Luận án TS: Xác định vi khuẩn lam sinh độc tố cylindrospermopsin - Ngô Thị Diễm My, Đại học Huế 2023

ĐẠI HỌC HUẾ VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGÔ THỊ DIỄM MY XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN LOÀI VÀ KHẢ NĂNG SINH ĐỘC TỐ CYLINDROSPERMOPSIN CỦA VI KHUẨN LAM TRONG MỘT SỐ THỦY VỰC Ở ĐẮK LẮK LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HUẾ, 2023 ĐẠI HỌC HUẾ VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGÔ THỊ DIỄM MY XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN LOÀI VÀ KHẢ NĂNG SINH ĐỘC TỐ CYLINDROSPERMOPSIN CỦA VI KHUẨN LAM TRONG MỘT SỐ THỦY VỰC Ở ĐẮK LẮK LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Chuyên ngành: Sinh học Mã số: 9420101 Người hướng dẫn khoa học: 1. NGUYỄN THỊ THU LIÊN 2. TÔN THẤT PHÁP HUẾ, 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa được công bố bởi bất kỳ tác giả nào hay ở bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.

Tác giả Ngô Thị Diễm My Lời Cảm Ơn Thời gian làm nghiên cứu sinh là giai đoạn tôi đã trải qua rất nhiều khó khăn và thử thách. Để hoàn thành luận án này tôi đã nhận được sự giúp đỡ, động viên và chia sẻ kinh nghiệm của nhiều thầy cô, bạn bè và người thân. Tôi xin gửi đến lời cảm ơn và lòng biết ơn sâu sắc đến cha, mẹ. Người đã sinh ra và nuôi dưỡng tôi đến ngày hôm nay.

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS. Nguyễn Thị Thu Liên và PGS. Tôn Thất Pháp đã tận tâm hướng dẫn, dìu dắt tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.

Dương Thị Thủy và PGS. Bùi Mạnh Hà đã giúp đỡ và hỗ trợ tôi trong quá trình nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS. Trương Thị Hồng Hải đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập tại cơ sở đào tạo.

Xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô phòng thí nghiệm Tế bào, phòng thí nghiệm Công nghệ gen,Viện Công nghệ Sinh học, Đại học Huế. Phòng thí nghiệm Thực vật, bộ môn Tài nguyên Sinh vật và Môi trường, khoa Sinh, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế đã hỗ trợ, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện các thí nghiệm của luận án. Đặc biệt, tôi xin cảm ơn sự hi sinh hết lòng của chồng Đoàn Phúc Quý cùng sự chăm ngoan, khỏe mạnh của con trai Đoàn Hữu Ngọc. Cảm ơn sự động viên về mặt tinh thần của cô giáo Lê Thị Trễ, nguyên giảng viên Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế đã giúp tôi vượt qua khoảng thời gian đầy khó khăn và thử thách này.

Cuối cùng, tôi xin kính dâng luận án này đến hương hồn người cha đã mất, kính tặng mẹ, chồng, con trai và các em. Những người đã chấp nhận khó khăn và dành hết lòng yêu thương, động viên tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận án. Huế, ngày tháng năm 2023 Tác giả Ngô Thị Diễm My MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC.

iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ. ix DANH MỤC BẢNG. xi MỞ ĐẦU.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU. Giới thiệu về vi khuẩn lam. Đặc điểm chung vi khuẩn lam. Phân loại vi khuẩn lam.

Độc tố cylindrospermopsin. Cấu trúc hóa học. Hàm lượng độc tố cylindrospermopsin trong các thủy vực trên thế giới. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên hàm lượng và sinh tổng hợp CYN.

Quá trình tổng hợp độc tố cylindrospermopsin. Độc tính của cylindrospermopsin. Phương pháp xác định VKL có khả năng sinh độc tố CYN. Nhóm gen tham gia quá trình sinh tổng hợp độc tố CYN.

Phương pháp nhận dạng, phân loại VKL có khả năng sinh độc tố CYN. Phương pháp xác định độc tố CYN. Tình hình nghiên cứu về độc tố CYN và các loài VKL có khả năng sinh độc tố CYN trên thế giới và ở Việt Nam. Trên thế giới.

Điều kiện tự nhiên chung của khu vực nghiên cứu. Vị trí địa lý. Đặc điểm các hồ chứa nghiên cứu. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Xử lý số liệu. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

Thành phần loài VKL hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong, tỉnh Đắk Lắk. Thành phần loài VKL. Mô tả hình thái các loài VKL nghiên cứu. Các loài VKL có khả năng sinh ra độc tố trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong.

Thể tích sinh học của các loài VKL và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong. Thể tích sinh học của các loài VKL và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Ea Nhái. Thể tích sinh học của các loài VKL và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Buôn Phong. Khả năng sinh độc tố của các chủng tảo phân lập.

Kết quả phân lập và nuôi cấy. Hàm lượng độc tố CYN trong các chủng phân lập. Sự hiện diện của các gen liên quan đến sự tổng hợp độc tố CYN trong các chủng VKL. Mối tương quan giữa các gen tổng hợp độc tố và khả năng sinh độc tố CYN trong các chủng.

Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên sự biến động thể tích sinh học của các loài VKL sinh độc tố CYN và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên sự biến động thể tích sinh học của các loài VKL sinh độc tố CYN và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Ea Nhái. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên sự biến động thể tích sinh học của các loài VKL sinh độc tố CYN và hàm lượng độc tố CYN trong hồ Buôn Phong. 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .109 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .111 TÀI LIỆU THAM KHẢO .112 DANH MỤC PHỤ LỤC.

