Luận văn Thạc sĩ Sinh học thí nghiệm: Nghiên cứu tạo chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp dạng lỏng sệt làm thức ăn cho con giống hai mảnh vỏ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:79

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Sinh học thí nghiệm "Nghiên cứu tạo chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp dạng lỏng sệt làm thức ăn cho con giống hai mảnh vỏ" trình bày các nội dung chính sau: Lựa chọn phương pháp thích hợp tạo sinh khối vi khuẩn tía quang hợp dạng lỏng sệt; Tạo được chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp dạng lỏng sệt làm thức ăn cho con giống động vật hai mảnh vỏ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học thí nghiệm: Nghiên cứu tạo chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp dạng lỏng sệt làm thức ăn cho con giống hai mảnh vỏ

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Họ và tên: Huỳnh Thị Hường NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP DẠNG LỎNG SỆT LÀM THỨC ĂN CHO CON GIỐNG HAI MẢNH VỎ LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC THỰC NGHIỆM Hà Nội - 2021
BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Họ và tên: Huỳnh Thị Hường Lớp: Bio-2019B, Khóa: 2019-2021 NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP DẠNG LỎNG SỆT LÀM THỨC ĂN CHO CON GIỐNG HAI MẢNHVỎ Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 8420114 LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC THỰC NGHIỆM CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Hướng dẫn 1: TS. Đỗ Thị Liên Hướng dẫn 2: TS. Lê Thị Nhi Công Hà Nội -2021
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu trong luận văn này là công trình nghiên cứu của tôi cùng các thầy cô và anh chị trong Phòng Công nghệ sinh học Môi trườngtìm hiểu và nghiên cứu. Chính vì vậy, các kết quả nghiên cứu đảm bảo trung thực và khách quan nhất. Đồng thời, kết quả này chưa từng xuất hiện trong bất cứ một nghiên cứu nào. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực nếu sai tôi hoàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày tháng năm 20 Học viên Huỳnh Thị Hường
LỜI CẢM ƠN Với tất cả tấm lòng, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất tới TS. Đỗ Thị Liên - cán bộ Phòng Công nghệ sinh học Môi trường, TS. Lê Thị Nhi Công - Trưởng phòng Công nghệ sinh học Môi trường, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, là những người thầy đã dành cho em những ý tưởng quý báu, cũng như sự hướng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi và động viên em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Em xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị trong Phòng Công nghệ sinh học Môi trường, Viện Công nghệ sinh học đã giúp đỡ nhiệt tình và đóng góp những ý kiến quý báu cũng như tận tình chỉ dạy, tạo điều kiện giúp đỡ em thực hiện luận văn này. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám đốc, các thầy, cô giáo thuộc Khoa Công nghệ sinh học và Phòng Đào tạo Học viện Khoa học và Công nghệ- Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện, hướng dẫn, truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức trong quá trình học tập tại Học viện. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong gia đình và những người bạn thân thiết đã luôn bên cạnh, động viên và khích lệ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Học viên Huỳnh Thị Hường
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên đầy đủ Tên tiếng Việt VKTQH Photosynthetic purple bacteria Vi khuẩn tía quang hợp SCP Single cell protein Protein đơn bào NTTS Aquaculture Nuôi trồng thủy sản Bchl Bacteriochlorophyll Sắc tố diệp lục vi khuẩn C Carbon Cacbon SKK Dry biomass Sinh khối khô Acute hepatopancreatic AHPND Bệnh hoại tử gan tụy cấp tính necrosis disease CFU Colony-Forming Unit Số lượng khuẩn lạc OD Optical density Mật độ quang BSA Bovine Serum Albumin Huyết thanh bò ∆ Delta Delta SD Standard Deviation độ lệch chuẩn PAC Poly Aluminium Chloride Nhôm polyclorua VK Bacteria Vi khuẩn TB Starch Tinh bột CMC Carboxyl Methyl Cellulose Carboxyl Methyl Cellulose
