TRANG THÔNG TIN LUẬN ÁN
Tên luận án: Đa dạng di truyền vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học và ứng dụng xử lý nước thải sau biogas của trại chăn nuôi heo ở đồng bằng sông Cửu Long
Chuyên ngành: Vi sinh vật học
Mã số: 62420107
Họ tên Nghiên cứu sinh: Huỳnh Văn Tiền
Người hướng dẫn: PGS. TS. Trương Trọng Ngô và PGS. TS. Ngô Thị Phương Dung
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Cần Thơ
1. TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN ÁN:
Đề tài “Đa dạng di truyền vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học và ứng dụng xử lý nước thải sau biogas của trại chăn nuôi heo ở đồng bằng sông Cửu Long” được thực hiện tại phòng thí nghiệm Vi sinh vật môi trường thuộc Viện nghiên cứu và phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ và các phòng thí nghiệm có liên quan từ tháng 10/2010 đến tháng 08/2014.
Mục tiêu luận án là (i) phân lập và tuyển chọn được một số dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học có tỷ lệ kết tụ cao từ nước thải sau biogas của trại chăn nuôi heo ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long; (ii) đánh giá đa dạng di truyền các dòng vi khuẩn đã tuyển chọn; (iii) tiến hành tối ưu hóa điều kiện tổng hợp chất kết tụ sinh học của 2 dòng vi khuẩn có tỷ lệ kết tụ sinh học cao nhất, đặc trưng cho từng môi trường phân lập và ứng dụng xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas.
Kết quả phân lập được 221 dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học trên 2 môi trường chọn lọc có tỷ lệ kết tụ từ 1,21 – 80,28%. Khảo sát 34 dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học được tuyển chọn, có tỷ lệ kết tụ từ 21,34 – 80,28% cho thấy đa số khuẩn lạc hình tròn, có bề mặt ướt và nhày nhớt, tế bào vi khuẩn chủ yếu có dạng hình que, chuyển động và thuộc nhóm Gram dương. Xây dựng cây phả hệ di truyền dựa vào trình tự gen 16S rRNA bằng phương pháp Maximum-Likelihood, đánh giá đa dạng nucleotide thông qua chỉ số đa hình trình tự nucleotide (Pi), đa hình chiều dài nucleotide (Theta) và số Haplotype. Kết quả xác định mối quan hệ di truyền 18 dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học protein, có 14/18 dòng vi khuẩn tương đồng 97-99% với các chủng thuộc loài Bacillus megaterium; có 3/18 dòng vi khuẩn tương đồng 98-99% với các chủng thuộc loài Bacillus aryabhattai; dòng vi khuẩn còn lại tương đồng 100% với chủng thuộc chi Bacillus sp.. Qua khảo sát 16 dòng vi khuẩn tổng hợp hợp chất kết tụ sinh học polysaccharide có 11/16 dòng vi khuẩn tương đồng với chi Bacillus; 3/16 dòng vi khuẩn tương đồng với chi Klebsiella; 2/16 dòng vi khuẩn thuộc chi Sphingobacterium. Xác định mối quan hệ di truyền các chủng vi khuẩn, có 24/34 chủng vi khuẩn tương đồng 99-100% thuộc loài Bacillus megaterium và loài Bacillus aryabhattai; 10/34 chủng tương đồng 98-100% thuộc loài Klebsiella pneumoniae, Bacillus amyloliquefaciens và Sphingobacterium sp. và các chỉ số đa dạng nucleotide giữa các chủng vi khuẩn này lần lượt là Pi = 0,090, Theta = 0,156 và Haplotypes = 16. Từ các kết quả trên cho thấy sự đa dạng di truyền của các chủng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học cũng như sự đa dạng sinh học của vi khuẩn trong tự nhiên. Kết quả tối ưu điều kiện tổng hợp chất kết tụ sinh học của 2 chủng vi khuẩn đặc trưng cho 2 môi trường phân lập: (1) Điều kiện tối ưu cho chủng vi khuẩn Bacillus megaterium strain LA51P: pH môi trường nuôi cấy 5,7, nhiệt độ 29oC và thời gian 124 giờ với thành phần môi trường tối ưu gồm tinh bột (0,85%), glutamate (6,6%) và CaCl2 (0,9%) cho tỷ lệ kết tụ 95,78% với dung dịch kaolin ở pH 7, sau 5 phút để lắng, bổ sung dung dịch MgSO4 (0,1%) và 0,2% dịch nuôi sinh khối vi khuẩn. Khối lượng chất kết tụ sinh học được ly trích ở môi trường tối ưu là 4,9g/l cho tỷ lệ kết tụ tương đương với dịch vi khuẩn. (2) Điều kiện tối ưu cho chủng vi khuẩn Bacillus aryabhattai strain KG12S: pH môi trường nuôi cấy 5,9, nhiệt độ 29oC và thời gian 122 giờ với thành phần môi trường tối ưu cho khả năng tổng hợp chất kết tụ sinh học gồm glucose (1,12%), glutamate (5,7%), K2HPO4 (0,4%) và KH2PO4 (0,8%) cho tỷ lệ kết tụ 96,87% với dung dịch kaolin sau 5 phút để lắng, bổ sung dung dịch CaCl2 (0,1%) và 0,2% dịch nuôi sinh khối vi khuẩn. Chất kết tụ sinh học được ly trích ở môi trường tối ưu là 4,8g/l và tỷ lệ kết tụ với dung dịch kaolin tương đương với dịch vi khuẩn.