P1 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AChE : Acetylcholinesterase CTAB : Cetyl trimethylammonium bromide CyanoHABs : Cyanobacterial Harmful Algal Blooms Nở hoa các loài vi khuẩn lam độc hại CYN : Cylindrospermopsin DNA : Acid Deoxyribonucleic Phân tử acid nucleic DO : Dissolved Oxygen Ôxy hòa tan DOP : Dissolved organic phosphorus Phospho hữu cơ hòa tan DON : Dissolved organic nitrogen Nitrogen hữu cơ hòa tan DIP : Dissolved inorganic phosphorus Phospho vô cơ hòa tan DW : Dry weight Trọng lượng khô EDTA : Ethylene Diamine Tetraacetic Axit ELISA : Enzyme-Linked Immunosorbent Assay Thí nghiệm hấp thụ miễn dịch enzyme liên kết HPLC : High-performance liquid chromatography Sắc ký lỏng hiệu năng cao ICN : International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants Danh pháp quốc tế cho tảo, nấm và thực vật ICNB : International Code of Nomenclature of Bacteria Danh pháp quốc tế về vi khuẩn ISO : International Organization for Standardization Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế vi LC : Liquid chromatography Sắc ký lỏng LC/MS : Liquid chromatography/ Mass spectrometry Sắc ký lỏng ghép khối phổ LD50 : Ethal dose, 50% Liều gây chết 50% sinh vật thí nghiệm MC : Microcystin MeOH : Methanol MS : Mass spectrometry Khối phổ MOSTE : Ministry of Science, Technology and Environment Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường N-NH4 : Nitrogen ở dạng amoni N-NO3 : Nitrogen ở dạng nitrat NGS : Next-Generation Sequencing Giải trình tự gen thế hệ mới NRPS : Nonribosomal peptide synthetase Tổng hợp peptide không ribosome NTU : Nephelometric Turbidity Units Đơn vị đo độ đục theo thang Nephelo OECD : Organisation for Economic Co-operation and Development Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế PCA : Principal Component Analysis Phân tích thành phần chính PCR : Polymerase chain reaction Phản ứng chuổi polimerase qPCR : Quantitavetive polymerase chain reaction Phản ứng định lượng chuổi polimerase vii PS : Peptide synthetases Phức hợp enzyme đa miền tổng hợp peptide PKS : Polyketide synthases Phức hợp enzyme đa miền tổng hợp polyketide P-PO4 : Orthophosphat-P hòa tan RNA : Acid ribonucleic Phân tử acid nucleic ROS : Reactive Oxygen Species Gốc tự do có oxi hoạt động TAE : Tris-Acetate-EDTA Đệm chứa hỗn hợp của bazơ Tris, axit axetic và EDTA. TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam Temp. : Temperature Nhiệt độ TFA : Trifluoroacetic acid TN : Tổng nitrogen TNF- α : Tumor necrosis factor alpha Yếu tố gây hoại tử khối u-alpha TP : Tổng phospho TVPD : Thực vật phù du STX : Saxitoxin UPLC : Ultra High Performance Liquid Chromatography Sắc kí lỏng siêu cao áp UV : Ultraviolet Tia tử ngoại VKL : Vi khuẩn lam WHO : World Health Organization Tổ chức Y tế Thế giới viii DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1. Cấu tạo tế bào vi khuẩn lam.

Cấu trúc của phân tử CYN. Quá trình sinh tổng hợp Cylindrospermopsin. Cấu trúc nhóm gen tổng hợp CYN trong các chủng VKL khác nhau…. Bản đồ các vị trí thu mẫu của 2 hồ chứa, tỉnh Đắk Lắk.

Tỷ lệ phần trăm số loài theo các bộ ở hai hồ nghiên cứu. Tỷ lệ phần trăm số loài trong các chi VKL ở hồ nghiên cứu. botrys trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong .2 trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong. naegeliana trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong.

circumcret trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong. circinale trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong. curvata trong hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong. Sự biến đổi theo mùa thể tích sinh học của R.

mediterranea và hàm lượng CYN ở hồ Ea Nhái. Sự biến đổi theo mùa thể tích sinh học của R. raciborskii; Anabaena sp.2 và hàm hàm lượng CYN ở hồ Buôn Phong. Hình thái loài R.

raciborskii trong nuôi cấy: a-g. Sợi dinh dưỡng với những tế bào dị hình có hình dạng khác nhau; h. Bào tử nghỉ; i. Sợi dinh dưỡng bện lại thành đám.

Hình thái các loài VKL a,b.2 trong nuôi cấy. Hình thái các loài VKL a,b.3 trong nuôi cấy. Kết quả PCR khuếch đại gen cyrB (PS) của các chủng VKL phân lập ở hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong. Kết quả PCR khuếch đại gen cyrB (PS) của các chủng VKL phân lập ở hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong.

Kết quả PCR khuếch đại gen cyrC (PKS) của các chủng VKL phân lập ở hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong. Kết quả PCR khuếch đại gen cyrC (PKS) của các chủng VKL phân lập ở hồ Ea Nhái và hồ Buôn Phong. Phân tích thành phần chính (PCA) dựa trên các yếu tố sinh học và phi sinh học trong thời kì từ tháng 5/2019 đến tháng 4/2020 tại hồ Ea Nhái .