3 Nghiên cứu một số đặc điểm của chủng HR5.1
3.2.3 Khả năng phân hủy 2,4,5-T của chủng vi khuẩn HR5.1
Để đánh giá khả năng sử dụng 2,4,5-T của chủng vi khuẩn HR5.1 chúng tôi đã tiến hành phân tích lượng 2,4,5-T còn lại trong dịch nuôi cấy có và không có vi sinh vật (mẫu đối chứng) bằng phương pháp sắc ký. Mẫu đem đi phân tích được nuôi lắc ở 30oC và bổ sung 200ppm 2,4,5-T. Kết quả được trình bày ở bảng 3.5 và hình 3.13.
Bảng 3.5 Khả năng phân hủy 2,4,5-T bởi HR 5.1
Hàm lượng thu hồi 2,4,5-T bị loại bỏ (%) Không có vi sinh vật (ppm) Có vi sinh vật (ppm)
183,35 117,9 35,7%
Từ kết quả bảng 5 và hình 3.13 ta thấy chủng HR5.1 sau một tuần nuôi cấy đã sử dụng được 35,69% lượng 2,4,5-T đưa vào môi trường nuôi cấy.
Liên quan tới khả năng sử dụng 2,4,5-T tác giả Nguyễn Thanh Thủy và cộng sự đã công bố chủng nấm FDN41 có khả năng loại bỏ 43,46% lượng 2,4,5-T đưa vào sau 20 ngày nuôi lắc. Chủng này phân hủy 2,4,5-T trong môi trường chỉ chứa 2,4,5-T là nguồn cacbon và năng lượng duy nhất [12]. La Thanh Phương và cộng sự đã phân lập được chủng Pseudomonas sp BDN15 cũng từ nguồn đất ô nhiễm tại sân bay Đà Nẵng, chủng này có khả năng phân hủy 39,37% 2,4,5-T trong 90 ngày ở điều kiện tĩnh và nồng độ 2,4,5-T ban đầu là 1000 ppm đây cũng là nguồn năng lượng và carbon duy nhất trong môi tường nuôi cấy [6]. Khi so sánh trình tự nucleotid của chủng BDN15 và chủng HR5.1 cho thấy trình tự của chúng giống nhau 94%. Điều này cho thấy tuy hai chủng BDN15 và HR5.1 cùng thuộc chi Pseudomonas nhưng chúng có thể là hai chủng khác nhau, đây là sự đa dạng của sinh vật có mặt trong vùng bị ô nhiễm.
Trên thế giới có khá nhiều nghiên cứu công bố về sinh vật có khả năng phân hủy 2,4,5-T. Theo Haugland và cộng sự đã công bố khả năng phân hủy mạnh 2,4-D và 2,4,5-T của một số chủng vi khuẩn. Với đặc tính sinh trưởng nhanh của vi khuẩn, chỉ sau 24h nuôi, chủng Pseudomonas cepacia AC1100 đã phân hủy được 960 μg/ml 2,4,5-T, 280 μg/ml 2,4-D. Chủng này thậm chí còn có khả năng phân hủy hỗn hợp 2,4,5-T và 2,4-D tuy nhiên khả năng phân hủy hai chất này giảm hẳn xuống còn 26 μg/ml 2,4,5-T và 24 μg/ml 2,4-D [26]. Người ta đã tạo ra một chủng tái tổ hợp có nguồn gốc từ chủng
Pseudomonas cepacia AC1100 được nhận thêm plasmid pJP4 quy định khả năng phân hủy 2,4-D từ chủng Alcalugenes eutrophus JMP134, chủng này được đặt tên là RHJ1. Chủng tái tổ hợp RHJ1 có khả năng phân hủy mạnh chất độc ở môi trường có bổ sung riêng rẽ 2,4,5-T, 2,4-D cũng như môi trường có bổ sung hai loại cơ chất này [26].
