nghiên cứu sử dụng nước thải chế biến tinh bột sắn để nuôi cấy bacillus thuringiensis

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYEN SINH VẬT TRẦN HÀ NINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN ĐỂ NUÔI CẤY Bacillus thuringiensis LUẬN ÁN THẠC SỸ SINH HỌC Hà Nội – 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYEN SINH VẬT Trần Hà Ninh NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN ĐỂ NUÔI CẤY Bacillus thuringiensis Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã số: 60 42 40 LUẬN ÁN THẠC SỸ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TĂNG THỊ CHÍNH – VIỆN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG- VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM Hà Nội – 2010 Luận văn Cao học Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Trần Hà Ninh 1 Chuyên ngành: Vi sinh vật MC LC MC LC 1 DANH MC CC Kí HIU V CH VIT TT 4 DANH MC CC BNG 5 DANH MC HèNH V V TH 6 M U 8 CHNG 1. TNG QUAN TI LIU 10 1.1. Tng quan v Bacillus thuringiensis 10 1.1.1 Gii thiu v vi khun Bacillus thuringiensis 10 1.1.2. c t delta-endotoxin ca Bacillus thuringiensis v c ch tỏc ng ca chỳng 11 1.1.3. Khỏi quỏt v thuc tr sõu sinh hc 16 1.1.4. Nghiờn cu, sn xut v ng dng Bt Vit Nam 20 1.2. Tng quan v tỡnh hỡnh sn xut v tiờu th tinh bt sn 24 1.2.1. Thụng tin chung v tỡnh hỡnh canh tỏc v tiờu th sn 24 1.2.3. Cụng ngh sn xut tinh bt sn 31 CHNG 2. VT LIU V PHNG PHP 36 2.1. Vt liu 37 2.1.1. Chng ging vi sinh vt s dng 37 2.1.2. Nc thi sn xut tinh bt sn 37 2.1.3. Thit B 37 2.1.4. Mụi trng tng hp TSB 37 2.2. Phng phỏp 38 2.2.1. Phng phỏp xỏc nh mt t bo, mt bo t 38 2.2.2. Phng phỏp xỏc nh cỏc thụng s trong nc thi 38 Luận văn Cao học Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Trần Hà Ninh 2 Chuyên ngành: Vi sinh vật 2.2.3. Phng phỏp kh xyanua (CN-) cú trong nc thi sn xut tinh bt sn 38 2.2.4. Phng phỏp xỏc nh nng delta-endotoxin trong dch nuụi cy 38 2.2.5. ỏnh giỏ kh nng phỏt trin ca Bt trờn mụi trng nc thi ch bin tinh bt ó qua tin x lý 40 2.2.6. Nghiờn cu tin x lý nc thi ch bin tinh bt sn 40 2.2.7. ỏnh giỏ nh hng pH lờn kh nng sinh trng ca Bt 41 2.2.9. Nghiờn cu nh hng iu kin cp khớ ca quỏ trỡnh lờn men trong h thng lờn men quy mụ phũng thớ nghim (th tớch 5L) trờn nc thi tinh bt lờn s sinh trng v phỏt trin ca Bt 42 2.2.10. ỏnh giỏ bin ng ca pH trong quỏ trỡnh lờn men, so sỏnh quỏ trỡnh lờn men cú khng ch n nh pH v khụng n nh pH 42 2.2.11. Lờn men Bt trong h lờn men quy mụ phũng thớ nghim, ỏnh giỏ hiu qu git sõu ca sn phm lờn men v so sỏnh vi ch phm thng mi hin cú trờn th trng 43 2.2.12. Phng phỏp th nghim sinh hc 43 CHNG 3. KT QU V THO LUN 44 3.1. Kho sỏt tớnh cht ca nc thi sn xut tinh bt sn 44 3.2. Th nghim kh nng phỏt trin ca Bt trờn nc thi tinh bt sn 47 3.3. Nghiờn cu tin x lý nc thi tinh bt sn s dng nuụi cy vi sinh vt. 48 3.5. Nghiờn cu nh hng ca mt s iu kin mụi trng lờn kh