Luận văn Thạc sĩ sinh học: Khảo sát đặc điểm sinh học một số chủng nấm sợi thuộc chi Aspergillus và Penicillium từ rừng ngập mặn Cần Giờ TP. Hồ Chí Minh

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:118

Thêm vào BST

Báo xấu

98
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ sinh học: Khảo sát đặc điểm sinh học một số chủng nấm sợi thuộc chi Aspergillus và Penicillium từ rừng ngập mặn Cần Giờ TP. Hồ Chí Minh tìm hiểu tính đa dạng và vai trò của một số chủng nấm sợi thuộc chi Aspergillus và Penicillium ở RNM Cần Giờ Tp. Hồ Chí Minh.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ sinh học: Khảo sát đặc điểm sinh học một số chủng nấm sợi thuộc chi Aspergillus và Penicillium từ rừng ngập mặn Cần Giờ TP. Hồ Chí Minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Võ Thị Bích Viên KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC MỘT SỐ CHỦNG NẤM SỢI THUỘC CHI ASPERGILLUS VÀ PENICILLIUM TỪ RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ TP. HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC Chuyên ngành : Vi Sinh Vật Mã số: 60 42 40 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN THANH THUỶ Thành phố Hồ Chí Minh - 2009
LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Trần Thanh Thủy đã hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Sở Giáo dục đào tạo tỉnh Khánh Hoà, Trường THPT Ngô Gia Tự - Khánh Hoà đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian học. Tôi xin chân thành cám ơn Thầy Cô trong bộ môn Vi sinh, quý Thầy Cô trong khoa Sinh học, cùng toàn thể quý Thầy Cô đã tận tình giảng dạy trong suốt khoá học. Tôi xin chân thành cám ơn phòng KHCN – SĐH Trường ĐH Sư phạm Tp. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt khóa học. Tôi xin chân thành cám ơn những người thân trong gia đình, bạn bè đã động viên và tạo mọi điều kiện thuân lợi cho tôi trong suốt thời gian qua. Cuối cùng, tôi xin gởi lời cám ơn đến các bạn cùng khoá, các học viên SĐH Khóa 18 chuyên ngành Vi sinh vật đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2009 Võ Thị Bích Viên
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BT Bào tử BTT Bào tử trần CMC Carboxyl methyl cellulose CN Công nghiệp ĐK Đối kháng ĐV Động vật HST Hệ sinh thái KL Khuẩn lạc KS Kháng sinh MT Môi trường NXB Nhà xuất bản RNM Rừng ngập mặn SV Sinh vật TV Thực vật VK Vi khuẩn VSV Vi sinh vật VSVKĐ Vi sinh vật kiểm định
MỞ ĐẦU Nấm sợi hay còn gọi là nấm mốc, phát triển rất nhanh trên nhiều nguồn cơ chất hữu cơ khi gặp điều kiện khí hậu nóng ẩm. Trong tự nhiên, nấm sợi phân bố rất rộng rải và tham gia tích cực vào các vòng tuần hoàn vật chất, nhất là quá trình phân giải chất hữu cơ hình thành chất mùn. Ngoài ra, có rất nhiều loài nấm sợi được sử dụng rộng rải trong CN chế biến thực phẩm (làm tương, nước chấm…), trong CN enzim (sản xuất amilaza, proteaza, cellulaza…), CN dược phẩm (sản xuất KS, steroid…), sản xuất thuốc trừ sâu sinh học, kích thích tố sinh trưởng TV, sản xuất sinh khối nấm sợi để phục vụ chăn nuôi và dinh dưỡng cho người (mycoprotein), dùng nấm sợi để xử lý ô nhiễm MT. [4] Bên cạnh đó còn có nhiều loài nấm sợi ký sinh trên người, ĐV, TV gây ra nhiều bệnh khá nguy hiểm. Nhiều nấm sợi sinh ra các độc tố nấm có thể gây ra bệnh ung thư và nhiều bệnh khác. Nấm mốc còn có thể phát triển, sinh axít và làm mờ các vật liệu vô cơ (thấu kính ở ống nhòm, kính hiển vi và một số dụng cụ quang học khác) Để tận dụng tối đa nguồn lợi to lớn từ nấm sợi đồng thời hạn chế các tác hại do nấm sợi gây ra, con người đã tập trung nghiên cứu các vấn đề liên quan đến nấm sợi. Trước đây, các nhà nghiên cứu thường tập trung tìm hiểu nấm sợi phân bố ở đất liền. Những năm gần đây, con người mới nhận thấy hết được tầm quan trọng của hệ sinh thái RNM - HST có năng suất sinh học cao nhất trong các HST. Với điều kiện sinh thái của RNM con người có thể nghiên cứu khả năng chịu đựng và phục hồi của các tổ hợp gen. Có thể tìm ra được các chủng nấm sợi có hệ gen bền vững mang nhiều đặc tính có lợi cho con người. Nhiều loài thuộc chi Aspergillus và Penicillium phân bố rộng rải trên rất nhiều loại cơ chất tự nhiên, phổ biến khắp nơi trên trái đất. Theo E. Kister, M. Morelet (2000) thì ước tính số lượng loài hiện biết của chi Penicillium là khoảng 233 loài, chi Aspergillus khoảng 185 loài.[52] Sự phong phú và đa dạng trong thành phần loài của chúng sẽ mang lại những lợi ích sinh thái và kinh tế vô cùng to
