Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của chủng nấm hương lai từ núi Langbiang, Lâm Đồng và chủng thương mại Nhật Bản

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

Thêm vào BST

Báo xấu

82
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết này nghiên cứu đánh giá một số đặc điểm sinh học và hóa sinh của chủng nấm hương lai (Len 003-009) từ chủng bản địa (Len 003) với chủng thương mại Nhật Bản (Len 009). Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của chủng nấm hương lai từ núi Langbiang, Lâm Đồng và chủng thương mại Nhật Bản

TẠP CHÍ SINH HỌC 2014, 36(1se): 158-164 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CHỦNG NẤM HƯƠNG LAI TỪ NÚI LANGBIANG, LÂM ĐỒNG VÀ CHỦNG THƯƠNG MẠI NHẬT BẢN Phạm Nữ Kim Hoàng1, Trương Bình Nguyên1*, Lê Xuân Thám2, Phan Hữu Hùng1, Hoàng Ngọc Ánh1, Đỗ Thị Thiên Lý1 1 Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên, Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam, *nguyentb@tni.ac.vn 2 Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Lâm Đồng TÓM TẮT: Nấm hương (Lentinula edodes) là loại nấm được ưa chuộng, nhưng để nuôi trồng thành công cần có chủng giống tốt, năng suất cao, nguồn dinh dưỡng và khả năng thích ứng với môi trường. Chủng nấm hương Len 003-009 là con lai từ chủng thương mại Nhật Bản (Len 009) và chủng hoang dã (Langbiang, Lâm Đồng) (Len 003). Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, pH và nguồn dinh dưỡng lên sự sinh trưởng của chủng lai so với bố mẹ cho thấy, chủng lai luôn phát triển với tốc độ nhanh hơn hoặc tương đương với chủng thương mại và gấp đôi chủng hoang dã và đã thể hiện một số đặc tính tốt của bố mẹ. Chủng lai phát triển tối ưu trong khoảng nhiệt độ 24-27oC, đường glucose 20g/l và đạm peptone 1g/l, tương tự sự phát triển của chủng thương mại. Trong khi đó, chúng bố mẹ chỉ phát triển tối ưu ở mức pH khác nhau (pH=5 ở Len 009 và pH=6 ở Len 003), con lai có thể phát triển tối ưu ở cả hai giá trị pH này, thể hiện khả năng tổ hợp một số ưu điểm từ chủng bố mẹ. Nghiên cứu cũng cho thấy ba chủng nấm đều không có nhu cầu về đạm cao nấm men. Trong thí nghiệm này, chưa xác định được đặc điểm thừa hưởng của tổ hợp lai từ chủng bố mẹ. Từ khóa: Lentinula edodes, cao nấm men, chủng lai, Lâm Đồng. MỞ ĐẦU trồng nấm hương [5]. Nấm hương (Lentinula edodes) là một loại nấm ăn có nguồn gốc từ châu Á Thái Bình Dương, được nuôi trồng và sử dụng rộng rãi trên thế giới. Theo Chen (2005) [1], loài nấm này rất giàu vitamin (A, B và D), khoáng chất (P, K và Fe), các amino acid thiết yếu (cystin, histidin, arginin, glutamic acid), đặc biệt có chứa lentinan-một loại β-glucan có khả năng điều hòa miễn dịch, kháng ung thư cũng như kháng các tác động của virus. Theo Yoshida et al. (1968) [7], trong nuôi trồng nấm, đặc biệt đối với nuôi trồng nấm hương, nguồn dinh dưỡng và các yếu tố môi trường đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phát triển hệ sợi và hình thành quả thể nấm. Hệ sợi nấm hương có thể phát triển tốt trên nhiều nguồn carbon khác nhau, từ các monosacchride cho đến các polysaccharide, nhưng tốt nhất trên đường glucose. Trong khi peptone và các amino acid được xem là nguồn nitơ tốt cho sự phát triển hệ sợi thì nitrate và nitrite lại không thích hợp. Ngoài ra, pH và nhiệt độ là hai yếu tố môi trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính enzyme nên ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của hệ sợi cũng như sự hình thành quả thể nấm hương [1]. Ở Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc, nấm hương được nuôi trồng trên qui mô lớn đem lại hiệu quả kinh tế cao. Ở Việt Nam nói chung, tỉnh Lâm Đồng nói riêng, đến nay vẫn chưa có một cơ sở sản xuất qui mô loại nấm này mặc dù đã có nhiều chuyên gia đưa các chủng giống chất lượng cao từ nước ngoài về nuôi trồng. Khi tiến hành nuôi trồng, các đặc điểm như nhiệt độ ra quả thể, hình dạng, kích thước quả thể, nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển hệ sợi, không giống nhau với các giống nấm hương khác nhau. Như vậy, giống nấm chất lượng tốt, năng suất cao và có khả năng thích ứng cao với điều kiện tự nhiên tại chỗ là một trong những yếu tố quan trọng quyết định sự thành công trong nuôi 158 Năm 2008, chúng tôi đã thu thập được một chủng nấm hương hoang dã thuộc loài Lentinula edodes, dòng Đông Bắc Á thuộc chi Lentinula, họ Marasmiaceae, bộ Agaricales (ký hiệu Len 003). Một số nghiên cứu cơ bản cho thấy chủng nấm này có những tính chất ưu việt có thể sử dụng cho việc nuôi trồng như có thể phát triển được trong điều kiện nuôi trồng nhân tạo, thời gian phát triển hệ sợi tương đối ngắn, khả năng Pham Nu Kim Hoang et al. hình thành mầm nấm cao [2]. Ngoài ra, trong thời gian qua, chúng tôi đã sưu tập và lưu giữ một bộ giống thuần nấm hương trong đó có một chủng thương mại nhập nội từ Nhật Bản (ký hiệu Len 009), nhưng chưa được khảo sát, đánh giá trong điều kiện nuôi trồng tại Đà Lạt. Nhằm tạo ra một chủng vừa có nguồn gốc bản địa, thích nghi tốt với môi trường vừa cho năng suất, chất lượng cao, chúng tôi đã thực hiện lai tạo chủng nấm hoang dã thu thập được tại địa phương với chủng thương mại nhập nội từ Nhật Bản theo phương pháp di-mon mating của Miles (1996) [3]. Theo đó, chúng tôi đã nuôi trồng thu quả thể nhằm tách bào tử sợi song nhân cả hai chủng nghiên cứu. Bào tử sợi song nhân chủng Len 003 tiếp tục được cấy vào các đĩa petri khác và quan sát dưới kính hiển vi nhằm tìm được hệ sợi đơn bào tử. Cấy dòng đơn nhân Len 003 với dòng song nhân Len 009 trên cùng một đĩa petri. Khi hệ sợi của hai chủng tiếp xúc với nhau, nếu tại các đỉnh sợi đơn nhân ở phía ngược lại của sợi song nhân xuất hiện mấu liên kết, quá trình song nhân hóa đã xảy ra. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đánh giá một số đặc điểm sinh học và hóa sinh của chủng nấm hương lai (Len 003-009) từ chủng bản địa (Len 003) với chủng thương mại Nhật Bản (Len 009). VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chủng nấm hương hoang dã Len 003 được thu tại rừng cây lá rộng núi Langbiang, Lâm Đồng. Chủng Len 009 đã được thương mại hóa nguồn gốc Nhật Bản. Chủng lai Len 003-009 là kết quả lại tạo theo phương pháp di-mon mating giữa Len 003 và Len 009. Các chủng đều được nuôi cấy trong ống nghiệm thạch nghiêng môi trường PGA (200g khoai tây, 20g glucose và 15g agar trên 1l môi trường), giữ ở 4oC tại Phòng Công nghệ Vi sinh, Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên. Khi tiến hành thí nghiệm, ba chủng nấm thuần Len 003, Len 009 và Len 003-009 được ủ trong tủ ấm ở nhiệt độ 25oC trong ba ngày, sau đó cấy lần lượt vào các đĩa petri chứa môi trường PGA, nuôi ở nhiệt độ phòng (18±2oC). Khi hệ sợi của ba chủng phát triển