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1.Ảnh một số chủng vi khuẩn tía quang hợp ............................................. 6 Hình 1.2. Hình ảnh tế bào của một số vi khuẩn tía quang hợp lưu huỳnh ............ 9 Hình 1.3. Hình ảnh tế bào của một số vi khuẩn tía quang hợp không lưu huỳnh [10] ....................................................................................................................... 9 Hình 1.4.Các con đường trao đổi chất trung tâm ở vi khuẩn tía quang hợp không lưu huỳnh [12].................................................................................................... 10 Hình 3.1.Mức độ tích lũy sinh khối trong môi trường chứa nguồn carbon khác nhau ....................................................................................................................... 27 Hình 3.2.Hình ảnh hỗn hợp VKTQH nuôi trong môi trường chứa nguồn carbon khác nhau................................................................................................... 28 Hình 3.3.Hàm lượng protein thô tổng hợp được khi hỗn hợp nuôi trên các nguồn carbon khác nhau........................................................................................ 29 Hình 3.4.Khả năng sinh trưởng của hỗn hợp VKTQH làm thức ăn trên môi trường chứa 2 nguồn carbon tổng hợp .................................................................. 31 Hình 3.5.Hình ảnh của hỗn hợp VKTQH làm thức ăn trên môi trường chứa 2 nguồn carbon tổng hợp .......................................................................................... 31 Hình 3.6.Hàm lượng protein thô tổng hợp được khi hỗn hợp nuôi trên nguồn C tổng hợp ............................................................................................................. 32 Hình 3.7.Khả năng tích lũy sinh khối trong các điều kiện nuôi cấy VKTQH ...... 33 Hình 3.8.Mức độ tích lũy sinh khối của hỗn hợp chủng giống vi khuẩn quang hợp trong các mô hình nuôi ở điều kiện tự nhiên ................................................. 34 Hình 3.9.Khả năng tích lũy sinh khối của VKTQH ở các bể nuôi khác nhau ...... 36 Hình 3.10.Ảnh hưởng của tốc độ ly tâm đến hiệu quả thu hoạch sinh khối VKTQH ................................................................................................................. 37 Hình 3.11.Sự phát triển của dung dịch đậm đặc sinh khối ở các tốc độ khác nhau ....................................................................................................................... 38 Hình 3.12.Ảnh hưởng của thời gian ly tâm đến hiệu suất thu hồi sinh khối ........ 38 Hình 3.13.Tỷ lệ tách VKTQH ở các liều lượng chất lắng hóa học khác nhau ..... 39
Hình 3.14.Tỷ lệ tách VKTQ ở các liều lượng chitosan khác nhau A và B .......... 40 Hình 3.15.Ảnh hưởng của thời gian lắng đến hiệu suất thu hồi sinh khối ........... 42 Hình 3.16.Hình ảnh hồ hóa tinh bột ở các nồng độ khác nhau ............................. 43 Hình 3.17.Chế phẩm vi khuẩn tía dạng lỏng sệt tạo thành khi hồ hóa tinh bột .... 44 Hình 3.18.Hình ảnh chế phẩm lỏng sệt sau 1 tuần nuôi ở điều kiện chiếu sáng .. 44 Hình 3.19.Mật độ tế bào VKTQH của chế phẩm lỏng sệt (tạo sệt bằng tinh bột) theo dõi sau 7 ngày ở nhiệt độ phòng ............................................................ 45 Hình 3.20.Mật độ tế bào VKTQH của chế phẩm lỏng sệt (tạo sệt bằng tinh bột) theo dõi sau 7 ngày ở nhiệt độ lạnh ............................................................... 45 Hình 3.21.Hình ảnh tạo gel CMC ở các nồng độ khác nhau ................................ 46 Hình 3.22.Chế phẩm vi khuẩn tía dạng lỏng sệt tạo thành khi tạo gel bằng CMC ở các nồng độ khác nhau (Đ/C: sinh khối VKTQH thu được sau khi tủa bằng chitosan) ...............................................................................................................................47 Hình 3.23.Hình ảnh chế phẩm lỏng sệt tạo thành bằng CMC sau 1 tuần nuôi ở điều kiện chiếu sáng .............................................................................................. 48 Hình 3.24.Mật độ tế bào VKTQH của chế phẩm lỏng sệt (tạo sệt bằng CMC) theo dõi sau 7 ngày ở nhiệt độ phòng ................................................................... 48 Hình 3.25.Mật độ tế bào VKTQH của chế phẩm lỏng sệt (tạo sệt bằng CMC) theo dõi sau 7 ngày ở nhiệt độ lạnh....................................................................... 48 Hình 3.26.Hình ảnh tạo chế phẩm dạng lỏng sệt VKTQH bằng carragenan........ 50 Hình 3.27.Hình ảnh tạo chế phẩm dạng lỏng sệt VKTQH bằng carragenan ........ 50 Hình 3.28.Hình ảnh chế phẩm lỏng sệt sau 1 tuần nuôi ở điều kiện chiếu sáng .. 51 Hình 3.29.Mật độ tế bào VKTQH của chế phẩm lỏng sệt (tạo sệt bằng carragenan) theo dõi sau 7 ngày ở nhiệt độ phòng ............................................... 51 Hình 3.30.Mật độ tế bào VKTQH của chế phẩm lỏng sệt (tạo sệt bằng carragenan) theo dõi sau 7 ngày ở điều kiện lạnh ................................................. 52