lớn. Bên cạnh đó là những tác hại không nhỏ, cùng với những khó khăn trong công tác phân loại, hệ thống hai chi nấm này. Trong hệ sinh thái RNM Cần Giờ hai chi Aspergillus và Penicillium có vai trò rất quan trọng, tham gia vào phân huỷ nhanh xác TV, ĐV, góp phần khép kín chu trình vật chất nhờ có khả năng sinh ra các enzim như cellulaza, proteaza, amilaza, kitinaza để phân giải các hợp chất hữu cơ trong MT. Ngoài ra, nấm sợi còn có khả năng phân giải các hợp chất hydrocacbon giúp bảo vệ MT, nấm sợi còn có khả năng sinh ra KS... Trên thế giới, các công trình nghiên cứu về phân loại, ứng dụng của chi Aspergillus và Penicillium khá nhiều và chỉ tập trung trên đất liền. Rất hiếm có nghiên cứu về hai chi này trên biển hay RNM. Cho đến nay, chưa có một công trình khoa học chính thức có hệ thống về VSV, đặc biệt khu hệ nấm sợi ở RNM Việt Nam nói chung, RNM Cần Giờ nói riêng. Để góp phần nâng cao hiểu biết giá trị tài nguyên sinh học từ RNM, đặc biệt là khu hệ nấm sợi chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Khảo sát đặc điểm sinh học một số chủng nấm sợi thuộc chi Aspergillus và Penicillium từ Rừng ngập mặn Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh”. Mục tiêu của đề tài nhằm tìm hiểu tính đa dạng và vai trò của một số chủng nấm sợi thuộc chi Aspergillus và Penicillium ở RNM Cần Giờ Tp. Hồ Chí Minh Nhiệm vụ của đề tài + Phân lập các chủng nấm sợi thuộc chi Aspergillus và Penicillium ở RNM Cần Giờ . + Khảo sát một số đặc điểm sinh học của các chủng nấm sợi phân lập được. + Từ các chủng phân lập được tuyển chọn ra các chủng có các đặc điểm nổi bật. Bước đầu nhận xét sơ bộ về đặc điểm sinh học của các chủng nấm sợi thuộc chi Aspergillus và Penicillium. Đề tài được tiến hành từ tháng 9 năm 2008 đến tháng 7 năm 2009 tại phòng thí nghiệm Sinh hoá – Vi sinh, khoa Sinh, Trường Đại học Sư phạm Tp. Hồ Chí Minh.
PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Rừng ngập mặn Cần Giờ Rừng ngập mặn (RNM) là một trong những HST quan trọng của hệ thống đất ngập nước. RNM là một HST đặc biệt với những điều kiện sinh thái đặc trưng là khí hậu nóng, đất mặn ngập nước quanh năm, hoặc có thuỷ triều lên xuống, thường xuyên thiếu khí và oxy khi ngập nước, đất chưa ổn định. Với MT đó, một quần hợp TV không họ hàng với nhau nhưng có những đặc tính sinh lý giống nhau, thích nghi sinh thái giống nhau tạo nên một kiểu rừng được gọi là RNM. Ở miền Nam, Việt Nam RNM còn được gọi là Rừng sát, tiếng Anh gọi là Mangrove. Danh từ Mangrove rất thông dụng trên thế giới. Trên thế giới, RNM thường gặp ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Ở Việt Nam, RNM đã từng bao phủ diện tích khoảng 400,000 ha vào năm 1943 (Maurand, 1943). Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân khác nhau như chiến tranh, chuyển đổi mục đích sử dụng, đốn củi, đã làm cho diện tích RNM ngày càng thu hẹp. Hơn 60 năm qua, trên 80% diện tích RNM bị tàn phá hoặc suy giảm chất lượng (worldbank, 2003). Đặc biệt trong những năm 1995 trở lại đây, RNM bị thu hẹp một cách nhanh chóng nguyên nhân do con người đã phá RNM để nuôi tôm.[10] Khu dự trữ sinh quyển RNM Cần Giờ được hình thành ở hạ lưu sông Đồng Nai – Sài Gòn nằm ở cửa ngõ Đông Nam Thành phố Hồ Chí Minh: RNM Cần Giờ giới hạn bởi các đoạn sông, rạch, tắc: sông Soài Rạp, sông Vàm Sát- rạch Đôn- tắc An Nghĩa- sông Lòng tàu, tắc Rổi- sông Đồng Tranh- tắc Nước Hội- sông Thị Vải- sông Gò Gia- sông Cái Mép và biển Đông, từ bắc xuống Nam dài 28km, từ Đông sang Tây dài 30km. Thổ nhưỡng phát triển trên một đầm mặn mới, do phù sa sông Sài Gòn và sông Đồng Nai mang đến và lắng đọng tạo thành nền đất. Đất Cần Giờ được cấu tạo bởi quá trình trầm tích sét, quá trình phèn hoá và quá trình nhiễm mặn.
