Link xem tivi trực tuyến nhanh nhất xem tivi trực tuyến nhanh nhất xem phim mới 2023 hay nhất xem phim chiếu rạp mới nhất phim chiếu rạp mới xem phim chiếu rạp xem phim lẻ hay 2022, 2023 xem phim lẻ hay xem phim hay nhất trang xem phim hay xem phim hay nhất phim mới hay xem phim mới link phim mới

intTypePromotion=1
ADSENSE

Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng nấm sợi gây hại trên thấu kính ống nhòm tại Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:216

6
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Sinh học "Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng nấm sợi gây hại trên thấu kính ống nhòm tại Việt Nam" trình bày các nội dung chính sau: Nghiên cứu đặc điểm thấu kính bị gây hại và phân lập các chủng nấm sợi trên thấu kính ống nhòm ON8x30; Nghiên cứu đặc điểm phân loại và đặc tính gây hại của các chủng nấm sợi phân lập từ thấu kính; Giải trình tự hệ gen và phân tích đặc tính di truyền liên quan đến khả năng gây hại trên thấu kính của chủng nấm sợi gây hại đại diện.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng nấm sợi gây hại trên thấu kính ống nhòm tại Việt Nam

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGÔ CAO CƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ CHỦNG NẤM SỢI GÂY HẠI TRÊN THẤU KÍNH ỐNG NHÒM TẠI VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HÀ NỘI - 2022
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGÔ CAO CƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ CHỦNG NẤM SỢI GÂY HẠI TRÊN THẤU KÍNH ỐNG NHÒM TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã số: 9.42.01.07 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Phí Quyết Tiến 2. TS. Nguyễn Văn Đức HÀ NỘI - 2022
  3. i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đây là công trình nghiên cứu của tôi và một số kết quả cùng cộng tác với một số cộng sự khác. Các số liệu và kết quả trình bày trong Luận án là trung thực, một phần đã được công bố trên các Tạp chí, Kỷ yếu Hội nghị khoa học chuyên ngành và được sự đồng ý sử dụng số liệu của đồng tác giả. Phần còn lại chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Nghiên cứu sinh Ngô Cao Cường
  4. ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn là PGS. TS. Phí Quyết Tiến, Viện Công nghệ sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và TS. Nguyễn Văn Đức, Tổng Cục kỹ thuật - Bộ Quốc phòng đã tận tâm hướng dẫn khoa học, định hướng nghiên cứu và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Nguyễn Thu Hoài, Phân Viện Công nghệ sinh học - Trung tâm nhiệt đới Việt Nga đã tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo cùng các cán bộ trong Viện Công nghệ Sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Tập thể cán bộ thuộc Phòng Vi sinh - Phân viện Công nghệ sinh học - Trung tâm nhiệt đới Việt Nga; Trung tâm Giống và Bảo tồn nguồn gen Vi sinh vật; Phòng Công nghệ lên men thuộc Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam đã quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện Luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc cùng các cán bộ Phòng Đào tạo, Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành Luận án. Tôi xin cảm chân thành đến các Thầy, Cô ở Viện Công nghệ sinh học đã giảng dạy, cung cấp các kiến thức mới để tôi hoàn thành các học phần và các chuyên đề trong chương trình đào tạo. Tôi xin chân thành cảm ơn chuyên viên ThS. Nguyễn Thị Minh Tâm - Học viện Khoa học và Công nghệ và ThS. Bùi Thị Hải Hà, chuyên viên phụ trách đào tạo ở Viện Công nghệ sinh học đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành hồ sơ trong suốt quá trình học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Ban Tổng giám đốc Trung tâm nhiệt đới Việt - Nga, Thủ trưởng cùng các đồng nghiệp Phân viện Công nghệ sinh học đã tạo mọi điều kiện, hỗ trợ, giúp đỡ tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã luôn bên cạnh động viên, khích lệ tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận án này. Nghiên cứu sinh Ngô Cao Cường
  5. iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii MỤC LỤC ............................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ......................................................... viii CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................................. x MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................ 5 1.1 Nấm sợi gây hại trên kính và quá trình phát triển ................................ 5 1.1.1. Vật liệu kính, thành phần và đặc tính.......................................................... 5 1.1.2. Nấm sợi và sự xâm nhập của nấm sợi trên bề mặt vật liệu kính................. 5 1.1.3. Quá trình phát triển của nấm sợi trên vật liệu kính và sự gây hại kính bởi quá trình trao đổi chất ................................................................................. 7 1.1.4. Ống nhòm ON8x30 và tác hại của nấm trên thấu kính .............................. 8 1.2. Đặc điểm khí hậu các điểm bảo quản ống nhòm và đặc điểm sinh học nấm sợi trên thấu kính ............................................................................. 