VI KHUẨN LAM GÂY HẠI THUỘC CHI MICROCYSTIS Ở VIỆT NAM Dương Đức Tiến, Trịnh Tam Kiệt Trung tâm Công nghệ Sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là một đất nước có rất nhiều các loại hình thủy vực. Ngoài nhiệm vụ điều tiết khí hậu, giao thông, các thủy vực còn là nơi phát triển thủy sản cung cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt. Các thực vật phù phiêu sinh trưởng tạo nên năng suất sơ cấp trong các thủy vực, trong đó có một số loài gây hại cho cá, động vật và con người. Bài báo nhằm cung cấp vài nét về kết quả nghiên cứu vi khuẩn lam (tảo lam - Cyanobacteria) gây độc. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chúng tôi tiến hành khảo sát các hồ và hồ chứa, thủy vực trong phạm vi cả nước : Hồ Tây và các hồ ở Hà Nội, Quảng Ninh, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Huế, Đà Nẵng, hồ chứa Cấm Sơn (Bắc Giang), hồ Đá Bàn (Khánh Hòa), hồ Dầu Tiếng (Tây Ninh) ở các thời điểm khác nhau từ 2000 - 2002. Thu mẫu thực vật phiêu sinh theo các mặt cắt trên thủy vực và ở các tầng nước khác nhau bằng vợt vớt phiêu sinh N o 75. Mẫu được cố định và không cố định nhằm so sánh và phân lập vi tảo. Sinh khối tảo và các thủy vực Hà Nội được gửi đi phân tích tại CHDC Đức. Bước đầu tiến hành thăm dò xử lý nước nở hoa ở hồ Bách Thảo (Hà Nội) và hồ công viên Kiến An bằng hệ thống lọc than hoạt tính. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 1. Sự nở hoa nước (water bloom) hay sự phát triển mạnh mẽ một số loài vi tảo nào đó làm nước có màu ở các thủy vực mà chúng tôi đã nghiên cứu có khác nhau. Ở Hồ Ba Bể sự nở hoa trong tháng 8 làm nước có màu nâu vàng do tảo giáp gây ra, ở hồ Lak (Tây Nguyên) và một vài thủy vực ở Hà Nội sự nở hoa do tảo lục, lớp tảo tiếp hợp, hoặc tảo mắt (Euglenophyta). Đa số các thủy vực có diện tích mặt nước lớn, nước đứng hoặc chảy chậm, vi khuẩn lam phát triển khiến nước có màu xanh lam nhạt, không phải vi khuẩn lam nào cũng gây hại, thông thường thì vi khuẩn lam gây độc bằng hai con đường: - Tạo nên một quần xã vi khuẩn lam rộng lớn trong môi trường nước. Khi chúng phát triển quá mức khiến hàm lượng oxy trong nước bị giảm đi đột ngột. Đó là nguyên nhân làm cho cá bị chết ngạt. Hiện tượng này thường xảy ra vào cuối giai đoạn nước nở hoa do tác động của vi khuẩn lam đương sống và vi khuẩn lam đã chết. - Một số vi khuẩn lam tiết ra độc tố (Cyanotoxin) làm suy yếu và gây chết cho các sinh vật đã bắt mồi, ăn chúng. Về mặt sinh lý độc tố của vi khuẩn lam được chia thành hai loại : Độc tố thần kinh và độc tố gan. + Độc tố thần kinh (Neurotoxins) : Là các alcoloid (thành phần chứa Nitrogen - có trọng lượng phân tử thấp) dẫn truyền xung từ nơ ron thần kinh này sang nơ ron khác và từ nơ ron tới cơ của động vật và người. Dấu hiệu bị nhiễm độc tố như : choáng váng, lảo đảo, co giật cơ, thở hổn hển và co quắp chân tay. Khi bị nhiễm độc tố ở nồng độ cao thì hô hấp khó khăn, có khi ngừng thở. Độc tố thần kinh Anatoxin được tổng hợp nhờ các loài vi khuẩn lam thuộc chi Anabaena, Aphanizomenon, Osillatoria và Trichodesmium. + Độc tố gan (Hepatotoxin) : Là chất kiềm chế protein photphotases I và 2A, gay chảy máu trong gan. Dấu hiệu khi bị nhiễm độc tố biểu hiện cơ thể yếu ớt, nôn mửa, tiêu chảy và rét run. Độc tố gan gồm có : Microcystin và