Tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả năng phân giải xenluloza cao cho sản xuất chế phẩm xử lý phế thải chăn nuôi dạng rắn

Chia sẻ: Leon Leon | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

118
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vi sinh vật phân hủy có thể lựa chọn cao của xenluloza sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc chế phẩm sản xuất trong điều trị vật nuôi chất thải rắn. Bài viết này cho thấy sự căng thẳng của vi sinh vật ký PTCX04 đã được lựa chọn. Nó có thể được phân hủy của phân lợn. của thuộc địa đặc điểm, hình thái tế bào, và trình tự của đoạn DNA của gen 16S rRNA của PTCN04 căng thẳng đã được xác định như Streptomyces rochei. Theo Cộng đồng châu Âu, loài được lựa chọn có an toàn sinh học cao...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả năng phân giải xenluloza cao cho sản xuất chế phẩm xử lý phế thải chăn nuôi dạng rắn

TUY N CH N CH NG VI SINH V T CÓ KH NĂNG PHÂN GI I XENLULOZA CAO CHO S N XU T CH PH M X LÝ PH TH I CHĂN NUÔI D NG R N Ph m Bích Hiên, Đào Văn Thông, Lương H u Thành, Vũ Thúy Nga. SUMMARY Selection microorganism able high decompose of xenluloza for production inoculant treatments of solid waste livestock. Selection microorganisms able high decompose of xenluloza will play an important role in the production inoculant for treatment of solid waste livestock. This paper showed that the strain of microorganisms signed PTCX04 was selected. It can be decomposed of pig manure. By colony characteristic, cell morphology, and sequencing of DNA fragment of 16S rRNA gene the PTCN04 strain was determined as Streptomyces rochei. According to European Community, species are selected have high biosafety and they are permission to apply in common. The Streptomyces rochei will be continuous research to apply for production of inoculant. Keywords: Xenluloza, Streptomyces rochei, innoculant. I. §ÆT VÊN §Ò t o ra s n phNm phân bón h u cơ có ch t lư ng, áp ng yêu c u qu n lý t ng h p S li u ư c tính àn gia súc, gia c m dinh dư ng cây tr ng và phát tri n nông c a Vi t Nam th i ra kho ng 539.733,15 nghi p b n v ng. t n ch t th i r n/ngày, trong ó kho ng 50% ư c x lý b ng phương pháp tru c II. VËt liÖu vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu khi bón ru ng, ph n còn l i ư c s d ng ngay ho c cho th i tr c ti p ra môi trư ng 1. V t li u nghiên c u gây nhi u v n ô nhi m làm lây lan - B ch ng gi ng VSV phân gi i ngu n b nh nh hư ng n s c kh e c ng xenluloza có ký hi u t PTCX01 - PTCX10 ng cũng như chính ngành chăn nuôi. Ph ư c lưu gi t i Vi n Môi trư ng N ông th i chăn nuôi, ngoài hàm lư ng dinh nghi p. dư ng còn ch a kho ng 20 - 30% các h p ch t hydratcacbon mà cây tr ng không s - Hóa ch t và các thi t b c n thi t trong d ng ư c, trong ó xenluloza chi m t l phân tích, ánh giá VSV. cao nh t. Phân gi i xenluloza t nhiên là quá trình ph c t p, thư ng kéo dài 3 - 6 2. Phương pháp nghiên c u tháng. Trong các bi n pháp x lý ph th i + Phương pháp xác nh kh năng phân chăn nuôi hi n nay, phương pháp nhanh gi i xenluloza có s tr giúp c a vi sinh v t kh i ng có kh năng sinh enzym