Thạc Sĩ Khảo sát ảnh hưởng của nitrogen và phosphor lên sự tăng trưởng của vi tảo Chaetoceros subtilis var.

MỞ ĐẦU
Thực vật phù du ở biển là những loài tảo đơn bào sống lơ lửng trôi nổi trong nước, có khả năng hấp thụ muối dinh dưỡng vô cơ hòa tan và tiến hành quang hợp tạo ra chất hữu cơ. Thực vật phù du là mồi ăn của động vật phù du, các loại ấu trùng, các loại động vật thân mềm ăn lọc, các loài cá bột và một số loài cá trưởng thành, chúng là mắt xích rất quan trọng trong chuỗi thức ăn của sinh vật biển (Trương Ngọc An, 1993).
Trong thực vật phù du, tảo silic thường chiếm khoảng 60 – 70% về số loài cũng như sinh vật lượng, nhất là ở những vùng biển ven bờ, chúng luôn luôn chiếm ưu thế tuyệt đối, có nơi tới trên 84% về số loài và tới 99% về sinh vật lượng. Tình hình phân bố của tảo silic thường phản ánh khá đầy đủ xu thế chung của toàn bộ thực vật phù du (Trương Ngọc An, 1993).
Tảo có vị trí quan trọng trong việc phát triển các nguồn chất hữu cơ mới. Những năm gần đây, các loài tảo đã thu hút sự chú ý ngày càng tăng của các nhà khoa học, công nghệ và thương mại do những ưu thế của cơ thể này so với thực vật bậc cao như sự phát triển đơn giản, vòng đời ngắn, năng suất cao, hệ số sử dụng năng lượng ánh sáng cao, thành phần sinh hóa dễ được điều khiển tùy điều kiện nuôi cấy và nhờ kỹ thuật di truyền, nuôi trồng đơn giản, thích hợp với qui mô sản xuất công nghiệp (Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999). Hiện nay, có hơn 40 loài khác nhau được phân lập và nuôi thuần giống với phương thức thâm canh trên thế giới. Các loài tảo silic sử dụng phổ biến làm thức ăn tươi sống trong nuôi trồng thủy sản là Chaetoceros calcitrans, Skeletonema costatum, Isochrysis sp., Thalassiosira pseudonana .(Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999). Ở nước ta từ những năm đầu thập kỷ 70, việc sản xuất các loài hải sản quí mới bắt đầu được quan tâm. Do đó, việc nuôi tảo cũng được chú ý, mục tiêu là tìm loài thích hợp cho điều kiện Việt Nam để cho sinh khối nhanh phục vụ công tác giống. Hiện nay, nghề nuôi trồng tôm phát triển rất nhanh. Vì vậy, việc nghiên cứu và phát triển tảo silic để cung cấp nguồn thức ăn có chất lượng cao giúp tạo ra số lượng lớn tôm giống và có sức sống cao đang phát triển mạnh (Nguyễn Thanh Mai và cộng sự, 2009).
Nitrogen (N) và phosphor (P) là các chất dinh dưỡng quan trọng góp phần vào sản xuất sinh khối của vi tảo, có thể giới hạn sự tăng trưởng của thực vật phù du trong môi trường tự nhiên, đóng một vai trò thiết yếu trong các quá trình biến dưỡng tế bào, là một phần của các quá trình sinh hóa. N được sử dụng chủ yếu để cấu trúc protein, amino acid và acid nucleic. Trong khi đó, P chủ yếu trong thành phần của acid nucleic và phospholipid, ATP và NADP đóng vai trò quan trọng trong các quá trình truyền năng lượng trong tế bào. Sự tương tác giữa các chất dinh dưỡng có thể ảnh hưởng lên sự tăng trưởng của thực vật phù du (Richmond, 2004; Sheek and Rady, 1995).
Ngoài ra, sự có mặt của phosphate cũng cần thiết cho sự vận chuyển tích cực các
kim loại vào tế bào. Vì thế, sự giới hạn phosphate làm giảm sự hấp thu của các kim loại như nikel ở Phaeodactylum tricornutum. Phosphate có thể tạo phức hay kết tủa các kim loại làm cho các kim loại độc và phosphate không thể hấp thụ vào tế bào. Khi nồng độ phosphate tăng, kim loại dư thừa bị tạo phức làm giảm tính độc và các phosphate dư thừa sẽ kích thích tăng trưởng (Said, 2009). Xuất phát từ tình hình thực tế trên và để tìm hiểu thêm về sinh lý vi tảo, chúng tôi chọn đề tài: “Khảo sát ảnh hưởng của nitrogen và phosphor lên sự tăng trưởng của vi tảo Chaetoceros subtilis var. abnormis Proschkina-Lavrenko được phân lập ở huyện Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh”.
