3.2.3.1. Đặc điểm sắc tố quang hợp
Sự khác biệt giữa các loại bacteriochlorophyll (Bchl) dẫn đến sự khác nhau về cực đại của quang phổ hấp thụ trong vùng ánh sáng đỏ là đặc trưng cơ bản để phân biệt VKTQH với các vi sinh vật quang dưỡng khác [2].
Ba chủng VKTQH DQ41, DD4, FO2 được nuôi cấy kỵ khí, có ánh sáng trong môi trường DSMZ 27 lỏng. Sau 4 ngày nuôi cấy, cả 3 chủng đều đạt tới giữa pha sinh trưởng (pha log). Dịch huyền phù tế bào được lấy ra để đo phổ hấp thụ trên máy quang phổ. Kết quả được trình bày ở Hình 3.17.
Hình 3.17. Phổ hấp phụ dịch huyền phù tế bào của 3 chủng DD4 (A), DQ41 (B), FO2 (C)
Trong vùng phổ 700 - 900 nm, chủng DD4 có cực đại tại bước sóng 806 và 866 nm, chủng DQ41 có cực đại tại bước sóng 804 và 865 nm và chủng FO2 có cực đại tại bước sóng 805 và 863 nm. Như vậy, chúng đều có các điểm cực đại ở vùng 800 - 890 nm đặc trưng cho bacteriochlorophyll a như mô tả trong nghiên cứu trước [16]. Kết quả này cho thấy cả 3 chủng nghiên cứu đều chứa Bchl a.
Ngoài Bchl, VKTQH còn chứa nhóm sắc tố khác là carotenoid. Carotenoid ở VKTQH cũng rất đa dạng, đặc trưng cho từng loài và cũng khác hẳn với nhóm sắc tố này ở tảo và thực vật bậc cao về cấu trúc. Chủng DD4 có các cực đại tại 591nm, chủng DQ41 có các cực đại tại 406, 445, 464, 492, 591nm, chủng FO2 có các cực đại tại 460, 491, 591 nm. Các cực đại hấp thụ này phù hợp với phổ hấp thụ của họ spirilloxanthin.
Với những đặc điểm cơ bản này, theo khóa phân loại của Bergey, ba chủng VKTQH DQ41, DD4 và FO2 khác với hai loài thuộc chi Rhodopseudomonas là R. viridis và R. sulfoviridis có chứa bacteriochlorophyll b và carotenoid chủ yếu là 1,2- dihydroneurosporene và 1,2-dihydrolycopene.
Theo nghiên cứu của Plennig và Trueper (1992), khả năng tổng hợp sắc tố ở tế bào VKTQH phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện sinh trưởng. Các loài trong chi
Rhodopseudomonas có khả năng tổng hợp sắc tố khi sinh trưởng ở điều kiện hiếu khí, tối [16]. Để xác định khả năng tổng hợp sắc tố của 3 chủng lựa chọn, chúng tôi nuôi cấy chúng trên đĩa petri chứa môi trường DSMZ 27 có bổ sung 2% thạch và nuôi ở điều kiện kỵ khí, sáng và hiếu khí, tối. Kết quả xác định ảnh hưởng của oxy và ánh sáng đến khả năng tổng hợp sắc tố của các chủng lựa chọn cho thấy chúng đều sinh trưởng được trong điều kiện hiếu khí, tối nhưng khả năng tổng hợp sắc tố bị ức chế một phần, màu sắc khuẩn lạc trở nên hồng nhạt hoặc mất màu (Hình 3.18).
Hình 3.18. Khả năng tạo sắc tố quang hợp của VKTQH ở hai điều kiện (A) kỵ khí, sáng và (B) hiếu khí, tối
Kết quả thu được khẳng định rằng ba chủng lựa chọn tổng hợp sắc tố quang hợp khi được chiếu sáng. Mặc dù chúng có thể sinh trưởng được trong điều kiện hiếu khí, tối nhưng khả năng tổng hợp sắc tố của chúng đều bị ức chế. Đây cũng là một trong những đặc điểm đặc trưng của chi Rhodopseudomonas.
