Nghiên cứu khả năng phân hủy hydrocarbon dầu mỏ của một số chủng vi khuẩn tía quang hợp tạo màng sinh học phân lập tại việt nam

1 BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO VIỆNHÀNLÂMKHOAHỌC VÀCÔNGNGHỆVIỆTNAM HỌCVIỆNKHOAHỌCVÀCÔNG NGHỆ - NGUYỄNTHỊ MINHNGUYỆT NGHIÊNCỨUKHẢNĂNGPHÂNHỦYHYDROCARBONDAU MÕ CỦAMỘTSOCHỦNGVIKHUANTÍAQUANGHỢPTẠO MÀNGSINHHỌCPHÂNLẬPTẠIVIỆT NAM LUẬNÁNTIẾNSĨSINHHỌC HÀNỘI –2022 VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAMHỌCVIỆNKHOAHỌCVÀCƠNG NGHỆ …… ….***………… NGUYỄNTHỊ MINHNGUYỆT NGHIÊNCỨUKHẢNĂNGPHÂNHỦYHYDROCARBONDAU MÕCỦAMỘT SOCHỦNGVIKHUANTÍA QUANGHỢPTẠO MÀNGSINHHỌCPHÂNLẬPTẠIVIỆT NAM LUẬNÁNTIẾNSĨSINHHỌC Chuyên ngành: Vi sinh vật họcMãsố:9420107 Ngườihướngdẫnkhoa học: TS.LêThịNhiCơng PGS.TS.ĐồngVănQuyền HàNội–2022 LỜICÃMƠN Để hồn thành luận án này, trước tiên xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS.Lê Thị Nhi Công - Trưởng phịng Cơng nghệ sinh họcm i t r n g v P G S T S Đồng Văn Quyền, Phó Viện trưởng Viện Cơng nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoahọc Công nghệ Việt Nam trực tiếp hướng dẫn, truyền đạt kiến thức vànhững kinh nghiệm qúy báu suốt trình học tập thực đề tài nghiêncứu Tơi xin chân thành cảm ơn TS Đỗ Thị Liên tồn thể anh, chị cán bộnhân viên phịng CNSH môi trường Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ ViệtNam tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, bảo đóng góp lời khun bổ íchtrongsuốtqtrìnhhọctậpnghiên cứuđểtơicóthểhồnthànhluận án Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo Viện Công nghệsinh học, Ban lãnh đạo Học viện Khoa học Công nghệ tạo điều kiện chotơiđượchọctậpvànghiêncứutrongsuốtnhữngnămqua Bên cạnh đó, tơi xin chân thành cảm ơn chuyên viên Bùi Thị Hải Hàphụ trách đào tạo Viện Công nghệ sinh học chuyên viên Nguyễn Thị MinhTâm phòng Đào tạo, Học viện Khoa học Cơng nghệ giúp đỡ tơi hồn thànhnhữngthủtục cầnthiếttrongsuốt qtrìnhnghiêncứusinh vàbảovệluậnán Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Quỹ Nghiên cứu cấp Nhà nước (Nafosted)đãcấpkinhphíchonhómnghiêncứu Trong thời gian qua, nhận hỗ trợ nhiệt tình tạo điềukiện thuận lợi từ trường ĐH Sư phạm Hà Nội nơi công tác, với sựgiúp đỡ nhiệt tình đóng góp q báu bạn bè đồng nghiệp.Nhândịpnàytơixinchânthànhcảmơnsựgiúpđỡqbáuđó Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người thân giađình, người bạn thân thiết ln bên cạnh động viên khích lệ tơi trongsuốtqtrìnhhọctậpvànghiêncứu Mộtlầnnữatơixin chânthànhcảmơn! Tácgiảluậnán NgũnThịMinhNgụt LỜICAMĐOAN Tơixincamđoan: Đây cơng trình nghiên cứu tơi số kết cộng tác với cáccộngsự khác; Các số liệuvà kết trình bày luậnán trung thực,mộtp h ầ n đ ã đượccơngbốtrêncáctạpchíkhoahọcchunngànhvớisựđồngývàchophé pcủacác đồngtácgiả; Phầncịnlạichưađượcaicơngbốtrongbấtkỳcơngtrìnhnàokhác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cảm ơn, tài liệu