết "Khả năng phân hủy lá mía và rơm rạ của các chủng Bacillus spp. phân lập từ dạ cỏ dê" trình bày kết quả đánh giá khả năng phân hủy lá mía và rơm rạ trong điều kiện invitro của các chủng Bacillus phân lập từ dạ cỏ dê. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khả năng phân hủy lá mía và rơm rạ của các chủng Bacillus spp. phân lập từ dạ cỏ dê

KHẢ NĂNG PHÂN HỦY LÁ MÍA VÀ RƠM RẠ CỦA CÁC CHỦNG Bacillus spp. PHÂN LẬP TỪ DẠ CỎ DÊ Nguyễn Kiều Minh Tài*, Bạch Vũ Hoàng Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh GVHD: TS. Nguyễn Thị Hai TÓM TẮT Năm chủng vi khuẩn DE04, DE05, DE07, DE10 và DE11 phân lập từ dạ cỏ dê có đặc điểm hình thái và sinh hóa phù hợp với mô tả về đặc điểm của chi Bacillus như: khuẩn lạc có màu trắng đục, bìa nguyên hoặc răng cưa, tế bào có dạng hình que dài hoặc ngắn, di động, Gram dương, catalase dương tính, VP, MR và Indole âm tính hoặc dương tính có vòng phân giải CMC từ 11,78 đến 49,11mm sau 24 giờ nuôi cấy. Trong điều kiện in vitro, các chủng đều có khả năng phân hủy lá mía và rơm rạ. Tỷ lệ lá mía bị phân hủy là 9,67 đến 13% sau 10 ngày ủ, chủng DE07 có khả năng phân hủy lá mía tốt nhất. Tỷ lệ rơm rạ bị phân hủy từ 12,67 đến 16,67% sau 10 ngày ủ. Chủng DE05 là chủng có khả năng phân hủy rơm rạ tốt nhất trong các chủng. Từ khóa: Bacillus, dạ cỏ, lá mía, rơm rạ 1. TỔNG QUAN Trong quá trình canh tác mía tại ĐBSCL và Tây Ninh, lá mía thường được cày vùi và để phân hủy tự nhiên thông qua quá trình phân hủy sinh học của nhiều loài vi sinh vật trong đất. Tuy nhiên, cây mía có tỷ lệ C/N khoảng 150, do đó lá mía thường phân hủy rất chậm trong tự nhiên, và khi cày vùi lá mía trực tiếp vào đất sẽ gây ảnh hưởng đến các thành phần dinh dưỡng trong đất (Vũ Văn Long và Trần Văn Dũng, 2021). Bên cạnh đó, lượng rơm rạ trong sản xuất lúa của Việt nam mỗi năm thải ra hang chục triệu tấn rơm rạ và phần lớn trong số đó được tiêu hủy bằng hình thức đốt, gây ô nhiễm không nhỏ cho môi trường (Trần Hoàng Dũng và cs, 2018). Hiện nay, nhiều tác giả đã tìm kiếm các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy cellulose từ các nguồn khác nhau để tăng cường cho quá trình phân hủy các nguồn phế liệu này. Hệ vi sinh vật phân giải cellulose có thể lên men hiếu khí hoặc kỵ khí, bình nhiệt hoặc ái nhiệt, bao gồm nấm, vi khuẩn và xạ khuẩn được tìm thấy nhiều trong đất, nước, đường tiêu hóa một số động vật… nơi cung cấp lượng cellulose dồi dào để vi sinh vật phân giải và phát triển (Võ Văn Phước Quệ và Cao Ngọc Điệp, 2011). Seo và cs (2013) cho biết đã phân lập được vi khuẩn kị khí tùy nghi Bacillus licheniformis từ dạ cỏ dê có khả năng sinh enzyme endoglucanase, -glucosidase, và xylanase ứng dụng để phân hủy cellulose và xylan. Ở Việt Nam, các nghiên cứu chủ yếu phân lập vi sinh vật từ dạ cỏ bò để ứng dụng phân hủy cellulose. Võ Văn Song Toàn và cs (2017) đã phân lập từ dạ cỏ bò nhiều chủng Bacillus có khả năng phân hủy lá mía trong điều kiện invitro. Nguyễn Hoàng Anh và cs (2017) đã phân lập được 94 chủng Bacillus từ dạ cỏ bò có khả năng sinh enzyme - glucanase ngoại bào. Lê Hoàng Huy (2021) đã phân lập được 63 chủng Bacillus từ dạ cỏ dê, nhiều 594