9 1.2.1. Đặc điểm địa lý và khí hậu của các điểm lấy mẫu ...................................... 9 1.2.2. Cấu trúc thành phần nấm sợi trên vật liệu kính theo đặc điểm khí hậu và địa lý ................................................................................................................ 10 1.2.3 Cấu trúc thành phần chi, loài nấm sợi gây hại trên vật liệu kính .............. 14 1.2.4. Một số phương pháp phân loại nấm sợi .................................................... 16 1.3. Các yếu tố ngoại cảnh và đặc điểm của nấm sợi ảnh hưởng tới quá trình gây hại trên bề mặt kính ......................................................................... 17 1.3.1. Độ ẩm không khí và một số yếu tố khác ................................................... 17 1.3.2. Đặc tính sinh axít của nấm sợi .................................................................. 18 1.3.3. Đặc tính sinh polysaccharide ngoại bào (EPS) của nấm sợi ..................... 18 1.3.4. Một số đặc tính sinh học khác của nấm sợi (tạo màng sinh học, phát tán bào tử, khả năng phát triển của sợi nấm) ......................................................... 19 1.3.5. Ảnh hưởng của nấm sợi đến đặc tính quang của vật liệu kính ................. 21 1.3.6. Ảnh hưởng của nấm sợi đến cấu trúc và bề mặt vật liệu kính .................. 21 1.4. Đặc điểm di truyền của nấm sợi gây hại trên bề mặt kính ................. 23 1.4.1. Đặc điểm di truyền chung của các loài nấm gây hại trên bề mặt kính ..... 23 1.4.2. Các gen tham gia vào sinh tổng hợp axít hữu cơ ...................................... 24 1.4.3. Các gen tham gia vào sinh tổng hợp EPS ................................................. 30
  6. iv 1.4.4. Sơ lược về nghiên cứu hệ gen nấm sợi ..................................................... 32 1.4.5. Các nghiên cứu về dự đoán các cụm gen và so sánh hệ gen của nấm sợi gây hại trên bề mặt vật liệu .............................................................................. 34 1.4.6. Các nghiên cứu về hệ gen nấm sợi Curvularia ......................................... 36 1.5. Phương pháp ức chế nấm sợi và tình hình nghiên cứu nấm sợi trên kính tại Việt Nam ............................................................................................. 37 1.5.1. Kiểm soát các thông số lí, hóa trong quá trình bảo quản .......................... 37 1.5.2. Sử dụng các tác nhân (vật lí, hóa học,…) trong ức chế nấm gây hại........ 37 1.5.3. Chất ức chế nấm sợi dạng bay hơi và tiềm năng ứng dụng trong chống nấm sợi cho thiết bị quang học ......................................................................... 39 1.5.4. Tình hình nghiên cứu nấm sợi gây hại kính tại Việt Nam ........................ 39 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………... 41 2.1. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................. 41 2.1.1. Thu mẫu nấm sợi nhiễm trên thấu kính ống nhòm ................................... 41 2.1.2. Chế phẩm diệt nấm.................................................................................... 42 2.1.3. Hóa chất, thiết bị ....................................................................................... 43 3.1.4. Môi trường nuôi cấy .................................................................................. 43 2.2. Phương pháp nghiên cứu........................................................................ 44 2.2.1. Phân loại theo đặc điểm hình thái ............................................................. 44 2.2.2. Phân loại nấm dựa trên phân tích trình tự gen ITS ................................... 45 2.2.3. Các phương pháp phân tích hóa sinh, hóa lý ............................................ 46 2.2.4. Các phương pháp phân tích vật lý, hóa học .............................................. 49 2.2.5. Giải trình tự và phân tích hệ gen chủng nấm sợi gây hại mạnh ................ 51 2.2.6. Phân tích, xử lý thống kê........................................................................... 53 2.2.7. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát trong Luận án ............................................... 53 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 54 3.1. Đặc điểm thấu kính bị gây hại và phân lập các chủng nấm sợi trên thấu kính ống nhòm ON8x30 .......................................................................... 54 3.1.1. Mức độ gây hại của nấm sợi trên thấu kính .............................................. 54 3.1.2. Ảnh hưởng của nấm sợi gây hại đến đặc tính quang của thấu kính.......... 57 3.2. Phân bố và đặc điểm hình thái của nấm sợi gây hại trên thấu kính của ống nhòm ON8x30 ................................................................................... 61 3.2.1. Nấm sợi gây hại trên thấu kính của ống nhòm ON8x30 tại miền Bắc (Xuân Mai-HN, Mê Linh-VP, Thanh Ba-PT, Lục Ngạn-BG) ............................. 61 3.2.2. Nấm sợi gây hại trên thấu kính của ống nhòm tại miền Trung (Quỳnh Lưu- Nghệ An, Thái Hòa-Nghệ An) .................................................................. 65
  7. v 3.2.3. Nấm sợi gây hại trên thấu kính của ống nhòm tại Biên Hòa-Đồng Nai ... 68 3.2.4. Nấm sợi gây hại trên thấu kính của ống nhòm trong điều kiện khí hậu biển (thường đỗ tại An Dương-Hải Phòng) ...................................................... 70 3.2.5. Tổng hợp, so sánh đặc tính sinh học của nấm gây hại tại các khu vực thu thập mẫu .................................................................................................... 72 3.3. Đặc điểm phân loại và đặc tính gây hại của các chủng nấm sợi phân lập từ thấu kính ............................................................................................. 75 3.3.1. Đặc điểm phân loại của các chủng nấm sợi .............................................. 75 3.3.2. Khả năng sinh axít hữu cơ của các chủng nấm sợi ................................... 82 3.3.3. Đánh giá khả năng gây hại của các chủng nấm sợi trên bề mặt kính giả định trong điều kiện in vitro .............................................................................. 87 3.3.4. Lựa chọn và đánh giá đặc trưng của một số nấm sợi điển hình gây hại trên bề mặt kính ............................................................................................... 94 3.4. Giải trình tự hệ gen và phân tích đặc tính di truyền liên quan đến khả năng gây hại trên thấu kính của chủng Curvularia eragrostidis C52 95 3.4.1. Đặc điểm phân loại chủng nấm Curvularia eragrostidis C52 .................. 96 3.4.2 Giải trình tự, lắp ráp và chú giải hệ gen chủng nấm sợi C. eragrostidis C52 ................................................................................................................... 98 3.4.3 Phân tích cây phân loài và các hệ gen so sánh ........................................ 101 3.4.4. Con đường sinh tổng hợp một số axít hữu cơ liên quan đến phân huỷ kính từ Curvularia eragrostidis C52............................................................... 102 3.4.5. Xác định gen liên quan đến sinh tổng hợp EPS ...................................... 109 3.5. Thử nghiệm khả năng kháng nấm sợi gây hại điển hình trên thấu kính ống nhòm của một số chế phẩm diệt nấm ........................................... 113 3.5.1. Thử nghiệm khả năng kháng nấm của một số chế phẩm diệt nấm ......... 113 3.5.2. Khảo sát khả năng ức chế nấm sợi của chế phẩm AI1............................ 115 3.5.3. Thử nghiệm ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng ức chế phát triển của nấm sợi bởi AI1 .............................................................................................. 118 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 120 CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ....................................................................... 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 123 PHỤ LỤC .............................................................................................................. 1
  8. vi DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Thành phần nấm trong không khí và vật liệu ở một số nước trên thế giới ........................................................................ 12 Bảng 1.2 Một số chủng loại nấm tìm thấy trên bề mặt vật liệu kính trên thế giới ............................................................................................ 15 Bảng 1.3 Tổng hợp một số gen sử dụng trong phân loại nấm sợi ............ 16 Bảng 1.4 Axít hữu cơ sinh tổng hợp bởi Aspergillus niger và Penicillium chrysogenum .................................................................................. 18 Bảng 2.1 Tổng hợp đặc điểm khí hậu và tọa độ địa lý các điểm lấy mẫu 41 Bảng 2.2 Bảng so sánh đánh giá mức độ gây hại của nấm sợi 47 Bảng 3.1 Thống kê số liệu thu thập tại 08 điểm lấy mẫu và số chủng nấm trên thấu kính của ống nhòm ........................................................ 56 Bảng 3.2 Đánh giá mật độ nấm sợi trên thấu kính nhiễm nấm trên 04 điểm lấy mẫu thuộc miền Bắc...................................................... 62 Bảng 3.3 Đặc điểm hình thái và phân loại một số chủng nấm đại diện phân lập từ các mẫu ống nhòm tại miền Bắc.............................. 63 Bảng 3.4 Kết quả phân lập và mật độ nấm sợi trên thấu kính nhiễm nấm phân lập tại hai điểm lấy mẫu thuộc miền Trung ....................... 66 Bảng 3.5 Đặc điểm hình thái và phân loại một số chủng nấm đại diện phân lập từ các mẫu ống nhòm tại miền Trung .......................... 67 Bảng 3.6 Bảng 3.6. Kết quả phân lập và mật độ nấm sợi trên thấu kính nhiễm nấm phân lập tại Biên Hòa-Đồng Nai ...................... 69 Bảng 3.7 Đặc điểm hình thái và phân loại một số chủng nấm đại diện phân lập từ các mẫu ống nhòm tại Biên Hòa-Đồng Nai ........... 69 Bảng 3.8 Kết quả phân lập và mật độ nấm sợi trên thấu kính nhiễm nấm trong ống nhòm sử dụng trong điều kiện khí hậu biển .............. 71 Bảng 3.9 Đặc điểm hình thái và phân loại một số chủng nấm đại diện phân lập từ các mẫu ống nhòm sử dụng trong điều kiện khí hậu 71 biển..................................................................................................