Nodularin. Microcystin được sản sinh từ một số các loài của chi Microcystis, Anabaena, Nostoc, Nodularia và Oscillatoria. Độc tố của tảo lam (Cyanotoxin) rất quan trọng trong các thủy vực nước ngọt. Các động vật khi uống nước có vi khuẩn lam thì độc tố trong nước xâm nhập vào các vùng rộng lớn của ruột và gây tác động đến cơ thể. Mặt khác rất nhiều vi khuẩn lam sản sinh ra 2 - methylisoboneal (MIB) và geosmin, cả hai chất này có mùi vị và hương bùn, đất (Bufford et al, 1993). Sự có mặt của các chất này là một vấn đề phải quan tâm trong cung cấp nước cho thành phố và công nghệ nuôi thủy sản. Cả hai MIB và geosmin đều liên quan tới sự tổng hợp Chlorophyll và carotenoid. 2. Ở hầu hết các thủy vực đã khảo sát, ở bất cứ điểm thu mẫu nào chúng tôi cũng bắt gặp vi khuẩn lam Microcystis, có nơi với mật độ từ 4 - 7 x 10 6 tế bào/1 lít, có nơi ít hơn với thành phần loài khác nhau. Các chi khác của vi khuẩn lam thường ít gặp, đôi khi có Oscillatoria. Chi Microcystis khác với các chi khác của vi khuẩn lam ở đặc điểm cơ thể là một tập đoàn gồm nhiều tế bào dính lại với nhau, mắt thường có thể nhìn thấy tập đoàn như những hạt trứng cá lửng lơ trong nước. Đó là những cục nhầy có kích thước từ 40 - 250 , gồm nhiều tế bào hình cầu hợp lại, trong tế bào thường chứa những không bào khí, nguyên sinh chất chứa nhiều hạt. Các tế bào trong tập đoàn giống nhau, sinh sản bằng cách phân đôi theo 3 mặt phẳng. Sự sai khác giữa các loài vi khuẩn lam thuộc chi Microcystis được thể hiện ở khóa định loại sau : KHÓA ĐỊNH LOẠI LOÀI CỦA CHI MICROCYSTIS I/ Tế bào hình cầu hoặc gần như hình cầu A. Có không bào khí. 1. Tế bào có kích thước trên 3 a) Màng nhày của tập đoàn có thể nhìn thấy : . Tập đoàn thường gồm nhiều yếu tố 1 M. viridis . Tập đoàn thường đơn giản 2 M. marginata b) Màng nhày của tập đoàn khó nhìn thấy, tập đoàn hình tròn hoặc hơi kéo dài : . Tập đoàn thủng nhiều lỗ 3 M. aeruginosa . Tập đoàn không thủng lỗ 4 M. flos-aquae 2. Tế bào chỉ có kích thước 0,8 - 2,25 , tập đoàn đơn giản 5 M. firma B. Không có không bào khí. 1. Tế bào có hạt nhỏ chiết quang, kích thước 4,5 - 6,5 . Tập đoàn thủng lỗ 6 M. ochracea 2. Tế bào không có các hạt nhỏ chiết quang a) Tế bào vào khoảng 4 : . Tập đoàn có hình trụ 7 M. densa . Tập đoàn không phải hình trụ 8 M. prasina b) Tế bào có kích thước 1 - 2 9 M. incerta II/ Tế bào dài 10 M. elabens Trong số 10 loài thuộc chi Microcystis thì chỉ có 3 loài : M. viridis, M. aeruginosa, M. flos-aquae là có độc tố. Đặc điểm của các loài đó như sau : Microcystis viridis (A. Br.) Lemm. Tế bào hình cầu, kích thước 5,5 - 5,7 , chứa các hạt có màu xanh nhạt. Tập đoàn dạng dẹt, mảnh hoặc hình tròn bẹt, rộng 30 - 100 có màu xanh của lá cỏ khi ở trạng thái sống. Bao nhầy bao quanh tập đoàn rõ ràng, không màu 3 - 4. Microcystis aeruginosa Kutz. Syn. Clathrocystis aeruginosa Henfrey, J. R. M. S, 1856, p.53, Pl. IV, fig. 28 - 36. Các tế bào hình cầu, dày 3 - 4 , chứa đầy không bào khí. Tập đoàn nhầy kéo dài hay thắt rộng 30 - 150 . Trên tập đoàn có nhiều lỗ thủng. Microcystis flos-aquae (Wittr.) Kirchn. Tế bào hình cầu chứa đầy không bào khí, sắp xếp dày đặc trong tập đoàn hình tròn, không có khoang thủng lỗ. Tập đoàn không thấy rõ bao nhầy. Kích thước tế bào 4 - 6,5. Kích thước tập đoàn từ 50 - 150. 