phân lập từ đất luân canh lúa - màu trong môi trƣờng khoáng tối thiểu
Kết quả phân lập 3 cộng đồng vi khuẩn đƣợc chọn nhƣ sau: CL4M vụ màu tại Cai lậy phân lập đƣợc 17 dòng vi khuẩn, Bình Tân phân lập 15 dòng vi khuẩn của BT50M ở vụ màu và 20 dòng vi khuẩn của BT50L ở vụ lúa. Đặc điểm hình thái và sinh lý của các dòng vi khuẩn này đƣợc mô tả ở Bảng 3.3.
29
Bảng 3.2 Một số đặc điểm hình thái và sinh lý của các dòng vi khuẩn
STT Dòng
Hình thái bên ngoài
Gram Hình dạng tế bào Hình dạng Độ nổi Bờ Bề mặt Màu sắc
1 B50M_1 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng trong - Liên cầu 2 BT50M_2 Tròn Phẳng Không đều Trơn láng Trắng trong - Cầu
3 BT50M_3 Tròn Mô Nguyên Trơn láng Trắng trong - Cầu
4 BT50M_4 Tròn Lài Nguyên Có vân Trắng đục - Que dài
5 BT50M_5 Tròn Lài Nguyên Có vân Trắng đục - Que dài
6 BT50M_6 Tròn Phẳng Không đều Trơn láng Trắng trong + Cầu 7 BT50M_7 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng trong + Cầu
8 BT50M_8 Tròn Mô Nguyên Trơn láng Trắng trong _ Cầu
9 BT50M_9 Tròn Mô Nguyên Trơn láng Trắng trong + Cầu
10 BT50M_10 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng trong + Que ngắn
11 BT50M_11 Tròn Mô Nguyên Trơn láng Vàng - Cầu
12 BT50M_12 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng sữa + Cầu
13 BT50M_13 Tròn Mô Nguyên Trơn láng Trắng trong + Cầu 14 BT50M_14 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng trong + Cầu 15 BT50M_15 Tròn Phẳng Không đều Khô nhăn Trắng sữa + Cầu 16 BT50L_1 Tròn Lài có mấu Nguyên Có Vân Trắng trong - Cầu 17 BT50L_2 Tròn Lài có mấu Nguyên Trơn láng Trắng trong - Cầu 18 BT50L_3 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng trong _ Que ngắn 19 BT50L_4 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng trong + Cầu 20 BT50L_5 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng trong - Que ngắn 21 BT50L_16 Tròn Phẵng Không đều Khô nhăn Trắng sữa - Cầu 22 BT50L_17 Tròn Mô Nguyên Trơn láng Trắng trong - Cầu
23 BT50L_18 Tròn Mô Nguyên Trơn láng Trắng đục + Cầu
24 BT50L_19 Tròn Lài có mấu Không đều Khô nhăn Trắng sữa - Cầu 25 BT50L_20 Tròn Lài có mấu Nguyên Trơn láng Vàng đục - Cầu
26 CL4M_1 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng sữa + Cầu
27 CL4M_2 Tròn Lài Răng cƣa Trơn láng Trắng sữa + Cầu
28 CL4M_3 Tròn Lài Nguyên Có vân Trắng trong + Cầu
29 CL4M_4 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Vàng nhạt - Cầu
30 CL4M_5 Tròn Lài Nguyên Có vân Trắng trong + Que
31 CL4M_6 Tròn Lài có mấu nguyên Trơn láng Vàng đậm + Cầu
32 CL4M_7 Tròn Lài Nguyên Có vân Trắng sữa + Cầu
33 CL4M_8 Tròn Lài Nguyên Có vân Vàng nhạt - Que
30
STT Dòng Hình dạng Hình thái bên ngoài Gram Hình thái
tế bào
Độ nổi Bờ Bề mặt Màu sắc
35 CL4M_10 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng sữa + Que
36 CL4M_11 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng trong - Cầu
37 CL4M_12 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng đục - Cầu
38 CL4M_13 Tròn Lài Nguyên Có vân Vàng nhạt - Cầu
39 CL4M_14 Tròn Lài Nguyên Có vân Trắng sữa + Cầu
40 CL4M_15 Tròn Lài Răng cƣa Có vân Trắng sữa + Que
41 CL4M_16 Tròn Lài Nguyên Trơn láng vàng + Liên cầu
42 CL4M_17 Tròn Lài Nguyên Trơn láng Trắng trong - Cầu Kết quả bảng 3.2 cho thấy hình dạng các dòng vi khuẩn rất đa dạng gồm có các dạng nhƣ sau: Que ngắn, que dài, cầu, liên cầu nhƣng trong đó dạng cầu chiếm đa số với 76,2% và dạng liên cầu ít nhất chiếm tỷ lệ 4,8%. Gram âm chiếm tỷ lệ 50% và gram dƣơng cũng chiếm tỷ lệ 50%. Nhƣ vậy, trong 42 dòng vi khuẩn, tỷ lệ vi khuẩn thuộc gram âm bằng với dòng vi khuẩn thuộc gram dƣơng và vi khuẩn dạng hình cầu chiếm đa số.