  9. vii Bảng 3.10 Bảng tổng hợp một số chủng nấm sợi phân lập tại miền Bắc, Trung, Nam và khí hậu biển làm giảm pH sau quá trình nuôi cấy ................................................................................................... 86 Bảng 3.11 Mức độ gây hại một số chủng nấm đại diện phân lập tại miền Bắc, Trung, Nam và khí hậu biển trên kính giả định ................. 91 Bảng 3.12 Bảng tổng hợp một số chủng nấm sợi có khả năng gây hại mạnh (mức 3) thu nhận chia theo 04 khu vực Bắc-Trung-Nam và khí hậu biển ............................................................................... 92 Bảng 3.13 Một số đặc điểm nhóm nấm gây hại điển hình lựa chọn từ các điểm thu mẫu ................................................................................. 95 Bảng 3.14 Kết quả lắp ráp và chú giải bộ gen của Curvularia eragrostidis C52 .................................................................................................. 98 Bảng 3.15 Khả năng sinh tổng hợp axít hữu cơ của Curvularia eragrostidis C52 ............................................................................ 102 Bảng 3.16 Các gen mã hoá enzym chức năng tham gia sinh tổng hơp axít hữu cơ được xác định trên hệ gen của Curvularia eragrostidis C52 .................................................................................................. 105 Bảng 3.17 Một số axít hữu cơ sinh tổng hợp bởi Curvularia eragrostidis C52 .................................................................................................. 108 Bảng 3.18 Dự đoán gen tham gia sinh tổng hợp các dạng Polysaccharide ngoại bào ........................................................................................ 111 Bảng 3.19 Kết quả thử nghiệm khả năng ức chế nấm sợi của một số chế phẩm diệt nấm ............................................................................... 114 Bảng 3.20 Kết quả khảo sát khả năng ức chế sự phát triển nấm sợi phân lập của AI1 tại các nồng độ khác nhau........................................ 116 Bảng 3.21 Kết quả thử nghiệm ảnh hưởng độ ẩm đến khả năng ức chế nấm sợi của AI1 tại nồng độ 1 mg/l ............................................ 119
  10. viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Sự phát triển của Penicillium sp. trên bề mặt vật liệu kính BK7 chụp bởi kính hiển vi nền sáng ..................................... 6 Hình 1.2 Hình ảnh chụp hiển vi quét laser bề mặt kính và lớp màng sinh học gây ra bởi nấm sợi ................................................... 7 Hình 1.3 Hình ảnh chụp ống nhòm ON8x30. Hình 1.3A-ảnh chụp ngang, hình 1.3B-ảnh chụm đứng theo mặt vật thị kính, hình 1.3C-ảnh chụp đứng theo thị kính ......................................... 8 Hình 1.4 Hình ảnh chụp sợi nấm ở các thời điểm khác nhau (a, b, c) chụp bởi kính hiển vi Zeiss Axio Z1. Mũi tên màu trắng chỉ sự phát triển của sợi nấm trên bề mặt vật liệu ...................... 20 Hình 1.5 Hình ảnh SEM tấm kính màu thời trung cổ, lớp không màu bị phá hủy bởi vi sinh vật ...................................................... 22 Hình 1.6 Con đường sinh tổng hợp axít itaconic của Aspergillus terreus .................................................................................... 25 Hình 1.7 Tổng hợp về nghiên cứu hệ gen vi sinh vật nhân chuẩn. ...... 33 Hình 2.1 Các địa điểm lấy mẫu thể hiện vị trí tương đối trên bản đồ Việt Nam ............................................................................... 42 Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát trong Luận án ........................... 54 Hình 3.1 Ống nhòm ON8x30 Việt Nam đại diện thu thập tại Vĩnh Phúc bị nhiễm nấm trên thấu kính quan sát. ......................... 54 Hình 3.2 Mức độ truyền qua của dải ánh sáng nhìn thấy trên thấu kính của ống nhòm ON8x30 nhiễm nấm....................................... 59 Hình 3.3 Kết quả đo sự truyền qua ánh sáng qua kính trong dải ánh sáng nhìn thấy: .......................................................................................... 60 Hình 3.4 Độ truyền qua dải ánh sáng nhìn thấy trung bình theo các khu vực thu mẫu ...................................................................................... 61 Hình 3.5 Sự phân bố các chi nấm phân lập tại 8 điểm thuộc khác nhau: a-miền Bắc, b-miền Trung, c-miền Nam, d- khí hậu biển .... 74 Hình 3.6 Đánh giá phân bốánhi shi giá phân bậu biểnrung, c-