xenlulaza ngo i bào - Phương pháp nh tính: S d ng em l i hi u qu cao nh t. Nghiên c u phương pháp khuy ch tán trên th ch ĩa Tuy n ch n ch ng vi sinh v t có kh năng Enzym xenlulaza th y phân CMC trong phân gi i xenluloza cao s d ng trong môi trư ng s t o thành vòng không màu s n xu t ch ph m vi sinh v t x lý nhanh v i thu c th lugol quanh gi ng ch a d ch ph th i chăn nuôi nh m m c tiêu rút ng n enzym. Ho t l c enzym c a VSV ư c bi u th i gian , h n ch ô nhi m môi trư ng, th b ng giá tr D - d (mm) trong ó: D là
ư ng kính vòng th y phân và d là ư ng 1.9 trong h chương trình MacVector 6.5.3. kính c a l khoan. Truy c p N gân hàng Gien b ng chương - Phương pháp nh lư ng: D a trên trình Entrez/nucleotide/ tìm ki m các trình nguyên t c xác nh ho t l c enzym C1 và t gien 16s ARN riboxom c a VSV. So Cx xúc tác ph n ng phân c t b t gi y ho c sánh i chi u và x lý s li u c a t t c CMC thành các g c ư ng kh . các chu i b ng chương trình GEN DOC2.5. Thành ph n nucleotit ư c thu nh n b ng - nh lư ng ư ng kh : Xác nh cách s d ng b mã c a VSV b c th p (vi b ng thu c th DN SA. khuNn) trong N gân hàng Gien (b ng mã di + Phương pháp xác nh tên vi sinh v t truy n s 11) thông qua chương trình b ng k thu t phân t GEN DOC 2.5. Tên VSV ư c xác nh v i nh tên VSV b ng phương pháp phân xác su t tương ng cao nh t. lo i h c phân t d a trên cơ s gi i trình t o n gien 16s ARN riboxom c a ch ng III. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn nghiên c u, so sánh v i các trình t có s n 1. Tuy n ch n ch ng vi sinh v t có kh trong N gân hàng Gien Qu c t EMBL b ng năng phân gi i xenluloza cao phương pháp FASTA 33 nh lo i n 1.1. Xác đ nh đ nh tính kh năng loài. C p m i ư c thi t k d a trên trình t phân gi i xenluloza o n gien mã hóa 16s ARN riboxom c a T b ch ng gi ng VSV ư c phân l p, ch ng E. coli (J01695), tương ng v i các lưu gi b o qu n t i B môn Sinh h c môi v trí nucleotit 15 - 33 (cho m i xuôi) và trư ng - Vi n Môi trư ng Nông nghi p, ã 1548 - 1532 (cho m i ngư c). Trình t xác nh nh tính và tuy n ch n ch ng có nucleotit c a các ch ng nghiên c u ư c kh năng phân gi i xenluloza cao. gi i trình trên máy t ng ABI - 377, sau ó ư c x lý b ng chương trình SeqEd1.03 và chương trình AssemblyLIGN B ng 1. Tuy n ch n vi sinh v t phân gi i xenluloza. STT Ký hi u ch ng Ngu n g c Nhóm VSV Đương kính vòng phân gi i xenluloza (D-d)mm 1 PTCX01 Phân l p t đ t Vi khu n 17,0 2 PTCX02 - nt - Vi khu n 20,0 3 PTCX03 - nt - X khu n 15,0 4 PTCX04 - nt - X khu n 30,0 5 PTCX05 T ph th i chăn nuôi X khu n 23,0 6 PTCX06 - nt - Vi khu n 21,0 7 PTCX07 - nt - Vi khu n 15,0 8 PTCX08 Phân l p t đ t X khu n 13,0 9 PTCX09 - nt - X khu n 18,0 10 PTCX10 - nt - Vi khu n 17,0 Trong 10 ch ng VSV nghiên c u có 5 PTCX04 ( t 30,0mm). Các ch ng còn l i có ch ng thu c nhóm vi khuNn và 5 ch ng thu c ư ng kính vòng phân gi i xenluloza (D - d) nhóm x khuNn. T t c các ch ng u có ho t trung bình t 17,0 n 23,0mm. T k t qu tính phân gi i xenluloza. Ch ng PTCX08 có nghiên c u, tài ã l a ch n ư c 1 ch ng ho t l c enzym xenlulaza th p nh t ( t x khuNn ký hi u PTCX04 s d ng cho các 13,0mm), cao nh t là ch ng x khuNn nghiên c u ti p theo.