Khí hậu Cần Giờ nóng ẩm và chịu chi phối của qui luật gió mùa cận xích đạo với hai mùa mưa nắng rõ rệt. Lượng mưa: thấp nhất TP. Hồ Chí Minh, trung bình 1300 – 1400mm/năm, mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 4 và kết thúc vào tháng 10, lượng mưa thường tập trung vào tháng 6 và tháng 9. [35] - Chế độ nhiệt: Biên độ nhiệt trong ngày từ 5 – 70C, nhiệt độ trung bình 25,80C, nhiệt độ thấp tuyệt đối 18,80C, nhiệt độ cao tuyệt đối 350C. [35] - Độ ẩm không khí: cao hơn các nơi khác trong TP. Hồ Chí Minh, mùa mưa độ ẩm từ 79 – 83%, mùa khô độ ẩm từ 74 – 77%, ẩm nhất vào tháng 9, khô nhất vào tháng 4. [36] - Chế độ thuỷ triều: chế độ bán nhật triều không đều, hai lần nước lớn và hai lần nước ròng trong ngày. Các tháng có đỉnh triều cực đại là tháng 10 và tháng 11, đỉnh triều thấp nhất là tháng 4 và tháng 5. [36] - Độ mặn: trung bình từ 1,5 – 2,5% , tùy theo khu vực có thể lên đến 18% [13], lớn nhất khi triều cường và nhỏ nhất khi triều kém, nước mặn xâm nhập sâu vào tháng 4 và bị đẩy xa vào tháng 9 và tháng 10. * Khu hệ thực vật Khu dự trữ sinh quyển RNM Cần Giờ có trên 150 loài TV, các loài chủ yếu như bần trắng, mấm trắng, các quần hợp đước đôi - bần trắng cùng sú, ổi, trang, đưng v.v… và các loại nước lợ như bần chua, các quần hợp mái dầm – ô rô, dừa lá, ráng, v.v… Thảm cỏ biển với các loài ưu thế Halophyla sp., Halodule sp., và Thalassia sp.; đất canh tác nông nghiệp với lúa, khoai mỡ, các loại đậu, dừa v.v…; các vườn cây ăn trái. [34] * Khu hệ động vật Theo khảo sát sơ bộ của dự án khả thi khu bảo tồn tự nhiên RNM Cần Giờ năm 1999, kết quả: + Khu hệ ĐV thuỷ sinh không xương sống trên cạn có 9 loài lưỡng thê, 31 loài bò sát, 4 loài hữu nhũ. Trong đó có 11 loài bò sát có tên trong sách đỏ Việt Nam như: tắc kè (gekko gekko), kỳ đà nước (varanus salvator), trăn đất (python
molurus), trăn gấm (python reticulatus), rắn cạp nong (bungarus fasciatus), rắn hổ mang (naja naja), rắn hổ chúa (ophiophagus hannah), vích (chelonia mydas), cá sấu hoa cà (crocodylus porosus)… [34] + Khu hệ chim có khoảng 130 loài thuộc 47 họ, 17 bộ. Trong đó có 51 loài chim nước và 79 loài không phải chim nước sống trong nhiều sinh cảnh khác nhau. [35] Phân vùng khu dự trữ sinh quyển Cần Giờ: Tổng diện tích Khu dự trữ sinh quyển RNM Cần Giờ là 75.740 ha, trong đó: vùng lõi 4.721 ha, vùng đệm 41.139 ha, và vùng chuyển tiếp 29.880 ha. [35] * Khu hệ VSV - Vi khuẩn VK cùng với nấm tạo nên một thành phần quan trọng trong hệ sinh thái RNM. Là những SV phân huỷ, chúng đóng vai trò trung tâm về mặt chức năng trong HST này. Số lượng VK trong RNM chiếm tỉ lệ khá cao, đặc biệt là trong trầm tích các quần thể VK dị dưỡng nhiều gấp 2-3 lần lớp nước trên mặt, các quần thể trên nền bùn lớn gấp vài lần trên nền cát. [34] Nhiều loài sống trên các giá thể bề mặt rắn bằng chất nhầy dính bám. Do đó, VK có thể tạo nên một bề mặt mỏng trên mặt bùn tạo điều kiện cho các loài tảo, cỏ biển và cây ngập mặn phát triển. - Nấm Khu hệ nấm trong RNM nhiều và rất đa dạng. Phần lớn là vi nấm, chỉ có một số loài có kích thước lớn. Nấm đóng vai trò quan trọng trong RNM, cùng với VK chúng góp phần phân huỷ nhanh xác lá TV (Fell và cộng sự 1975). Người ta có thể phân loại nấm dựa trên môi trường RNM: trên tán cây, trên thân, rễ hô hấp và trong đất, nhưng cũng có một số loài có thể sống được từ hai MT trở lên. [33] Ở Ấn Độ, muời loài nấm được phân lập từ lá RNM của Pichavaram là Aspergillus flavus, A. ochraceus, Alternaria alternata, A. tenuissima, Rhizopus nigricans, Penicillum funiculosum, P. expansum, Humicola fuscoatra, Mucor racemosa và Fusarium oxysporum. Aspergillus và Penicillium chiếm số lượng rất nhiều trong tất cả các lá RNM tiếp theo là các lọai Alternaria alternata và
