Khảo sát vi sinh vật tại vùng bị ảnh hưởng dioxin và đánh giá tiềm năng tiêu độc của vi sinh vật bản địa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI *********** BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ PHỤC VỤ QUẢN LÝ NHÀ NƯỚC VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Tên đề tài: Khảo sát vi sinh vật tại vùng bị ảnh hưởng dioxin và đánh giá tiềm năng tiêu độc của vi sinh vật bản địa Mã số: QMT.07.02 Chủ nhiệm đề tài: TS. Dương Văn Hợp Cơ quan thực hiện: Viện Vi sinh vật và Công nghệ Sinh học, ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Hà nội, tháng 1 năm 2010 BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ PHỤC VỤ QUẢN LÝ NHÀ NƯỚC VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TÓM TẮT 1. Tên đề tài Khảo sát vi sinh vật tại vùng bị ảnh hưởng dioxin và đánh giá tiềm năng tiêu độc của vi sinh vật bản địa. 2. Mã số QMT 07.02 3. Thời gian thực hiện 2 năm (2007 - 2009) 4. Cấp quản lý Đại học Quốc gia Hà Nội 5. Chủ nhiệm đề tài TS. Dương Văn Hợp Viện Vi sinh vật và Công nghệ sinh học (IMBT), ĐHQGHN 6. Cán bộ tham gia chính TS. Đinh Thúy Hằng (IMBT) ThS. Nguyễn Minh Giảng (IMBT) ThS. Phan Thị Hà (IMBT) TS. Đỗ Ngọc Lanh (Trung tâm nhiệt đới Việt-Nga) ThS. Nguyễn Thu Hoài (Trung tâm nhiệt đới Việt-Nga) 7. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu Mục tiêu: - Phân tích vi sinh vật trong khu vực ô nhiễm dioxin nhằm tìm ra các nhóm đã có cơ hội thích nghi với chất độc và đóng vai trò quan trọng trong quá trình tẩy độc tự nhiên tại nơi ô nhiễm. - Đánh giá tiềm năng phân hủy của vi sinh vật bản địa thông qua phân tích hoạt tính phân giải PAH và gen chức năng dioxygenase. Nội dung: - Thu thập mẫu đất và mẫu trầm tích thủy vực tại khu nhiễm độc trong sân bay Đà nẵng và phân tích các yếu tố sinh-địa-hoá. - Nghiên cứu đa dạng vi sinh vật có khả năng nuôi cấy được trong phòng thí nghiệm thông qua phương pháp pha loãng và nuôi cấy trên môi trường thạch hoặc môi trường dịch thể (phương pháp MPN). - Nghiên cứu đa dạng vi sinh vật tổng số (bao gồm chưa nuôi cấy được và đã nuôi cấy được) bằng phương pháp PCR-DGGE đoạn gen mã cho 16S rDNA. - Phân lập và nghiên cứu các chủng vi sinh vật đại diện cho các nhóm có mặt trong mẫu đất/bùn ô nhiễm về đặc điểm phân loại và hoạt tính sinh học. - Nghiên cứu mức đa dạng của các gen chức năng mã hoá cho dioxygenase thông qua phương pháp thiết lập ngân hàng gen. Xác định các gen này trong các chủng vi sinh vật đại diện đã phân lập được. 8. Các kết quả đạt được - Đã lựa chọn được 6 điểm thu mẫu có mức độ nhiễm độc từ thấp đến cao trong hai khu vực nhiễm độc đại diện, khu đất thuộc bãi lưu trữ dioxin trong chiến tranh và hồ sen chứa nước trong sân bay Đà Nẵng. Mẫu đất và bùn tại các điểm thu mẫu này được thu thập và phân lớp từng 20 cm và bảo quản tại 4C. - Mức độ nhiễm độc và các yếu tố sinh địa hoá tại 6 điểm thu mẫu đã được phân tích, làm cơ sở để tiến hành khảo sát vi sinh vật tại môi trường nghiên cứu. - Đã tiến hành đánh giá mật độ vi sinh vật tại 6 điểm thu mẫu đối với các nhóm vi sinh vật hiếu khí (bao gồm vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm sợi, nấm men) và vi khuẩn kỵ khí (bao gồm nhóm khử nitrate, khử sulfate, khử FeIII). Đồng thời tỷ lệ vi sinh vật có khả năng sinh trưởng với carbazol cũng đựơc xác định. - Tính đa dạng của vi khuẩn trong các mẫu nhiễm độc đã được phân tích bằng phương pháp FISH với các đầu dò huỳnh quang đặc hiệu cho -, - và -Proteobacteria. - Đã phân lập được 16 chủng vi khuẩn và 44 chủng nấm sợi đại diện tại các các điểm chọn lựa và nghiên cứu các đặc điểm phân loại cũng như hoạt tính sinh học của chúng. Tính đa dạng của các chủng vi khuẩn được đánh giá bằng phương pháp ARDRA, trên cơ sở đó đã xác định được các chi chiếm ưu thế trong môi trường nhiễm độc. Các chủng nấm sợi được phân loại dựa trên các đặc điểm hình thái, từ đó đánh giá tính đa dạng và xác định các chi chiếm ưu thế trong môi trường nhiễm độc. - Trong số các chủng phân lập được đã lựa chọn 4 chủng vi khuẩn hiếu khí, 3 chủng nấm sợi và 3 chủng vi khuẩn kỵ khí khử nitrate thể hiện khả năng phân giải cao đối với các hợp chất PAH, gồm có carbazol, naphthalene và phenanthrene. - Đã thiết lập được 3 tổ hợp vi sinh vật có hoạt tính phân huỷ cao đối với các hợp chất thơm đa nhân sử dụng thay thế dioxin trong phòng thí nghiệm (carbazol, phenanthrene, naphthalene). Cấu trúc quần thể của các tổ hợp vi sinh vật này được xác định bằng phương pháp PCR-DGGE đối với đoạn gen 16S rDNA. - Đào tạo 3 học viên cao học - Công bố 3 bài báo khoa học. Dự kiến tiếp tục công bố thêm 1 bài báo. 9. Tình hình kinh phí - Tổng