nng sinh trng v to tinh th c ca chng Bacillus thuringiensis trờn nc thi tinh bt sn. 53 3.5.1. nh hng ca pH lờn kh nng sinh trng v to tinh th c ca chng Bacillus thuringiensis 53 Luận văn Cao học Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Trần Hà Ninh 3 Chuyên ngành: Vi sinh vật 3.5.2. nh hng ca thoỏng khớ lờn kh nng sinh trng v to tinh th c ca chng Bacillus thuringiensis 58 3.6. Nghiờn cu nh hng iu kin cp khớ ca quỏ trỡnh lờn men trong h thng lờn men quy mụ phũng thớ nghim (th tớch 5L) trờn nc thi tinh bt lờn s sinh trng v phỏt trin ca Bt 62 3.6.1. nh hng tc khuy lờn s sinh trng v phỏt trin ca Bt 62 3.6.2. nh hng tc thi khớ lờn s sinh trng v phỏt trin ca Bt 66 3.7. ỏnh giỏ bin ng ca pH trong quỏ trỡnh lờn men, so sỏnh quỏ trỡnh lờn men cú khng ch n nh pH v khụng khng ch n nh pH 69 3.8. Nghiờn cu lờn men thu nhn thuc tr sõu sinh hc trong h lờn men quy mụ phũng thớ nghim (5L) 74 3.9. Th nghim so sỏnh kh nng dit sõu ca dch lờn men Bt t nc thi ch bin tinh bt vi ch phm thng mi hin cú trờn th trng 76 KT LUN V KIN NGH 79 A. KT LUN 79 B. KIN NGH 80 Luận văn Cao học Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Trần Hà Ninh 4 Chuyên ngành: Vi sinh vật DANH MC CC Kí HIU V CH VIT TT Ký hiu, ch vit tt Gii thớch, ý ngha WHO T chc Y t Th gii FAO T chc Lng thc Th gii UNEP Chng trỡnh mụi trng Th gii BVTV Bo v thc vt CNSH Cụng ngh sinh hc TCN Trc Cụng nguyờn TSB Trypton soya Broth TSA Trypton soya Agar T-N Tng nit T-P Tng photpho COD Nhu cu oxy húa húa BOD 5 Nhu cu oxy sinh hc vvm Th tớch khớ/th tớch mụi trng/phỳt rpm Vũng/phỳt cfu n v hỡnh thnh khun lc (colony- forming unit) Luận văn Cao học Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Trần Hà Ninh 5 Chuyên ngành: Vi sinh vật DANH MC CC BNG Bng 1.1. Tỡnh hỡnh sn xut v s dng sn nm 1993 v d kin n nm 2020 25 Bng 1.2. Mt s thnh phn dinh dng cú trong c sn 26 Bng 1.3. Tớnh cht húa lý ca nc thi sn xut tinh bt sn 34 Bng 3.1. Kt qu phõn tớch cht lng nc thi sn xut tinh bt ti xng sn xut tinh bt Tiờn Sn Bc Ninh 44 Bng 3.2. Th nghim kh nng phỏt trin ca Bt trờn nc thi sn xut tinh bt sn 47 Bng 3.3. Mt tng s Bt sau 24 nuụi lc 48 Bng 3.4. Kh nng phỏt trin ca Bt trờn mụi trng nc thi ch bin tinh bt sn 49 Bng 3.5. nh hng ca pH lờn quỏ trỡnh sinh trng Bt 54 Bng 3.6. nh hng ca thoỏng khớ lờn kh nng sinh trng ca chng vi khun Bacillus thuringiensis 58 Bng 3.7. Kt qu phõn tớch mt tng s, bo t v hm lng c t delta- endotoxin cỏc tc khuy khỏc nhau 63 Bng 3.8. Sinh trng v sinh c t ca chng Bt trong cỏc iu kin thi khớ khỏc nhau khi lờn men trờn nc thi tinh bt sn 66 Bng 3.9. Cỏc thụng s mụi trng c thng kờ trong sut quỏ trỡnh lờn men 69 Bng 3.10. nh hng bin ng pH lờn kh nng sinh trng v sinh c t ca Bt khi nuụi trờn mụi trng nc thi tinh bt sn ó qua tin x lý. 72 Luận văn Cao học Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Trần Hà Ninh 6 Chuyên ngành: Vi sinh vật Bng 3.11. ng