Như vậy chủng HR5.1 có khả năng phát triển tốt trên các nguồn cơ chất khác ngoài 2,4,5-T như PAH, 2,4-D, điều này rất phù hợp với công nghệ xử lý bằng bioreactor. Vi khuẩn HR5.1 có khả năng phân hủy khá tốt 2,4,5-T điều này đóng góp thêm hiểu biết về vi sinh vật có mặt trong bioreactor nhằm hoàn thiện công nghệ này.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết Luận
1. Từ 3 mẫu đất ở trong bioreactor HRK3, HRK4, HRK5, 3 chủng vi khuẩn HR3.1, HR4.1, HR5.1 đã được phân lập. Chủng HR3.1 có khả năng phát triển trên môi trường SH1/5 có bổ sung 2,4-D, Chủng HR4.1 và HR5.1 có khả năng phát triển trên môi trường SH1/5 có bổ sung 2,4,5-T.
2. Chủng vi khuẩn HR5.1 là vi khuẩn Gram âm, khuẩn lạc hình tròn, mầu trắng đục, đường kính từ 1,9-2,1 mm. Chủng HR5.1 có dạng que ngắn kích thước khoảng 1,6-1,9 x 0,5-0.6 μm. Chủng HR5.1 có mối quan hệ gần gũi với các loài thuộc chi Pseudomonas đặc biệt trình tự gen 16S rRNA của chủng HR5.1 có độ tương đồng cao tới 98% với một số loài thuộc chi Pseudomonas. Chủng HR5.1 được đặt tên là chủng Pseudomonas sp. HR5.1.
3. Chủng HR5.1 phát triển tốt nhất trên môi trường SH1 và phát triển yếu trên môi trường khoáng có chứa 2,4,5-T. Vi khuẩn HR5.1 có khả năng phát triển tốt trên môi trường SH1/5 có chứa PAH.
4. Chủng HR5.1 phát triển tốt ở nồng độ 2,4,5-T bổ sung từ 50 ppm đến 200 ppm, giảm dần ở nồng độ 2,4,5-T 300 ppm.
5. Trên môi trường SH1/5 chứa 200 ppm 2,4,5-T sau 1 tuần, chủng HR5.1 phân hủy 35,7%.
Kiến nghị
1. Tiếp tục nghiên cứu khả năng phân hủy các nguồn carbon khác như PAH, 2,4-D, dioxin .v.v. của chủng vi khuẩn HR5.1 nhằm đánh giá khả năng phân hủy nhiều loại chất độc của chủng này.
2. Nghiên cứu sâu hơn về gen chức năng tham gia quá trình phân hủy 2,4,5-T và 2,4-D của chủng HR5.1
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
1. Đặng Thị Cẩm Hà, Nguyễn Bá Hữu, Mai Anh Tuấn, Nguyễn Đương Nhã, Nguyễn Quốc Việt, Nguyễn Nguyên Quang (2008), Khảo sát vi sinh vật trong vùng nhiễm chất diệt cỏ chứa dioxin ở khu vực sân bay Đà Nẵng và khử độc đất nhiễm ở điều kiện phòng thí nghiệm, Tạp chí Công nghệ Sinh học, 6(4A), tr. 837-846.
2. Đặng Thị Cẩm Hà, Phạm Hữu Lý, Nguyễn Bá Hữu, Nguyễn Thị Đệ, Nghiêm Ngọc Minh, Nguyễn Đương Nhã, Mai Anh Tuấn, La Thanh Phương, Nguyễn Thị Sánh, Nguyễn Thu Thủy, Đỗ Bích Thanh, Đỗ Ngọc Tuyên, Nguyễn Văn Minh, Nguyễn Văn Hồng (2005), Nghiên cứu phát triển công nghệ phân hủy sinh học và kỹ thuật nhả chậm làm sạch chất độc hóa học trong đất, Báo cáo nghiệm thu đề tài nhà nước thuộc chương trình 33, Hà Nội.
3. Đặng Thị Cẩm Hà (2008). Nghiên cứu xử lý tẩy độc một số hợp chất hữu cơ chứa clo bằng các phương pháp hóa học và sinh học tiên tiến. Báo cáo nghiệm thu đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội.