Rhizopus nigricans (Sivakumar and Kathiresan, 1990). Số nấm đếm được trên lá mục RNM nhiều hơn trên lá tươi. [41] Người ta tìm thấy trên lá cây ngập mặn có các loài nấm ký sinh và hoại sinh như: Ascomycetes, Bacidiomycetes và Deuteromycetes. Người ta đã tìm thấy 6 chi nấm có mặt trên lá cây Đước đỏ (R. mangle): Cladosporium, Pestalotia, Alternaria, Zygosporium, Penicillium và Aureobacidium. [34] Các chi nấm ký sinh và hoại sinh sống trên lá cây ngập mặn thường gây bệnh cho các cây chủ như: Pestalotia, Phyllosticta, Cladosporium, Nigrospora và Cercospora. Hầu hết các loài nấm trên đất liền đều có trên lá cây ngập mặn, còn các loài nấm biển thì có trên rễ hoặc phần gỗ ngâm trong nước mặn. Khi cây chết thì gỗ phân huỷ tạo điều kiện thuận lợi cho các loại nấm phân huỷ phát triển. Các mẫu gỗ để ngâm trong nước biển có tỉ lệ phân huỷ cao hơn những vùng chỉ ngập khi triều cao. [34] Nấm trong đất RNM có thể phân ra các loại nấm ở trong đất và loại nấm sống trên các mảnh vụn lá trên mặt đất. Cả hai loại này đều phụ thuộc vào lượng chất hữu cơ có trên bề mặt và trong đất. Một vài loài, đặc biệt là Aspergillus candidus cho thấy khả năng tạo ra các hợp chất phosphate tan từ các chất phosphorus không tan cho các SV khác sử dụng. Vì vậy, những nấm này đóng vai trò tạo chất dinh dưỡng trong HST (Prabhakaran et al., 1987). [41] Đối với lá cây ngập mặn thì nấm là SV phân huỷ đầu tiên, nhờ khả năng phân giải cellulose và lignin. Đa số các loại nấm được phân lập trên lá, gỗ và cây con thường là nấm hoại sinh góp phần phân huỷ xác TV. Chúng cũng góp phần phân huỷ cỏ biển, bùn và đầm lầy mặn. [46] Nấm đóng một vai trò rất quan trọng trong HST. Cùng với VK, nấm là SV phân hủy chính ở hầu hết các HST. Bởi vậy, nấm sợi có vai trò quan trọng các chu trình sinh địa hóa ở nhiều lưới thức ăn. Khi sống hoại sinh hay cộng sinh, chúng phân hủy những vật chất hữu cơ thành những phân tử vô cơ, rồi sau đó những chất này sẽ được đồng hóa ở TV hay những SV khác. [46] Bản thân nấm sợi RNM
cũng trở thành nguồn thức ăn giàu đạm cho nhiều loài ĐV nhỏ và ấu trùng của một số loài (Odum, 1980; Alongi, 1989). Tuy nhiên, các hoạt động sống của nấm sợi RNM lại làm giảm lượng oxi trong đất, bùn RNM do quá trình hô hấp, gây bệnh cho động thực vật hoặc thải vào MT một số chất độc như amoniac, sunfuahidrô…[13]. VSV ở RNM ngoài VK và nấm sợi còn có nấm men, xạ khuẩn… chúng đóng vai trò hết sức quan trọng đối với chu trình tuần hoàn vật chất trong hệ sinh thái RNM. Có vai trò bảo vệ MT sinh thái RNM nói riêng và MT sinh thái nói chung, cũng như vai trò to lớn trong mối quan hệ sinh học giữa các loài SV. Từ đó, đóng góp vào việc giữ cân bằng cho HST đặc biệt này.  Vai trò của RNM đối với nền kinh tế Một số loài TV ở RNM có thể xếp vào nhóm công dụng chủ yếu: 30 loài cây cho gỗ, than, củi, 14 loài cây cho tannin, 24 loài cây làm phân xanh, 21 loài cây dùng làm thuốc, 9 loài cây chủ thả kiến cánh đỏ, 21 loài cây cho mật nuôi ong, 1 loài cây cho nhựa để sản xuất nước giải khát. [2] Ngoài ra, RNM còn có nguồn tài nguyên ĐV phong phú như 9 loài lưỡng cư, 22 loài bò sát, 67 loài chim, 21 loài thú… SV ở nước phong phú gồm 64 loài cá thuộc 35 họ, 25 loài tôm, 66 loài TV phiêu sinh, 26 loài ĐV phiêu sinh và 22 loài ĐV đáy. [2] Trong hệ sinh thái RNM, các loài động thực vật, VSV trong đất và MT tự nhiên được liên kết với nhau thông qua quá trình trao đổi và đồng hóa năng lượng. Các quá trình nội tại như cố định năng lượng, tích lũy sinh khối, phân hủy vật chất hữu cơ và chu trình dinh dưỡng chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các nhân tố bên ngoài gồm nước, thủy triều, nhiệt độ và lượng mưa. RNM phát triển tốt nhất ở nước có nồng độ muối 15 - 25‰. [2]  Vai trò của RNM đối với MT Bên cạnh các giá trị về lâm sản như than, gỗ, củi, thức ăn, thuốc… RNM còn đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu, mở rộng diện tích đất bồi, hạn chế xói lở và quá trình xâm thực bờ biển. RNM cung cấp chất hữu cơ để tăng
năng suất cho vùng ven biển, là nơi sinh sản hoặc ươm nuôi của nhiều loài hải sản có giá trị kinh tế cao như tôm, cua, cá,… Mặt khác, RNM còn có tác dụng làm chậm dòng chảy và phát tán rộng nước triều, làm giảm mạnh độ cao của sóng khi triều cường. Hạn chế tác hại của sóng thần và bão lớn, hạn chế xâm nhập mặn và bảo vệ nước ngầm. RNM bảo vệ đa dạng sinh học, điều chỉnh nồng độ muối của MT, làm sạch MT nước khi có lũ lụt, lũ quét, sạt lở đất.