Quần xã sinh vật rất quan trọng trong quá trình thực hiện các chức năng của hệ sinh thái; tuy nhiên, 99% vi sinh vật trong tự nhiên không thể nuôi cấy được. Do đó, việc nghiên cứu vai trò của các hệ vi sinh vật này trong môi trường tự nhiên còn rất hạn chế. Metagenomics, thông qua việc giải trình tự toàn bộ metagenome, là một phương pháp hiệu quả cho phép nghiên cứu độ đa dạng loài cũng như khai thác các enzym với hoạt tính xúc tác sinh học mới của các vi khuẩn không nuôi cấy được từ hệ sinh thái trong các môi trường tự nhiên. Ngày nay, nhờ có sự phát triển của các máy giải trình tự gen thế hệ mới với thời gian giải mã bộ gen cực ngắn kết hợp với ứng dụng các công cụ tin sinh học mà metagenomics đã trở thành một phương pháp nghiên cứu rất hữu hiệu để tìm các gen mới và đa dạng vi sinh vật mà không cần nuôi cấy. Chính vì vậy, hiện số lượng các nghiên cứu đa hệ gen của khu hệ vi sinh dựa trên việc giải mã toàn bộ hệ gen bằng máy giải trình tự thế hệ mới không ngừng gia tăng. Metagenome đầu tiên được giải trình tự toàn bộ và công bố là vào năm 2004, với kích thước 76 Mbp [82]. Sau đó, ứng dụng phương pháp metagenomics, các nhà khoa học đã tiến hành một loạt các nghiên cứu về đa dạng hệ vi sinh vật và khai thác các gen mới trong các mẫu môi trường khác nhau như môi trường biển [40], ruột người [8, 20], dạ cỏ bò [14, 29] và phân động vật [48].
Bằng phương pháp metagenomics, một số nghiên cứu về hệ vi sinh vật ruột mối đã được tiến hành và bước đầu đã cho cái nhìn bao quát hơn về sự đa dạng hệ vi sinh vật cộng sinh trong ruột một số loài mối bậc cao, như N. ephratae [88],
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
speratus [33], R. flavipes [19] và C. formosanus [35, 53]. Các trình tự DNA mã hóa cho hệ enzym thủy phân lignocellulose cũng đã được khai thác và phân tích từ metagenome hệ vi sinh vật ruột mối N. ephratae [88], N. corniger và A. wheeleri [28]
và R. speratus [78]. Tuy nhiên, hiện vẫn chưa có nghiên cứu nào về đa dạng quần xã vi khuẩn cũng như khai thác các gen có nguồn gốc từ vi khuẩn trong ruột mối C. gestroi tham gia vào quá trình phân giải lignocellulose có trong nguồn thức ăn từ dữ liệu trình tự metagenome hệ vi sinh vật đó. Do đó, nội dung nghiên cứu của đề tài sẽ là:
1. Tách chiết DNA metagenome hệ vi khuẩn cộng sinh trong ruột mối C. gestroi. 2. Phân tích dữ liệu DNA metagenome hệ vi khuẩn ruột mối C. gestroi.
3. Nghiên cứu sự đa dạng hệ vi khuẩn cộng sinh trong ruột mối C. gestroi.
4. Khai thác các trình tự DNA mã hóa enzym tham gia thủy phân lignocellulose từ dữ liệu metagenome của hệ vi khuẩn ruột mối C. gestroi.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Chƣơng 2 – VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU