Đánh giá hoạt động của màng chọn lọc ion trong thiết bị điện thẩm tách ( ED )

Đ Ạ I HỌC Q U Ố C GIA H À NỘI TRƯỜNG Đ Ạ I HOC K H O A HỌC T ự N H IÊ N í|csjesfc 5fe PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG AZOTOBACTER ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG NƠNG NGHIỆP M ã sơ Q T - - Chủ trì đ ề tài: TS Ngô Tự Thành Các cán tham gia: Ths Vũ Thị Minh Đức CN Hoàng Thị Lan Anh Ths Nguyễn Thu Hà TS Nguyễn Ngọc Quyên H n ộ i, 2003 BÁO CÁO TÓM TẮT a Tên đề tài Phàn lập tuyển chọn chủng Azotobacter đe ứng dụng nông nghiệp Mã số : QT - 02 - 17 b Chủ trì đề tài: TS Ngơ Tự Thành c Các cán tham gia: - Ths Vũ Thị Minh Đức, khoa Sinh học, ĐHKHTN - CN Hoàng Thị Lan Anh, Khoa Sinh học, ĐHKHTN - Ths Nguyễn Thu Hà, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiêp Vãn Điển, Thanh Trì, Hà nội - TS Nguyễn Ngọc Quyên, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Vãn Điển, Thanh Trì, Hà nội d Mục tiêu nòi dung nghiên cứu: Phân lâp tuyển chọn chủng Azotobacter có số hoat tính sinh học q nhằm sử dụng việc sản xuất phàn vi sinh vật e Các kết quà đat được: - Từ 50 mảu đất canh tác thu thâp địa phương phàn lâp đươc 18 chúnơ Azotobacter Tuy tất mâu đất đêu có mật loại vi khuẩn Chúng tơi chí phàn lập đươc Azotobacter từ mẫu đất có pH khoang 5.15 đến 7,15 Những mẫu đất có pH thấp khong phàn lâp đươc loai vi khuán Việc hong khô đất làm tãng tính chọn lọc phàn lâp Azotobacter phần loai trừ Azom onas, loại vi khuấn giống Azotobacter không tao - - - - thành bào nang Tronơ số chủng phân lâp chon đươc 03 chủng (ký hiệu 86.2, 76.6 20.2) có hoạt tính khử axetylen - etylen (acetylene reduction assay - ARA) la 181.58 ; 141.9 ; 167,55 nM C H ^ m l/h Cả chung đểu hình thành axit mdol axetic (indole - 3- acetic acid - IAA) mọt hocmon sinh trướns thưc vật thc nhóm auxin, VỚI hàm lương 57 • 9.50 ; 5,73 LLg/ml dịch ni cấy Cả hai hoat tính ARA IAA chủnơ nàv đểu cao hoạt tính biểu hièn chùng Azotobacter chroococcum A T I nhâp nội dùng để sản xuất phân vi sinh vàt Chủnơ 86.2 có khả phàn d ả i chất dièt cò 2,4D Tuy hoat tính chưa cao đăc điểm đáng đươc ý Các thư nghiệm sinh hoc cho thấy chủng phân lâp đươc kích thích sư mầm hạt ngơ té p l l lên 5,71% Đãc biệt với ngỏ lai ĐK888 (loại hat khó nảy mầm), dịch ni VI khuẩn làm tăng tì lệ nảv mầm từ 8,57 - 14,29% so với đối chứng ngầm ủ bãng nước Các cònơ thức bón thêm chung 86.2 ; 76.6 ; 20.2 qui mổ chậu vại tronơ cu xuân hè thu cho nâng suất rau cao công thức đối chứnơ Hơn nữa, chất lương rau cải trắng thí nghiêm đươc cải thiên; hàm lươnơ đường tổng số, vitamin c cao đối chứng Hàm lươnơ N O ’,' ơiám rõ rệt rau lơ thí nghièm Chun2 tỏi cho ca chung A zotobacter chúng tơi phân lâp tuvểrTchọn đươc sư dung để sản xuất phân bón VI sinh vật va cán đươc trưc tiếp đánh giá trẽn quy mò rng - Bài báo: 01 Đ tạo: 01 Cử nhân f - Tình hình kinh phí đề tài T ổ n g số kinh phí phân bổ: 8.000.000 đ (Tám triệu đồn g) - Đ ã chi khoản