kín mặt đĩa, dùng một khuôn inox tròn, rỗng (ø = 9 mm) vô trùng cắt hệ sợi mỗi chủng theo một vòng tròn đồng tâm thành các mẫu nhỏ chứa sợi nấm. Năm mẫu nấm của mỗi chủng sẽ được sử dụng cho mỗi công thức và được nuôi cấy ở nhiệt độ phòng. Sau khi cấy được 48 giờ (qui ước là 0 giờ), đo đường kính hệ sợi ở mỗi đĩa và đo mỗi 24 tiếng cho đến 144 giờ. Hai đường thẳng đi qua tâm của mẫu nấm được chọn nhằm thu được giá trị trung bình của đường kính hệ sợi. Tốc độ phát triển hệ sợi được tính theo Schwantes & Salttler (1971) [4]: V = ΔX/ΔT. Trong đó, V là tốc độ mọc của hệ sợi (µm/giờ); ΔX là bán kính hệ sợi phát triển từ 0 đến 144 giờ (µm); ΔT là thời gian hệ sợi phát triển tương ứng (giờ). Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH môi trường lên sự phát triển hệ sợi với các ngưỡng nhiệt độ là 18, 21, 24, 27, 30, và 33oC; các ngưỡng pH là 4, 5, 6, 7 và 8. Cả hai thí nghiệm, mẫu nấm được cấy vào đĩa petri chứa môi trường PGA. pH được điều chỉnh bằng dung dịch NaOH 1M và HCl 1M bằng máy đo pH để bàn Hanna. Nghiên cứu ảnh hưởng của glucose lên sự phát triển hệ sợi được thực hiện trên môi trường PGA (thành phần khoai tây và agar không đổi) có nồng độ glucose ở sáu mức 10, 15, 20, 25, 30 và 35g/l. Nghiên cứu ảnh hưởng của peptone và cao nấm men lên sự phát triển hệ sợi được thực hiện trên môi trường PGA có bổ sung pepton hoặc cao nấm men ở các nồng độ 1, 2, 3, 4, 5 g/l (đối chứng môi trường PGA). Việc lập bảng biểu, tính toán các thông số được thực hiện bằng Microsoft Excel 2007, độ tin cậy 95%; hàm Descriptive Statistics, và ANOVA. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự phát triển hệ sợi Theo Chen (2005) [1], nấm hương có khả năng thích nghi để phát triển trong giải nhiệt độ rộng từ 5-32oC, tuy nhiên nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển hệ sợi trong khoảng 24-26oC. Tốc độ phát triển của hệ sợi các chủng nghiên cứu ở các mức nhiệt độ khác nhau được thể hiện ở bảng 1 và hình 7a. Kết quả cho thấy, cả ba chủng nấm đều không thể phát triển ở điều kiện nhiệt độ môi trường trên 30oC. Ở nhiệt độ 33oC, Len 009 hóa đen ngay sau khi cấy, tiếp đến là Len 003159 TẠP CHÍ SINH HỌC 2014, 36(1se): 158-164 009 và Len 003 và sau 144 giờ tất cả mẫu cấy ở cả ba chủng đều không phát triển (hình 1 và 2). Đối với Len 003, hệ sợi phát triển tối ưu ở mức 24oC, trong khi hệ sợi chủng Len 009 và 003009 phát triển thích hợp ở cả hai ngưỡng 24oC (lần lượt là 194,66 và 201,25 µm/giờ) và 27oC (lần lượt là 195,96 và 202,47 µm/giờ). Như vậy sự phát triển của ba chủng trong đó có một chủng hoang dã chưa được thuần hóa cũng không khác nhận xét của Chen (2005) [1] về dải nhiệt độ của nấm hương. Bảng 1. Tốc độ (µm/giờ) phát triển hệ sợi chủng nấm hương ở các ngưỡng nhiệt độ Nhiệt độ nuôi cấy (oC) Chủng 18 21 24 27 30 Len 003 72,16±1,45 67,49±3,50 107,81±2,63 87,15±4,05 21,62±1,32 Len 009 172,89±4,71 173,26±3,50 194,66±2,39 195,96±4,83 126,56±1,88 Len 003-009 186,13±2,59 185,02±2,37 201,25±3,30 202,47±3,52 139,15±3,96 33 0 0 0 Hình 1. Hệ sợi nấm khi nuôi cấy ở 33oC Hình 2. Hệ sợi nấm sau 144 giờ ở 24oC a. Len 003; b. Len 009; c. Len 003-009. a. Len 003; b. Len 009; c. Len 003-009. So sánh sự phát triển của ba chủng cho thấy, chủng hoang dã Len 003 phát triển yếu nhất và Len 003-009 cao nhất khi nuôi cấy ở cả sáu mức nhiệt độ. Cụ thể, ở 24oC, hệ sợi Len 009 và