3.2.3.2. Khả năng sử dụng một số nguồn carbon hữu cơ của ba chủng DQ41, DD4 và FO2
Để xác định khả năng sử dụng một số nguồn carbon cho sinh trưởng của ba chủng DQ41, DD4 và FO2, chúng đã được nuôi trong môi trường DSMZ 27 dịch thể, trong đó acetate lần lượt được thay thế bởi các nguồn carbon bao gồm formate, methanol, succinate, citrate, tartate, benzoate, glycerol và malate. Dịch sinh khối thu được sau 7 ngày nuôi cấy được đo bằng máy quang phổ kế với bước sóng 800 nm để theo dõi mật độ tế bào. Các kết quả thu được so sánh với một số loài
Bảng 3.4. So sánh khả năng sử dụng một số nguồn carbon của ba chủng DQ41, DD4 và FO2 với đại diện của loài Rhodopseudomonas [2, 67]
Chủng Nguồn C DD4 FO2 DQ41 R. palustris R. acidophila R. rutila R. rhenobacensis Formate + + + + ± – + Methanol – – – ± – ± – Acetate ++ ++ ++ + + + + Succinate ++ + + + + + + Citrate + + + ± ± ± – Tartate – – – – – – + Benzoate + + + + – – – Glycerol ++++ ++++ ++++ + + + + Malate +++ ++ ++ + + + +
Chú thích: Sự tăng mật độ tế bào ở bước sóng 800 nm sau 07 ngày nuôi cấy; (++
++), ΔOD> 1,5; (+++), ΔOD từ 1.0 đến 1.5; (++), ΔOD từ 0,5 đến 1,0; (+), ΔOD từ 0,1 đến 0,5; và (-), ΔOD <0,1 (không sinh trưởng).
Kết quả trong Bảng 3.4 cho thấy, cả ba chủng DQ41, DD4 và FO2 đều có khả năng sinh trưởng trên môi trường chứa formate, acetate, succinate, citrate, benzoate, glycerol và malate. Chúng không có khả năng sinh trưởng trên môi trường chưa methanol và tartate. Khả năng sử dụng các nguồn carbon như acetate, succinate, malate và glycerol của 3 chủng vi khuẩn nghiên cứu cũng tương tự như các loài thuộc chi Rhodopseudomonas. Trong số các loài thuộc chi này, có hai loài là R. palustris và R. rhenobacensis và một số chủng thuộc loài R. acidophila có khả năng sử dụng formate là nguồn carbon cho sinh trưởng. Tuy nhiên, loài R. acidophila chỉ sinh trưởng tốt trong môi trường axit [2] và R. rhenobacensis lại có khả năng sử dụng tartate là nguồn carbon [67]. Đặc biệt, cả 3 chủng VKTQH DD4, FO2 và DQ41 đều có khả năng sinh trưởng mạnh trên môi trường chứa nguồn carbon là glycerol. Theo một số nghiên cứu đã được công bố [2, 3, 67], trong số các loài thuộc chi Rhodopseudomonas chỉ có loài R. palustris có khả năng sử dụng benzoate là nguồn carbon duy nhất cho sinh trưởng kỵ khí ngoài sáng.
Như vậy, theo đặc điểm dinh dưỡng carbon thì cả ba chủng VKTQH trong nghiên cứu này gần với loài R. palustris hơn cả. Nhiều đặc điểm hình thái, sinh lý và dinh dưỡng carbon của những chủng này cũng tương tự như loài R. palustris. Để xác định một cách chính xác 3 chủng VKTQH lựa chọn, phương pháp giải trình tự đoạn 16S rRNA đã được sử dụng để đối chiếu và định danh loài trên cơ sở dữ liệu gene 16S rRNA công bố trên ngân hàng gene NCBI.