kinh phí của đề tài: 450.000.000 VNĐ - Thanh toán dịch vụ công cộng: 37.250.000 - Chi phí thuê mướn: 215.000.000 - Chi phí nghiệp vụ chuyên môn: 243.750.000 Xác nhận của cơ quan Chủ trì đề tài Xác nhận của Đại học Quốc gia SUMMARY 1. Project title: Microbiological survey of dioxin affected areas and assess the detoxifying potential of indigenous microorganisms 2. Code: QMT.07.02 3. Duration: 2 years (2007 – 2009) 4. Organizer: Vietnam National University Hanoi (VNUH) 5. Project leader: Dr. Duong Van Hop Institute of Microbiology and Biotechnology (IMBT) – VNUH 6. Key participants: Dr. Dinh Thuy Hang (IMBT) M.Sc. Nguyen Minh Giang (IMBT) M.Sc. Phan Thi Ha (IMBT) Dr. Do Ngoc Lanh (Vietnam-Russia Tropical Center) M.Sc. Nguyen Thu Hoai (Vietnam-Russia Tropical Center) 7. Objectives and study contents Objectives: - Analyse microorganisms in dioxin-contaminated areas in order to find out microbial groups that have been adapted to the toxic chemicals and that play important roles in detoxification processes in situ. - Access the degradation potention of native microorganisms via analyzing degradation activity and genes coding for dioxygenases of the microorganisms. Study contents: - Collect soil and mud samples at Danang airport and analyse biogeochemical characteristics of the samples. - Study diversity of culturable microorganisms via methods of dilution and cultivation on solid or liquid media (MPN method). - Study diversity of total microorganisms (including culturable and unculturable) by using PCR- DGGE method applied for 16S rDNA. - Isolate and study phylogeny and biological properties of microbial strains that represent for the microbial groups existing in contaminated soil and mud samples. - Study diversity of functional genes coding for dioxygenase via gene libraries. Detect these genes in the isolated microbial strains. 8. The obtained results - Six sampling points with different dioxin contamination levels ranging from little to heavy were selected from two contaminated areas in Danang airport, including the former chemical storage area and the lotus pond. Soil and mud samples at every sampling point were collected following the depth (to 80 cm) and every 20 cm of the samples were separately stored at 4C. - Contamination levels and biogeochemical factors of the collected samples were analysed in order to provide basis for microbiological analyses. - Density of aerobic (bacteria, filamentous fungi, yeasts) and anaerobic (nitrate reducers, iron reducers, sulfate reducers) microorganisms at the 6 selected sampling points were identified. At the same time, the proportion of aerobic carbazol-utilizing cells was also determined. - Representatively, 16 bacterial strains and 44 fungous strains were isolated and studied on their phylogenetic characteristics and biological properties. Diversity of the bacterial isolates was studied via ARDRA analyses, based on that the dominant groups at the contaminated sites were identified. Fungous strains were classified based on phenotypic characteristics, their diversity and dominant groups in the contaminated sites were identified. - Among the isolates, 4 aerobic bacterial strains, 3 fungous strains and 3 nitrate-reducing bacterial strains were selected as representatives with high degradation capacity toward PAH compounds, including carbazol, naphthalene and phenanthrene. - Succesfully set up three consortia of microorganisms with high degradation capacity toward PAHs (carbazol, phenanthrene and naphthalene) that have been used in the laboratory as model compounds instead of dioxins. Community structures of these consortia were analyzed by using PCR-DGGE method applied for 16S rDNA. - Three postgraduated students have been working in this project. - The project results have been published in three scientific papers. In addition, one paper is planned to be published in the coming time. Xác nhận của cơ quan Chủ trì đề tài Xác nhận của Đại học Quốc gia . tài: Khảo sát vi sinh vật tại vùng bị ảnh hưởng dioxin và đánh giá tiềm năng tiêu độc của vi sinh vật bản địa Mã số: QMT.07.02 Chủ nhiệm đề tài: TS. Dương Văn Hợp Cơ quan thực hiện: Vi n Vi sinh. VỆ MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TÓM TẮT 1. Tên đề tài Khảo sát vi sinh vật tại vùng bị ảnh hưởng dioxin và đánh giá tiềm năng tiêu độc của vi sinh vật bản địa. 2. Mã số QMT 07.02 3. Thời gian thực hiện. chất độc và đóng vai trò quan trọng trong quá trình tẩy độc tự nhiên tại nơi ô nhiễm. - Đánh giá tiềm năng phân hủy của vi sinh vật bản địa thông qua phân tích hoạt tính phân giải PAH và gen