sau: • Q u ản lí phí 320.000đ • • Đ iện nước Th khốn chun m ơn 160.000đ 4.800.000đ • Vât tư 2.720.000 đ 8.000.000đ Cộng Đ ã toán xong nãm 2002 Chủ trì đề tài (Kí ghi rõ họ tên) X ác n hân B C N khoa (Kí ghi rõ họ tên) Cơ quan chủ trì đề tài pHỎ HlỀU TRUONG \ r; LIST OF THE SCIENTIFIC PROJECT IN THE YEA R 2002 OF ƯNƯ LEVER Branch: Biology P ro je c t: Screening A zotobacter for agriculture purposes Numerical code: QT - 02 - 17 Supervising agency: VNU Responsible agency: Hanoi University of Science Com bined agency: M ain responsible person: Dr Ngo Tu Thanh Com bined responsible: - MS Vu Thi Minh Due, Hanoi University of Science - BS Hoang Thi Lan Anh, Hanoi University of Science - MS Nguyen Thu Ha, Vietnam Agricultural Science (VASI) - Dr Nguyen Ngoe Quyen, VASI Im plem enting period: from 2002 to 2003 10 T h e ta rg e t of project: Screening Azotobacter for agriculture purposes 11 Abstract of the content and the result: - Result of Science and Technology: From 50 soil samples, 18 Azotobacter strains were isolated All of them were isolated from soil samples having pH values from 5.15 to 7.75 In the soils having lower pH, Azotobacter was not found Drying soil samples seemed to be a good improvement of the isolation: perhaps the selectivity of the soil was increased, a benificial result to Azotobacter while Azotom onas was killed because of lacking in cysts Among the isolated strains, strains (N° 86.2, 76.6 and 20.2) were selected because of their ơood properties: having activity of acetylene reduction assay (ARA) and activity of producing indol - acetic acid (IAA) - a plant hormone of auxin ơroup The first activity of these strains was of 181.58, 141.90 and 167.55 mM C ,H / ml/ h, respectively The second one was of 7.57, 9.50 and 5.73 ug/ ml, resp ectiv ely Both activities ARA and IAA of these strains were greater than those of Azotobacter chroococcum AT 19 - a imported strain used in microbial inoculant production The strain 86.2 was able to decompose the herbicide 2.4 dichlorophenoxy acetate (2.4D) It is interesting, although its activity was not very high The bio - assay showed that the culture supernatant liquor of all isolated strains stimulated the sermination of maize grains The grain germination proportion of the maize race PI was increased by 5.71%, and of the maize hybrid race DK888 (difficult to be germinated) - by 8.57 - 14.29% in comparison with the control (grains incubated with water) On pot - scale, in both harvests (spring and summer), in all the soil formulae for inoculation with above strains, the celery cabbage (Brassica chinensis) productivity was higher than that of control without inoculation The quality of this vegetable was clearlv improved: the contents of total sugar and vitamin c were higher than those of control, while the NO-,' amount was decreased With the above properties, all the selected strains were considered suitable for