1.2. Đ nh lư ng ho t đ xenlulaza trư ng. Nuôi c y l c trên môi trư ng d ch th , c a ch ng x khu n PTCX04. sau 72 gi t o thành h t nh kích c kho ng 1 Xenlulaza là m t ph c h enzym bao mm, làm trong môi trư ng nuôi c y, trên g m 3 enzym ch y u sau: Endo-1,4- thành bình t o vòng váng màu tr ng, bám glucanaza (hay CMC-aza, Cx), Exo-1,4- ch t vào thành bình, m t t bào t 2.109 glucanaza (hay xenlobiohydrolaza, C1) và CFU/ml, ho t enzyme là 3,0mm. Sau 3 β- 1,4-glucanaza (hay xenlobiaza). Nh ng tháng lưu gi , m t t bào t 3,6.108, ho t enzym này ho t ng cùng nhau th y enzym là 2,8mm (B ng 3). phân xenluloza (B ng 2). B ng 3. Các i u ki n nuôi c y thích h p B ng 2. K t qu xác nh ho t enzime cho ho t tính sinh xenlulaza c a ch ng c a ch ng PTCX04. PTCX04 Ho t tính M tđ Ho t l c Đi u ki n nuôi c y K t qu xác đ nh (OD540nm) enzyme (U/ml) Nhi t đ thích h p 35±2 Endo-glucanase 0,84 5,32 Ph pH 6,0 - 7,5 Exo-glucanase 0,23 0,41 Nhu c u O2 (Lưu lư ng c p 0,75 K t qu nh lư ng và nh tính kh ng khí (dm3 O2/dm3 môi trư ng/h) nh ch ng x khuNn PTCX04 có ho t tính Th i gian nuôi c y (h) 72 phân gi i xenluloza cao. D ch enzyme ngo i Ngu n hydratcacbon CMC, b t gi y, tinh bào c a ch ng PTCX04 có kh năng th y b t, r đư ng phân c 2 lo i cơ ch t CMC và b t gi y, do Ngu n Nitơ Pepton, cao n m men ó có th s d ng t t cho s n xu t ch phNm VSV x lý ph th i chăn nuôi giàu cơ 3. Th nghi m s d ng ch ng PCTX04 ch t xenluloza. trong , x lý ph th i chăn nuôi Th nghi m kh năng ng d ng ch ng 2. Đ c đi m sinh hóa c a ch ng vi sinh PCTX04 trong , x lý ph th i chăn nuôi. v t nghiên c u o nhi t ng theo th i gian, sau 21 - c i m sinh lý, hình thái: KhuNn l c ngày xác nh m t s c i m lý hoá c a PTCX04 nuôi c y trên môi trư ng Gauze có phân ánh giá kh năng chuy n hoá hình tròn, ư ng kính 2,2 - 2,5mm, màu tr ng ch t h u cơ trong ph th i chăn nuôi. ngà, chân khuNn l c bám sâu trong môi Bi u đ 1. Bi n đ ng nhi t đ trong kh i ph th i chăn nuôi l n 70 60 50 Nhi t đ 40 Đ i ch ng 30 Thí nghi m 20 10 0 0 gi 2 ngày 7 ngày 9 ngày 15 ngày 17 ngày 21 ngày Th i gian
Bi u 1. Bi n ng nhi t trong kh i ph th i chăn nuôi l n B ng 4. Bi n i thành ph n lý, hóa h c c a ph th i chăn nuôi l n ư c x lý b ng ch ng PTCXO4 Đ nh tính s bi n đ i lý h c Hàm lư ng OC Công th c Thành ph n cơ gi i Màu s c Mùi t ng s (%) Trư c x lý B t, không x p Vàng Hôi 45,5 Sau x lý Tơi x p Nâu s m Không còn mùi 25,7 B ng 5. Qu n th vi sinh v t gây b nh trong ph th i chăn nuôi l n ư c x lý b ng ch ng PTCXO4 Công th c Đ nh tính s bi n đ i lý h c Tr ng giun (tr ng/gr) Coliform (CFU/g) Salmonella (CFU/g) 0 gi Sau 21 ngày 0 gi Sau 21 ngày 0 gi Sau 21 ngày 5 3 3 2 Đ i ch ng 5,2 x10 2,2 x10 6,3 x10 1,6x10 15 10 5 3 Thí nghi m 5,2 x10 - 6,3 x10 - 15 0 -1 ( - ): Không