[4][18] 1.2 Sơ lược về nấm sợi 1.2.1 Phân loại của nấm sợi Nấm phân bố trên toàn thế giới và phát triển ở nhiều dạng MT sống khác nhau, kể cả sa mạc. Đa phần nấm sống ở trên cạn, nhưng một số loài lại chỉ tìm thấy ở MT nước. Nấm và VK là những SV phân huỷ chính, có vai trò quan trọng đối với các HST trên cạn. Dựa theo tỉ lệ giữa số loài nấm với số loài TV ở trong cùng một MT, người ta ước tính giới Nấm có khoảng 1,5 triệu loài. [38] Theo G.C.Ainsworth (1973): Hệ thống của giới nấm bao gồm hai ngành: Myxomycota và Eumycota. Eumycota bao gồm 5 ngành phụ: Mastigomycotina, Deuteromycotina, Zygomycotina, Ascomycotina và Basidiomycotina [49] Ngành phụ Deuteromycotina được chia theo 3 lớp: [50] + Khuẩn ty không phát triển hoặc phát triển yếu; dạng cơ thể giống như nấm men và có sự nảy chồi: Blastomycetes + Khuẩn ty thật, không nảy chồi; sợi nấm bất dục hoặc sinh BT trên cuống, không có sự tập trung thành túi BT hay cụm cuống BT: Hyphomycetes + Khuẩn ty thật, BT tập trung trong túi BT hoặc trên cụm cuống BT: Coelomycetes Lớp Hyphomycetes được chia thành 3 bộ: Moniliales, Melanconiales và Sphaeropsidales. Có thể tóm tắt phần phân loại nấm ở sơ đồ 1 (xem phần phụ lục 12) Theo C. J. Alexopoulos (2002), nấm có 3 phần trong giới nấm, giới Stramenopila (một giới mới bao gồm các SV có cấu trúc lông roi được tách ra từ
protista) và giới Protista. Giới nấm có 4 ngành: Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota. Phần của nấm trong giới Stramenopila có 3 ngành: Oomycota, Hyphochytriomycota, Labryrinthulomycota. Bốn ngành khác của nấm được xem như là các SV nguyên sinh trong giới protista: Plasmodiomycota, Dictyosteliomycota, Acrasiomycota, Myxomycota. Lý do của sự phân chia này là từ những bằng chứng mới của các nghiên cứu về rRNA và hoá sinh học. Các bằng chứng chứng minh sự tồn tại của 3 nhóm nấm khác nhau. Gần đây, sau khi hệ thống phân loại giới xuất hiện, giới nấm được tái cấu trúc và sắp xếp lại. Tất cả các phần trong các giới khác nhau được tập hợp lại chỉ trong một giới nấm. Các nhà nấm học phân chia giới này thành hai phần: nấm giả, bao gồm 7 ngành: Oomycota, Hyphochytridiomycota, Labyrinthulomycota, Plasmodiophoromycota, Dictyosteliomycota, Acrasiomycota và Myxomycota và nấm thật là những phần còn lại. [49] 1.2.2 Hình thái và cấu tạo chung của nấm sợi Sợi nấm (hypha) có dạng hình ống phân nhánh, bên trong chứa chất nguyên sinh có thể chuyển động. Có đường kính 1-30µm (thông thường là 5-10 µm). Đỉnh sợi nấm có hình chóp nón không tăng trưởng, có tác dụng bảo vệ phần ngọn của sợi nấm. Phần này chất nguyên sinh không có nhân và chứa ít cơ quan tử. Tiếp đến là phần tăng trưởng chứa nhiều nhân, nhiều cơ quan tử và nhiều enzim. Đây là phần quyết định sự tăng trưởng và phân nhánh của sợi nấm. Dưới nữa là phần thành cứng - phần thành thục của sợi nấm. Bắt đầu từ phần này trở xuống là chấm dứt sự tăng trưởng của sợi nấm (xem hình 1a). [4] [50] Nhân tế bào được bao bọc bởi màng nhân, trên màng nhân có nhiều lỗ nhỏ, trong nhân có hạch nhân (nucleolus). Trong tế bào nấm còn có ty thể (mitochondrion), mạng nội chất (endoplasmic reticulum), dịch bào hay không bào (vacuolus), ribosome, bào nang (vesicle) , thể golgi [4], các giọt lipid (lipid droplet), các tinh thể (chrystal) và các vi thể đường kính 0,5-1,5 nm (microbody), các thể vôrônin đường kính 0,2µm (Woronin body), thể Chitô đường kính 40-
70nm(chitosome)… Ngoài ra trong tế bào chất còn có các vi quản rỗng ruột, đường kính 25nm (microtubule), các vi sợi đường kính 5-8nm (microfilament), các thể màng biên (plasmalemmasome) (xem hình 1b). [50] Không bào Nhân Vách tế bào Màng tế bào Thể golgi Ti thể Luới nội Nhân chất (a) Cấu tạo của phần ngọn sợi nấm [51] (b) Cấu trúc của sợi nấm [51] Hình 1.1: Cấu tạo phần ngọn và cấu trúc của sợi nấm Ribosome của nấm thuộc loại 80S (S là đơn vị hệ số lắng Svedberg) có đường kính khoảng 20-25nm, gồm 2 tiểu phần: tiểu phần lớn 60S và tiểu phần nhỏ 40S [51] Phần lớn sợi nấm có dạng trong suốt, ở một số nấm có sợi mang sắc tố tạo nên màu tối hay màu sặc sỡ. Sắc tố của một số nấm còn tiết ra ngoài MT và làm đổi màu khu vực có nấm phát triển. Một số nấm còn tiết ra các chất hữu cơ tạo nên các tinh thể trên bề mặt KL. Vì BT của nấm thường cũng có màu nên cả KL thường có màu. Các nấm bậc thấp thường có sợi nấm không vách ngăn. Ngược lại, các nấm bậc cao thường mang sợi nấm có vách ngăn (xem hình 2). Sợi nấm không vách ngăn mang nhiều nhân nhưng vẫn có thể gọi là đơn bào. Ở các nấm không vách ngăn thì vách ngăn vẫn có thể hình thành khi cơ thể sinh sản, tại các bộ phận bị thương tổn sợi nấm cũng có thể hình thành vách ngăn. Đó là loại vách ngăn liền, không có lỗ thủng, có tác dụng bảo vệ cơ thể. [5]