  11. ix miềạphân liá thân liá phâthun mi ba minphân bchi nểnrung, c-miềại 8 điểm 75 Hình 3.7 Cây phát sinh chủng loại giữa các chủng nấm sợi phân lập từ 4 điểm thuộc miền Bắc và các loài có mối quan hệ họ hàng gần dựa vào trình tự ITS ........................................................ 77 Hình 3.8 Cây phát sinh chủng loại giữa các chủng nấm sợi phân lập từ 2 điểm thuộc miền Trung và các loài có mối quan hệ họ hàng gần dựa vào trình tự ITS ............................................... 79 Hình 3.9 Cây phát sinh chủng loại giữa các chủng nấm sợi phân lập từ Đồng Nai và các loài có mối quan hệ họ hàng gần dựa vào trình tự ITS. ........................................................................... 80 Hình 3.10 Cây phả hệ giữa các chủng nấm sợi phân lập trên mẫu chịu ảnh hưởng khí hậu biển và các loài có mối quan hệ họ hàng gần dựa vào trình tự ITS ........................................................ 81 Hình 3.11 Khả năng sinh axít hữu cơ các chi nấm phân lập tại các điểm lấy mẫu khác nhau: ......................................................................................... 83 Hình 3.12 Ảnh hiển vi SEM của kính sau 28 ngày thử nghiệm Aspergillus tubingensis 17.2 ........................................................................................ 87 Hình 3.13 Khả năng gây hại các chủng nấm phân lập tại 4 khu vực khác nhau đánh giá theo ISO 9022-11 trên kính giả định ............. 90 Hình 3.14 Ảnh hưởng của nấm sợi trên bề mặt thấu kính đến sự truyền ánh sáng qua các mẫu thủy tinh trong dải ánh sáng nhìn thấy của 11 chủng nấm thử nghiệm và mẫu đối chứng ................... 93 Hình 3.15 Khả năng phân huỷ sinh học trên thấu kính và đặc điểm phân loại chủng nấm sợi C52 ......................................................... 97 Hình 3.16 Bản đồ hệ gen Curvularia eragrostidis C52. Bản đồ được xây dựng bằng cách sử dụng kết hợp các đường viền sắp xếp theo chiều dài và được thể hiện bằng các đường tròn........................ 100 Hình 3.17 Mối quan hệ tiến hoá giữa Curvularia eragrostidis C52 và các chủng thuộc chi Curvularia dựa trên phân tích ANI (A), AAI (B) và tương đồng protein (C) ....................................... 101
  12. x Hình 3.18 Hình ảnh phổ một số axít hữu cơ điển hình .......................... 103 Hình 3.19 Dự đoán con đường sinh tổng hợp axít hữu cơ từ chủng Curvularia eragrostidis C52. Các gen được tìm thấy trong hệ gen nấm thể hiện màu xanh .............................................. 104 Hình 3.20 Khả năng sinh polysaccharide của chủng Curvularia eragrostidis C52 ở các khoảng thời gian lên men khác nhau 110 Hình 3.21 Phổ chụp EPS sinh tổng hợp bởi chủng C. eragrostidis C52 ....... 110 Hình 3.22 Ảnh chụp thử nghiệm khả năng ức chế của ba chất thử nghiệm trên hai chủng nấm sợi đại diện................................ 115
  13. xi CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Tên viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 1 DNA Deoxyribonucleic acid 2 AHU's Air Handling Uni Bộ xử lý không khí Adenosine Phân tử năng lượng 3 ATP triphosphate cao 4 aw Water activity Hoạt độ nước Complementary Metal Công nghệ bán dẫn 5 CMOS Oxide Semiconductor bổ sung Energy Dispersive X- Phổ phát tán năng 6 EDAX Ray Analysis lượng tia X Energy-dispersive X- Phổ phân tán năng 7 EDS ray spectroscopy lượng Energy Dispersive X- Phân tích tia X phân 8 EDXA Ray Analysis tán năng lượng Polysaccharit ngoại 9 EPS Exopolysaccharides bào Field Emission Điện tử quét phát xạ 10 FE-SEM Scanning Electron trường Microscope Fomitopsis palustris Chất vận chuyển 11 FpOAR oxalic acid resistance oxalte Quang phổ hồng Fourier Transform- 12 FTIR ngoại hấp thụ hoặc Infrared Spectroscopy phát xạ Chất cao phân tử ngoại bào có 13 GAG Galactosaminogalactan galactose và N- acetylgalactosamine Genome Analyzer Iix Hệ thống phân tích 14 GAIIx System hệ gen tiêu chuẩn 15 Glc Glucose
