Bài viết xác định thành phần loài vi khuẩn Lam Microcystis ở hồ Tây và hồ Láng, Hà Nội và đánh giá hiệu quả sử dụng sinh khối khô một số loài thực vật nhằm ức chế sinh trưởng của Microcystis thu từ mẫu tự nhiên.
TIỂU BAN ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG VI KHUẨN LAM (MICROCYSTIS) Ở HỒ LÁNG VÀ HỒ TÂY VÀ SỰ ỨC CHẾ SINH TRƢỞNG CỦA CHƯNG BẰNG SINH KHỐI KHƠ THỰC VẬT Nguyễn Văn Quyền1, Trần Hoài Thƣơng1, Nguyễn Thu Hà1, Phạm Thanh Nga1,2, Bùi Thu Hà1, Vũ Thị Dung1, Nguyễn Hồng Trí1 Nguyễn Thị Yến Ngọc1 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Tảo nở hoa tượng thường xuyên xảy vực nước (Bellinger & Sigee, 2015) Tảo nở hoa làm giảm lượng oxy hòa tan, giảm chất lượng nước, ngăn cản lọc nước qua mang cá, gây độc (Paerl & Fulton, 2006) Tảo độc nở hoa có khả gây hậu mặt kinh tế, làm giảm doanh thu thủy sản du lịch ảnh hưởng tới sức khỏe người Trong nhóm gây tảo nở hoa, nhóm thường gặp vi khuẩn Lam Microcystis (cũng thường gọi tảo lam) (Bellinger & Sigee, 2015) Microcystis chi với nhiều lồi có khả sinh độc tố, làm ảnh hưởng tới sức khỏe động vật người Vi khuẩn Lam Microcystis tìm thấy nhiều vực nước Việt Nam (Dương Thị Thủy cs., 2015) Hồ Tây hồ Láng hồ thuộc khu vực nội thành thành phố Hà Nội, nằm cạnh khu vực đơng dân cư, có diện tích mặt nước khác (khoảng 500 1,5 ha) Các hồ điều tiết khơng khí khu vực vùng lân cận, đặc biệt Hồ Tây nơi cung cấp nguồn lợi thủy sản đáng kể cho khu vực Hiểu biết thành phần loài mật độ Microcystis giúp dự đoán khả nở hoa nguy gây hại từ chúng Nhiều biện pháp nghiên cứu nhằm ức chế sinh trưởng Microcystis, việc sử dụng thực vật phương pháp hiệu quả, nguồn thực vật sẵn có, tiết kiệm thân thiện với mơi trường Dịch ngâm, dịch chiết hay sinh khối khô từ thực vật có khả ức chế sinh trưởng định Microcystis (Park et al., 2006; Dương Thị Thủy cs., 2015; Wu et al., 2012) Một số lồi thực vật thường gặp có khả ức chế vi sinh vật xuyến chi ráng chân xỉ có sọc (một lồi dương xỉ) (Park et al., 2006; Singh et al., 2008), có khả ảnh hưởng tới sinh trưởng Microcystis Trong nghiên cứu này, chúng tơi xác định thành phần lồi vi khuẩn Lam Microcystis hồ Tây hồ Láng, Hà Nội đánh giá hiệu sử dụng sinh khối khơ số lồi thực vật nhằm ức chế sinh trưởng Microcystis thu từ mẫu tự nhiên I PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phƣơng pháp thu mẫu xác định thành phần loài Mẫu nước thu địa điểm khác quanh hồ Tây địa điểm hồ Láng Mẫu nước hồ chứa sinh vật phù du thu lưới (đường kính miệng túi 20 cm, kích thước mắt lưới 25 µm) thu mẫu nước trực tiếp Mẫu nước chứa vi khuẩn Lam soi kính hiển vi quang học (Optika, Ý) xác định lồi theo phương pháp so sánh hình thái (Bellinger & Sigee, 2015; Guiry & Guiry, 2016; Komárek & Komárková, 2002) Phƣơng pháp tạo sinh khối khô thực vật Mẫu thực vật, bao gồm rơm rạ (lúa, Oryza sativa), thân xuyến chi (Biden pilosa), ráng chân xỉ có sọc (Pteris vittata) rễ b o tây (Eichhornia crassipes), thu từ nhiều địa 892 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ điểm Mẫu thực vật rửa sấy khô 60 C đến khối lượng khơng đổi, sau nghiền nhỏ thành bột Phƣơng