31
Hình 3.5 Hình dạng tế bào bốn nhóm vi khuẩn điển hình cho các dòng vi khuẩn phân lập đƣợc: (a) Vi khuẩn dạng hình liên cầu, (b) Vi khuẩn hình cầu, (c) Vi khuẩn hình que
ngắn, (d) Vi khuẩn hình que dài
Thí nghiệm đƣợc thực hiện với 10 nhóm dòng vi khuẩn đƣợc bố trí thí nghiệm (BT50M: 3 nhóm ở vụ màu; BT50L: 4 nhóm ở vụ lúa; CL4M: 3 nhóm ở vụ màu) để đánh giá khả năng phân hủy Butachlor ở nồng độ 20 ppm trong môi trƣờng khoáng tối thiểu. Theo Hình 3.6 cho thấy sau 32 ngày nuôi ủ có 8/10 nhóm dòng vi khuẩn phân hủy Butachlor bao gồm : CL4M1, CL4M2, CL4M3, BT50L1, BT50L4, BT50M1, BT50M2, BT50M3, khác biệt có ý nghĩa so với đối chứng với tỷ lệ phân hủy Butachlor của các nhóm dòng vi khuẩn này tƣơng ứng là 7,4%, 8,89%, 8%, 8%, 9,5%, 11,3%, 10,2% và 9%. Các nhóm dòng vi khuẩn này đều khác biệt có ý nghĩa so với đối chứng. Tỷ lệ Butachlor bị phân hủy nhiều nhất ở nhóm dòng vi khuẩn BT50MN1 (11,26%) ở vụ màu. Trong cùng một ruộng luân canh lúa - màu trong giai đoạn trồng lúa có nhóm dòng vi khuẩn BT50L1 phân hủy Butachlor thấp hơn các nhóm vi khuẩn BT50M1, BT50M2 và BT50M3 ở vụ màu. Tƣơng tự, nhóm vi khuẩn BT50L4 ở vụ lúa phân hủy Butachlor thấp hơn hai nhóm vi khuẩn BT50M1 và BT50M2 ở vụ màu nhƣng đối với nhóm BT50M3 ở vụ màu thì tỷ lệ phân hủy Butachlor của nhóm dòng vi khuẩn BT50L4 ở vụ lúa phân hủy tốt hơn. Nhìn chung, tỷ lệ phân hủy Butachlor của nhóm dòng vi khuẩn vụ màu hiệu quả hơn vụ lúa.
C a
d b
32
Hình 3.6 Khả năng phân hủy thuốc Butachlor của các nhóm vi khuẩn trên mô hình luân canh lúa - màu sau 32 ngày nuôi cấy (n = 4)
3.5 Sự đa dạng về mặt di truyền của hệ vi khuẩn hiếu khí phân hủy Butachlor phân lập từ đất luân canh lúa - màu
Các nhóm dòng vi khuẩn BT50M1, BT50M2 và BT50M3 đƣợc phân lập từ hệ vi khuẩn BT50M ở vụ màu, tƣơng tự các nhóm vi khuẩn BT50L1 và BT50L4 đƣợc phân lập từ hệ vi khuẩn BT50L ở vụ lúa, BT50M và BT50L là hai hệ vi khuẩn thuộc một ruộng luân canh lúa - màu ở huyện Bình Tân. Các nhóm dòng vi khuẩn CL4M1, CL4M2 và CL4M3 đƣợc phân lập từ cộng đồng vi khuẩn CL4M ở vụ màu thuộc một ruộng luân canh lúa - màu ở huyện Cai Lậy. Kết quả phân tích độ tƣơng đồng giữa hệ vi khuẩn BT50M, CL4M ở vụ màu và hệ vi khuẩn BT50L ở vụ lúa thuộc hai huyện Cai Lậy và Bình Tân đƣợc trình bày trong Hình 3.7.Tại huyện Bình Tân trên cùng một ruộng, cấu trúc của hệ vi khuẩn ở vụ lúa và vụ màu có nhiều khác biệt. Cụ thể là độ tƣơng đồng của hệ vi khuẩn BT50M ở vụ trồng màu so với 2 nhóm vi khuẩn BT50L1và BT50L4 đƣợc phân lập từ hệ vi khuẩn BT50L ở vụ lúa lần lƣợt là 20% và 10%. Kết quả phân tích cho thấy điều kiện canh tác giữa lúc trồng lúa và màu có thể ảnh hƣởng đến sự đa dạng và thành phần của các loài vi khuẩn trong đất. Tƣơng tự, sự tƣơng đồng về cấu trúc giữa hệ vi khuẩn CL4M ở vụ màu tại Cai lậy so với hệ vi khuẩn vi khuẩn BT50M vụ màu ở Bình Tân là không cao, chỉ khoảng 10%. Nguyên nhân có thể do vị trí địa lí khác nhau có thể ảnh hƣởng đến sự đa dạng của vi khuẩn trong đất