Sợi nấm có vách ngăn là cơ thể đa bào. Mỗi tế bào có 1 nhân hoặc nhiều nhân. Tuy nhiên, sợi nấm vẫn không phải do nhiều tế bào hợp thành mà là do các vách ngăn tách sợi nấm ra thành nhiều tế bào. Hình 1.2: Sợi nấm có vách ngăn và sợi nấm không có vách ngăn Vách ngăn ngang được hình thành từ thành tế bào. Lúc đầu là một gờ nhỏ hình khuyên sao đó tiến dần vào trong và lấp kín lại. Tuy nhiên, vách ngăn thường có một hay nhiều lỗ thủng. Các lỗ có kích thước bằng nhau hay có một lỗ lớn nhất ở giữa và nhiều lỗ nhỏ ở xung quanh. Ngoài những đặc điểm chung thì nấm sợi RNM còn có những đặc trưng riêng đáng được quan tâm và cần có nhiều công trình nghiên cứu hơn nữa trên những đối tượng này bởi các lý do sau: Ở MT sống khắc nghiệt, kiểu trao đổi chất của chúng sẽ khác biệt hơn so với các nấm ở đất liền. Do đó, các sản phẩm trao đổi chất, đặc biệt là chất KS cũng mang tính chất khác lạ hơn [14]. Điều kiện MT khắc nghiệt mang tính cạnh tranh cao làm tăng khả năng thích nghi của nấm sợi RNM. Do đó, phần lớn các nấm sợi RNM đều có khả năng sinh ra các hợp chất có hoạt tính sinh học nhằm giúp chúng thích ứng với điều kiện sống. Điển hình là khả năng sinh nhiều loại enzim, nhất là các ezim ngoại bào có chức năng phân giải xác động thực vật là thành phần hữu cơ chính của RNM, các chất KS và các độc tố giúp làm tăng khả năng ĐK của nấm sợi trong quá trình cạnh tranh ở MT sống. Gần đây, người ta phát hiện ra nấm biển và nấm sợi RNM là nguồn VSV có tiềm năng sinh các chất KS mới, chống lại các VSV nhờn thuốc. Sống trong MT biến động, MT chịu ảnh hưởng của chất thải từ đất liền, ô nhiễm do tràn dầu…đã tạo cho các nấm sợi RNM có những cơ chế phản ứng lại
với những tác động này, bằng khả năng phân giải những chất thải độc hại nhờ sinh tổng hợp được hệ enzim phân giải. RNM là một HST chịu nhiều tác động của gió bão. Sau những tác động trên, vấn đề ô nhiễm là điều không thể tránh khỏi, nhất là ô nhiễm VSV gây bệnh [13]. Nhờ có những đặc tính sinh học đáng quí như khả năng sinh ra các sản phẩm giúp khống chế VSV có hại. Từ đó, có thể cải thiện MT sống cũng như giúp con người nâng cao khả năng điều trị bệnh tật. Đa số các nấm sợi RNM đều có khả năng chịu mặn cao. Chúng có thể sinh trưởng ở nồng độ muối từ 2% - 20%. Thậm chí, một số nấm sợi RNM còn có thể sinh trưởng ở nồng độ muối 30% [13]. Đây là một đặc điểm rất có ý nghĩa sinh thái đối với RNM. Nấm sợi ở RNM có những đặc tính sinh học rất đáng quí cần được khai thác nhằm phục vụ nhu cầu và lợi ích của con người. Tuy nhiên, những nghiên cứu về nấm sợi RNM còn rất khiêm tốn, chưa tương xứng với qui mô và tiềm năng của chúng, 1.2.4 Tình hình nghiên cứu nấm sợi RNM trên thế giới và Việt Nam Hiện nay, có khoảng 800 – 1000 loài nấm biển được định loại (Hawkswworth et al., 1995; Jones, 1995), trong khi đó có một số lượng lớn các loài nấm trên đất liền đã được phân loại. Sự hiểu biết của loài người về nấm RNM và vai trò của chúng đối với khu HST này còn quá ít và chưa đầy đủ (Agate A.D., Subramania, C.V và Anuci, V.1998). Sự nghiên cứu về nấm RNM mới chỉ được các nhà nấm học quan tâm từ năm 1950. Theo cơ sở dữ liệu (chưa đầy đủ) của mạng nấm RNM toàn cầu có thể thấy nhiều nước đã và đang tích cực nghiên cứu phân loại và hệ thống hoá các loài nấm biển có mặt ở vùng RNM của họ. Cụ thể: Ấn Độ đã phân loại được 170 loài, Hồng Kông: 170 loài, Đài Loan: 7 loài, Trung Quốc: 2 loài, Singapore: 116 loài, Nhật: 26 loài, Úc: 67 loài, Mỹ: 18 loài, Malaysia: 164 loài, Indonesia: 7 loài, Thái Lan: 83 loài, Brasil: 48 loài, Mexico: 94 loài, Kuwait: 14 loài, Đức: 4 loài. Qua đó, có