chủng trong đó có khả năng phân giải CMC cao. Bài báo này xin trình bày kết quả đánh giá khả năng phân hủy lá mía và rơm rạ trong điều kiện invitro của các chủng Bacillus phân lập từ dạ cỏ dê. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Chủng giống phân lập từ dạ cỏ dê từ Lê Hoàng Huy (2021) và được cung cấp bởi phòng thí nghiệm vi sinh của trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh (HUTECH). 2.2. Quan sát đặc điểm hình thái của các chủng Các chủng trong ống giống được cấy sang môi trường NA và ủ ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ. Hoàn thành thời gian nuôi cấy trên đĩa thạch các chủng vi khuẩn này được sử dụng để khảo sát các đặc điểm nuôi cấy, sinh lý, sinh hóa. 2.3 Đặc điểm hình thái sinh hoá của các chủng tuyển chọn Thử nghiệm bao gồm các phương pháp như nhuộm gram, khảo sát khả năng tạo bào tử, catalase, di động, Indol, MR-VP, Nitrate, Citrate để đánh giá và khẳng định là vi khuẩn Bacillus và so sánh với báo cáo của Lê Hoàng Huy (2021). 2.4 Ứng dụng các chủng có triển vọng để phân hủy lá mía và rơm rạ 2.4.1 Đánh giá khả năng phân hủy lá mía của các chủng Bacillus (dựa theo Vũ Văn Long và Trần Văn Dũng, 2020). Nguồn lá mía dùng cho thí nghiệm được thu thập tại các ruộng mía ở Tây Ninh và được phơi khô, cắt thành đoạn ngắn khoảng 1,5 cm, rửa sạch với nước máy 3 lần, rửa lại 2 lần với nước cất rồi đem sấy đi sấy ở nhiệt độ 105ºC trong 8 giờ bằng tủ sấy. Sau đó lấy 2g lá mía sấy khô cho vào đĩa petri và đem đi hấp tiệt trùng. Sau đó, nhỏ đều 2 ml dung dịch chứa vi khuẩn đã được chuẩn bị lên trên bề mặt vật liệu và trộn đều. Dán parafilm bên ngoài đĩa petri để tránh nhiễm mẫu. Các đĩa petri được ủ ở nhiệt độ phòng. Thí nghiệm bố trí theo dạng hoàn toàn ngẫu nhiên với 6 nghiệm thức và 3 lần lặp lại, bao gồm 5 dòng vi khuẩn được tuyển chọn và 1 đối chứng. Nghiệm thức đối chứng chỉ có lá mía đã tiệt trùng, không chứa vi khuẩn. Chỉ tiêu theo dõi: khối lượng lá mía tại các thời điểm 5, 10 ngày sau khi ủ. Lá mía được lấy ra khỏi đĩa và đem đi sấy ở nhiệt độ 105ºC trong 8 giờ bằng tủ sấy, sau đó các đĩa này được đem cân để xác định trọng lượng giảm đi theo thời gian thí nghiệm. M = m1 - m2. Trong đó: M (g) là khối lượng cơ chất bị phân giải; m1 (g) là khối lượng cơ chất ban đầu sau khi đã sấy khô; m2 (g) là khối lượng cơ chất sau khi sấy khô. 2.4.2 Đánh giá khả năng phân hủy rơm rạ của các chủng Bacillus (dựa