33
Hình 3.7 Mức độ tƣơng đồng của 8 nhóm dòng vi khuẩn phân hủy Butachlor trên mô hình luân canh lúa - màu
Pearson correlation [0.0%-100.0%] THUY1 100 50 THUY1 . . . . . . . . 3 4 5 2 1 6 7 8 BT50M1 BT50M2 BT50M3 BT50L1 BT50L4 CL4M1 CL4M2 CL4M3
34
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận
Thuốc trừ cỏ chứ hoạt chất Butachlor chỉ đƣợc sử dụng tại huyện Chợ Mới với diện tích sử dụng không nhiều và liều lƣợng sử dụng nằm trong khoảng khuyến cáo.
Đa số các cộng đồng vi khuẩn ở vụ lúa và màu đều có khả năng phân hủy Butachlor nhƣng khả năng xuất hiện cộng đồng vi khuẩn phân hủy Butachlor ở vụ lúa cao hơn ở vụ màu.
Nhóm dòng vi khuẩn phân hủy Butachlor nhiều nhất là BT50M, phân hủy đƣợc11,26% Butachlor.
Sự thay đổi điều kiện canh tác cũng nhƣ vị trí địa lí khác nhau có thể ảnh hƣởng đến cấu trúc cũng nhƣ sự đa dạng về mặt của các hệ vi khuẩn trong đất.
4.2 Kiến nghị
Tiếp tục bố trí thí nghiệm đánh giá khả năng phân hủy của các nhóm vi khuẩn theo từng thời điểm 20, 40 ngày.
Tìm kiếm môi trƣờng thuận lợi cho sự phát triển của các nhóm dòng vi khuẩn trên nhằm hƣớng đến tăng cƣờng khả năng phân hủy Butachlor của các nhóm này.
Phân lập các dòng vi khuẩn thuần có khả năng phân hủy Butachlor trong môi trƣờng MM và môi trƣờng đất.
35
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng việt
1. Lê Văn Khoa, 2010. Ô nhiễm môi trƣờng đất và biện pháp xử lý. Nhà xuất bản Giáo Dục
& Đào Tạo. 104-114.
2. Mai Thành Phụng, Nguyễn Viết Cƣờng, Nguyễn Đức Thuận và Nguyễn Văn thạc, 2013.
Cẩm nang canh Tác Lúa ngắn ngày ở Đồng Bằng Sông Cửu Long theo quy trình 4K. Nhà xuất bản Nông nghiệp.
3. Nguyễn Thị Kiều Oanh, 2013. Phân lập vi khuẩn phân hủy Butachlor trên đất chuyên
canh rau màu tại một số tỉnh ở ĐBSCL. Luân văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành Nông Nghiệp Sạch. Trƣờng Đại học Cần Thơ.
4. Nguyễn Thị Lan Hƣơng, 2013. Khảo sát lưu tồn và phân hủy sinh học Chlopyrifos Ethyl
trên mô hình canh tác rau màu tại một số huyện thuộc ĐBSCL. Luận văn thạc sĩ ngành Sinh thái học. Đại học Cần Thơ. Cần Thơ.
5. Nguyễn Thị Lang – Bùi Chí Bửu, 2005. Sinh học phân tử. Giới thiệu phương
pháp và ứng dụng. Nhà xuất bản nông nghiệp TP. HCM.
6. Nguyễn Thị Tố Quyên, 2013. Khảo sát lưu tồn và phân hủy sinh học Pretilachlor trên
một số ruộng chuyên canh lúa tại ĐBSCL. Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Công nghệ sinh học. Trƣờng Đại học Cần Thơ.