4. Hoàng Anh Cung (1993). Ảnh hưởng của 2,4,5-T đến cây lúa và vi sinh vật trong đất. Chất diệt cỏ, tác hại lâu dài đối với con người và thiên nhiên. Hội thảo quốc tế lần II: 139-141.
5. Hoàng Thị Mỹ Hạnh, Nguyễn Thanh Thủy, Ngô Xuân Quý, Nghiêm Xuân Trường, Nghiêm Ngọc Minh, Đặng Thị Cẩm Hà (2004), Khả năng phân hủy 2,4-D và dibenzofuran của chủng nấm sợi FDN20, Tạp chí Công nghệ Sinh học, 2(4), tr. 517-528.
6. La Thị Thanh Phương, Nghiêm Ngọc Minh, Đặng Thi Cẩm Hà (2005). Một số đặc điểm sinh học và khả năng phân sử dụng 2,4,5-T của chủng vi khuẩn BDN15 phân lập từ vung đất ô nhiễm chất độc hóa học. Tạp Chí Công nghệ Sinh học 3(3): 389-396, 2005.
7. Lê Trần Bình, Phan Văn Chi, Nông Văn Hải, Trương Nam Hải, Lê Quang Huấn (2003). Áp dụng các kĩ thuật phân tử trong nghiên cứu tài nguyên sinh vật Việt Nam. Nhà xuất bản KH&KT Hà Nội: 325-329.
8. Nguyễn Bá Hữu, Đặng Thị Cẩm Hà (2007), Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học phân tử của ba chủng vi khuẩn sử dụng 2,4-D phân lập từ đất nhiễm chất diệt cỏ chứa dioxin tại Đà Nẵng, Tạp chí Sinh học, 29(4), tr. 80-85.
9. Nguyễn Bá Hữu. 2002. Nghiên cứu các nhóm vi sinh vật và khả năng phân hủy hydrocacbon thơm đa nhân của một số chủng vi khuẩn trong quá trình xử lí ô nhiễm dầu tại Khe Chè, Quảng Ninh. Luận án thạc sĩ sinh học.
10. Nguyên Đương Nhã, Nghiêm Ngọc Minh, Nguyễn Ngọc Bảo, Đặng Thị Cẩm Hà (2005), Khả năng phân hủy hydrocarbon thơm đa nhân và dibenzofuran của chủng xạ khuẩn XKDN12, Tạp chí công nghệ sinh học, 3(1), tr. 123-132.
11. Nguyễn Thanh Thủy, Hoàng Thị Mỹ Hạnh, Nghiêm Ngọc Minh, Đặng Thị Cẩm Hà (2006), Nghiên cứu phân loại và khả năng phân hủy chất độc của chủng nấm sợi FDN22 phân lập từ đất xử lý ô nhiễm chất độc hóa học, Tạp chí công nghệ sinh học, 4(1), tr. 125-132.
12. Nguyễn Thanh Thủy, Hoàng Thị Mỹ Hạnh, Vũ Xuân Đạt, Nghiêm Ngọc Minh, Đặng Thị Cẩm Hà (2007). Phân loại và khả năng phân hủy chất diệt cỏ 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid của chủng nấm sợi FDN41 phân lập từ đất nhiễm chất diệt cỏ/dioxin. Tạp chí công nghệ sinh học, 6(1), tr. 119-126
13. Nguyễn Thị Sánh, Nghiêm Ngọc Minh, Đặng Thị Cẩm Hà (2005). Phân loại và nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng lên sự phát triển của chủng
vi khuẩn kị khí không bắt buộc SETDN1 từ đất nhiễm độc hóa học tại Đà Nẵng. Tạp chí Công nghệ Sinh học. 3(2): 257-264.
14. Nguyễn Văn Minh (2003). Nghiên cứu tẩy độc ở Việt Nam. Hội thảo Việt Nam-Hoa Kỳ về các phương pháp xác định, xử lý và đánh giá vùng ô nhiễm dioxin: 80-85.