Len 003-009 có tốc độ phát triển 194,66 và 201,25 µm/giờ, cao hơn hẳn Len 003 (107,81 µm/giờ). Chủng Len 003-009 là con lai nhưng lại có tốc độ phát triển nhanh hơn cả hai chủng bố mẹ Len 003 và 009. Giải thích cho trường hợp này, Tokimoto & Kawai (1998) [6] cho rằng trong số các phương pháp chọn tạo giống nấm hương, phương pháp lai bắt cặp giữa dòng đơn nhân và đa nhân (di-mon mating) có thể đã giúp loại bỏ được những đột biến có hại, tạo nên các tổ hợp lai có tốc độ sinh trưởng mạnh hơn chủng bố mẹ. nên mức pH tối ưu cho hệ sợi nấm phát triển thường là 4,5-5,5 [1]. Bảng 2, hình 3 và 7b cho thấy ảnh hưởng của pH môi trường lên sự phát triển của các chủng nấm hương. Kết quả cho thấy, ba chủng nấm hương nghiên cứu trong đó có một chủng hoang dã và một là con lai từ chủng hoang dã này cũng thích hợp với môi trường acid nhẹ. Hệ sợi Len 003-009 cũng như bố mẹ, có thể phát triển được trên môi trường có pH thay đổi từ 4 đến 8 nhưng ở mức pH=5, tốc độ trung bình hệ sợi chủng lai cao nhất (191 µm/giờ) bằng với sự phát triển của Len 009. Ngoài ra, tốc độ phát triển cao nhất này còn được tìm thấy ở pH=6; mức pH mà hệ sợi bố mẹ Len 003 phát triển mạnh nhất khi so sánh trên cả năm mức (82,89 µm/giờ). Nghĩa là con lai có sự phát triển cao nhất ở cả hai mức pH (một tương tự bố, một tương tự mẹ). Như vậy, khi đánh giá ảnh hưởng của pH lên sự phát triển hệ sợi, con lai đã thể hiện đặc điểm tương tự bố mẹ, nói cách khác, con lai đã tổ hợp được một số ưu điểm từ bố mẹ. Ảnh hưởng của pH môi trường lên sự phát triển hệ sợi Nấm hương có thể phát triển trong dải pH rộng (3-7) nhưng không như đa số các loại nấm khác, đây là loại nấm ưa môi trường acid nhẹ 160 Pham Nu Kim Hoang et al. Bảng 2. Tốc độ (µm/giờ) phát triển hệ sợi ba chủng nấm hương ở các ngưỡng pH pH môi trường nuôi cấy Chủng 4 5 6 7 Len 003 72,48±1,84 79,43±0,61 82,89±0,61 73,78±1,23 Len 009 178,53±2,79 191,55±2,65 183,45±1,00 182,87±1,00 Len 003-009 177,50±1,98 191,25±1,13 190,42±2,35 183,75±0,73 8 72,05±1,23 177,37±2,65 180,42±1,45 Hình 3. Hệ sợi nấm trên môi trường pH=5 sau 144 giờ Hình 4. Hệ sợi nấm trên môi trường có nồng độ glucose tối ưu sau 144 giờ a. Len 003; b. Len 009; c. Len 003-009. a. Len 003; b. Len 009; c. Len 003-009. Ảnh hưởng của glucose lên sự phát triển hệ sợi Kết quả cho thấy con lai Len 003-009 có tốc độ phát triển cao nhất, cao hơn bố mẹ trên cả sáu nồng độ glucose: cao nhất ở 20 g/l (204,31 µm/giờ) và thấp nhất ở 35 g/l (176,90 µm/giờ). Nhu cầu về mức glucose của chủng con lai tương tự như của chủng bố mẹ Len 009 nhưng khác với chủng hoang dã Len 003. Ở Len 009, hệ sợi phát triển cao nhất cũng ở nồng độ 20 g/l (195,44 µm/giờ) trong khi Len 003 cần nguồn glucose từ 30-35 g/l mới có thể phát triển tối đa (73,56 µm/giờ) (bảng 3 và hình 7c). Mặc dù nhu cầu về nồng độ glucose của con lai len 003-009 tương tự của Len 009, nhưng về mặt hình thái, khi quan sát bằng mắt thường, hệ sợi chủng lai có những đặc điểm tương tự Len 003, cụ thể hệ sợi mọc tương đối dày, chằng chịt, khuynh hướng hình thành nhiều hệ sợi không khí tạo nên một khuẩn lạc có màu trắng bông, trong khi Len 009 có hệ sợi mỏng, vươn xa theo bề mặt môi trường, ít tạo hệ sợi không khí (hình 4). Tốc độ phát triển của hệ sợi Len 003-009 xấp xỉ chủng bố mẹ thương mại và cao hơn hẳn chủng hoang dã đã cho thấy con lai đã thừa hưởng được những