pháp gây ức chế sinh trƣởng Microcystis Mẫu nước nở hoa Microcystis xác định mật độ quang (OD650), máy đo quang phổ UV-2602 (LaboMed, Mỹ), sau pha lỗng tới mật độ quang 0,1 cách thêm dung dịch dinh dưỡng Jaworski (Newman & Barrett, 1993) không chứa vitamin Sinh khối khô thực vật (dạng bột, 25 mg) thêm vào 50 ml mẫu nuôi đựng chai thủy tinh Mẫu tảo nuôi 28 C, với thời gian chiếu sáng đ n huỳnh quang 12 giờ/ngày, cường độ ánh sáng quang hợp 135 µmol m-2 s-1 Mật độ quang mật độ tập đoàn Microcystis xác định sau ngày ni Phƣơng pháp phân tích, xử lý số liệu Các nội dung thí nghiệm lặp lại ba lần Số liệu thu thập được phân tích phương sai (ANOVA) sử dụng phần mềm SPSS (v.16), kiểm định thống kê phương pháp Duncan với p < 0,05 II KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Thành phần lồi mật độ tập đồn Microcystis Hình 1: Các loài Microcystis hồ Láng (A-F) hồ Tây (G) A - Microcystis flosaquae (Wittrock) Kirchner, B - Microcystis aeruginosa (Kützing) Kützing, C - Microcystis viridis (A Braun) Lemmermann, D - Microcystis wesenbergii (Komárek) Komárek ex Komárek, E - Microcystis novacekii (Komárek) Compère, F - Microcystis smithii Komárek & Anagnostidis, G - Microcystis sp.; Thanh tỷ lệ: 50 µm (A-C), 20 µm (D-G) 893 TIỂU BAN ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN Qua đợt khảo sát, chúng tơi xác định lồi Microcystis hồ Láng (Hình 1A1F), bao gồm M aeruginosa (Kützing) Kützing, M flosaquae (Wittrock) Kirchner, M novacekii (Komárek) Compère, M smithii Komárek & Anagnostidis, M viridis (A Braun) Lemmermann, M wesenbergii (Komárek) Komárek ex Komárek Các lồi có hình dạng kích thước đa dạng, thời điểm sinh trưởng khác nhau, hình thái tập đồn đặc trưng giai đoạn phát triển Trong lồi trên, có lồi gây độc phổ biến M aeruginosa M viridis (Komárek & Komárková, 2002) Ở Hồ Tây, chúng tơi phát tập đồn Microcystis với kích thước nhỏ (số lượng tế bào tập đồn 20) (Hình 1G) Tuy nhiên, có nhiều tế bào đơn lẻ, cấu trúc tương tự tế bào tập đồn nhỏ Do tập đồn kích thước nhỏ có hình dạng khơng đặc trưng, nên tên lồi chưa xác định Nhìn chung, tập đồn Microcystis hồ Láng có độ đa dạng mật độ cao hồ Tây Mật độ tập đoàn Microcystis thay đổi theo thời gian địa điểm Ở hồ Láng, mật độ tập đoàn tương đối lớn (Bảng 1) Khu vực xảy tảo nở hoa tạo lớp váng tảo bề mặt Thành phần chủ yếu loài tảo nở hoa khu vực Microcystis, M viridis M aeruginosa chiếm ưu Thời điểm tháng mật độ tập đoàn Microcystis lớn tháng Tại thời điểm này, điều kiện môi trường phù hợp, nhiệt độ cao, ánh sáng mạnh lượng chất dinh dưỡng vốn có hồ cao, Microcystis sinh trưởng mạnh lên bề mặt mật độ cao Ở hồ Tây, mật độ tập đoàn Microcystis thấp so với hồ Láng thời điểm tháng 6, tháng chưa thấy xuất tập đồn Có thể diện tích nhỏ lượng chất thải đổ vào hồ nhiều, nên hồ Láng xảy tảo nở hoa mật độ tập đoàn Microcystis lớn so với hồ Tây Bảng Thời điểm lấy mẫu Tháng Tháng Mật độ tập đoàn Microcystis hồ Láng hồ Tây Hồ Láng Hồ Tây (1000 tập đoàn/ml) (1000 tập đoàn/ml) 7,96 ± 1,19 17,17 ± 3,81 0,08 ± 0,06 “-”: Không phát tập đồn Microcystis Sinh khối khơ thực vật có khả ức chế sinh