  14. xii Chu trình chuyển 16 GLOX Glyoxylate cycle hóa đường Các enzym xúc tác 17 GT’s Glycosyltransferases chuyển hóa đường saccharide 18 H Light Nguồn sáng 19 K Attenuation coefficient Hệ số hấp thụ 20 kDa Kilodalton Laser Ablation Quang phổ khối Inductively Coupled lượng Plasma ghép 21 LA-ICP-MS Plasma Mass nối cảm ứng bằng Spectrometry laser 22 Mb Mega base pairs Minimum Inhibitory Nồng độ ức chế tối 23 MIC Concentration thiểu Mega Pascal (Đơn 24 MPa Megapascal vị đo áp suất) 25 nu Nucleotide Polymerase chain Phản ứng 26 PCR reaction chuỗi trùng hợp Quang phổ phát xạ proton-induced X-ray 27 PIXE tia X cảm ứng emission proton 28 R Reflection coefficient Hệ số phản xạ 29 RH Relative humidity Độ ẩm tương đối Spectroscopic Phép đo elip quang 30 SE ellipsometry phổ Scanning electron Kính hiển vi điện tử 31 SEM microscope quét Chất chuyển hóa thứ 32 SM Secondary metabolite cấp
  15. xiii Giải trình tự thời Single-molecule real- 33 SMRT gian thực đơn phân time tử Single molecular Công nghệ giải trình 34 SMS sequence tự đơn phân tử The apex of 35 Spitzenkörper Thể đỉnh filamentous fungi Scanning transmission Hiển vi điện tử quét 36 STEM electron microscopy truyền qua Tricarboxylic acid Chu trình axít 37 TCA cycle tricarboxylic Transmission electron Kính hiển vi điện tử 38 TEM microscopy truyền qua Phương pháp đo Ultraviolet visible 39 UV-Vis quang phổ tử ngoại spectrophotometry nhìn thấy được 40 V Dispersion Độ tán sắc Wavelength- Phân tán theo bước 41 WDS Dispersive X-ray sóng Spectroscopy 42 XRD X-Ray diffraction Nhiễu xạ tia X 43 XRF X-ray fluorescence Huỳnh quang tia X Zero-mode Ống dẫn sóng chế 44 ZMWs waveguides độ không Total internal Góc phản xạ toàn 45  reflection phần 46 no Refraction index Chiết suất 47  Angle of refraction Góc khúc xạ Cơ quan chịu trách Gosudarstvennyy nhiệm ban hành các 48 ГОСТ standart tiêu chuẩn đo lường thuộc Nga
  16. 1 MỞ ĐẦU Việt Nam có khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm mưa nhiều nên tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật nói chung và nấm sợi gây hại trên bề mặt vật liệu nói riêng. Đối với các hệ thống thiết bị, nhà cửa sử dụng các vật liệu vô cơ như kim loại, đá, kính..., sự phát triển của hệ sợi nấm trên bề mặt vật liệu đã làm ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kỹ thuật của chi tiết cấu thành chất lượng thiết bị và của công trình xây dựng. Hiện nay, trên thế giới chưa có nhiều nghiên cứu về đặc điểm của nấm sợi trên bề mặt vật liệu kính của thiết bị quan sát như ống nhòm, kính hiển vi, kính thiên văn, kính trên ô tô, máy bay, … Theo cấu trúc vật liệu kính, thành phần cấu tạo nên vật liệu thủy tinh sản xuất kính và tính chất vật lý không thuận lợi cho sự sinh trưởng của vi sinh vật, trong đó có nấm sợi. Tuy nhiên, thực tế vẫn thấy sự có mặt của vi sinh vật trên bề mặt kính, gây hư hại đối với vật liệu, đặc tính quan sát của kính và giảm giá trị sử dụng của thiết bị quan học. Đối với các nghiên cứu trên kính của nhà thờ, nhà ở dân dụng, di sản văn hóa, kính mắt, có nhiều nấm sợi được tìm thấy trên vật liệu kính thuộc chi Aspergillus, Cladosporium, Phoma, Labyrinthula, Penicillium, Fusarium, Hortaea, Curvularia, Trichoderma, Stemphylium. Sự phát triển của nấm sợi có tác động đến cấu trúc và bề mặt vật liệu kính. Các sợi nấm có xu hướng bám dọc theo bề mặt và đi sâu vào bên trong vật liệu, trong đó các sản phẩm trao đổi chất như axít hữu cơ (phá hỏng bề mặt kính), polysaccharide ngoại bào (EPS) giúp nấm sợi bám dính, tạo màng sinh học, gây mờ kính... được xác định là tác nhân gây làm giảm độ truyền qua ánh sáng thấu kính. Các axít hữu cơ sinh ra trong quá trình sinh trưởng của nấm tạo phức với kim loại trên bề mặt vật liệu kính và gián tiếp làm hỏng bề mặt vật liệu. Ngoài ra, khả năng sinh EPS của nấm sợi gây ảnh hưởng đến đặc tính quang của kính, hỗ trợ cho các nhóm nấm sợi cơ hội phát triển, làm tăng khả năng gây hại cho vật liệu kính của nấm sợi. Do vậy, khả năng sinh EPS và axít hữu cơ là vấn đề các nghiên cứu cần quan tâm khi đánh giá mức gây hại của nấm sợi với thấu kính. Ngoài nghiên cứu đặc tính hình thái, đặc tính gây hại trên bề mặt kính của nấm sợi, một số nghiên cứu gần đây đã nghiên cứu sâu hơn về một số gen liên quan đến sinh tổng hợp axít hữu cơ, EPS. Các phương pháp giải trình tự gen thế hệ mới (Next Generation of Sequencing, NGS) cũng giúp các nhà khoa học hiểu sâu hơn về đặc tính di truyền của nấm sợi phân lập từ các môi trường sống khác nhau, cung cấp dữ liệu về