thỏi ca Bt khi nuụi cy trong h lờn men quy mụ phũng thớ nghim trờn mụi trng nc thi tinh bt sn 74 Bng 3.12. nh hng ca lng dch nuụi cy vi khun Bt lờn kh nng dit sõu so sỏnh vi ch phm tr sõu sinh hc V-BT 77 DANH MC HèNH V V TH Hỡnh 1.1. Hỡnh dng Vi khun Bacillus thuringiensis 10 Hỡnh 1.2. Sõu b cht khi n phi lỏ nhim Bt 13 Hỡnh 1.3. Tinh th c ca Bt di kớnh hin vi in t 14 Hỡnh 1.4. Chuyn gen sinh c t ca Bt vo ngụ 15 Hỡnh 1.5. Cõy sn v c sn sau khi thu hoch 24 Hỡnh 1.6. Sn lng tinh bt sn ca mt s nc (x1000 tn) 30 Hỡnh 1.7. S quy trỡnh cụng ngh sn xut tinh bt sn 33 quy mụ cụng nghip (Thỏi Lan) 33 Hỡnh 1.8. Quy trỡnh cụng ngh x lý nc thi ch bin tinh bt sn 35 Hỡnh 2. ng chun protein xỏc nh delta-endotoxcin 39 Hỡnh 3.1. Sinh trng ca Bt trờn mụi trng c bn TSB 51 Hỡnh 3.3. Sinh trng ca Bt trờn mụi trng 50% nc thi tinh bt sn 52 Hỡnh 3.4. Sinh trng ca Bt trờn mụi trng 100% nc thi tinh bt sn 53 Hỡnh 3.5. Sinh trng v sinh c t ca Bt trờn nc thi tinh bt sn cú pH 5 55 Hỡnh 3.6. Sinh trng v sinh c t ca Bt trờn nc thi tinh bt sn cú pH6 55 Hỡnh 3.7. Sinh trng v sinh c t ca Bt trờn nc thi tinh bt cú pH7 56 Hỡnh 3.8. Sinh trng v sinh c t ca Bt trờn nc thi tinh bt cú pH8 57 Hỡnh 3.9. Biu mt tng s trong thớ nghim nghiờn cu nh hng ca thoỏng khớ 59 Luận văn Cao học Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Trần Hà Ninh 7 Chuyên ngành: Vi sinh vật Hỡnh 3.10. Biu mt bo t thớ nghim nghiờn cu nh hng ca thoỏng khớ 60 Hỡnh 3.11. Biu hm lng c t delta-endotoxin thớ nghim nghiờn cu nh hng ca thoỏng khớ 61 Hỡnh 3.12. DO trong h lờn men cỏc tc khuy khỏc nhau 62 Hỡnh 3.13. Sinh trng v sinh c t delta-endotoxin ca Bt trong h lờn men vi tc khuy 350 rpm 64 Hỡnh 3.14. Sinh trng v sinh c t delta-endotoxin ca Bt trong h lờn men vi tc khuy 450 rpm 65 Hỡnh 3.15. Sinh trng v sinh c t delta-endotoxin ca Bt trong h lờn men vi tc khuy 550 rpm 65 Hỡnh 3.16. DO trong h lờn men cỏc tc thi khớ khỏc nhau 66 Hỡnh 3.17. Sinh trng v sinh c t ca Bt khi nuụi trờn mụi trng nc thi tinh bt sn iu kin thi khớ 0.2vvm 67 Hỡnh 3.18. Sinh trng v sinh c t ca Bt khi nuụi trờn mụi trng nc thi tinh bt sn iu kin thi khớ 0,5vvm 68 Hỡnh 3.19. Sinh trng v sinh c t ca Bt khi nuụi trờn mụi trng nc thi tinh bt sn iu kin thi khớ 1,0vvm 68 Hỡnh 3.20. Bin pH trong quỏ trỡnh lờn men trong mụi trng nc thi tinh bt 71 Hỡnh 3.21. Sinh trng v phỏt trin ca Bt trờn mụi trng khụng iu chnh pH 72 Hỡnh 3.22. nh hng ca s n nh pH n kh nng sinh trng v phỏt trin ca Bt trờn mụi trng nc thi tinh bt sn. 73 Hỡnh 3.23. Kh nng sinh trng v sinh c tớnh ca chng vi khun Bt trong sut quỏ trỡnh lờn men 76 Luận văn Cao học Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Học viên: Trần Hà Ninh 8 Chuyên ngành: Vi sinh vật Hỡnh 3.24. nh hng ca lng dch nuụi cy vi khun Bt lờn kh nng dit sõu so sỏnh vi ch phm tr sõu sinh hc V-BT 78 M U Nhu cu v tinh bt sn ngy cng tng trong nhng nm tr li õy do nhng ng dng rng