trích dẫn đãđượcchỉrõnguồngốc HàNội,ngày tháng năm2022 Tácgiảluậnán NguyễnThịMinhNguyệt MỤCLỤC MỞĐAU CHƯƠNG1.TỔNGQUANTÀILIỆU 1.1 Mộtsốđặcđiểmsinh họccơbản củavi khuẩntíaquanghợp 1.1.1 Giớithiệuchungvềvi khuẩntíaquanghợp .3 1.2.2 Sinhtháihọccủavikhuẩntíaquanghợp 1.2.3 Đadạngvikhuẩntíaquanghợp .4 1.2.4 Đặcđiểmcủabộmáyquanghợp 1.2.5 Dinhdưỡngcarbon .12 1.2 Ứngdụngcủavikhuẩntíaq u a n g h ợ p đ ể p h â n h ủ y hydrocarb ondầu mỏ 13 1.2.1 Tínhđộccủahydrocarbondầumỏ 13 1.2.2 Cácphươngphápxửlýônhiễmdầumỏ 18 1.2.3 Ứngdụngcủavikhuẩntíaquanghợpđểphânhủyhydrocarbon dầumỏ 22 1.3 Vi sinh vật có khả phân hủy hydrocarbon dầu mỏ tạomàngsinhhọc 24 CHƯƠNG2.VẬTLIỆUVÀPHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 30 2.1 Vậtliệunghiên cứu 30 2.1.1 Nguyênliệu 30 2.1.2 Hóachất,mơitrườngnicấy .31 2.1.3 Cácthiếtbịmáymóc .32 2.2 Phươngphápnghiêncứu 33 2.2.1 Cácphươngphápphântíchvisinhvật .34 2.2.2 Cácphươngphápsinhhọcphântử 42 2.2.3 Nhómphươngpháp phântíchhóahọc 43 2.2.4 Xửlýthống kê .43 CHƯƠNG3.KẾTQUÃVÀTHÃOLUẬN 44 3.1 KếtquảphânlậpvàtuyểnchọncácchủngVKTQHkhảnăng tạomàngsinh họcvàphânhủy hydrocarbondầumỏ 44 3.1.1 KếtquảphânlậpcácchủngVKTQHtừ cácmẫunướcvàbùnô nhiễmdầu 44 3.1.2 Tuyểnchọn cácchủngVKTQHkhảnăngtạo màngsinh họcvà phânhủyhydrocarbon dầumỏ 48 3.2 Cácđặcđiểmsinhhọcvàđịnh danhbachủngDQ41,DD4vàFO2 .56 3.2.1 Cácđặc điểmhìnhthái .56 3.2.2 Trìnhtự16SrRNAvàđịnhdanh bachủngDQ41,DD4vàFO2 58 3.2.3 Cácđặcđiểmsinh học 59 3.3 Ãnhhưởngcủamộts ố đ i ề u k i ệ n m ô i t r n g đ ế n s ự h ì n h thành màngsinhhọccủa3chủngVKTQH 63 3.3.1 Ảnhhưởngcủanhiệt độ .63 3.3.2 ẢnhhưởngcủapH .64 3.3.3 Ảnhhưởngcủanồngđộmuối (NaCl) 65 3.4 Hiệusuấtphânhủym ộ t s ố h y d r o c a r b o n d ầ u m ỏ c ủ a m n g sinhhọctừ3chủngVKTQH 66 3.4.1 Hiệusuấtphânhủymộtsốhydrocarbonthơmbởimàngsinhhọcđơn c h ủ n g k h ô n g g ắ n g i t h ể c ủ a c c c h ủ n g V K T Q H đ ợ c l ự a chọn 66 3.4.2 PhânhủyhydrocarbondầumỏbởimàngsinhhọctừcácVKTQH lựachọn 69 KẾTLUẬNVÀ KIẾNNGHỊ 97 DANHMỤCCÁCCƠNGTRÌNHĐÃCƠNGBOCĨLIÊNQUANĐẾNL ̣NÁN 98 TÀILIỆUTHAMKHÃO .99 DANHMỤCCÁCTỪVIẾT TẮT Chữviếttắt BA Bchl BLAST BOD BTNMT CB CF CFU COD DAD DNA DSMZ GCMS HPLC MSH OD PAH PCR PUF QCVN rARN RNA TCVN VK VKTQH PNSB PSB VSV TiếngAnh Benzoicacid Bacteriochlorophyl Basicl o c a l a l i g n m e n t s e a r ch tool Biochemicaloxygendemand TiếngViệt Axitbenzoic Cơngcụt ì m k i ế m c c t r ì n h tự tươngđồng Nhucầuoxysinhhóa Bộtàingun mơi trường Cinderbead Sỏinhẹ Coconutfiber Xơdừa ColonyForming Unit Đơnvịhìnhthành khuẩnlạc Chemicaloxygendemand Nhucầuoxyhốhọc Diodearraydetector Detectơdãydiode Deoxyribonucleicacid Axitđeoxyribônuclêic Deutch samplung Trungt â m l u t r ữ g i ố n g v i s i n h microorganismzentrum vật–Đức Gasc h r o m a t o g r a p h y – Sắckíkhốiphổ Mass spectrometry Highperformance– Sắckílỏngcaốp Liquid chromatography Màngsinhhọc Opticaldensity