15. Trần Xuân Thu (2003). Bước đầu đánh giá mức độ ô nhiễm dioxin trong môi trường Việt Nam. Hội thảo Việt Nam-Hoa Kỳ về các phương pháp xác định, xử lý và đánh giá vùng ô nhiễm dioxin: 38-47.
16. Trịnh Ngọc Bảo, Phan Thị Hoan, Đào Ngọc Phan, Nguyễn Thị Vĩnh (1993). Nghiên cứu nhiễm sắc thể ở thế hệ F2 của những người tiếp xúc với chất độc hóa học trong cuộc chiến tranh Việt Nam. Chất diệt cỏ, tác hại lâu dài đối với con người và tự nhiên. Hội thảo quốc tế lần II: 399-402.
17. Võ Quý, Đặng Huy Huỳnh, Mai Đình Yên, Phùng Tửu Bôi, Phạm Bình Quyền (2002). Thử đánh giá lại hậu quả của chất mầu da cam/dioxin lên một trường tại vùng a lưới sau gần 30 năm kết thúc chiến tranh. Chất diệt cỏ, tác hại lâu dài đối với con người và thiên nhiên. Hội thảo quốc tế lần II: 205-213.
Tài liệu tiếng nƣớc ngoài
18. Barry Dellinger (2003). Treatment and prevention of formation of dioxins. U.S.-Viet Nam Scientific workshop on dioxin screening, remediation methodologies and site characterization: 76-79.
19. Bunge, M., Adrian, L., Klaus, A., Opel, M., Lorenz, W.G., Andresen, J.R., Gorisch, H., Lechner, U (2003). Reductive dehalogenation of chlorinated dioxins by an anaerobic bacterium. Nature. 421: 357-360.
20. Dang T. C. H., Mai A. T., Nguyen Q. V., Nguyen T. S., Trinh K. S., Olaf P (2004). Biodegradation of 2,3,7,8 TCDD by anaerobic and aerobic
microcosms collected from bioremediation treatments for cleaning up dioxin contaminated soils. Dioxin in Viet Nam: Characterisation, monitoring, remediation and effects. Organohalogen compounds. 66: 3695-3701.
21. Daubaras, D.L., Danganan, C.E., Hubner, A., Ye, R.W., Hendrickson, W., Chakrabarty, A.M (1996). Biodegradation of 2,4,5- trichlorophenoxyacetic acid by Burkholderia cepacia strain AC1100: evolutionary insight. Gene. 179: 1-8.
22. Dinh H (1984). Long-term changes in dense inland forest following herbicidal attack. Herbicides in war, the long-term Ecology and Human Consequences. Taylor and Francis: 31-32.
23. Dipak Roy, Baton Rouge (1989). Detoxification of chlorinated aromatic compounds by organism NRRL B-18087. United States Patent 4804629.
24. Dolezar S., Buzer H. R., Rappe C. (1991). Polychlordibenzothiophenes, the sulphur analogues of the polychlordibenzofurans identified in incineration sample. Environ. Scien. Technol. 25: 1637-1643.
25. Habe H., Chung J., Lee J., Kasuga K., Yoshida T., Nojiri H., and Omori T (2001), Degradation of Chlorinated dibenzofurans and Dibenzo-p- Dioxins by Two Types of Bacteria Having Angular Dioxygenases with Different Features, Appl. Environ. Microbiol. 67: 3610-3617.
26. Haugland R.A.; Schelenm D.J. ; Lyons R.P.III ; Sferra P.R; Chakrabarty A.M (1990). Degradation of the chlorinated phenoxyacetate herbicides 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid by pure and mixed bacterial cultures. Appl. Environ. Microbiol. 56, pp 1357 1362.
27. Hong, H. B., Chang, Y. S., Nam, I. H., Fortnagel, P., and Schmidt, S (2002). Biotransformation of 2,7-Dichloro-and 1,2,3,4- tetrachlorodibenzo-p- dioxin by Sphingomonas wittichii RW1. Appl. Environ. Microbiol. 68: 2584- 2588.