7. Nguyễn Trần Oánh, 2007. Giáo trình Sử dụng Thuốc Bảo vệ Thực Vật. Trƣờng Đại học
Nông nghiệp Hà Nội.
8. Phạm Văn Biên, Bùi Cách Tuyến và Nguyễn Mạnh Chính, 2000. Cẩm nang sử dụng
thuốc Bảo vệ Thực Vật. Nhà xuất bản Nông Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
9. Phạm văn Toàn, 2013. Thực trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật và một số giải pháp
giảm thiểu việc sử dụng thuốc không hợp lý trong sản xuất lúa ở Đồng Bằng sông cửu
Long. Tạp chí Khoa học trƣờng Đại học Cần Thơ.
10.Trần Quang Hùng, 1999. Thuốc Bảo Vệ Thực Vật. NXB Nông Nghiệp Hà Nội.
11.Phan Văn Trí, Trần Thanh Phong và Đỗ Quý Hai, 2009. Ảnh hưởng của Butachlor lên hệ
thống chống oxy hóa của cá trắm cỏ (Ctenopharyngodon idellus). Tạp chí khoa học và công nghệ.
Tài liệu Tiếng anh
12.Anderson, K.A. and Patano, L.K., 1986. The Aquatic Metobilism study of Butachlor.
Mosanato Internal report, MSL – 5436.
13.Ateeq B, Abul farah M, Niamat Ali M, Ahmad W., 2002. Induction of micronuclei và
erythrocyte alterations in the catfish Clarias batrachus by 2,4- dichlorophenoxyacetic acid và butachlor. Mutat. Res. 518:135-144.
14.Brightwell, B.B. and Rueppel, M.L. (1978), Enviromental Fate of Butachlor . Mon- Santo
36
15.Elliott, R.C. and Klemm, G.H. (1987), A study of the Metabolism of Butachlor in the Rat
following Intravenous Adminnistration. Monaso Intenal report, MSL- 5628.
16.Freed, V. H., and C. T. Chiou., 1981. Physicochemical factors in routes and rates of
human exposure to chemicals. Chapter 3 in Environmental health chemistry. J. D.
17.Geng, B.R., Yao, D. and Xue, Q., 2005. Acute toxicity of the pesticide dichlorvos and the
herbicide butachlor to tad-poles of four anuran species. Bull Environ Contam Toxicol 75, 343Ð349.
18.Gerhardt, P., Murray, R.G.E, Wood, WA., Krief, N.K (1994). Methods for general và
molecular bacteriology. American Society for Microbiology. Washington, D.C.
19.Helling, C. S., P. C. Kearney, and M. Alexander., 1971. Behavior of pesticides in soil.
Adv. Agron. 23:147-240.
20.Hutzinger, O., 1981. Environmental and toxicological chemistry at the University of
Amsterdam: Five years of philosophy and practice of environmental health chemistry.
Chapter 2 in Environmental health chemistry. J. D. McKinney, ed. Ann Arbor Science
Publishers Inc., Ann Arbor, Michigan.
21.Jan H. Odejean., 1991. Agro - Pesticide Properties and Funtions in Intergrated crop
protection. Bangkok.
22.Jingwei Zheng, Rong Li, Jianchun Zhu, Jun Zhang, Jian He, Shunpeng Li, Jivàong Jiang.
(2012). Degradation of the chloroacetamide herbicide butachlor by Catellibacterium
caeni sp. Nov DCA-1T. International Biodeterioration & Biodegradation. 73: 16-22
23.Kim NH, Kim DU, Kim I, Ka JO. (2013). Syntrophic biodegradation of butachlor by
Mycobacterium sp. J7A và Sphingobium sp. J7B isolated from rice paddy soil.
Department of Agricultural Biotechnology và Research Institute for Agriculture và Life sciences, Seoul National University, Seoul, Korea.
24.Kole SC, Dey BK (1989). Effect of aromatic amine herbicides on microbial population
và phosphate solubilizing power of the rhizosphere soil of groundnut. Indian Agric. 33:1-8.
25.Krieger, R. (ed.). Hand book of Pesticide Toxicology. Volume 2, 2nd ed. 2001. Academic
Press, San Diego, California., p. 1550.
26.LIU Zhong-zhen, ZENG Fang, HUANG Yu-fen,WANG Rong-hui, YANG Shao-hai.
(2010). Determination of Butachlor by High Performance Liquid Chromatography.
Guangdong Agricultural Sci.
27.Mandy Tu, Callie Hurd and John, M. Randal., 2001. Herbicides Properties. Chapter 6 G
Bovey, R. W., C. Richardson, E. Burnett, M. G. Merkle, and R. E. Meyer. 1978. Loss of spray and pelleted picloram in surface runoff water. J. Environ. Qual. 7(2):178-180.