thể thấy phân loại nấm biển RNM còn rất ít và chưa đáp ứng đủ yêu cầu cấp bách cho sự tiến bộ của ngành VSV học. [51] Năm 1988, Agate A.D., Subramania C.V và Vanuci M., đã nêu ra tám lĩnh vực nghiên cứu cấp bách của VSV học RNM cần các nhà khoa học giải quyết. Trong đó, có lĩnh vực phân loại và hệ thống hoá cơ bản các loài VSV của RNM trên thế giới. Năm 1979, Kohlmeyer là người đầu tiên đánh giá vai trò quan trọng của các nấm đối với các chu trình tuần hoàn vật chất trong hệ sinh thái RNM. Đã nhận dạng được 43 loài nấm bậc cao, bao gồm 23 loài Ascomycetes, 17 loài Deuteromycetes và 3 loài Basidiomycetes. Năm 1990, Hyde đã liệt kê 120 loài nấm RNM trên toàn thế giới. Trong đó, bao gồm 87 loài Ascomycetes, 31 loài Deuteromycetes và 2 loài Basidiomycetes. Những nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra một số lượng lớn loài mới, thậm chí là chi mới. Bộ sưu tập nấm RNM ở Macau và Hồng Kông tìm được 45 loài mới, 28 loài trong số mới này tìm được ở Macau và 21 loài được tìm thấy ở Hồng Kông (Vrijmoed et al., 1994) Năm 1990, Sivakumar và Kathiresan đã phân lập được 10 loài nấm từ bề mặt lá của 7 loài cây ngập mặn. Trong số đó, loài chiếm ưu thế trên bề mặt lá là các loài Alternaria alternate, Rhizopus nigricans, Aspergillus spp.[41] Một số nấm sợi còn có hoạt tính diệt côn trùng mạnh, có thể sử dụng để sản xuất các chế phẩm diệt côn trùng một cách an toàn. Đây là một nguồn gen quí, rất có giá trị đối với sinh học và y học (theo Mai Thị Hằng và cộng sự). [11] Theo nghiên cứu của Khưu Phương Yến Anh (2007) đã phân lập, tuyển chọn các chủng nấm sợi có hoạt tính cellulaza cao, có khả năng đường hoá giấy in, giấy báo cũ, chuyển hoá nhanh rơm rạ thành mùn làm phân bón cho cây trồng. Với đặc tính này nấm sợi góp phần phân giải xác TV ở RNM Cần Giờ. [1] Bên cạnh đó, công trình nghiên cứu của Phạm Thị Thanh Thuý (2007) đã tuyển chọn được các chủng nấm sợi có khả năng phân giải dầu, góp phần làm phong phú thêm nhóm VSV phân giải dầu, xử lý ô nhiễm MT dầu ngày nay.[30]
Nấm sợi RNM có vai trò lớn đối với việc làm sạch MT sống với việc phân giải các chất độc hại trong MT như dầu mỏ, các chất hóa học có cấu trúc mạch vòng [13]. Bên cạnh vai trò làm sạch MT sống nói chung, nấm sợi RNM còn có vai trò làm sạch MT sinh vật với chức năng là tác nhân kiểm soát sinh học hữu hiệu trong việc giữ cân bằng sinh thái. Ngoài ra, nghiên cứu của Phan Thanh Phương (2007) đã tuyển chọn được các chủng có hoạt tính ĐK với VSV gây bệnh, hoạt tính phân giải phốt phát khó tan, lại thêm hoạt tính chịu mặn. Điều này, có ý nghĩa hết sức quan trọng trong chu trình photpho của RNM Cần Giờ. [27] 1.3 Đặc điểm của Aspergillus 1.3.1 Vị trí phân loại của chi Aspergillus trong các hệ thống phân loại nấm - Năm 1729 P. A. Micheli lần đầu tiên mô tả chi Aspergillus (Maren. A. Klich, 2002). - Năm 1900, Lindau lại xếp Aspergillus vào trật tự: Lớp (Class) : Fungi imperfect Bộ (Order): Hyphomycetes Họ (Family): Mucedinaceae Họ phụ (Subfamily): Aspergillaceae Chi (Genus): Aspergillus - Năm 1950, Bessey đã xếp Aspergillus vào hai lớp khác nhau: Lớp 1 (Class): Ascomycetes Lớp 2 (Class): Ascomycetes Bộ (Order): Aspergillaces Bộ (Order): Moniliales (Hyphomycetes) Họ (Family): Aspergillaceae Họ (Family): Moniliaceae Chi (Genus): Eurotium Chi (Genus): Aspergillus - Năm 1962, Alexopoulos trong cuốn “Introductory Mycology” đã xếp Aspergillus vào hai lớp: Ascomycetes (khi người ta tìm thấy hình thức sinh sản của nó) và vào Form class: Deuteromycetes (ở trường hợp ngược lại) Lớp (Class) : Ascomycetes Lớp (Class) : Deuteromycetes Dưới lớp (Subclass) : Euroascomycetidae Bộ (Order) : Moniliales
(series: Plectomycetes ) Họ (Family) : Moniliaceae Bộ (Order): Eurotiales Chi (Genus) : Aspergillus Họ (Family) : Eurotiaceae Chi (Genus) : Eurotium, Sartorya, Emerycella (hình thức vô tính Aspergillus ) - Năm 1973, Ainsworth đã xếp Aspergillus thuộc tổ chi Phialoconidiae lớp Hyphomycetes, ngành phụ nấm bất toàn Deuteromycotina. [51] - Năm 1977, Bùi Xuân Đồng căn cứ vào đặc điểm hình thái phát sinh BTT của Deuteromycota đã xếp chi Aspergillus vào tổ chi Phialocolidiae, lớp phụ Euhiphomycetidae, lớp Hyphomycetes, ngành phụ Nấm bất toàn (Deuteromycotina) (Bùi Xuân Đồng, 2001 ) - Năm 2000, Robert K Noyd, lại xếp Aspergillus thuộc họ Monilaceae, bộ Moniliales, lớp Hyphomycetes, ngành Deuteromycota. [50] 1.3.2 Hình thái của Aspegillus Chi Aspergillus Micheli ex Fries đặc trưng bởi những đặc điểm sau: Hệ sợi nấm gồm các sợi vách ngăn, phân nhánh, không màu, màu nhạt hoặc trở thành nâu hay màu sẫm khác ở các vùng nhất định của KL. Sinh sản vô tính bằng BTT (conidia). Hình thái cơ quan sinh BTT là một đặc điểm chủ yếu đặc trưng dùng trong phân loại chi này. Đặc điểm của cơ quan sinh BTT: D A C B E F Hình 1.3: Hệ bào tử trần của chi Aspergillus A- Bọng; B- Bộ cuống đính BT đầu tiên; C- Bộ cuống đính BT thứ hai; D- Bào tử trần; E- Sợi cuống; F- Tế bào gốc ( Nguyễn Đức Lượng- Thí nghiệm VSV học)