phát hi n n ng pha loãng 10 B sung ch ng PTCX04 trong ng nh ng làm rút ng n th i gian , tăng hi u ã em l i hi u qu rõ r t trong x lý ph qu chuy n hoá cơ ch t, t o s n phNm sau th i chăn nuôi l n. Ch s OC c a ph th i x lý tơi x p, chuy n sang màu nâu s m, chăn nuôi l n t 45,5% gi m xu ng còn không còn mùi hôi mà còn giúp lo i b các 25,7%. Trong quá trình chuy n hoá các h p y u t sinh h c gây h i. ch t hydratcacbon, nhi t tăng cao không 4. Đ nh danh ch ng x khu n nghiên c u *. Gi i trình t gen ch ng x khuNn PTCX04. GAAAGCTCCGGCGGTGCAGGATGAGCCCGCGGCCTATCAGCTTGTTGGTGAGGTAATGGCTCACCAAGGC GACGACGGGTAGCCGGCCTGAGAGGGCGACCGGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGG GAGGCAGCAGTGGGGAATATTGCACAATGGGCGCAAGCCTGATGCAGCGACGCCGCGTGAGGGATGACGG CCTTCGGGTTGTAAACCTCTTTCAGCAGGGAAGAAGCGAAAGTGACGGTACCTGCAGAAGAAGCGCCGGC TAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGGCGCAAGCGTTGTCCGGAATTATTGGGCGTAAAGAG CTCGTAGGCGGCTTGTCGCGTCGGTTGTGAAAGCCCGGGGCTTAACCCCGGGTCTGCAGTCGATACGGGCA GGCTAGAGTTCGGTAGGGGAGATCGGAATTCCTGGTGTAGCGGTGAAATGCGCAGATATCAGGAGGAACA CCGGTGGCGAAGGCGGATCTCTGGGCCGATACTGACGCTGAGGAGCGAAAGCGTGGGGAGCGAACAGGAT TAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGTAAACGGTGGGCACTAGGTGTGGGCAACATTCCACGTTGTCCGTGCC GCAGCTAACGCATTAAGTGCCCCGCCTGGGGAGTACGGCCGCAAGGCTAAAACTCAAAGGAATTGACGGG GGCCCGCACAAGCGGCGGAGCATGTGGCTTAATTCGACGCAACGCGAAGAACCTTACCAAGGCTTGACAT ACACCGGAAAACCCTGGAGACAGGGTCCCCCTTGTGGTCGGTGTACAGGTGGTGCATGGCTGTCGTCAGCT CGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTGTCCCGTGTTGCCAGCAGGCCCTTG TGGTGCTGGGGACTCACGGGAGACCGCCGGGGTCAACTCGGAGGAAGGTGGGGACGACGTCAAGTCATCA TGCCCCTTATGTCTTGGGCTGCACACGTGCTACAATGGCCGGTACAATGAGCTGCGATACCGCGAGGTGGA GCGAATCTCAAAAAGCCGGTCTCAGTTCGGATTGGGGTCTGCAACTCGACCCCATGAAGTCGGAGTCGCTA GTAATCGCAGATCAGCATTGCTGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCG CCCGTCACGTCACGAAAGTCGGTAACACCCGAAGCCGGTGGCCCAACCCCTTGTGGGAGG GAGCTGTCGAAGGTGGGACTGGCGATTGGGACGAAGTCGTAACAAGGTAGCCGTACCGGA AGGTGCGGCTGGATCACCTCCTTT
0.01 Streptomyces levis_DQ442517 Streptomyces minutiscleroticus_ EF178696 Streptomyces lavendulocolor_ DQ442516 Streptomyces djakartensis_ AB184657 Streptomyces shandongensis_ AY875718 Streptomyces naganishii_ DQ442529 Streptomyces aurantiogriseus_ AY999793 PTCX04 Streptomyces rochei_GQ392058 Streptomyces mutabilis_ EU741237 Streptomyces fungicidicus_ AB184529 Streptomyces anandii_AY999803 Streptomyces geysiriensis_ DQ442501 Streptomyces tuirus_AF503493 Streptomyces gancidicus_ AY999919 Streptomyces asterosporus_ AY999902 Streptomyces virens_DQ442554 Kitasatosporia setalba_U93332 V trí phân lo i c a ch ng PTC X04 và các loài có quan h h hàng g n d a vào trình t AD r 16S vùng V1 - V3 (v trí 968 - 1401 c a E. coli) * Xác nh tên: Trình