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................... ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................................... iii DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................... iv MỤC LỤC ......................................................................................................................... vi MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 1 1. Mục đích của đề tài (các kết quả cần đạt được) .......................................................... 2 2. Nội dung chi tiết của đề cương luận văn thạc sĩ ......................................................... 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 4 1.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG VẬT HAI MẢNH VỎ................................ 4 1.2. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP ....... 5 1.2.1. Giới thiệu chung về vi khuẩn tía quang hợp ......................................................... 5 1.2.2. Sinh thái học của vi khuẩn tía quang hợp.............................................................. 6 1.2.3. Hình thái và phân loại học của vi khuẩn tía quang hợp ....................................... 7 1.2.4. Một số đặc điểm sinh lý, sinh hóa của vi khuẩn tía quang hợp........................... 9 1.3.ỨNG DỤNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP ..................................................... 11 1.4. ỨNG DỤNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP LÀM THỨC ĂN TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TRÊN THẾ GIỚI .......................................................... 13 1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI SINH KHỐI VKTQH .................................. 15 1.6. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT SINH KHỐI VKTQH TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI ............................................................................................................. 16 1.6.1.Tình hình sản xuất sinh khối VKTQH trên thế giới ............................................ 16 1.6.2.Tình hình nghiên cứu và sản xuất sinh khối VKTQH tại Việt Nam ................. 17 1.7.CARRAGEENAN VÀ ỨNG DỤNG ..................................................................... 18 CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......... 20 2.1. VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ, MÁY MÓC ....................................... 20 2.1.1. Vật liệu.................................................................................................................... 20 2.1.2. Hóa chất .................................................................................................................. 20 2.1.3. Môi trường ............................................................................................................. 20 2.1.4. Các thiết bị máy móc............................................................................................. 21 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................... 22
2.2.1. Đánh giá sinh trưởng và xác định mật độ của VKTQH .................................... 22 2.2.2. Phương pháp nuôi vi khuẩn tía quang hợp làm thức ăn trong môi trường có bổ sung nguồn carbon khác nhau ................................................................................... 22 2.2.3. Định lượng Protein bằng phương pháp Bradford ............................................... 23 2.2.4. Phương pháp nuôi cấy VKTQH không lưu huỳnh ............................................ 23 2.2.5. Phương pháp thu sinh khối VKTQH ................................................................... 24 2.2.6. Phương pháp tạo chế phẩm dạng lỏng sệt ........................................................... 25 2.2.7. Phương pháp xử lý thống kê sinh học ................................................................. 26 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 27 3.1. TỐI ƯU ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT SINH KHỐI VKTQH KHÔNG LƯU HUỲNH ............................................................................................................................ 27 3.1.1. Tối ưu nguồn carbon ............................................................................................. 27 3.1.2.Kết quả đánh giá hàm lượng protein thô trong tế bào khi nuôi cấy trên các nguồn C khác nhau........................................................................................................... 28 3.1.3.Kết quả lựa chọn môi trường chứa hỗn hợp nguồn carbon để nuôi hỗn hợp VKTQH ............................................................................................................................ 30 3.1.4.Đánh giá hàm lượng protein thô trong tế bào khi nuôi cấy trên các nguồn C hỗn hợp.............................................................................................................................. 32 3.2. HOÀN THIỆN KỸ THUẬT SẢN XUẤT SINH KHỐI NGOÀI TỰ NHIÊN ...... 33 3.2.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy sản xuất sinh khối VKTQH ............................................................................................................................ 33 3.2.2. Xây dựng quy trình nhân giống VKTQH ở điều kiện tự nhiên ........................ 