theo Trần Hoàng Dũng, 2018) Rơm rạ sau khi mang về được cắt thành từng đoạn nhỏ khoảng 2 cm (3g rơm đã sấy khô hoàn toàn) cho vào bình có dung tích 60 ml, đổ nước cất ngập bề mặt cơ chất. Dùng que cấy lấy 1 vòng khuẩn lạc VSV cho trực tiếp vào bình, đậy nút lại và đem ủ ở nhiệt độ 45oC. Tiến hành quan sát ở các ngày thứ 5, 10. Rơm sẽ được lấy ra khỏi bình, đem sấy khô tuyệt đối và cân để xác định trọng lượng giảm đi 595
theo thời gian thí nghiệm..Thí nghiệm bố trí theo dạng hoàn toàn ngẫu nhiên với 6 nghiệm thức và 3 lần lặp lại, bao gồm 5 dòng vi khuẩn được tuyển chọn và 1 đối chứng. Nghiệm thức đối chứng chỉ có rơm rạ đã tiệt trùng và nước cất, không chứa vi khuẩn. M = m1 - m2.Trong đó: M (g) là khối lượng cơ chất bị phân giải; m1 (g) là khối lượng cơ chất ban đầu sau khi đã sấy khô; m2 (g) là khối lượng cơ chất sau khi sấy khô. 2.5 Phương pháp xử lí số liệu Số liệu kết quả trên được xử lý bằng phần mềm Statgraphics Anova 1 yếu tố. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hình thái các chủng tuyển chọn Kết quả trình bày ở bảng 1. cho thấy, các chủng sử dụng đều có khuẩn lạc tròn, rìa răng cưa không đều, màu trắng đục đến vàng xám, tế bào hình que, Gram dương, tạo bào tử. Đặc điểm của các chủng trùng với mô tả của Lê Hoàng Huy (2021) và phù hợp với đặc điểm của vi khuẩn Bacillus (hình 1 và bảng 1). DE04 DE04 DE04 DE10 DE11 Hình 1. Đặc điểm hình thái các chủng Bacillus 3.2. Đặc điểm sinh hoá - sinh lý của các chủng 596
Bảng 1. Kết quả thử nghiệm sinh hóa của các chủng vi khuẩn Vòng phân giải Chủng Gram Bào tử Catalase Di động VP MR Indole CMC (mm) DE04 + + + + + - - 37,12 b± 0,87 DE05 + + + + + - - 11,78c± 0,97 DE07 + + + + + + + 15,33c ± 1,41 DE10 + + + + + + - 49,11a ± 2,98 DE11 + + + + - - - 12,89c ± 0,60 Kết quả kiểm tra cho thấy, các chủng khảo nghiệm đều dương tính với thử nghiệm catalase, có khả năng di động, indole âm tính (trừ chủng DE07 dương tính), VP dương tính (trừ chủng DE06 và DE11 âm tính), các đặc điểm khác có cả âm tính và dương tính. Đặc điểm của các dòng vi khuẩn này phù hợp với công bố của Holt et al. (1994) và Lee et al. (2017) về đặc điểm của dòng Bacillus spp. như khuẩn lạc có màu trắng đục, bìa nguyên hoặc răng cưa, tế bào có dạng hình que dài hoặc ngắn, di động, Gram dương, catalase dương tính hoặc âm tính. Vì vậy, có thể kết luận được rằng 5 dòng vi khuẩn được từ dạ cỏ dê dùng trong nghiên cứu là vi khuẩn Bacillus spp., trùng với kết quả của Lê Hoàng Huy (Lê Hoàng Huy, 2021). Bên cạnh đó, các chủng này cũng có khả năng sinh enzyme cellulase khá cao. Trong đó, vòng phân giải CMC cao nhất (49,11mm) là chủng DE10 thứ đến là DE04 (37,12mm). Các chủng còn lại có vòng phân giải biến động từ 11,78 đến 15,33mm, phù hợp để sử dụng phân giải các cơ chất chứa cellulose như lá