28. Itoh K., Tashiro Y., Uobe K., Kamagata Y., Suyama K., Yamamoto H (2004), Root nodule Bradyrhizobium spp. Harbor tfdAα and cadA, homologous with gene encoding 2,4-dichlorophenoxyacetic acid-degrading proteins, Appl Environ Microbiol, 70, pp. 2110-2118.
29. Jesus G.M. Silvia G.A., Ana I.A., Francisco R.V (1999). Use of 16S- 23S ribosomal genes spacer region in studies of prokaryotic diversity. Journal Microbiol Methods. 36: 55-64.
30. Jik A.Field, Reyes Sierra (2004). Review of scientific literature on microbial dechlorination and chlorination of key chlorinated compounds: 7-23.
31. Kahng HY, Nam K, Kukor JJ, Yoon BJ, Lee DH, Oh DC, Kam SK, Oh KH (2002). PAH utilization by Pseudomonas rhodesiae KK1 isolated from a former manufactured-gas plant site. Microbiol Biotechnol. 60(4). pp 475-80.
32. Kilbane J.J., Chatterjee D.K., Karns J.S., Kellogg S.T., and Chakrabarty A.M (1982). Biodegradation of 2,4,5-Trichlorophenoxyacetic acid by a pure culture of Pseudomonas cepacia. Applied and environmental microbiology. 44: 72-78.
33. Kitagawa W, Takami S, Miyauchi K, Masai E, Kamagata Y, Tiedje JM, Fukuda M (2002). Novel 2,4-dichlorophenoxyacetic acid degradation genes from oligotrophic Bradyrhizobium sp. strain HW13 isolated from a pristine environment. Journal of Bacteriology, Vol. 184, No. 2, p. 509-518,
34. Krisztina Gábor. (2006). Molecular analysis of halorespiration in sesulfitobacterium spp.: catalysis and transcriptional regulation: 3-27. 28.1
35. Liyama, N., Atsushi, T., Hitoshi, I., and Sadayori, H (2003). An introduction of biodegradation system of dioxin in contaminated water and soil. Organohalogen compounds. 63: 256-259.
36. Mai P., O. Stig Jacobsen, J. Aamand (2001). Mineralization and co- metabolic phenoxyalkanoic acid herbicide by a pure bacterial culture isolated from an aquifer. Appl. Microbiol. Biotechnol. 56: 486-490 37
37. Olga Maltseva, Catherine McGowan, Roberta Fulthorpe and Patrick Oriel (1996). Degradation of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid by haloalkaliphilic bacteria Microbiology 142, pp 1115-1122 38
38. Park W; Jeon C O; Cadillo H; DeRito C; Madsen E L (2004). Survival of naphthalene-degrading Pseudomonas putida NCIB 9816-4 in naphthalene- amended soils: toxicity of naphthalene and its metabolites. Microbiol Biotechnol. 64(3) pp 429-35 39
39. Sambrook J, Russell D. W. (2001). Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY. 40
40. Schecter A., Thomas A. Gasiewicz (2003), Dioxin and health, A John Wiley Sons, Inc, New York. 41
41. Sinkkonen S., Paasivirta J. (2000). Degradation half-life times of PCDDs, PCDFs and PCBs for environmental fate modeling. Chemosphere
40: 943-949. 42
42. Stellman, J.M., Stellman, S.D., Christian, R., Weber, T.A., Tomassalla (2003). The extent and patterns of usage of agentorange and the herbicides in Vietnam. Nature. 422: 681-687. 43
43. The agrochemicals handbook. 1991. 3rd ed, Cambridge, Royal Society of Chemistry. 44
44. Top E. M., Holben W. E. , Forney L. J (1995), Characterization of Diverse 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid-Degradative Plasmids Isolated from Soil by Complementation, Applied and environmetal microbiology, 61(5), pp. 1691-1698. 45
45. Travkin V. M., A. P. Jadan, F. Briganti, A. Scotzzafava, L. A. Golovleva (1997). Characterisation of an intradiol dioxygenase involved in the biodegradation of the chlorophenoxy herbicides 2,4-D and 2,4,5-T. FEMS Letters 407: 69-72 46