28.Mansfeldt and Sebesvari, 2010. Pesticide residues in the Mekong Delta, Vietnam: Soil and
sediment analyses and methodical constraints. 92pp.
29.Marer, P. J., M. L. Flint, and M. W. Stimmann., 1988. The safe and effective use of
37
Publication 3324. 387 pps.
30.Min H, Ye YF, Chen ZY, Wu WX, Yufeng D. (2001). Effects of butachlor on microbial
populations và enzyme activities in paddy soil. J.Environ. Sci. Health B 36:581-595.
31.Muthukaruppan, G., Janardhanan, S. and Vijayalakshmi, G. 2005. Sublethal toxicity of the
herbicide butachlor on the earthworm (Perionyx sansibaricus) and its histological changes. J Soils Sediments 5, 82Ð86.
32.Natarajan AT, Darroudi F, Jha AN, Meijers M, Zdzienicka MZ. (1993). Ionizing
radiation induced DNA lesions which lead to chromosomal aberrations. Mutat. Res. 299:297-303.
33.Ohyama T, Jin K, Katoh Y, Chiba Y, Inoue K., 1986. 1,3,5-Trichloro-2- (4-
nitrophenoxy)benzene (CNP) in water, sediments, và shellfish of the Ishikari River. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 37:344-349.
34.Panneerselvam N, Sinha S, Shanmugam G., 1999. Butachlor is cytotoxic and clastogenic
và induces apoptosis in mammalian cells. Indian J. Exp. Biol. 37:888-892.
35.Sherif H. Abd-Alrahman và Mounir M. Salem-Bekhit. (2012). Microbial biodegradation
of butachlor pollution(obsolete pesticide Machete 60% EC). African Journal of Microbiology Research Vol. 7(4), pp. 330-335.
36.Singh, H. and Brightwell, B.B. and Oppenhuizen, M.E., 1982. The Metabolism of
Butachlor in the Rat. Monosato Internal report, MSL- 2145.
37.Singh, H. and Moran, S.J. (1979), Metabolic fate of Butachlor in Rice Foliage and Grain.
Monosato Internal report, MSL- 0855.
38.Singh, H. and Moran, S.J. (1979), Metabolic fate of Butachlor in Rice Foliage and Grain.
Monosato Internal report, MSL- 0855.
39.Taylor, A. W., and D. E. Glotfelty., 1988. Evaporation from soils and crops. Chapter 4 in
Environmental chemistry of herbicides, Vol I. R. Grover, ed. CRC Press,Boca Raton, Fla.
40.Tery R. Roberts. (1999). Metabolic Pathways of Agrochemicals: Herbicides and plant
growth regulators.
41.Tery R. Roberts., 1999. Metabolic Pathways of Agrochemicals part 1: Herbicides and
plant growth regulators. 92 – 96.
42.Thompson, H. M., 1996. Interactions between pesticides; a review of reported effects and
their implications for wildlife risk assessment. Ecotoxicology 5:59-81.
43.Voos, G. and P. M. Groffman., 1997. Relationships between microbial biomass and
dissipation of 2,4-D and dicamba in soil. Biol. Fertil. Soils 24:106-110.
44.Wrong, S.C and Cozad, S.J. (1979), Butachlor Enviromental Chemistry studies. Mosanto
Internal report, MSL- 0950.
45.Wrong, S.C and Cozad, S.J., 1979. Butachlor Enviromental Chemistry studies. Mosanto
Internal report, MSL- 0950.
46.WSSA., 1994. Herbicide Handbook. Weed Science Society of America. Champaign,
38
47.Yena PK, Adhya, TK, Rao VR, 1987. Influence of carbaryl on nitrogenase activity and
combination of Butachlor and carbofuran on nitrogen – fixing microorgaisms in paddy
soil. Pestic SCI: 19; 179 – 184.
48.Yu. YL, Chen YX, LuO Ym, Pan XD, He YF, Wrong MH, 2003. Rapid degration of
i
PHỤ LỤC I
CÁC PHƢƠNG TIỆN VÀ QUI TRÌNH THÍ NGHIỆM Phụ chƣơng 1: Môi trƣờng nuôi cấy
- Dung dịch đệm phosphate (Phosphate buffer) dùng để trích vi khuẩn từ đất: 23,99 g NaH2PO4 và 15,59 g Na2HPO4 pha trong một lít nƣớc cất.
- Môi trƣờng Tryptose Soybean Agar (TSA): 30 g Tryptone Soya Broth (TSB),