34 3.2.3.Kết quả nhân nuôi VKTQH trong các bể nuôi từ các vật liệu khác nhau để sản xuất sinh khối ở qui mô pilot. ................................................................................... 35 ở các bể nuôi khác nhau................................................................................................... 36 3.3.TỐI ƯU PHƯƠNG PHÁP THU SINH KHỐI VKTQH KHÔNG LƯU HUỲNH ............................................................................................................................ 37 3.3.1.Kết quả thu hoạch sinh khối theo phương pháp ly tâm....................................... 37 3.3.2. Kết quả thu hoạch sinh khối theo phương pháp đông tụ ................................... 39 3.4.TỐI ƯU PHƯƠNG PHÁP TẠO CHẾ PHẨM VKTQH DẠNG LỎNG SỆT ....... 43 3.4.1.Tạo chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt bằng tinh bột biến tính........................... 43 3.4.1.1.Kết quả ảnh hưởng của nồng độ tinh bột biến tính đến khả năng tạo chế phẩm dạng lỏng sệt .......................................................................................................... 43 3.4.1.2.Kết quả đánh giá mật độ chế phẩm lỏng sệt ..................................................... 44 3.4.2.Kết quả tạo chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt bằng CMC ................................. 46
3.4.2.1.Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ CMC.......................................... 46 3.4.2.2.Đánh giá mật độ chế phẩm lỏng sệt ................................................................... 47 3.4.3.Kết quả tạo chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt bằng Carragenan ....................... 49 3.4.3.1.Kết quả lựa chọn nồng độ carrageenan thích hợp để tạo chế phẩm dạng lỏng sệt .............................................................................................................................. 49 3.4.3.2.Kết quả đánh giá mật độ chế phẩm lỏng sệt tạo thành từ carrageenan .......... 51 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHẾ PHẨM VKTQH DẠNG LỎNG SỆT LÀM THỨC ĂN CHO CON GIỐNG HAI MẢNH VỎ ............................................ 53 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................ 54 KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 54 KIẾN NGHỊ...................................................................................................................... 55 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH TIẾN.................................................. 56 HÀNH THÍ NGHIỆM..................................................................................................... 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 57
1 MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây ngành nuôi trồng thủy sản được xem là một trong những ngành có bước phát triển nhanh chóng trên thế giới. Dự kiến sẽ cung cấp 60% lượng cá cho con người vào năm 2030. Việt Nam là một quốc gia ven biển, với đường bờ biển dài 3.260 km. Nhờ lợi thế đó, ngành nuôi trồng thủy sản đã trở thành một ngành kinh tế giữ vị trí mũi nhọn trong nền kinh tế quốc dân. Sản lượng thủy sản Việt Nam đã duy trì tăng trưởng liên tục trong 17 năm qua với mức tăng bình quân là 9,07%/năm. Với chủ trương thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động nuôi trồng thủy sản đã có những bước phát triển mạnh, sản lượng liên tục tăng cao trong các năm qua, bình quân đạt 12,77%/năm, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng tổng sản lượng thủy sản của cả nước. Nuôi trồng thủy sản phát triển, nhu cầu về con giống trong nuôi trồng thủy sản ngày càng gia tăng.Việc tìm kiếm các nguồn protein thay thế là điều kiện tiên quyết để giảm sự phụ thuộc vào protein thông thường và đảm bảo sự tăng trưởng bền vững hơn của ngành nuôi trồng thủy sản. Các protein có nguồn gốc từ vi sinh vật đang được quan tâm đặc biệt vì chúng có thể dễ dàng được sản xuất trên các nguồn carbon rẻ tiền và là sản phẩm phụ của các quá trình khác như sản xuất bia và xử lý chất thải. Từ các nghiên cứu sinh thái cho thấy trong tự nhiên nhiều sinh vật (vi tảo, vi khuẩn) tham gia vào chuỗi thức ăn của nhiều loài thủy động vật. Trong đó vi tảo và vi khuẩn thường làm thức ăn cho các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ và cho các loài cá, giáp xác và bào ngư. Dựa vào hiện tượng tự nhiên này người ta đã quan tâm nghiên cứu vi khuẩn tía quang hợp (VKTQH) với vai trò tương tự vi tảo làm nguồn thức ăn sống trong nuôi tôm, nhuyễn thể và một số động vật phù du …Tế bào VKTQH thường chứa hàm lượng cao protein (50 – 74%), hàm lượng cacbonhiđrat chiếm 10 -27%, lipit từ 0,6 – 22% và chất khoáng 4 – 16% trọng lượng khô. Thành phần và hàm lượng các axit amin không thay thế của các loài VKTQH này được so sánh tương đương với thịt, đậu và trứng gà.
