Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Phân lập, tuyển chọn và nghiên cứu ứng dụng các chủng vi sinh vật chịu mặn bản địa có khả năng cố định đạm để sản xuất phân vi sinh cải tạo đất trồng rau trên quần đảo Trường Sa

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Trần Thị Nguyệt PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VÀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC CHỦNG VI SINH VẬT CHỊU MẶN BẢN ĐỊA CÓ KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH ĐẠM ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CẢI TẠO ĐẤT TRỒNG RAU TRÊN QUẦN ĐẢO TRƯỜNG SA LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC THỰC NGHIỆM Hà Nội - 2020 BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Trần Thị Nguyệt PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VÀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC CHỦNG VI SINH VẬT CHỊU MẶN BẢN ĐỊA CÓ KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH ĐẠM ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CẢI TẠO ĐẤT TRỒNG RAU TRÊN QUẦN ĐẢO TRƯỜNG SA Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 42 01 14 LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Hướng dẫn 1: TS Lê Đức Anh Hướng dẫn 2: TS Nguyễn Ngọc Lan Hà Nội - 2020 i Lời cam đoan Luận văn cơng trình nghiên cứu cá nhân tôi, thực hướng dẫn khoa học TS Lê Đức Anh, TS Nguyễn Ngọc Lan Ths Vũ Văn Dũng Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn hồn tồn trung thực Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan Học viên Trần Thị Nguyệt ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Lê Đức Anh, TS Nguyễn Ngọc Lan ThS Vũ Văn Dũng giao đề tài tận tình hướng dẫn em suốt trình thực Luận văn Em xin chân thành cảm ơn Thầy, cô, cán Học viện Khoa học công nghệ, Viện Hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam giảng dạy, hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành học phần Chương trình đào tạo Em xin cảm ơn Đảng ủy, Lãnh đạo Viện Hóa học- vật liệu, Viện Khoa học công nghệ quân sự, Bộ Quốc phịng tập thể phịng Hóa học hợp chất nhiên cho phép, tạo điều kiện thời gian, thiết bị nghiên cứu, động viên tinh thần cho em q trình học tập nghiên cứu Tơi xin cảm ơn đề tài ĐTĐL.CN - 11/19- C giúp đỡ phần kinh phí để tơi hồn thành Luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đinh, người thân, bạn bè hết lòng ủng hộ tinh thần vật chất suốt trình học tập thực Luận văn iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng vii Danh mục hình vẽ, đồ thị ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ TÌNH HÌNH TRỒNG RAU TRÊN QUẦN ĐẢO TRƯỜNG SA 1.1.1 Điều kiện tự nhiên quần đảo Trường Sa 1.1.2 Tình hình trồng rau quần đảo Trường Sa 1.2 TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT CỐ ĐINH NITƠ 1.3 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN THU SINH KHỐI VI SINH VẬT 1.3.1 Phương pháp lên men chìm 10 1.3.2 Phương pháp lên men bề mặt 10 1.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỐI QUÁ TRÌNH LÊN MEN THU SINH KHỐI CỦA VI SINH VẬT CHỤI MẶN CÓ KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH ĐẠM 10 1.4.1 Ảnh hưởng nguồn cacbon 10 1.4.2 Ảnh hưởng nguồn nitơ 11 1.4.3 Các nguyên tố khoáng 11 1.4.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình sinh trưởng vi sinh vật chịu mặn có khả cố định đạm 11 1.4.5 Ảnh hưởng pH đến phát triển vi sinh vật chụi mặn có khả cố định đạm 12 1.4.6 Ảnh hưởng nồng độ muối đến phát triển vi sinh vật chụi mặn có khả cố định đạm 12 iv 1.5 THỰC TRẠNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG VI KHUẨN CHỊU MẶN VÀO CÁC CHẾ PHẨM VI SINH TRÊN THẾ GIỚI 13 1.6 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM TRONG NƯỚC 16 CHƯƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 18 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 18 2.1.1 Vật liệu 18 2.1.2 Hóa chất môi trường 19 2.1.3 Dụng cụ thiết bị 20 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGUYÊN CỨU 20 2.2.1 Phương pháp lấy mẫu 20 2.2.2 Phương pháp phân lập chủng vi sinh vật chịu mặn bảo quản 20 2.2.3 Khảo sát hình thái khuẩn