  17. 2 sự tiến hóa của nấm. Các nghiên cứu về hệ gen nấm sợi tập trung vào một số nội dung như lắp ráp, chú giải hệ gen/cụm gen liên quan đến sinh tổng hợp các hợp chất được quan tâm. Thông qua phân tích hệ gen nấm sợi, các nghiên cứu gần đây dự đoán có trên 25.000 cụm gen mã hóa sinh tổng hợp các chất thứ cấp trong hai chi nấm phổ biến là Aspergillus và Penicillium. Ngoài ra, các gen liên quan đến sinh tổng hợp axít hữu cơ, EPS liên quan đến tạo màng sinh học đã được phát hiện có liên quan đến quá trình tạo màng sinh học để nấm sợi phát triển trong các điều kiện bất lợi, thiếu hụt dinh dưỡng. Trên thế giới, nghiên cứu, chú giải và dự đoán cụm gen liên quan đến các yếu tố gây hại vật liệu và thấu kính của nấm sợi chưa được thực hiện và công bố. Hiện nay, một số biện pháp nhằm hạn chế ảnh hưởng nấm sợi đến vật liệu được chia thành các nhóm như: hóa học, lý học và kiểm soát điều kiện vi khí hậu đang được thực hiện và sử dụng các chất ức chế nấm tùy thuộc vào điều kiện khí hậu, chủng loại nấm gây hại. Do đó biện pháp khuyến cáo để ngăn ngừa nấm là làm sạch bề mặt thường xuyên và kiểm soát thông số nhiệt ẩm. Ngoài ra, sử dụng các tác nhân vật lý, hóa học trong ức chế nấm gây hại cũng đang được sử dụng. Các biện pháp khuyến cáo trên cơ bản có tác dụng trong hạn chế hay ức chế sự phát triển của nấm sợi. Tuy nhiên, việc áp dụng đối với một loại vật liệu hay một thiết bị đặc thù như thiết bị quan sát cần có những nghiên cứu sâu để lựa chọn phương pháp cũng như chất chống nấm phù hợp không làm ảnh hưởng đến đặc tính quang cũng như tính năng thiết bị. Trong số các thiết bị quan sát phổ dụng ở Việt Nam, chủng loại ống nhòm ON8x30 được sử dụng trong nhiều lĩnh vực (du lịch, khoa học, ...). Số lượng ước tính khoảng 1.000.000 chiếc và sử dụng rộng khắp Việt Nam. Trong quá trình sử dụng và bảo quản bào tử nấm xâm nhập và phát triển trên thấu kính ống nhòm dẫn đến giảm tính năng quan sát của thiết bị, hư hỏng thấu kính. Cho đến nay chưa nghiên cứu nào mang tính hệ thống về sự ảnh hưởng của nấm sợi đến thấu kính của ống nhòm ON8x30 và các đặc điểm sinh học của các chủng nấm gây hại tới thấu kính. Xuất phát từ những luận giải trên, Luận án được thực hiện với đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng nấm sợi gây hại trên thấu kính ống nhòm tại Việt Nam” nhằm đánh giá và giải đáp các vấn đề nghiên cứu liên quan đến nấm gây hại trên thấu kính của ống nhòm ON8x30 tại Việt Nam.
  18. 3 MỤC TIÊU Phân lập, đánh giá được đặc điểm sinh học, đặc tính gây hại của các chủng nấm sợi trên thấu kính của ống nhòm ON8x30 thu thập tại Việt Nam. Xác định được đặc tính di truyền hệ gen, gen/cụm gen liên quan đến đặc tính gây hại kính của 01 chủng nấm sợi và thử nghiệm sàng lọc chất ức chế nấm trên một số chủng gây hại đại diện. NỘI DUNG 1. Nghiên cứu đặc điểm thấu kính bị gây hại và phân lập các chủng nấm sợi trên thấu kính ống nhòm ON8x30. 2. Đánh giá phân bố và đặc điểm hình thái của nấm sợi gây hại trên thấu kính của ống nhòm ON8x30 3. Nghiên cứu đặc điểm phân loại và đặc tính gây hại của các chủng nấm sợi phân lập từ thấu kính 4. Giải trình tự hệ gen và phân tích đặc tính di truyền liên quan đến khả năng gây hại trên thấu kính của chủng nấm sợi gây hại đại diện. 5. Thử nghiệm khả năng kháng nấm sợi gây hại điển hình trên thấu kính ống nhòm của một số chế phẩm diệt nấm. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Luận án nghiên cứu nấm sợi gây hại trên thấu kính ống nhòm ON8x30 (sản xuất tại Việt Nam) thu thập tại các kho bảo quản tại 04 khu vực lấy mẫu ở miền Bắc, miền Trung, miền Nam và trên tàu biển (thường xuyên di chuyển dọc bờ biển Việt Nam từ Hải Phòng đến Vũng Tàu và thường đỗ tại An Dương, Hải Phòng). NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CHO LUẬN ÁN - Luận án là công trình nghiên cứu đầu tiên có tính hệ thống về phân bố, phân loại, đặc tính gây hại của các chủng nấm sợi trên thấu kính ống nhòm. - Cung cấp dữ liêu về đặc tính di truyền hệ gen của chủng Curvularia eragrostidis C52 gây hại đại diện trên thấu kính ống nhòm và các gen/cụm gen có liên quan đến đặc tính sinh axit hữu cơ và polysaccharide ngoại bào. - Đánh giá được hiệu quả của chế phẩm AI1 gây ức chế sinh trưởng của các chủng nấm sợi đại diện gây hại trên thấu kính ống nhòm.