production of microbial inoculant It is necessary to evaluate the effectiveness of these strains on vegetable yields on field - scale R esult of training: 01 Bachelor Degree To contruct the m aterial and technical bases Practical application possibility Publication: 01 paper (printing) Danh mục chữ viêt tát - ARA : A c e ty le n e red uction assa y - AND : A x it d ezo x irib o n u cleic CHQ : C h lo ro h y d ro x y q u in o l - 4D : D ic h lo r o p h e n o x y a c e tic acid - DHQ : D ih y d ro x y q u in o l IA A : Indol acetic acid - N - aza : TCP : N itro g en a za T n ch lo ro p h en o l MỤC LỤC Trang Lời m đ ầ u 1 Tổng quan tài liệu 1.1 Đặc điểm chi họ Azotobacteraceae 1.1.1 Một số đãc điểm chi Azotobacter 1.1.2 Một số đặc điểm cùa chi A io m o n a s 1.2 Sự phân bố A zotobacter loại đất 1.3 Chế phấm phân bón sinh hoc chứa Azotobacter hiệu trons trồng trọt nghiên cứu ban đầu 1.4 Khả hình thành axit indol axetic (IAA) 1.5 Độc tính 2,4D nãng phân giải số hơp chất có chứa nhàn thơm A zotobacter 1.5.1 Độc tính 2.4 D 1.5.2 Khả nãng phân giải hơp chất có chứa vòns thơm A zotobacter 8 Vật liệu phương pháp 10 2.1 Vật l i ệ u 10 2.1.1 M ẫu đất vi sinh vật 10 2.1.2 Các hoá chất chất thử 10 2.1.3 Các máy m ó c 10 2.1.4 Các mỏi trường 11 2.2 Phương pháp 2.2.1 Phàn làp A zotobacter 11 T ? ? Cách đo pH mảu đ ất 11 2.2.3 Xác định đặc điểm tế bào A zotobacter 11 2.2.4 Khả cố định ni tơ 12 2.2.5 Xác định IA A 12 2.2.6 Khả nâng phân giải 2.4D 12 2.2.7 Tác động dịch nuôi vi sinh vật tới nảy mầm hạt ngô 13 2.2.8 Thí nghiệm qui mơ chậu vại với rau cải trắng 14 2.2.9 Cách làm tiêu để quan sát hình dạng tế bào A zotobacter kính hiển vi điện tử quét 14 Kết qưả thảo luàn 15 3.1 Phân làp Azotobacter spp Từ mẫu đất cópH khác 16 3.2 Một số đăc tính sinh học cúa chủng Azotobacter sử dụng nghién cứu 16 3.3 Phản ứna khử axetylen - etylen 19 3.4 Sư chuyển hoá trytophan thành IAA chủng A zotobacter 19 3.5 Sự phân giải 2,4D 20 3.6 Ảnh hưởng dịch nuôi đến sư nảy mầm hạt n gô 26 3.7 Nãng suất chất lương rau cải trắng bón thèm A zotobacter 27 Kết l u n 29 Tài liệu tham khảo 30 LỜI M Ở ĐẨU Khai thác sử dụng vi sinh vật có ích phuc vụ cho nòng nghiêp hướng đại Óp phần tăng nãng suất trồng làm Íảm nhiễm mơi trường A zotobacter vi khuẩn hiếu khí, sống tự đất có khả nâng cố định nitơ phàn từ Khả biết tới từ lâu Chế phấm sinh học có chứa A zotobacter đặt tên Azotobacterin mang lại thay đổi tích cưc suất chất lượng trồng Trước đây, người ta lầm tưởng hiệu mà chế phám mang lại cố định nitơ cùa vi khuẩn Tuy nhiên, thưc tế cho thấy q trình cố định nitơ khơng diễn mỏi trường có chứa amon dù mơt lượng nhỏ Có lẽ hiệu mà chế phấm Azotobactenn mang lại Azotobacter tiềm tàng khả khác Các nghiên cứu vé sau khảng định: hiệu tốt việc xử lý hạt với dịch huyền phù Azotobacter trước gieo trồng phần lớn Azotobacter có khả nãng [ổng hợp chất kích thích sinh trướng thực vật (axit mdol piridoxvl axetic axit