lạc đặc điểm tế bào vi khuẩn 21 2.2.4 Phương pháp xác định khả sinh trưởng vi khuẩn 21 2.2.5 Tách chiết DNA tổng số từ vi khuẩn 22 2.2.6 Khuếch đại gen 16S rRNA 23 2.2.7 Sàng lọc chủng vi khuẩn có khả cố định nitơ 23 2.2.8 Sàng lọc chủng có khả phân giải phosphate khó tan 24 2.2.9 Phương pháp xác định khả sinh IAA chủng chọn lọc 25 2.2.10 Phương pháp xác định đường tổng phenol acid sulfuric 26 2.2.11 Phương pháp định lượng protein phương pháp Lowry 27 2.2.12 Phương pháp lên men 28 2.2.13 Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men 29 2.2.13.1 Ảnh hưởng NaCl lên sinh trưởng, cố định nitơ sinh tổng hợp IAA 29 2.2.13.2 Ảnh hưởng nguồn dinh dưỡng carbon đến sinh trưởng chủng vi sinh vật chịu mặn có khả cố định đạm 29 v 2.2.13.3 Ảnh hưởng nhiệt độ 30 2.2.14.4 Ảnh hưởng pH 30 2.2.13.5 Ảnh hưởng thời gian nhân sinh khối 30 2.2.14 Sản xuất thử nghiệm chế phẩm phân vi sinh chịu mặn cố định đạm 31 2.2.15 Thử nghiệm, đánh giá chế phẩm vi sinh 32 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 KẾT QUẢ PHÂN LẬP VI SINH VẬT CHỊU MẶN CÓ KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH ĐẠM TỪ MẪU ĐẤT LẤY TẠI CÁC ĐẢO THUỘC QUẦN ĐẢO TRƯỜNG SA 33 3.2 KẾT QUẢ ĐỊNH LƯỢNG KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH ĐẠM, HÒA TAN PHOSPHATE VÀ SINH IAA CỦA CÁC CHỦNG CHỌN LỌC 34 3.3 GIẢI TRÌNH TỰ GEN 16S RRNA CỦA HAI CHỦNG CHỌN LỌC N4.1 VÀ STT 3.1 37 3.4 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NACL LÊN KHẢ NĂNG SINH IAA CỦA CHỦNG N 4.1 VÀ KHẢ NĂNG SINH AMONI CỦA CHỦNG STT3 3.1 38 3.5 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG CỦA HAI CHỦNG N4.1 VÀ STT 3.1 40 3.5.1 Kết đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ lên sinh trưởng hai chủng N4.1 STT 3.1 40 3.5.2 Ảnh hưởng pH đến sinh trưởng hai chủng N4.1 STT 3.1 41 3.5.3 Ảnh hưởng nồng độ NaCl đến sinh trưởng hai chủng N4.1 STT 3.1 42 3.5.4 Ảnh hưởng nồng độ oxi hòa tan ban đầu đến sinh trưởng hai chủng N4.1 STT 3.1 43 3.5.5 Ảnh hưởng nguồn cacbon đến sinh trưởng hai chủng N4.1 STT 3.1 43 vi 3.5.6 Ảnh hưởng nguồn nitơ đến sinh trưởng hai chủng N4.1 STT 3.1 46 3.6 ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH LÊN MEN NHÂN SINH KHỐI 48 3.6.1 Động học trình lên men nhân sinh khối chủng N4.1 48 3.6.2 Động học trình lên men nhân sinh khối chủng STT3.3.1 49 3.7 QUY TRÌNH KỸ THUẬT NHÂN SINH KHỐI CHỦNG CỐ ĐỊNH ĐẠM 50 3.8 SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH TỪ HAI CHỦNG VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM CHỊU MẶN N4.1 VÀ STT3 3.1 52 3.9 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM PHÂN VI SINH CỐ CHỊU MẶN CỐ ĐỊNH ĐẠM 54 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 4.1 KẾT LUẬN 57 4.2 KIẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Kí hiêu vị trí lấy mẫu đất quần đảo Trường Sa 18 Bảng 2.2: Kết phép đo OD 24 Bảng 3.1: Hình thái khuẩn lạc chủng cố định đạm 33 Bảng 3.2 Kết giải trình tự gen 16S rRNA chủng N 4.1 STT3 3.1 37 Bảng 3.3: Môi trường lên mem sinh khối hai chủng N4.1 STT3 3.1 51 Bảng 3.4: Kết sau 30 ngày thử nghiệm trồng rau với giá thể đất cổ đảo Trường Sa phân vi sinh cố định đạm chịu mặn qui mơ phịng thí nghiệm 54 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Viết tắt Phần viết đầy đủ ATP Adensine triphosphate ( lượng tế bào) N nitơ NH3 Amoniac VSV Vi sinh vật IAA 3-indole aceticacid (chất kích thích sinh trưởng) ... CHỊU MẶN BẢN ĐỊA CÓ KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH ĐẠM ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CẢI TẠO ĐẤT TRỒNG RAU TRÊN QUẦN ĐẢO TRƯỜNG SA Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 42 01 14 LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC NGƯỜI... mẫu đất lấy vị trí khác đảo thuộc quần đảo Trường Sa Phạm vi nghiên cứu Các chủng vi sinh vật chịu mặn địa có khả cố định đạm mẫu đất lấy đảo thuộc quần đảo Trường Sa Bước đầu thử nghiệm hiệu phân. .. nhận sinh khối chủng vi sinh vật tuyển chọn nhằm sản xuất phân vi sinh Đối tượng Các chủng vi sinh vật chịu mặn có khả cố định đạm, phân giải phosphate, sinh chất kích thích sinh trưởng phân