mía và rơm rạ. 3.3 Khả năng phân giải cơ chất cellulose trong điều kiện invitro 3.3.1 Khả năng phân giải lá mía Sau 5 ngày nuôi cấy, hầu hết các chủng đều phân giải được lá mía. Sinh khối lá mía ở các nghiệm thức đều giảm hơn hẳn so với đối chứng và khối lượng giảm tăng đáng kể từ 5 đến 10 ngày sau khi cấy. Cụ thể ở 5 ngày sau khi cấy vi khuẩn đã làm giảm từ 6,67 đến 10% cơ chất và tăng lên 9,67 đến 13% sau 10 ngày nuôi cấy (đối chứng giảm tương ứng là 0,33 và 1,33%). Lượng lá mía bị phân hủy có chiều hướng cao hơn so với công bố của Vũ Văn Long và Trần Văn Dũng (2021) khi sử dụng vi khuẩn trên đất phèn. Số liệu ở bảng 2 cũng cho thấy, trong điều kiện 5 và 10 ngày sau khi cấy khả năng phân giải của các chủng vi khuẩn không khác biệt nhau rõ. Trong đó, chủng DE07 có khả năng phân hủy lá mía tốt hơn cả. 597
Bảng 2. Khả năng phân giải lá mía sau khi nuôi cấy Lượng sinh khối (g) giảm sau Tỷ lệ (%) lá mía giảm sau các ngày nuôi cấy các ngày nuôi cấy Chủng 5NSC 10NSC 5NSC 10NSC DE04 0,25 a 0,32a 8,33bc 10,67b DE05 0,3 a 0,38a 10,00c 12,67ab DE07 0,26 a 0,39a 8,67c 13,00a DE10 0,24 a 0,31a 8,00bc 10,33b DE11 0,20 a 0,29a 6,67b 9,67b ĐC 0,01 b 0,04b 0,33a 1,33c 3.3.2 Khả năng phân giải rơm rạ trong điều kiện invitro Cũng như khả năng phân hủy lá mía. Các chủng sử dụng đều có khả năng phân hủy rơm rạ. Sau 5 ngày nuôi cấy, khối lượng rơm rạ bị phân hủy biến động từ 7,00 đến 9,67% so với đối chứng là 0,67%. Ở thời điểm này, lượng rơm rạ bị phân hủy không có sự có sự khác biệt giữa các chủng. Đến 10 ngày sau khi ủ, lượng rơm rạ bị thủy phân tăng lên đáng kể. Tỷ lệ rơm rạ bị phân hủy ở 10 ngày sau khi ủ biến động từ 12,67 đến 16,67 %. Trong đó có 3 chủng nổi trội là DE04, DE05 và DE07 có khả năng phân hủy từ 15,33 đến 16,67% rơm rạ sau 10 ngày. Kết quả này có phần khác so với khả năng phân hủy CMC trình bày trong bảng 2. Theo Nguyễn Hoàng Dũng và cs (2018), một chủng VSV có hoạt tính phân giải CMC cao chưa chắc đã có hoạt tính phân giải cellulose cao. Điều này hoàn toàn đúng, vì enzyme CMCase chỉ là 1 trong 4 loại enzyme phân hủy cellulose. Do đó, phải lựa chọn chủng có khả năng phân giải cellulose cao chứ không phải là CMC cao. Vì vậy, chủng tôi chọn 3 chủng này để sử dụng cho nghiên cứu tiếp theo. Kết quả này cũng thấp hơn không đáng kể so với các chủng xạ khuẩn trong công bố của Nguyễn Hoàng Dũng và cs (2018) khi cho biết lượng rơm rạ bị phân hủy sau 12 ngày là 18,85-20,99%. 598