rói ca chỳng trong cụng nghip cng nh i sng con ngi. iu ny dn n s gia tng nhanh chúng ca nh mỏy ch bin tinh bt sn c v quy m ln s lng. Tuy nhiờn, bờn cnh nhng li ớch m chỳng em li, chỳng ta cng khụng th lm ng v mt thc trng mụi trng ỏng bỏo ng do cht thi m c bit l nc thi to ra trong quỏ trỡnh ch bin tinh bt ang hng ngy hng gi u c mụi trng. Tỡnh trng ny do trong nc thi ch bin tinh bt cú hm lng ụ nhim hu c quỏ cao, do ú chỳng phi c x lý trc khi thi ra mụi trng hoc tỏi s dng sn xut nhng sn phm cú ớch nhm gim thiu lng nc thi ra mụi trng. Sn phm thng mi t Bacillus thuringiensis ó v ang c s dng trong vic bo v rng v nụng nghip, tuy nhiờn, vic ng dng rng rói cỏc sn phm ny ang gp tr ngi do giỏ thnh sn xut cũn cao. Do ú, vi mong mun tỡm ra mt gii phỏp nhm tỏi s dng cú hiu qu nc thi ch bin tinh bt sn ụ nhim nhng cng rt giu dinh dng cho vi sinh vt, ng thi tỡm ra mt ngun nguyờn liu r tin, sn cú sn xut cỏc sn phm thuc tr sõu cú ngun gc t Bacillus thuringiensis, chỳng tụi thc hin ti: Nghiờn cu s dng nc thi ch bin tinh bt sn nuụi cy Bacillus thuringiensis. ti bao gm nhng ni dung sau: [...]... Tng quan v Bacillus thuringiensis 1.1.1 Gii thiu v vi khun Bacillus thuringiensis Bacillus thuringiensis (thng c vit tt l Bt) l nhúm vi khun i din cho thuc tr sõu sinh hc, Bacillus thuringiensis l mt loi trc khun gram dng, t bo cú dng hỡnh que, Bacillus thurnigiensis l loi vi khun rt in hỡnh c phõn lp vựng Thuringia - c Hỡnh 1.1 Hỡnh dng Vi khun Bacillus Bacillus thuringiensis cú kh nng thuringiensis. .. phm Bacillus thuringiensis ph thuc vo lng protein c m u trựng n phi, vo tui, tng loi u trựng, sõu hi v ph thuc vo chng Bacillus thuringiensis c s dng [2] Khụng ch tiờu dit mt cỏ th, Bacillus thuringiensis cũn c lõy lan cho cỏc u trựng khỏc qua nc dói, phõn, xỏc cht ca u trựng nhim Bacillus thuringiensis Do ú, Bacillus thuringiensis cú th to ra s lõy nhim trờn mt din tớch ln Khi u trựng, sõu hi nhim Bacillus. .. lm xỏo ng tinh bt - Dựng nc sch ra b mt tinh bt Nc ra b mt bt c pha vo dch bt ca m sau nhm tn thu bt Sau ú, xỳc tinh bt ra bo qun T l tinh bt thu c ph thuc nhiu vo mc mn ca chỏo bt, k thut lc bó v thao tỏc gn lng tinh bt, trung bỡnh 2,5 - 3kg c sn ti cho 1kg tinh bt t 4 Bo qun tinh bt t Tinh bt t c bo qun bng ang, chum, vi, b, tỳi nilon Cng gi kớn cng bo qun tinh bt c lõu - Nu s lng ln, ng tinh bt... ch bin sn sn xut tinh bt (nc thi tinh bt sn), ỏnh giỏ s b kh nng s dng nc thi tinh bt sn nuụi cy vi sinh vt cú ớch núi chung v Bacillus thuringiensis (Bt) núi riờng ỏnh giỏ kh nng phỏt trin ca Bt trờn mụi trng nc thi tinh bt sn 2 Tin x lý nc thi tinh bt sn (loi b cht c, to iu kin phự hp hn cho s phỏt trin ca chng Bt nghiờn cu: iu chnh pH) v ỏnh giỏ kh nng phỏt trin ca chng Bacillus thuringiensis nghiờn... khun Bacillus thuringiensis cú kh nng dit sõu hi, c bit vo giai on hỡnh thnh bo t ca Bacillus thuringiensis S sn sinh protein