t gen rARN 16S c p an toàn, trong ó ch các VSV c p c a ch ng PTCX04 tương ng 99,7% 1 và 2 ư c ng d ng trong s n xu t (1297 - 1296/1300 bp) v i o n 16S c a x i u ki n bình thư ng. M c an toàn sinh khuN n Streptomyces aurantiogriseus, h c 1 - 4 là các m c an toàn sinh h c Streptomyces levis, Streptomyces chung, ch y u cho các tác nhân sinh h c djakartensis, Streptomyces rochei, như vi khuN virut, n m, ký sinh trùng (k n, Streptomyces mutabilis, Streptomyces fungicidicus, Streptomyces anandii, c có và không có bi n i gien). Streptomyces geysiriensis, Streptomyces K t qu i chi u v i danh m c cho tuirus, Streptomyces gancidicus. th y ch ng x khuN phân gi i xenluloza n D a vào k t qu xác nh trình t gen Streptomyces rochei ư c x p vào nhóm và c i m sinh hóa c a x khuN nghiên n VSV có an toàn sinh h c m c 2, có th c u, ch ng PTCX04 có c i m trùng v i ng d ng r ng rãi trong s n xu t ch phN m ch ng x khuN có tên là Streptomyces n vi sinh v t x lý nhanh ph th i chăn nuôi. rochei. IV. KÕt luËn 5. Xác đ nh m c đ an toàn sinh h c - ã tuy n ch n ư c ch ng x khuN n Theo Hư ng d n s 90/679/EWG c a có ho t tính phân gi i xenluloza cao, các C ng ng châu Âu v an toàn sinh h c, c i m sinh h c thích h p cho s d ng nhóm tác nhân sinh h c ư c phân làm 4 s n xu t ch phN VSV, bư c m u ng
d ng cho th y ch ng vi sinh v t này có hi u 7. TCVN 6168:2002, Ch ph m vi sinh qu trong x lý ph th i d ng r n trong v t phân gi i xenluloza. chăn nuôi gà, l n. Ngư i ph n bi n - K t qu phân lo i xác nh ch ng x GS. TSKH. Tr n Duy Quý khuNn tuy n ch n thu c loài Streptomyces rochei, ư c x p vào nhóm vi sinh v t có an toàn sinh h c m c 2, có th ng d ng r ng rãi trong s n xu t ch phNm vi sinh v t x lý nhanh ph th i chăn nuôi. TÀI LI U THAM KH O 1. Ajay (EDT) Singh, Owen P. (EDT) Ward (2004), Biodegradation and Bioremediation, Springer 57 - 74. 2. Coughlan, M. and Mayer F. (1998), Cellulose decomposing bacteria and their enzyme system. The procayotes, chapter 20, 460 - 502 3. Gaur A. C. (1980), Microbial decomposition of organic matterial and humus in soil and compost, FAO/UNDP, Technology composting. 4. Holt J. G., Krieg N. R., Sneath P. H. A, Staley J. T., Williams S. T. (2000), Bergey’s Manual of Determinative., Bacteriology, 9thEdition, Lippincott Williams & Wilkins, (4), 5. Meinke A., Gilkes N. R., Kilburn D. G., Miller R. C., Jr. and Warren R. A. J. (1993), “Cellulose - binding polypeptides from Cellulomonas fimi: endoglucanase D (CenD), a family A α - 1,4 - glucanase”, J. Bacteriol, (175), pp. 1910 - 1918. 6. Smith, R. C. (1995), Composting practices, NDSU Extension Service. North Dakota State University of Agriculture and Applied Science, and USDA.
T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 7