2 Vì có thành phần dinh dưỡng cao như vậy, cho nên theo nhiều nhà nghiên cứu, VKTQH không lưu huỳnh có thể là một trong những nguồn protein đơn bào (single cell protein- SCP) lý tưởng trong sản xuất thức ăn cho gia súc, gia cầm và trong nuôi trồng thủy sản. Gần đây, nhiều nước trên thế giới như Nhật Bản và Malaysia v.v... đã thành công trong việc sử dụng một số loài VKTQH làm nguồn thức ăn tươi sống trực tiếp hay gián tiếp để nuôi ấu trùng một số loài thủy động vật. Ở Việt Nam, VKTQH đã và đang được ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau như công nghệ xử lý môi trường, thu nhận các hoạt chất có giá trị. Đối với sản xuất thức ăn cho con giống hai mảnh vỏ, ngoài các công nghệ thu, nuôi thâm canh sinh khối các loài thì chúng tôi đã lựa chọn được một số chủng VKTQH có giá trị dinh dưỡng cao và đã thử nghiệm thành công cho sản xuất ngao giống, hàu giống cho kết quả về độ biến thái và độ sống sót tương đương khi cho ăn bằng vi tảo. Tuy nhiên, việc vận chuyển chế phẩm dạng dịch đến những vùng nuôi trồng thủy sản còn gặp nhiều khó khăn vì nước ta có khoảng hơn 3000km đường bờ biển và nghề nuôi trồng thủy sản chủ yếu tập trung tại các tỉnh ven biển, do vậy, chế phẩm VKTQH ở dạng dịch sản xuất tại Viện Công nghệ sinh học gặp khó khăn trong quá trình vận chuyển và phân phối tới các vùng NTTS trong cả nước. Như vậy, cần được nghiên cứu để tạo chế phẩm VKTQH dạng đậm đặc hơn để dễ dàng vận chuyển, giảm giá thành phù hợp với nhu cầu thực tế của người dân nuôi trồng thủy sản là việc làm rất cần thiết để phát triển bền vững nghề nuôi trồng thủy sản phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi đề xuất đề tài: “Nghiên cứu tạo chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp dạng lỏng sệt làm thức ăn cho con giống hai mảnh vỏ”. 1. Mục đích của đề tài (các kết quả cần đạt được) Tạo được chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt làm thức ăn cho con giống động vật hai mảnh vỏ.
3 2. Nội dung chi tiết của đề cương luận văn thạc sĩ - Lựa chọn được nguồn carbon bổ sung vào môi trường nuôi để đạt mật độ sinh khối và hàm lượng protein cao nhất để tạo chế phẩm VKTQH lỏng sệt dùng làm thức ăn cho con giống thủy sản. - Hoàn thiện kỹ thuật sản xuất sinh khối (sản xuất sinh khối theo mẻ hoặc bán liên tục) trong điều kiện tự nhiên với một số vật liệu làm photobioreactor khác nhau (nhựa trong, thủy tinh, …) - Lựa chọn phương pháp thích hợp tạo sinh khối VKTQH dạng lỏng sệt. - Qui trình sản xuất chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt làm thức ăn cho con giống hai mảnh vỏ.
