Luận án tiến sĩ xác định thành phần loài và khả năng sinh độc tố cylindrospermopsin của vi khuẩn lam trong một số thủy vực ở đắk lắk

ĐẠI HỌC HUẾ VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGÔ THỊ DIỄM MY XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN LOÀI VÀ KHẢ NĂNG SINH ĐỘC TỐ CYLINDROSPERMOPSIN CỦA VI KHUẨN LAM TRONG MỘT SỐ THỦY VỰC Ở ĐẮK LẮK LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HUẾ, 2023 ĐẠI HỌC HUẾ VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGÔ THỊ DIỄM MY XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN LOÀI VÀ KHẢ NĂNG SINH ĐỘC TỐ CYLINDROSPERMOPSIN CỦA VI KHUẨN LAM TRONG MỘT SỐ THỦY VỰC Ở ĐẮK LẮK LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Chuyên ngành: Sinh học Mã số: 9420101 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THỊ THU LIÊN PGS.TS TÔN THẤT PHÁP HUẾ, 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi thực Các số liệu kết trình bày luận án trung thực chưa công bố tác giả hay cơng trình nghiên cứu khác Tác giả Ngô Thị Diễm My Lời Cảm Ơn Thời gian làm nghiên cứu sinh giai đoạn tơi trải qua nhiều khó khăn thử thách Để hồn thành luận án tơi nhận giúp đỡ, động viên chia sẻ kinh nghiệm nhiều thầy cô, bạn bè người thân Tơi xin gửi đến lời cảm ơn lịng biết ơn sâu sắc đến cha, mẹ Người sinh nuôi dưỡng đến ngày hôm Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Thị Thu Liên PGS.TS Tôn Thất Pháp tận tâm hướng dẫn, dìu dắt tơi suốt thời gian học tập, nghiên cứu thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Dương Thị Thủy PGS.TS Bùi Mạnh Hà giúp đỡ hỗ trợ tơi q trình nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trương Thị Hồng Hải tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập sở đào tạo Xin gửi lời cảm ơn đến q thầy phịng thí nghiệm Tế bào, phịng thí nghiệm Cơng nghệ gen,Viện Cơng nghệ Sinh học, Đại học Huế Phịng thí nghiệm Thực vật, môn Tài nguyên Sinh vật Môi trường, khoa Sinh, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế hỗ trợ, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực thí nghiệm luận án Đặc biệt, xin cảm ơn hi sinh hết lịng chồng Đồn Phúc Q chăm ngoan, khỏe mạnh trai Đoàn Hữu Ngọc Cảm ơn động viên mặt tinh thần cô giáo Lê Thị Trễ, nguyên giảng viên Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế giúp vượt qua khoảng thời gian đầy khó khăn thử thách Cuối cùng, tơi xin kính dâng luận án đến hương hồn người cha mất, kính tặng mẹ, chồng, trai em Những người chấp nhận khó khăn dành hết lịng u thương, động viên tơi suốt q trình hồn thành luận án Huế, ngày tháng năm 2023 Tác giả Ngô Thị Diễm My MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix DANH MỤC BẢNG xi MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu vi khuẩn lam 1.1.1 Đặc điểm chung vi khuẩn lam 1.1.2 Phân loại vi khuẩn lam .5 1.2 Độc tố cylindrospermopsin 1.2.1 Cấu trúc hóa học 1.2.2 Tính chất .9 1.2.3 Hàm lượng độc tố cylindrospermopsin thủy vực giới 10 1.2.4 Ảnh hưởng yếu tố môi trường lên hàm lượng sinh tổng hợp CYN 10 1.2.5 Quá trình tổng hợp độc tố cylindrospermopsin 12 1.2.6 Độc tính cylindrospermopsin .14 1.3 Phương pháp xác định VKL có khả sinh độc tố CYN 18 1.3.1 Nhóm gen tham gia q trình sinh tổng hợp độc tố CYN 19 1.3.2 Phương pháp nhận dạng, phân loại VKL có khả sinh độc tố CYN 20 1.3.3 Phương pháp xác định độc tố CYN 22 1.4 Tình hình nghiên cứu độc tố CYN lồi VKL có khả sinh độc tố CYN giới Việt Nam 23 1.4.1 Trên giới .23 1.4.2 Ở Việt Nam .32 1.4.3 Ở Đắk Lắk 33 iii 1.5 Điều kiện tự nhiên chung khu vực nghiên cứu 35 1.5.1 Vị trí địa lý 35 1.5.2 Khí hậu .36 1.5.3 Đặc điểm hồ chứa nghiên cứu 37 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.1 Đối tượng, địa điểm thời gian nghiên cứu 39 2.1.1 Đối tượng 39 2.1.2 Địa điểm nghiên cứu .39 2.1.3 Thời gian nghiên cứu 40 2.2 Phương pháp nghiên cứu 40 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu thực địa 40 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu phịng thí nghiệm 41 2.2.3 Xử lý số liệu .47 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 3.1 Thành phần lồi VKL hồ Ea Nhái hồ Bn Phong, tỉnh Đắk Lắk .48 3.1.1 Thành phần loài VKL .48 3.1.2 Mơ tả hình thái lồi VKL nghiên cứu 53 3.1.3 Các loài VKL có khả sinh độc tố hồ Ea Nhái hồ Buôn Phong 69 3.2 Thể tích sinh học lồi VKL hàm lượng độc tố CYN hồ Ea Nhái hồ Buôn Phong 72 3.2.1 Thể tích sinh học loài VKL hàm lượng độc tố CYN hồ Ea Nhái 72 3.2.2 Thể tích sinh học loài VKL hàm lượng độc tố CYN hồ Buôn Phong 74 3.3 Khả sinh độc tố chủng tảo phân lập 79 3.3.1 Kết phân lập nuôi cấy 79 3.3.2 Hàm lượng độc tố CYN chủng phân lập 86 3.3.3 Sự diện gen liên quan đến tổng hợp độc tố CYN chủng VKL 88 iv 3.3.4 Mối tương quan gen tổng hợp độc tố khả sinh độc tố CYN chủng 92 3.4 Ảnh hưởng yếu tố môi trường lên biến động thể tích sinh học lồi VKL sinh độc tố CYN hàm lượng độc tố CYN hồ Ea Nhái hồ Buôn Phong .97 3.4.1 Ảnh hưởng yếu tố môi trường lên biến động thể tích sinh học loài VKL sinh độc tố CYN hàm lượng độc tố CYN hồ Ea Nhái 97 3.4.2 Ảnh hưởng yếu tố môi trường lên biến động thể tích sinh học lồi VKL sinh độc tố CYN hàm lượng độc tố CYN hồ Buôn Phong 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 DANH MỤC PHỤ LỤC P1 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AChE : Acetylcholinesterase CTAB : Cetyl trimethylammonium bromide CyanoHABs : Cyanobacterial Harmful Algal Blooms Nở hoa loài vi khuẩn lam độc hại CYN : Cylindrospermopsin DNA : Acid Deoxyribonucleic Phân tử acid nucleic DO : Dissolved Oxygen Ơxy hịa tan DOP : Dissolved organic phosphorus Phospho hữu hòa tan DON : Dissolved organic nitrogen Nitrogen hữu hòa tan DIP : Dissolved inorganic phosphorus Phospho vơ hịa tan DW : Dry weight Trọng lượng khô EDTA : Ethylene Diamine Tetraacetic Axit ELISA : Enzyme-Linked Immunosorbent Assay Thí nghiệm hấp thụ miễn dịch enzyme liên kết HPLC : High-performance liquid chromatography Sắc ký lỏng hiệu cao ICN : International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants Danh pháp quốc tế cho tảo, nấm thực vật ICNB : International Code of Nomenclature of Bacteria Danh pháp quốc tế vi khuẩn ISO : International Organization for Standardization Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế vi LC : Liquid chromatography Sắc ký lỏng LC/MS : Liquid chromatography/ Mass spectrometry Sắc ký lỏng ghép khối phổ LD50 : Ethal dose, 50% Liều gây chết 50% sinh vật thí nghiệm MC : Microcystin MeOH : Methanol MS : Mass spectrometry Khối phổ MOSTE : Ministry of Science, Technology and Environment Bộ Khoa học, Công nghệ Môi trường N-NH4 : Nitrogen dạng amoni N-NO3 : Nitrogen dạng nitrat NGS : Next-Generation Sequencing Giải trình tự gen hệ NRPS : Nonribosomal peptide synthetase Tổng hợp peptide không ribosome NTU : Nephelometric Turbidity Units Đơn vị đo độ đục theo thang Nephelo OECD : Organisation for Economic Co-operation and Development Tổ chức Hợp tác Phát triển Kinh tế PCA : Principal Component Analysis Phân tích thành phần PCR : Polymerase chain reaction Phản ứng chuổi polimerase qPCR : Quantitavetive polymerase chain reaction Phản ứng định lượng chuổi polimerase vii PS : Peptide synthetases Phức hợp enzyme đa miền tổng hợp peptide PKS : Polyketide synthases Phức hợp enzyme đa miền tổng hợp polyketide P-PO4 : Orthophosphat-P hòa tan RNA : Acid ribonucleic Phân tử acid nucleic ROS : Reactive Oxygen Species Gốc tự có oxi hoạt động TAE : Tris-Acetate-EDTA Đệm chứa hỗn hợp bazơ Tris, axit axetic EDTA TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam Temp : Temperature Nhiệt độ TFA : Trifluoroacetic acid TN : Tổng nitrogen TNF- α : Tumor necrosis factor alpha Yếu tố gây hoại tử khối u-alpha TP : Tổng phospho TVPD : Thực vật phù du STX : Saxitoxin UPLC : Ultra High Performance Liquid Chromatography Sắc kí lỏng siêu cao áp UV : Ultraviolet Tia tử ngoại VKL : Vi khuẩn lam WHO : World Health Organization Tổ chức Y tế Thế giới viii