3. Ở thời điểm Microcystis gây độc phát triển, pH nước trung bình 6 - 7, nhiệt độ nước 20 - 30 o , nước trong, hàm lượng N tổng số từ 0,2 - 1,5 mg/l, hàm lượng PO 4 > 0,05 mg/l. Thời điểm phát triển từ tháng 3 đến tháng 10 đối với các hồ ở phía Bắc, còn các hồ ở phía Nam chúng phát triển quanh năm. 4. Nước chứa các loài Microcystis gây độc thường có mùi tanh, sinh khối của Microcystis sau khi sấy khô có mùi tanh hắc. Kết quả phân tích của CHDC Đức cho thấy chúng đều chứa độc tố Microcystin. 5. Ở các thủy vực khi Microcystis phát triển mạnh chúng tôi đã dùng CuSO 4 với nồng độ 0,01% tưới vào, đã hạn chế sự phát triển của vi khuẩn lam. Nước chứa vi khuẩn lam sau khi đã diệt bằng CuSO 4 được lọc qua than hoạt tính cho chất lượng nước trong, cá nuôi phát triển bình thường. KẾT LUẬN. 1. Hiện tượng nở hoa nước ở tất cả các thủy vực đã nghiên cứu hầu hết do các loài thuộc chi Microcystis, ngành vi khuẩn lam gây nên. 2. Các loài Microcystis viridis (A. Br.) Lemm, Microcystis aeruginosa Kutz, Microcystis flos-aquae (Wittr.) Kirchn sản sinh ra độc tố Microcystin, gây tác hại đến gan. 3. Ở các thủy vực miền Bắc Việt Nam, Microcystis phát triển từ tháng 2 đến tháng 10, ở miền Nam phát triển quanh năm, trong môi trường nước pH từ 6 - 7, nước trong, có mùi tanh, hàm lượng N và P trên giới hạn cho phép. 4. Có thể xử lý sự nở hoa nước bằng CuSO 4 với nồng độ 0,01%. Nước chứa tảo độc lọc qua than hoạt tính cho nước trong, không thấy gây hại cho cá. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Ch. Hummert, J. Dahlman, K. Reinhardt, H. Ph. H. Dang, D. K. Dang, B. Lukas, 2001. Liquid Chromatography. Mass spectrometry Identification of Microcystin in Microcystis aeruginosa strain from lake Thanh Cong, Hanoi, Vietnam. Chromatographia, 2001, 54, 569 - 575. 2. Nguyen Ngoc Lam, 2002. Biology and Taxonomy of Dinoflagellates in Vietnamese Coastal waters. Ph. D. thesis. Bot. Inst. Univ. of Copenhagen. 3. Dương Đức Tiến, 2001. Phylum Cyanobacteriophyta. Danh lục các loài thực vật Việt Nam, NXBNN, 2001 : tr. 1 - 50. RESUME TOXIC SPECIES OF GENUS MICROCYSTIS IN VIETNAM Duong Duc Tien, Trinh Tam Kiet Genus Microcystis with 3 species M. viridis, M. aeruginosa, M. flos-aquae are cyanotoxin that often seen in still water bodies such as ponds, lakes and reservoirs. They develop drastically with density of 4 - 8 x 10 6 cell/litter during February to October, causing blue - green color of the water and secreting Microcystin which belongs to Hepatotoxin group into water. Symptoms include weakness, vomiting, diarrhea and cold extremities. Water that have Microcytis can be treated using filter and activated charcoal together with prior treatment of CuSO 4 in low concentration. . VI KHUẨN LAM GÂY HẠI THUỘC CHI MICROCYSTIS Ở VI T NAM Dương Đức Tiến, Trịnh Tam Kiệt Trung tâm Công nghệ Sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội ĐẶT VẤN ĐỀ Vi t Nam là một đất. chậm, vi khuẩn lam phát triển khiến nước có màu xanh lam nhạt, không phải vi khuẩn lam nào cũng gây hại, thông thường thì vi khuẩn lam gây độc bằng hai con đường: - Tạo nên một quần xã vi khuẩn. Hiện tượng nở hoa nước ở tất cả các thủy vực đã nghiên cứu hầu hết do các loài thuộc chi Microcystis, ngành vi khuẩn lam gây nên. 2. Các loài Microcystis viridis (A. Br.) Lemm, Microcystis