trƣởng tập đoàn Microcystis Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng sinh khối khơ thực vật có tác dụng ức chế sinh trưởng định Microcystis Ở mẫu có thêm vào sinh khối khô thực vật, sau 1-2 ngày ni tập đồn Microcystis bắt đầu bị lắng xuống đáy, xuất tập đoàn bị phân rã có tế bào chết Sau ngày, mật độ tập đồn Microcystis mẫu thí nghiệm thấp so với mẫu đối chứng (P < 0,05) (Hình 2A 2B) Trong mẫu thí nghiệm, thêm vào sinh khối khô xuyến chi ráng chân xỉ có sọc có tác động cao so với hai mẫu lại Mật độ quang đo từ mẫu có bổ sung sinh khối khơ thực vật có giá trị trung bình nhỏ so với đối chứng, nhiên khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê (Hình 2C 2D) Do điều kiện ni cấy mẫu lấy từ tự nhiên không vô trùng, nên q trình ni vi khuẩn khác phát triển Do đó, mật độ quang khơng khác biệt nhiều mẫu thí nghiệm đối chứng Trong nghiên cứu này, nồng độ sinh khối khô thực vật dùng cao (500 mg/l), số loại kháng sinh có tác dụng ức chế Microcystis nồng độ - 1000 mg/l (Fogg et al., 1973) Một số nghiên cứu khác cho thấy, sinh trưởng Microcystis bị ức chế nồng độ chất khô thêm vào cao (Wu et al., 2012) Nồng độ chất khơ sử dụng thấp có khả 894 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ ứng dụng cao thực tiễn Mặc dù loài thực vật nghiên cứu có khả ức chế sinh trưởng tập đoàn Microcystis, chế tác dụng chúng chưa xác định, cần nghiên cứu nhằm làm sáng tỏ chế Hình Khả ức chế sinh trƣởng tập đồn Microcystis sinh khối khơ thực vật Mật độ quang (OD650) tỷ lệ phần trăm so với đối chứng (A B), mật độ tập đoàn Microcystis tỷ lệ phần trăm mẫu thí nghiệm đối chứng (C D) xác định sau ngày ni cấy Thí nghiệm lặp lại lần ĐC - Đối chứng, Bp - Xuyến chi, Os - rơm rạ lúa, Pv - ráng chân xỉ có sọc, Ec - rễ b o tây Dữ liệu thể giá trị trung bình độ lệch chuẩn Các chữ khác (a-c) phía giá trị trung bình, hình, thể khác biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,05) III KẾT LUẬN Sáu loài Microcystis xác định hồ Láng, hồ xảy tảo nở hoa, với mật độ tập đồn Microcystis cao Ở hồ Tây có Microcystis, tập đoàn nhỏ mật độ thấp Sự xuất loài gây độc, M aeruginosa M viridis, ảnh hưởng tới lồi động vật khu vực người Sinh khối khô thực vật, bao gồm xuyến chi, ráng chân xỉ có sọc, rơm rạ rễ b o (nồng độ 500 mg/l), gây ức chế sinh trưởng phát triển tập đoàn Microcystis Tuy nhiên, cần nghiên cứu thêm để làm rõ nồng độ phương pháp tối ưu sử dụng loài thực vật này, nhằm kiểm soát bùng nổ sinh trưởng Microcystis Lời cảm ơn: Chúng cảm ơn hỗ trợ thiết bị Phòng Sinh thái học, Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, hỗ trợ từ đề tài mã số B 2016-SPH-19, Bộ Giáo dục Đào tạo 895 TIỂU BAN ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN TÀI LIỆU THAM KHẢO Bellinger, E G., & Sigee, D C., 2015 Freshwater algae : identification, enumeration and use as bioindicators (2 ed.) New Delhi, India: John Wiley & Sons, Ltd, 265 pp Fogg, G., Stewart, W., Fay, P., & Walsby, A., 1973 The blue-green algae Great Bristain: Academic Press Inc (London), 459 pp Guiry, M D., & Guiry, G M., 2016 AlgaeBase, 2016, from http://www.algaebase.org