Bảng 3. Khả năng phân giải rơm rạ sau khi nuôi cấy Lượng sinh khối (g) rơm rạ Tỷ lệ (%) rơm rạ giảm sau các ngày nuôi cấy giảm sau các ngày nuôi cấy Chủng 5NSC 10NSC 5NSC 10NSC DE04 0,26a 0,46a 8,67a 15,33a DE05 0,29a 0,50a 9,67a 16,67a DE07 0,28a 0,49a 9,33a 16,33a DE10 0,26a 0,39a 8,67a 13,00ab DE11 0,21a 0,38a 7,00a 12,67b ĐC 0,02b 0,05b 0,67b 1,67c 4. KẾT LUẬN Các chủng DE04, DE05, DE07, DE10 và DE11 có đặc điểm của vi khuẩn hình dạng và sinh hóa trùng khớp với đặc điểm của vi khuẩn Bacillus và có vòng CMC sau 1 ngày nuôi cấy biến động từ 11,78 đến 49,11mm. Các chủng thử nghiệm đều có khả năng phân hủy lá mía và rơm rạ trong điều kiện in vitro. Trong đó, khả năng phân hủy lá mía không khác biệt giữa các chủng tỷ lệ lá mía bị phân hủy lá mía là 9,67 đến 13% sau 10 ngày ủ và chủng DE07 có khả năng phân hủy lá mía tốt nhất. Tỷ lệ rơm rạ trong điều kiện ngập nước bị phân hủy từ 12,67 đến 16,67% sau 10 ngày ủ. Chủng DE05 là chủng có khả năng phân hủy rơm rạ tốt nhất trong các chủng thử nghiệm. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Vũ Văn Long và Trần Văn Dũng, 2021.Phân lập và đánh giá khả năng phân hủy lá mía của các dòng vi khuẩn trong đất phèn trồng mía ở Đồng bằng sông Cửu Long. Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam. 63(3) 3. 2. Trần Hoàng Dũng, Huỳnh Văn Hiếu, Trần Duy Dương, Nguyễn Thành Công (2018). Phân lập các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải cellulose mạnh phục vụ sản xuất chế phẩm phân hủy rơm rạ. Tạp chí khoa học tự nhiên trường Đại học Nguyễn Tất Thành. 3. Võ Văn Phước Quệ và Cao Ngọc Điệp, 2011. Phân lập và nhận diện vi khuẩn phân giải cellulose. Tạp chí Khoa học trường Đại học Cần Thơ 2011:18a 177-184 4. Seo J. K., Park T. S, Kwon I. H., Piao M. Y., Lee C. H.and Ha J.K., 2013. Characterization of Cellulolytic and Xylanolytic Enzymes of Bacillus licheniformis JK7 Isolated from the Rumen of a Native Korean Goat. Asian-Aust. J. Anim. Sci. Vol. 26, No. 1: 50-58 5. Võ Văn Song Toàn, Đỗ Thị Cẩm Hường, Hồ Quảng Đồ và Trần Nhân Dũng (2017). Phân lập, tuyển chọn và định danh vi khuẩn dạ cỏ của bò để phân giải bột bã mía trong điều kiện in vitro. Tap chí Khoa hoc Trường Đai học Cân Thơ Tập 48, Phần B (2017): 71-80 599
6. Nguyễn Hoàng Anh, Nguyễn Thị Thanh Thủy, Nguyễn Vĩnh Hoàng, 2017. Phân lập, tuyển chọn vi khuẩn Bacillus spp. từ dạ cỏ bò có khả năng sinh enzyme β-glucanase và bước đầu xác định đặc tính của enzyme. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 2017, tập 15, số 1: 85-91 7. Lê Hoàng Huy, 2021. Phân lập vi khuẩn Bacillus spp. từ dạ cỏ dê ứng dụng phân huỷ thức ăn thừa tạo phân bón cho cây. Đồ án tốt nghiệp đại học Trường Đại học Công nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh. Holt, J. H., Sneath, P. H. and Krieg, N. R., 1994. Bergey’s Manual of determinative bacteriology 9 th ed., Lippincott Williams and Wilkins, New York, 192-194. 8. Lee S., Lee J., Jin, Y. I., Jeong J. C., Chang Y. H., Lee Y., Kim, M. 2017. Probiotic characteristics of Bacillus strains isolated from Korean traditional soy sauce. LWT-Food Science and Technology, 79: 581-524. 600