Bộ máy mang BTT phát triển từ một tế bào có đường kính lớn hơn, màng dày hơn các đoạn lân cận của sợi nấm (tế bào chân – foot cell). Gíá BTT phát triển từ tế bào chân, như là một nhánh của sợi nấm, gần thẳng gốc với trục của tế bào chân và thường ở trên mặt cơ chất (Hình1.3). Giá BTT không có nhánh, không có hoặc có ít vách ngang, có phần đỉnh to ra thành bọng hình chùy ( Hình 1.4k), hình quả bầu (Hình 1.4b ,d, g), hình bàn trang (phần đỉnh bọng giá thẳng-Hình 1.4a, c, e) hình nửa cầu (Hình 1.4l, m…) hoặc hình cầu (Hình 1.4q), bọng này mang các thể bình. Các thể bình này hoặc song song và hợp thành cụm ở phần đỉnh bọng, hoặc xếp thành hình tia sát nhau trên toàn bộ bề mặt bọng. [6] a d h l b e m i c g n k p o q Hình 1.4: Bọng đỉnh giá mang thể bình hoặc mang cả cuống thể bình và thể bình ở một số loài thuộc chi Aspergillus Mich. Ex Fr. [6] a- A. conicus Blochw; b- A. clavatus Desm; c- A. nidulans (Eid); d- A. fumigatus Fres; e- A. sersicolor (Vuill); g- A.malinus Lindt; h- A.sydowi (Bain.et Sart) Thom et Church; i- A.niveus Blochw; k- A.vảaans Wehm; l- A.glaucus Link; ; m- A.citrispóu Hohn; n- A.terreus Thom; o- luchuensis Inui; p- A. ustus (Bain) Thom et Church, q- A.sulphureus (Fres) Thon et Church ( M.A.Litimov 1967) Thể bình hoặc chỉ có một tầng hoặc hai tầng. Trong trường hợp sau, mỗi thể bình cấp một (cũng gọi là cuống thể bình, metula) mang một cụm gồm hai hoặc ba (hoặc nhiều hơn) thể bình cấp hai (gọi là thể bình) ở phần đỉnh. Các BTT được tạo thành nối tiếp nhau trong miệng thể bình, thành chuỗi hướng góc (BT ở ngay
miệng thể bình là BT non nhất, càng xa miệng thể bình càng già), không phân nhánh. [6] BTT không vách ngăn, thay đổi về hình dạng, kích thước, màu sắc, dấu vết ở mặt ngoài (nhẵn, có gai, có nốt sần) tuỳ từng loài. Tất cả các chuỗi BTT tạo thành từ các thể bình của một bọng đỉnh giá hợp thành khối BTT đỉnh bọng – bông nấm (conidial head). Khối BTT đỉnh bọng có thể có các dạng hình cột (các chuỗi BTT song song, sát nhau), hình cầu hoặc hình tia toả tròn. Một số loài có BT túi (ascosporum) trong các thể quả kín (cleitothecium). [6] 1.3.3 Các chất có hoạt tính sinh học của Aspegillus Nhiều loài thuộc chi Aspergillus phân bố rộng rải trên các cơ chất tự nhiên, trong các sản phẩm công nông nghệp, ở nhiều vùng địa lý khác nhau trên thế giới. Một số loài, đặc biệt là A. oryzae đã được dùng rộng rãi trong công nghệ lên men truyền thống để chế biến thực phẩm ở nhiều nước châu Á như Việt Nam (làm tương), Trung Quốc, Nhật Bản, Indonexia, Philipin… Hiện nay, công nghệ sinh học sử dụng một số loài thuộc chi Aspergillus chủ yếu là các loài A. niger, A. oryzae trong CN sản xuất enzym (amylaza, glucoamylaza, pectinaza, proteaza, cellulaza), trong CN chế biến thực phẩm, CN sản xuất acid hữu cơ như acid citric, acid gluconic. [6] Nhiều loài thuộc chi nấm này có hoạt tính biến đổi sinh học, một số loài tạo thành độc tố (mycotoxin), đặc biệt đáng chú ý là các loài tạo thành các độc tố gây ung thư gan như các loài A. flavus, A. parasiticus tạo thành aflatoxin, A. versicolor tạo thành sterigmatocystin. [6] Ở Việt Nam, một số chế phẩm enzim như các chế phẩm glucoamylaza từ A . awamori, từ A. niger. Nghiên cứu chọn lọc các chủng thuộc các loài A. awamori, A. niger, A. oryzae có hoạt tính amylaza và glucoamylaza để phân giải tinh bột sắn. Nghiên cứu thu nhận và sử dụng proteaza từ A. oryzae trong sản xuất nước chấm, để khử lông da súc vật. Thu nhận và sử dụng pectinaza, amylaza từ A. niger để xử lý dược liệu nguồn gốc từ TV. Nghiên cứu sử dụng một số chủng thuộc loài A. niger để nâng cao chất lượng thức ăn chăn nuôi. Nghiên cứu khả năng sinh tổng