gõy c ny c duy trỡ, ch o bi mt on gen di truyn Di s ch o ca on gen di truyn ny, c th ca vi khun Bacillus thuringiensis sn sinh ra tỏc nhõn tiờu dit u trựng gõy hi trong quỏ trỡnh xõp nhp v ký sinh trong h tiờu hoỏ ca cụn trựng [2] 1.1.2 c t delta-endotoxin ca Bacillus thuringiensis. .. bit, Bacillus thuringiensis ó em li nhng li ớch to ln cho cỏc nụng nghip vỡ chỳng c coi l mt trong rt ớt thuc tr sõu t tiờu chun hu c Tu thuc vo cu trỳc (dng ht hay dng dch) thuc dit cụn trựng Bacillus thuringiensis c phun hay rc Tuy nhiờn, cú mt s hn ch nh Bacillus thuringiensis rt khú tip xỳc vi cụn trựng ớch do chỳng n, np di lỏ, t khc phc hn ch ny, cỏc nh khoa hc ó tin hnh chuyn gen Bacillus thuringiensis. .. hiu bit v phng thc hot ng ca tinh th c, cú th c suy ra rng ớt nht bn yu t cú liờn quan n mc protein tinh th c: 1 hiu qu ca hũa tan, 2 hiu qu ca protoxin-c t chuyn i, 3 quỏ trỡnh liờn kt ca protein tinh th c lờn cỏc th th ca t bo rut v 4 to l thng trờn thnh rut Tt c cỏc yu t ny xỏc nh cỏc tỏc ng ca mt loi protein tinh th c [14] Khi Bacillus thuringiensis hoc bo t ca Bacillus thuringiensis c a vo ng tiờu... mó húa cho protein tinh th c t t vi khun Bacillus thuringiensis vo thc vt Cõy trng c chuyn gen Bacillus thuringiensis ny s cú kh nng t khỏng li sõu hi ớch Cỏc protein sn sinh trong thc vt khụng b ra trụi hay b phõn hu di ỏnh nng mt tri Vỡ vy, bt k trong iu kin sinh thỏi, khớ hu th no thỡ cõy trng vn c bo v khi s tn cụng ca sõu c thõn, hay c qu Hiu qu dit sõu ca cõy trng t Bacillus thuringiensis chuyn... vic sn xut thuc tr sõu sinh hc t chng Bacillus thuringiensis Vit Nam trong nhng nm qua bc l nhng hn ch sau õy: - Quy mụ sn xut Bacillus thuringiensis nh, giỏ thnh sn phm cao, nu khụng tr giỏ ngi nụng dõn khú chp nhn - Cỏc chng vi sinh vt s dng sn xut cỏc ch phm phõn vi sinh thc s cha cú hot lc cao v n nh (Chng B thuringiensis dựng cho sn xut ch phm Bacillus thuringiensis cú hot ph dit sõu hp, khụng... to tinh th c ca chng Bacillus thuringiensis nghiờn cu khi nuụi trờn nc thi tinh bt sn ó qua tin x lý 4 ỏnh giỏ nh hng ca iu kin cp khớ (tc khuy, tc thi khớ) lờn kh nng sinh trng v sinh c t ca chng Bacillus thuringiensis nghiờn cu trong bỡnh lờn men quy mụ phũng thớ nghim (th tớch 5L) 5 Nghiờn cu bin ng pH trong quỏ trỡnh sinh trng ca chng Bt nghiờn cu, so sỏnh kh nng sinh trng v sinh c t ca chng Bacillus . NGUYEN SINH VẬT TRẦN HÀ NINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN ĐỂ NUÔI CẤY Bacillus thuringiensis LUẬN ÁN THẠC SỸ SINH HỌC. TÀI NGUYEN SINH VẬT Trần Hà Ninh NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN ĐỂ NUÔI CẤY Bacillus thuringiensis Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã số: 60. quan v Bacillus thuringiensis 1.1.1 Gii thiu v vi khun Bacillus thuringiensis Bacillus thuringiensis (thng c vit tt l Bt) l nhúm vi khun i din cho thuc tr sõu sinh hc, Bacillus thuringiensis