Komárek, J., & Komárková, J., 2002 Review of the European Microcystismorphospecies (Cyanoprokaryotes) from nature Czech Phycology, Olomouc, 2, 1-24 Newman, J R., & Barrett, P., 1993 Control of Microcystis aeruginosa by decomposing barley straw Journal of aquatic plant Management, 31, 203-203 Paerl, H., & Fulton, R., 2006 Ecology of harmful cyanobacteria Ecology of Harmful Algae, 95-109 Park, M H., Han, M S., Ahn, C Y., Kim, H S., Yoon, B D., & Oh, H M., 2006 Growth inhibition of bloom forming cyanobacterium Microcystis aeruginosa by rice straw extract Letters in applied microbiology, 43(3), 307-312 Singh, M., Govindarajan, R., Rawat, A K S., & Khare, P B., 2008 Antimicrobial flavonoid rutin from Pteris vittata L against pathogenic gastrointestinal microflora American Fern Journal, 98(2), 98-103 Dƣơng Thị Thủy, Hồ Tú Cƣờng, Lê Thị Phƣơng Quỳnh, Nguyễn Tiến Đạt, Phạm Thanh Nga, Vũ Thị Nguyệt, Đặng Đình Kim, 2015 Đánh giá hiệu ức chế sinh trưởng dịch chiết mần tưới Eupatorium fortune Turcz lên quần xã thực vật phù du hồ Hồn Kiếm Tạp chí Sinh học, 37(2), 164-169 10 Wu, X., Zhang, Z., Chen, D., Zhang, J., Yang, W., & Jin, Y., 2012 Allelopathic effects of Eichhornia crassipes on the growth of Microcystis aeruginosa Journal of Agricultural Science and Technology A, 2, 1400-1406 DIVERSITY OF BLUE-GREEN ALGAE MICROCYSTIS IN LANG AND WEST LAKES AND INHIBITION OF THEIR GROWTH BY PLANT POWDERS Nguyen Van Quyen, Tran Hoai Thuong, Nguyen Thu Ha, Pham Thanh Nga Bui Thu Ha, Vu Thi Dung, Nguyen Hoang Tri, Nguyen Thi Yen Ngoc SUMMARY In this study, we investigated the diversity of Microcystis species in Lang and West lakes, and evaluated the inhibition of several plant powders on the growth of Microcystis colonies Microcystis species in Lang lake are more diverse than those in West lake There were Microcystis species in Lang lake, including the toxic species, M aeruginosa and M viridis, with high colony density during algal bloom In the West lake, there were Microcystis, but the density of colonies was low and these colonies were small We also studied the effects of several plant dry powders, including rice straw (Oryza sativa), Pteris vittata, Biden pilosa and Eichhornia crassipes, on the growth of Microcystis from Lang lake These plant powders affected to the growth and development of Microcystis colonies These results indicate the potential use of the studied plants for the treatment of Microcystis bloom in polluted water reservoirs 896 ... “-”: Không phát tập đồn Microcystis Sinh khối khơ thực vật có khả ức chế sinh trƣởng tập đoàn Microcystis Nghiên cứu cho thấy vi? ??c sử dụng sinh khối khơ thực vật có tác dụng ức chế sinh trưởng. .. VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ ứng dụng cao thực tiễn Mặc dù loài thực vật nghiên cứu có khả ức chế sinh trưởng tập đoàn Microcystis, chế tác dụng chúng chưa xác định, cần nghiên cứu. .. thải đổ vào hồ nhiều, nên hồ Láng xảy tảo nở hoa mật độ tập đoàn Microcystis lớn so với hồ Tây Bảng Thời điểm lấy mẫu Tháng Tháng Mật độ tập đoàn Microcystis hồ Láng hồ Tây Hồ Láng Hồ Tây (1000