sibberellic), vitamin (Bl B2 nicotinic, khả nâng tiết axit amin mơi trường [7], Những khả xem đặc tính tốt cần khai thác Gần đây, mơt sô' nhà khoa hoc n ơhiên cứu tháo luận khả nâng phàn giải mòt số hợp chất vòng them (nhữnơ chất độc người mỏi trường) cùa VI khuẩn Đây đăc tính q biết tới VI vậy, việc phân lập tuyển chọn chủng A zotobacter có đãc tính qưí, ổn định sử dung để sản xuất chế phẩm vi sinh dùnơ cho nòng nghiệp cần thiết, bời lẽ chế phám góp phần ơiải quvết vấn đề ỏ nhiễm môi trường đám bảo sư an toàn đối VỚI thưc phẩm NỘI DUNG CHÍNH TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Đặc điểm chi họ Azotobacteraceae Beijerinck người phàn lập mô tả hai loài Azotobacter A.chroococcum sống đất A agilis sốns nước Sau lồi A vinelandii, A beijerinckii, A niasignis, A macrocytogenes A paspali tìm ra, mơ tả, định tên Trong khố phân loại, họ Azotobacteraceae chia thành hai chi Azotobacter Azomonas, khác bới khả nãng hình thành bào nang chu trình sống [18] 1.1.1.M ột sơ' đặc điểm chi Azotobacter Các lồi chi có tế bào dạng hình trứng lớn, đường kính khoảng 1,5 2.0um Có tính đa hình, từ hình que tới dang hình cầu (coccoid) Tế bào đứng đơn độc cãp hốc cum Azotobacter khơng có nãng hình thành bào tử nhưna tế bào chuyến thành dang bào nang (cyst) Thuộc nhóm hố dưỡng hữu cơ, sử duna nhiều loại đườns, rươu axit hữu làm nguồn cacbon Hiếu khí nhưnơ sinh trướng nồng độ oxi thấp Có cơ' định nitơ khòng cộns sinh 10 mg nitơ khí đươc cố đinh trẽn lg cacbonhydrat (thường glucoza) tiêu thu Các ion molypđen cần cho q trình cố định nitơ thay vanadium Khơng có khả phàn giải protein Có thể sử duna nitrat muối amon số axit amin làm nguồn nitơ Phản ứna ' : tr9 ~&c ệ ~ fvréj ù / < é /ỉỹ : ) 6*0 Ợ c P Ĩ T & r ì r i rfirc* i/*Ể ~fĩsc-c C C iữ r r i o / ~ 'Ịrò' c J lu s y , r f jz a ý o Ẩ > ổ ĩc fe S" Hà Nội, ngàyV é tháng ^Jnăm 200 l Tổng biên tập đ c t i n h s i n h h o c c ủ a m ộ t s ố c h ủ n g AZOTOBACTER NGÔ T ựT H À N H , v ũ THỊ MINH ĐÚC Trường Đ ại hoc Khoa học Tự nhiên Hà Nội n g u y ễn thư Hà , n g u y ễ n n g ọ c q u y ê n Viện Khoa học K ĩ thuật Nông nghiệp Việt Nam nhân từlâu S đ ! nhn axit amin c ũ n e chất k-A Gần đâv mò \ ^at băng kuyền dictl Azotobacter trước gieo ưổng dã đươc ghi 'h' z ° ỉ o b a c t e r c ° khà nâng cở' định nitơ, tiết vào mỏi trường vitamin, ^ “ trường thư‘ * i « * E tnhnrtpr cn r n i rn Vh ’ ^la ù í Ĩ\M Iinơ rhir h * naf~~ ^ ,n_đ ^ õn ^ axetic gibberel.c) [5 8] c^ẻ mÒ rá m(^ sỏ tin^ c“a enz>m từ ^ ~ trichlorophenol (một hợp chất đơc, gày kích thích, tác an rt rhiino'yi / A em ! mỏ‘ tru^ns sống) Nghiên cứu nhầm vào dãc tinh sinh hoc cùa sỏ chủng A zotobacter phàn lập, có so sánh vơi A chroococcum AT19 nhập nội I VẬT L IỆ U VÀ PH Ư Ơ N G PHÁP Vi sinh vặt: A zotobacter chroococcum AT19 nhàp đươc sừ dung làm chùng đối chứng Các chùne Azotobacter đươc phàn lâp từ đất cùa vùng chuyên canh rau màu mỏi trương Burk Việc phaii lap tiến hành VỚI hai lõ đất: lô đươc giữ nguyên độ ám ban đáu lỏ hong khỏ nhièt độ phòng rổi nghiên mịn Xác định khả n âng cò định nitơ Kha xác định bàng cách đo hoat tính nitrogenza theo phương pháp khử axetvlen trẽn máy săc ký khí PYE UNICAM series 204 chromatograp (Anh) Xác định axit indol-3- axetic (IAA) Tien hanh theo chi dản cua [7], Chung cấy vào bình nón chứa 50 ml mòi trường Burk có chứa tryptophan 0,1%, nuỏi máy lắc 200 vòng/phút 30"c ngày Li tám loai bo tế bào Làv ml dịch thèm vào nghiém chứa sẩn 8ml thuỏc thừ Salkowski cài tiến, lác dểu Đế nhiệt "dộ phòng 30 phút So mầu bước sóng 530 nm Hàm lương IAA đươc tính tốn dưa theo đổ thị chn Xác định khả n âng phàn giải 2,4 dichlorophenoxyacetate (2.4D) Trước cấy vi khuẩn 200 mg 2,4D đươc thèm vào lít mỏi trường vổ trùng có hàm lương glucoza mức 0, 5, 10, 15, 20 g/Iít Ni lắc 200 vòng/phút trons ngày Li tầm lanh 6500 vòng/phiĩt 15 phút Dịch lọc qua phiến lọc khuấn 0,2 LL m vò trùng để loại hết tế bào sót lai Đo phổ hấp phụ trẽn thiết bị tử ngoai - biến - hổng ngoai gán ( u v - VIS - NIR - Scanninơ spectrophotometer ƯV 3101 PC) (Shimadzu - Jp) Đối chưng dịch nuôi VI khuấn nhuna khônơ bổ sung 2.4D dịch m õi trường có bố sung 2,4D khỏng cấy vi khuẩn Hàm lươna 2.4D đươc tính theo đỗ thị chuẩn xác định máv bước sóng 283 nm [1] Xác định ảnh hường cùa dịch nuỏi A zotobacter spp tới sư mám hat ngò Hat giống ngô tẻ p l l ngõ lai ĐK.888 đươc khử trùng băng H g G : 0.1% tron? phút Rửa lại bằn2 nước cất vô trùng nhiều lần Nsàm hạt nước càt vô trùng từ đến Sau ù hạt với dich vi sinh vật li tàm loại bỏ tế bào ( pha loãng tý lệ 5%) 30ưc ngày Thí nghiêm quv m ò chậu vai với rau cài tráng Thi nghiệm tiến hành vụ đông xuàn hè thu Mỗi châu chứa 7kg đất Nén phàn bón 40 N: 80 p:0 4: 40 K2Ị Còng thức thí nghiệm đươc bón thèm 10' tế bào A zotobacter /chầu Thi nghiêm lặp" lại lần Sau 45 ngày trổng, thu hoach đánh giá theo chi tiẽu: số lá/cháu, khỏi lươn° tươi thân chiều cao cày, % vặt chất khỏ Hàm lương vitamin c , đường tổng số hàm lươna N 03 xac định Trũng tâm kiếm tra tièu chn hố chất lương nòng sàn thuộc Viện sau thu hoạch II KẾT Q U Ả VÀ T H A O LUẬN 1- Phàn làp A zo to b a c te r spp từ máu đát Từ 13/38 mẫu đất honơ khò 6/12 mảu đất giữ ngun dơ ám phát sư có mãt cúa 4zotobacter Tuv nhien chung thu nhận từ đất khó tổn tai tốt điểu kiên nuôi cày nhàn tao Các chủng phàn lập từ đất ẩm dể bị chết sau mỏt rhòi mo với A zom onas (loại vi khuẩn c ố đinh n o h nh ỉ 1’ } ,quản tr0ng ống n?hiẹm dể bị abẳm lản spsvz IX & * mỉsĩSìSSSữ S ầ S ầ khơng c ĩ mâu c ó 'pH M p t m T h r o m u Z ' Z lhuờ"s c° mát m ểa - ° dô pH 5-15 : '75' trươc [9] A zotobacter thường tồn ta dất CO pH ax it yếu đến kiềm (acetylene reduction assay - A RA) -■ h ’ ^hirnc Cp U4° ^ c*ư^c ’ chúng tỏi phát chùng có hoat tính ARA cao so l ỉ ' q Ĩ ° -> g A-chroococcum AT 19 từ 17,0 - 56 78 nM C H ^m l/h tưcmg ứng với 13 45,49% Kết trình bầy bảng Khả tổn g hợp axit indol - - axetic (IAA) m