  19. 4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN - Ý nghĩa khoa học: Luận án giúp cung cấp dữ liệu khoa học về mức độ gây hại, phân loại và đặc tính di truyền của nấm gây hại trên thấu kính của ống nhòm ON8x30. Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học cho các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế gây hại, sử dụng chế phẩm ức chế nấm gây hại trên bề mặt thấu kính của ống nhòm. - Ý nghĩa thực tiễn: Luận án đánh giá được các nhóm nấm đại diện gây hại trên bề mặt thấu kính và ứng dụng thử nghiệm để tìm ra chất AI1 dùng để ức chế nấm gây hại hiệu quả. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu hỗ trợ nghiên cứu phát triển chế phẩm phòng chống nấm sợi cho ống nhòm ON8x30 trong điều kiện Việt Nam, hạn chế sự hỏng hóc của thấu kính do nấm và tiết kiệm chi phí cho bảo dưỡng, thay thế đối với các thấu kính của ống nhòm ON8x30.
  20. 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Nấm sợi gây hại trên kính và quá trình phát triển 1.1.1. Vật liệu kính, thành phần và đặc tính Thủy tinh là một chất rắn vô định hình có cấu trúc đồng nhất, thành phần SiO2 chiếm khoảng 75,3%; CaO khoảng 11,7%; Na2O khoảng 13%; có tạp chất và các chất phụ gia khác để thay đổi tính chất theo yêu cầu. Thủy tinh là một chất trong suốt, tương đối cứng, trơ hóa học, có thể chế tạo thành với bề mặt rất nhẵn và trơn [1]. Ngoài ra, các vật liệu quang lớp mạ chống phản xạ (mạ thấu quang) có thể dùng đơn lớp hoặc đa lớp. Thấu kính đang sản xuất ở Việt Nam sử dụng 5 lớp. Vật liệu sử dụng để tạo màng thường là các chất điện môi chiết suất thấp bền với môi trường như: MgF2, Na3AlF6, CaF2, LiF2, … ở lớp ngoài. Lớp trong thường là chất điện môi có chiết suất cao, có độ bám tốt với bề mặt thủy tinh như ZnO, TiO2, CeF3, ThO2, … ngoài ra có một lớp chống phản xạ ba lớp thường là MgF 2 - ZrO2 - CeF3 (Al2O3) [2]. Nhiều nghiên cứu cho rằng khả năng sinh trưởng và phá hủy vật liệu thủy tinh của nấm sợi xuất phát từ đặc tính sinh axít của chúng. Nấm sợi hòa tan khoáng chất và kim loại bằng cách tiết ra các axít hữu cơ, chất tạo phức chelate và siderophore, … ở đầu sợi nấm [3-5]. Gadd cho rằng nấm hòa tan khoáng chất chủ yếu do tạo axít hữu cơ và tạo phức [3]. Quá trình hòa tan kim loại từ bề mặt chất khoáng và vật liệu vô cơ thường là sự kết hợp của 2 cơ chế phân giải axít và tạo phức, ion kim loại tách bề mặt vật liệu và hòa tan vào dung dịch bằng phân ly axít, sau đó tạo phức bền với các chelate có trong dung dịch [4]. 1.1.2. Nấm sợi và sự xâm nhập của nấm sợi trên bề mặt vật liệu kính Chưa có một khái niệm chính thức về nấm sợi trên thấu kính, tuy nhiên có thể khái quát nấm sợi trên kính là những loại nấm sợi có thể sinh trưởng, phát triển được trên vật liệu kính [6]. Trong tự nhiên, nấm sợi là thành phần phổ biến trong cộng đồng vi sinh vật trên bề mặt trái đất, ước tính có khoảng hơn 1,5 triệu loài trong số đó có khoảng 120000 loài được biết đến và có khoảng 3-8 % được định danh [7-9]. Phần lớn nấm sợi sống trong đất (75% sinh khối vi sinh vật) một phần nhỏ trên cơ chất vô cơ, trong hệ sinh thái nước và trong trầm tích dưới đáy đại dương [8]. Nhờ các hiện tượng thời tiết (mưa, gió) và nhân tạo (bụi, ô nhiễm không khí) nấm sợi di chuyển từ
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2