Phần 4 Kết quả và thảo luận
4.1. Nghiên cứu xác định các điều kiện nuôi cấy tạo vi khuẩn Vibrio fischeri
4.1.2. Nghiên cứu xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển và phát
quang của vi khuẩn Vibrio fischeri
Trong môi trường tự nhiên, các phân tử di động bên ngoài thường bị thay đổi sinh học hoặc thể chất. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát xạ ánh sáng của vi
khuẩn phát sáng trở nên phức tạp hơn. Bên ngồi, các phân tử tín hiệu di động ít khi đạt được mật độ tới hạn trong môi trường biển. Ngược lại, nó có thể thực hiện được nếu vi khuẩn vượt quá mật độ tới hạn khi chúng sống trong các cơ quan. Ví dụ, Vibrio fischeri sống trong các cơ quan không thể tạo ra một enzyme fluorescein phát ra ánh sáng cho đến khi các tế bào đạt tới mật độ tới hạn để giải phóng đủ các phân tử tín hiệu. Điều này lại không quan sát thấy khi Vibrio fischeri được tự do trong nước biển (Engebrecht, 1983, 1984, 1987). Một số vi khuẩn sáng phát ra ánh sáng phát ra ngay khi chúng trên bề mặt da động vật. Nghĩa là sự phát quang sinh học khơng chỉ được kiểm sốt bởi mật độ tế bào mà cịn các yếu tố mơi trường như độ pH, nhiệt độ, độ muối,.... Tác động lên sự phát triển và sự phát quang sinh học của Vibrio fischeri bởi các yếu tố môi trường đã được chứng minh bởi các thí nghiệm. Các điều kiện tối ưu cho sự tăng trưởng khơng hồn tồn giống với những điều kiện cho phát quang sinh học. Vì vậy nghiên cứu này đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường bao gồm: độ pH, nhiệt độ, độ muối đến sự phát triển và phát quang của Vibrio fischeri .
4.1.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH môi trường
Nghiên cứu nhằm tìm ra giá trị pH mơi trường để cường độ phát quang đạt tối ưu. Thí nghiệm được tiến hành theo phương pháp được nêu tại mục 3.5.2.2.a. Kết quả thu được như hình 4.4:
Hình 4.4. Ảnh hưởng của pH môi trường đến sự phát triển và phát quang của Vibrio fischeri
0 0 5.105 1.106 1,5.106 2,5.106 3,5.106 2.106 3.106 5.108 1.109 1,5.109 2.109 2,5.109
Từ đồ thị cho thấy độ pH ở mức 6,0 là tối ưu cho sự phát triển và phát quang của Vibrio fischeri. Mức phát xạ huỳnh quang lớn nhất được phát hiện ở pH trong khoảng từ 6 đến 7. Khác với nghiên cứu của FANG Hongda (FANG Hongda, 2008), đã đưa ra kết quả giá trị pH tối ưu cho sự phát triển là 7,0 và pH tối ưu cho sự phát quang là 6,0. Nghiên cứu của Halmi lại cho thấy vi khuẩn phát quang trong khoảng pH 5,5-7,5 và cường độ phát quang đạt cực đại tại pH=6 (Halmi, 2014). Nhìn chung, để phù hợp cho sinh trưởng và phát quang, Vibrio fischeri được lựa chọn ni cấy ở pH trung tính (6,0-7,0).
4.1.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối
Mục đích nghiên cứu để xác định nồng độ muối trong môi trường khi cường độ phát quang đạt giá trị cao nhất. Kết quả thu được như hình 4.6:
Hình 4.5. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl trong mơi trường đến sự phát triển
và phát quang của Vibrio fischeri
Độ mặn có ảnh hưởng đến sự phát quang của Vibrio fischeri (Cook, 2000) bởi vì nó giúp duy trì áp suất thẩm thấu. Thay đổi áp suất thẩm thấu dẫn đến sự phân ly của tế bào (Onorati, 2004). Trong nghiên cứu này, sự tăng trưởng của Vibrio fischeri là tối ưu ở 2% NaCl. Tác động NaCl đến độ phát sáng của Vibrio
fischeri đã được quan sát thấy. Cường độ ánh sáng lớn nhất được phát hiện ở
nồng độ NaCl 3%. Như vậy, ghi nhận được sự khác nhau của nồng độ NaCl tối ưu cho sự phát triển và phát quang của vi khuẩn. Kết quả này tương đồng với nghiên cứu của FANG Hongda (FANG Hongda, 2008).
0 0 5.105 1.106 1,5.106 2.106 2,5.106 3.106 3,5.106 4.108 8.108 1,2.109 1,6.109 2.109
4.1.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy
Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường được khảo sát tại các nhiệt độ 4ºC, 20ºC, 25ºC, 30ºC, 35ºC. Kết quả thu được như hình 4.6:
Hình 4.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến sự phát triển và phát quang của Vibrio fischeri
Kết quả qua quan sát và đo đạc cho thấy ở nhiệt độ 4ºC và 40ºC vi khuẩn gần như không sinh trưởng và phát sáng. Vi khuẩn Vibrio fischeri sinh trưởng và phát quang trong khoảng nhiệt độ từ 20-30ºC, mạnh nhất trong khoảng 20- 25ºC và sự phát triển cũng như cường độ phát quang đạt cực tại tại khoảng 25ºC. Kết quả này khá tương đồng với nghiên cứu của Stefanie, nghiên cứu của ông đã đưa ra kết luận về giá trị nhiệt độ Vibrio fischeri phát quang sinh học sáng nhất tại 26ºC và ổn định trong khoảng 20-26ºC (Stefanie, 2006). Ngoài ra, Halmi M.I.E nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự phát quang sinh học cũng cho thấy vi khuẩn phát quang tối ưu ở nhiệt độ phòng (26- 27ºC), khoảng nhiệt độ phát quang ổn định 24-30ºC (Halmi, 2014). Nhìn chung, ở một số nghiên cứu nhiệt độ nuôi cấy để độ phát quang ổn định có sự chênh lệch nhẹ. Tuy nhiên, các kết quả đều thống nhất nhiệt độ phát quang tối ưu là nhiệt độ phòng (25-26ºC).
Như vậy, tương đồng với các kết quả nghiên cứu trước đây, ảnh hưởng của pH, thành phần môi trường, độ muối, nhiệt độ thể hiện là rất quan trọng đối với sinh trưởng và phát quang của Vibrio fischeri (Villaescusa, 1996, 1997, 1998). Kết quả nghiên cứu cho thấy môi trường nuôi cấy Photobacterium, nhiệt độ (25-
5.105 0 0 1.106 1,5.106 2,5.106 2.106 3.106 5.108 1.109 1,5.109 2.109 2,5.109
26ºC), nồng độ muối NaCl 2%, pH 6-7 là điều kiện tối ưu để nuôi cấy tạo vi khuẩn Vibrio fischeri.