4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG VẬT HAI MẢNH VỎ Thân mềm hai mảnh vỏ hay nhuyễn thể hai mảnh vỏ (danh pháp khoa học: Bivalvia, trước đây gọi là Lamellibranchia hay Pelecypoda) hay lớp Chân rìu là một lớp động vật không xương sống hiện diện ở hầu khắp các môi trường thủy sinh. Một lượng lớn loài hai mảnh vỏ được tìm thấy ở vùng triều hay gần bờ. Chúng sinh sống ở vùng nhiệt đới, ôn đới và cả vùng cực. Một số có thể sống sót hay thậm chí phát triển trong môi trường khắc nghiệt. Một phần sống ở nước mặn, phần còn lại ở nước ngọt. Đa số là động vật ăn lọc. Mang tiến hóa thành một bộ phận gọi là ctenidium, một cơ quan dùng để ăn và thở. Chúng thường chôn mình trong trầm tích, nơi chúng sống tương đối an toàn trước kẻ thù. Hình thái, cấu tạo cơ thể - Cơ thể dẹp, đối xứng hai bên. Chúng có hai miếng da ngoài dính lại với nhau ở phần lưng và bao bọc cả phần thân mềm gọi là màng áo. Màng áo tiết ra hai mảnh vỏ bảo vệ bên ngoài cơ thể nên gọi là lớp hai vỏ (Bivalvia). Phần thân mềm gồm 3 phần: nang nội tạng, chân và màng áo. Đầu thoái hoá nên còn gọi là lớp không đầu (Acephala). Hai vỏ được dính với nhau nhờ bản lề mặt lưng. Giữa vỏ và bộ phận thân mềm có hai bó cơ ngang liên hệ để điều tiết sự đóng mở vở gọi là cơ khép vỏ trước và cơ khép vỏ sau. Giữa màng áo và khoang nội tạng có một khoảng trống gọi là xoang màng áo. Trong xoang màng áo có mang dạng hình tấm, nên gọi là mang tấm (Lamelli branchia). Chân ở mặt bụng của bộ phận thân mềm, thường dẹp hai bên dạng lưỡi rìu, nên còn gọi là lớp chân rìu (Pelecypoda). - Hệ thống tiêu hoá bao gồm có mang, xúc biện, miệng, thực quản, dạ dày, manh nang tiêu hoá, sợi keo, ruột... phần lớn nằm trong khối nội tạng, nếu đem cắt bỏ lớp bọc ngoài chúng ta sẽ nhìn thấy rõ... ở lớp hai mảnh vỏ không có túi.
5 Thức ăn chủ yếu của chúng ở giai đoạn ấu trùng là các loài tảo có kích thước nhỏ như: Monas, Platymonas, Chlorella, Nannochloropsis, giai đoạn trưởng thành là các loài tảo silic như Navicula, Pleurosigma, Nitzschia, Flagilaria, Synedra, Thalasiothix, Gyrosigma, Coscinodiscus, Cyclotella, Skeletonema, Rhizosolenia, Planktonella, Melosira, Chaetoceros. Ngoài tảo silic ra, chúng còn ăn được nhiều loại khác như trùng chuông, trùng chuông mỏng, tiêm mao trùng, copepoda, rotifer và mùn bã hữu cơ. 1.2. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP 1.2.1. Giới thiệu chung về vi khuẩn tía quang hợp Vi khuẩn tía quang hợp (VKTQH) là vi khuẩn thủy sinh có khả năng sinh trưởng trong điều kiện kỵ khí bằng cách quang hợp nhưng không thải oxy như những đối tượng quang dưỡng khác. Khi được chiếu sáng, rất nhiều loài trong nhóm này có khả năng sinh trưởng quang tự dưỡng với CO 2 là nguồn carbon hoặc sinh trưởng quang dị dưỡng với các chất hữu cơ làm nguồn carbon. Đặc trưng của nhóm VKTQH là chứa sắc tố quang hợp bacteriochlorophyll (Bchl). VKTQH có lợi thế như một thành phần thức ăn chăn nuôi [1]. Việc chuyển đổi các chất hữu cơ, nitơ và phốt pho thành protein có hiệu quả cao hơn so với các chất thay thế dựa trên thực vật [1]. Theo Hệ thống phân loại của Bergey (1989), vi khuẩn quang hợp được chia làm ba nhóm: vi khuẩn tía quang hợp, vi khuẩn xanh quang hợp và nhóm vi khuẩn chứa bacteriochlorophyll (Bchl) (nhưng không xếp vào hai nhóm trên) [2]. Riêng nhóm VKTQH được chia làm 3 họ: Họ Chromatiaceae: gồm tất cả các vi khuẩn lưu huỳnh màu tía có khả năng hình thành “giọt” lưu huỳnh bên trong tế bào. Họ Ectothiorhodospiraceae: gồm tất cả các vi khuẩn lưu huỳnh màu tía có khả năng hình thành “giọt” lưu huỳnh bên ngoài tế bào.
6 Họ Rhodospirilaceae: gồm tất cả các vi khuẩn quang hợp không tích lũy giọt lưu huỳnh. Tuy nhiên, theo Hệ thống phân loại của Bergey (2001),VKTQH lại được chia thành 3 nhóm: “Alphaproteobacteria” gồm nhóm vi khuẩn tía không lưu huỳnh và vi khuẩn tía hiếu khí “Betaproteobacteria” cũng gồm nhóm vi khuẩn tía không lưu huỳnh nhưng nhóm này khác nhóm “Alphaproteobacteria” về thành phần axit béo, quinone, trình tự và kích thước của cytochrome c. “Gammaproteobacteria” gồm hai họ Chromatiaceae và Ectothiorhodospiraceae. Hình 1.1.Ảnh một số chủng vi khuẩn tía quang hợp 1.2.2. Sinh thái học của vi khuẩn tía quang hợp Vi khuẩn tía quang hợp (VKTQH) phân bố rộng rãi trong tự nhiên, là nhóm vi khuẩn quang dưỡng, sống kỵ khí hoặc kỵ khí tùy tiện trong môi trường có chiếu sáng. Chúng là các vi sinh vật điển hình, rất phổ biến ở nước ngọt cũng như nước mặn, thường cư trú nhiều trên bề mặt bùn các ao đầm tù, có nhiều bùn cặn các xác động, thực vật. Tuy nhiên nhóm vi khuẩn này ưa thích các thuỷ vực chứa nước ngọt, lợ hay mặn với hàm lượng chất hữu cơ khá cao và hàm lượng oxy hoà tan thấp. Vì vậy, có thể tìm thấy chúng cùng với các đại diện thuộc nhóm VKTQH lưu huỳnh [3] .
7 Các hồ xử lý nước thải là nơi có điều kiện phù hợp cho phát triển nhóm VKTQH không lưu huỳnh sinh trưởng. Tại bang Minnesota (Mỹ) quan sát thấy sự nở hoa của nhóm VKQHT không lưu huỳnh trong hồ xử lý nước thải chế biến rau quả, khi có sự nở hoa này thì các mùi hôi trong hồ không còn phát hiện được. Các loài chủ yếu được phát hiện tạo nên sự nở hoa thường là: Rba. sphaeroides, Rba. capsulatus, Rps. Palustris [4]. Năm 2006 Okubo và cộng sự đã phát hiện ra nhóm VKTQH không lưu huỳnh trong kênh chứa nước thải chăn nuôi. Trong đó, xuất hiện các loài như R. capsulatus, R. sphaeroides và các loài trong chi Rhodopseudomonas [3].Còn có thể gặp đại diện của VKTQH trong một số thủy vực có điều kiện khắc nghiệt như: suối lưu huỳnh, suối nước nóng, thủy vực có tính axit, thủy vực có tính kiềm ở vùng biển có độ mặn cao và thậm chí ở hồ có băng bao phủ 4 - 7 m ở Antarstica [5]. 1.2.3. Hình thái và phân loại học của vi khuẩn tía quang hợp VKTQH là các tế bào Gram âm, đơn bào, có các dạng cầu, xoắn, hình que ngắn, hình dấu phẩy,…đứng riêng lẻ hoặc cũng có thể gặp chúng ở trạng thái chuỗi trong những điều kiện môi trường đặc biệt. Kích thước của tế bào thường từ 0,3 - 6µm. Sinh sản bằng cách nhân đôi, một số loài sinh sản bằng cách nảy chồi(là đặc trưng của chi Rhodopseudomonas. Khi sinh trưởng trong điều kiện quang hợp, dịch huyền phù tế bào thường có màu tím tía, đỏ, nâu vàng, nâu hoặc xanh. Vi khuẩn tía quang hợp lưu huỳnh VKTQH lưu huỳnh là sinh vật quang tự dưỡng mạnh mẽ nhưng khả năng quang dị dưỡng cũng như trao đổi chất và tăng trưởng trong bóng tối là hạn chế. Một số loài có thể sống trong điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ, pH hoặc có độ mặn cao [6]. VKTQH lưu huỳnh rất đa dạng về hình thái và kiểu di động. Trong quá trình oxy hóa H2S, lưu huỳnh được tích tụ thành giọt trong tế bào, nhưng cũng