Mậtđộquang Polycyclic aromatic Hydrocacbonthơmđavòng hydrocarbon Polymerase chainreaction Chuỗiphảnứngtrùnghợp Polyuretharefoam Mútxốp QuychuẩnViệtNam Ribosomalribonucleic acid Axitribơnuclêicribơxơm Ribonucleicacid Axitribơnuclêic Tiêuchuẩn ViệtNam Vikhuẩn Vikhuẩntíaquanghợp Purple non-sulfur Vi khuẩn tía quanghợpkhơng lưu photosyntheticbacteria huỳnh Purplesulfurp h o t o s y n t h Vikhuẩntíaquanghợplưuhuỳnh etic bacteria Visinhvật DANHMỤCBÃNG Bảng1.1 Cácchivikhuẩntía quanghợp Bảng1.2 Nhữngảnhhưởngđến sứckhỏeconngườivà độngvật 17 Bảng1.3 Cácchivikhuẩncókhảnăngphânhuỷhiếukhíhydrocarbon 24 thơm Bảng1.4 Cácchivikhuẩncókhảnăngphânhuỷhiếukhíhydrocarbon 24 no Bảng1.5 Cácnhómvikhuẩncókhảnăngphânhuỷkỵkhíhydrocarbon 25 Bảng2.1 Cácloạigiáthể 31 Bảng3.1 KếtquảphânlậpcácchủngVKTQHtừmẫucácmẫunướcvàbùnô nhiễmdầu Bảng3.2 KhảnăngsinhtrưởngvàpháttriểncủacácchủngVKTQHđã phân l ậ p đ ợ c (theo∆ O D 800) Bảng3.3 67 Sựphâ n hủythànhp h ầ n (%)c (g)dầ u t h ô sa u ngày nuôicấy Bảng3.7 62 Khảnăngphânhủymộtsốhydrocarbon thơ m củamà ng sinh họcdo3chủng VKTQHtạothành sa u 14n g ày nicấy Bảng3.6 56 SosánhmứcđộsửdụngmộtsốnguồnCcủabachủngDQ41,DD4v FO2 vớiđại diện củalồiRhodopseudomonas Bảng3.5 48 KhảnăngsinhtrưởngvàpháttriểntrêncácnguồncơchấtcủaVKT QH Bảng3.4 45 90 Sựp h â n h ủ y h y d r o c a c b o n n o ( % ) c ủ a d ầ u t h ô s a u n g y nuôicấybởiMSHđơnchủngvàđachủngVKTQHkhônggi thể 93 DANHMỤCCÁCHÌNHVẼ, ĐỒTHỊ Hình1.1 Hình ảnh chụpdướikính hiểnvihuỳnhquangcủa VKTQH Hình1.2 Sơđồvịtrícácthànhphầncủabộmáyquanghợpsơcấpở Hình2.1 VKTQH 10 Quangh ợ p v i k h u ẩ n t í a k h ô n g l u h u ỳ n h 11 Hìnhảnhcácloạigiáthể 31 Hình2.2 Sơđồcá cb c thí ngh iệ m thực h i ệ n trongluận án 33 Hình2.3 Sơđ x l ý s b ộ c ác l o ại g i t h ể 39 Hình2.4 Chitiếtmơhìnhxử lýhydrocarbondầumỏ 40 Hình2.5 Cácgiaiđoạntro ng m h ì n h xửlý hyd ro carbon dầum ỏ 41 Hình3.1 Mẫubùnơnhiễmdầutrướcvàsaulàmgiàu 44 Hình3.2 Mộtsốkhuẩn lạcVKTQH đượcphân lậptừmẫu làmgiàu 45 Hình3.3 Khảnăngtạo MSHdựatrênkhảnăngbắt giữtímtinh thểcủa Hình1.3 MSHdocác chủngVKTQHtạo thành Hình3.4 Hình3.5 Khản ă n g t o m n g s i n h h ọ c c ủ a c c c h ủ n g V K T Q H p h ân 50 50 hủyhydrocarbondầu mỏvàAcinetobactercalcoaceticusP23 Khảnăngsinhtrưởngcủa10chủngVKTQHsau7ngàynuôi cấyở c c n n g đ ộ d ầ u d i e s e l k h c n h a u 51 Hình3.6 Dịchnicấycủa10chủngVKTQHở10%dầudieselsau7 Hình3.7 ngàyn u i c ấ y 51 Khảnăngsinhtrưởngcủa10chủngVKTQHởcácnồngđộ toluenekhác nhausau 7ngàynicấy 52 Hình3.8 Dịchnicấycủa10chủngVKTQHở250ppmtoluenesau Hình3.9 7n g y n u i c ấ y 52 Khảnăngsinhtrưởngcủa10chủngVKTQHsau7ngàyni Hình3.10 cấyở c c n n g đ ộ p h e n o l k h c n h a u 53 Dịchnuôi cấycủa10chủngVKTQHở150ppmphenolsau7 ngày 53 Hình3.11 Khảnăngsinhtrưởngcủa10chủngVKTQHởcácnồngđộ naphthalenekhácnhausau7ngàynicấy 54 Hình3.12 Dịchn u ô i c ấ y c ủ a c h ủ n g V K T Q H n n g đ ộ 0 p p m