đặc tính tốt từ bố, hoặc mẹ, hoặc cả hai. Bảng 3. Ảnh hưởng của Glucose lên tốc độ phát triển hệ sợi (µm/giờ) Chủng Len 003 Len 009 Len 003009 Nồng độ glucose (g/l) 10 65,08±2,98 185,80±1,13 15 67,83±1,78 191,74±1,02 20 68,92±0,99 195,44±1,16 25 69,97±2,26 185,80±1,41 30 73,56±2,51 174,69±2,35 35 71,35±2,97 164,08±1,53 187,83±1,51 198,25±1,50 204,31±2,06 188,45±1,58 183,16±1,45 176,90±1,41 Ảnh hưởng của peptone lên sự phát triển hệ sợi Nitơ là nguồn dinh dưỡng không thể thiếu trong quá trình tổng hợp nguyên sinh chất và xây dựng cấu trúc nấm hương. Quá nhiều hay quá ít nitơ cũng đều ảnh hưởng đến sự phát triển hệ sợi và quả thể nấm. Nghiên cứu của Chen (2005) [1] cho rằng tỷ lệ C/N cơ chất thích hợp cho quá trình phát triển hệ sợi nấm hương nên 161 TẠP CHÍ SINH HỌC 2014, 36(1se): 158-164 dao động trong khoảng 17/1 đến 40/1. Ảnh hưởng của nguồn đạm peptone lên sự phát triển hệ sợi được chỉ ra ở bảng 4, hình 5 và 7d. Theo đó tốc độ phát triển cao nhất của con lai Len 003-009 nuôi cấy trên môi trường PGA có bổ sung 1 g/l peptone, đạt 203,68 µm/giờ và cao hơn so với đối chứng (198,68 µm/giờ). So sánh các nồng độ còn lại với đối chứng cho thấy, nếu bổ sung vào môi trường trên 1 g peptone, sự phát triển của hệ sợi sẽ giảm xuống đáng kể. Nhu cầu về đạm peptone của chủng lai tương tự của chủng bố mẹ Len 009 (hệ sợi phát triển cao nhất khi có 1g peptone trong một lít môi trường PGA) nhưng khác biệt rõ ràng so với chủng bố mẹ Len 003. Quá trình phát triển của hệ sợi chủng hoang dã Len 003 cần bổ sung một lượng đạm cao gấp đôi của các chủng kia để nó có thể phát triển đến mức cao nhất (từ 74,06 µm/giờ khi bổ sung 1 g peptone đến 79,15 µm/giờ khi bổ sung 2 g peptone). Nồng độ peptone tăng cao đều làm giảm tốc độ phát triển của cả ba chủng. Bảng 4. Ảnh hưởng của peptone lên tốc độ phát triển hệ sợi (µm/giờ) Chủng Len 003 Len 009 Len 003009 Nồng độ Pepton (g/l) Đối chứng 71,10±0,93 196,74±2,27 1 74,06±1,47 202,74±2,53 2 79,15±1,03 122,72±3,48 3 69,22±1,06 103,59±3,91 4 62,15±2,92 99,48±2,26 5 60,07±5,47 92,36±1,32 198,68±2,77 203,68±2,42 121,92±2,58 102,99±3,52 98,68±1,47 93,24±1,41 Hình 5. Hệ sợi nấm trên môi trường có nồng độ peptone tối ưu sau 144 giờ Hình 6. Hệ sợi nấm trên môi trường PGA a. Len 003; b. Len 009; c. Len 003-009. sau 144 giờ a. Len 003; b. Len 009; c. Len 003-009. Ảnh hưởng của cao nấm men lên sự phát triển hệ sợi Bảng 5, hình 6 và 7e cho thấy, chủng lai Len 003-009 cũng như bố mẹ không thích hợp phát triển trên môi trường có nguồn đạm từ cao nấm men. Sự phát triển hệ sợi của các chủng này khi nuôi cấy trên môi trường có bổ sung cao nấm men từ 1 cho đến 5 g đều thấp hơn khi nuôi cấy trên môi trường đối chứng (PGA). Nguồn cao nấm men càng cao càng ức chế sự sinh trưởng của ba chủng. Đặc biệt, tốc độ phát triển của chủng lai Len 003-009 trên môi trường có cao nấm men thấp hơn nhiều khi nuôi cấy trên môi trường không có nguồn đạm này. Cụ thể, sự phát triển của hệ sợi giảm từ 198,68 xuống chỉ còn 78,13 µm/giờ khi bổ sung vào môi trường 1g cao nấm men. Hệ sợi tiếp tục giảm theo chiều tăng của lượng đạm nấm men được bổ sung vào môi trường nuôi cấy. Kết quả này chỉ có thể cho thấy cả ba chủng nghiên cứu đều không có nhu cầu về đạm cao nấm men. Việc xác định tổ hợp lai có hay không thừa hưởng đặc tính của bố mẹ dựa trên khảo sát này là chưa thể kết luận được. 162