8 có loài không tích tụ ở trong mà ở ngoài tế bào, một số loài có không bào trong tế bào [7]. Vi khuẩn lưu huỳnh màu tía bao gồm các vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, có khả năng quang tự dưỡng vô cơ (photolithoautotroph), tế bào có chứa chlorophyll a hoặc b, hệ thống quang hợp chứa các màng hình cầu hay hình phiến gắn với màng sinh chất. Chất nhận điện tử (electron donors) trong quang hợp thườngsử dụng là H2, H2S hay S. Chúng có khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, hoặc có chu mao, tỷ lệ G+C là 45-70% [8]. Vi khuẩn tía quang hợp không lưu huỳnh VKTQH không lưu huỳnh là nhóm vi khuẩn quang dị dưỡng hữu cơ (photoorganoheterotrophs) thường kỵ khí bắt buộc, một số loài là quang tự dưỡng vô cơ không bắt buộc (trong tối là hoá dị dưỡng hữu cơ - chemoorganoheterotrophs). Tế bào chứa chlorophyl a hoặc b, hệ thống quang hợp chứa các màng hình cầu hay hình phiến gắn với màng sinh chất. Chất nhận điện tử trong quang hợp thường sử dụng là chất hữu cơ, đôi khi là hợp chất lưu huỳnh dạng khử hoặc H2. VKTQH không lưu huỳnh có khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, hoặc không di động, một số loài có túi khí, tỷ lệ G+C là 61-72%. Đây là nhóm vi sinh vật có sinh lý linh hoạt, có thể phát triển quang dưỡng trong bóng tối. Chúng có thể sử dụng nguồn carbon vô cơ hoặc hữu cơ. Nếu tăng trưởng là quang tự dưỡng thì H2, sunfua ở nồng độ thấp được sử dụng làm nguồn cho điện tử trong quang hợp [8]. Tuy nhiên, hầu hết VKTQH không lưu huỳnh phát triển tốt nhất trong môi trường dị dưỡng. Đó là môi trường có chứa một số hợp chất hữu cơ dễ sử dụng, chẳng hạn như malate hoặc pyruvat và ammoniac là nguồn nitơ [9]. Ngoài ra, một số VKTQH không lưu huỳnh có thể phát triển trong điều kiện có CO2 hoặc carbon hữu cơ, hoặc trong bóng tối do hô hấp, lên men, hoặc quang hóa học [10].
9 Hình 1.2. Hình ảnh tế bào của Hình 1.3. Hình ảnh tế bào của một số một số vi khuẩn tía quang hợp vi khuẩn tía quang hợp không lưu lưu huỳnh [10] huỳnh [10] 1.2.4. Một số đặc điểm sinh lý, sinh hóa của vi khuẩn tía quang hợp *Khả năng sử dụng các nguồn C hữu cơ của VKTQH Nhóm VKTQH lưu huỳnh sinh trưởng chủ yếu bằng quang hợp tự dưỡng, sử dụng CO2 làm nguồn carbon và các hợp chất khử của lưu huỳnh hoặc H2 làm chất cho điện tử. Khả năng đồng hóa các chất hữu cơ của các chủng này kém hơn so với loài VKTQH không lưu huỳnh. Acetate và một số hợp chất hữu cơ được các loài vi khuẩn sử dụng như một nguồn năng lượng, bằng chứng là tốc độ oxy hóa quan sát được thay đổi từ 42% đến 96% tổng lượng acetate sinh học hấp thụ. Sự đồng hóa axetat thành sinh khối đã minh họa ý nghĩa tiềm năng của acetate như một nguồn carbon sinh khối [11]. Nhóm VKTQH không lưu huỳnh có khả năng sử dụng nhiều hợp chất hữu cơ làm nguồn carbon cho sinh trưởng. Chúng có sự điều chỉnh các cơ chế trao đổi chất hữu cơ rất linh hoạt tùy thuộc các điều kiện sinh trưởng khác nhau. Hầu hết, các loài thuộc VKTQH không lưu huỳnh đều có khả năng sinh trưởng ở ngoài sáng trên môi trường chứa hợp chất 2C như acetate, pyruvate… và hợp chất 3C như glycerol, acetone. VKTQH không lưu huỳnh sinh trưởng nhanh hơn và mật độ cao hơn khi sinh trưởng trong môi trường
10 chứa các cơ chất 4C với hai nhóm carboxyl so với khi sinh trưởng trên các nguồn cơ chất khác. Các con đường trao đổi chất trung tâm ở nhóm VKTQH không lưu huỳnh được mô tả ở Hình 1.4. Hình 1.4.Các con đường trao đổi chất trung tâm ở vi khuẩn tía quang hợpkhông lưu huỳnh[12]