Mục tiêu đề tài:
- Khảo sát sự đa dạng thành phần loài tảo silic trong mẫu nước biển thu thập ở vùng ven bờ biển Cần Giờ.
- Phân lập và định danh loài Chaetoceros subtilis var. abnormis Proschkina-Lavrenko từ nước biển Cần Giờ.
- Tìm điều kiện nuôi cấy, mật độ tế bào xuất phát và môi trường nuôi cấy thích hợp cho sự tăng trưởng của loài này.
- Khảo sát ảnh hưởng của N và P riêng rẽ hay kết hợp lên sự tăng trưởng của loài này.
Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm Sinh lý thực vật trường Đại học Sư phạm Tp. Hồ Chí Minh và phòng thí nghiệm Sinh lý thực vật trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp. Hồ Chí Minh. Thời gian thực hiện từ tháng 09/2010 – 06/2011.

MỤC LỤC
DANH MỤC ẢNH . v
DANH MỤC BẢNG . ix
DANH MỤC HÌNH . xii
KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT xv
MỞ ĐẦU 1
Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 4
1.1. Vùng biển Cần Giờ (Tp. Hồ Chí Minh) . 4
1.2. Giới thiệu ngành tảo silic (Bacillariophyta) . 5
1.3. Cấu tạo tế bào tảo silic . 7
1.4. Các hình thức sinh sản . 8
1.5. Động học tăng trưởng vi tảo 11
1.6. Sự hấp thu và biến dưỡng carbon ở tảo silic 13
1.7. Sự đồng hóa nitrogen ở vi tảo 17
1.8. Ảnh hưởng của nitrogen . 19
1.9. Ảnh hưởng của phosphor . 21
1.10. Ảnh hưởng của các điều kiện môi trường khác . 23
1.11. Giá trị dinh dưỡng của vi tảo . 24
1.12. Vai trò của vi tảo 25
Chương 2 - VẬT LIỆU – PHƯƠNG PHÁP . 27
2.1. Vị trí thu mẫu . 27
2.2. Đối tượng nghiên cứu . 27
2.3. Phương pháp nghiên cứu 28
2.3.1. Phương pháp thu mẫu . 28
-ii-
2.3.2. Khảo sát sự đa dạng loài tảo silic trong mẫu nước biển thu thập . 28
2.3.3. Phương pháp phân lập bằng micropipette 29
2.3.4. Phương pháp tinh sạch . 30
2.3.5. Định danh . 32
2.3.6. Quan sát hình thái tế bào 33
2.3.7. Xác định mật độ tế bào và đường cong tăng trưởng 33
2.3.8. Xác định tốc độ tăng trưởng . 34
2.3.9. Xác định hệ số pha loãng . 34
2.3.10. Xác định điều kiện nuôi cấy và mật độ tế bào xuất phát thích hợp . 35
2.3.11. Xác định thời điểm cấy chuyền 35
2.3.12. Xác định môi trường nuôi tảo thích hợp 35
2.3.13. Đo cường độ quang hợp và hô hấp . 36
2.3.14. Ảnh hưởng của nitrogen lên sự tăng trưởng của Chaetoceros subtilis
var. abnormis Proschkina-Lavrenko 36
2.3.14.1. Ảnh hưởng của nitrogen – nitrate (N-NO3
-) lên sự tăng trưởng của
Chaetoceros subtilis var. abnormis Proschkina-Lavrenko . 36
2.3.14.2. Ảnh hưởng của nitrogen – ammonium (N-NH4
+) lên sự tăng trưởng
của Chaetoceros subtilis var. abnormis Proschkina-Lavrenko . 37
2.3.14.3. Ảnh hưởng kết hợp giữa N-NO3
- và N-NH4
+ lên sự tăng trưởng của
Chaetoceros subtilis var. abnormis Proschkina-Lavrenko . 38
2.3.15. Ảnh hưởng của phosphor lên sự tăng trưởng của Chaetoceros subtilis
var. abnormis Proschkina-Lavrenko 39
2.3.16. Ảnh hưởng của tỷ lệ N:P lên sự tăng trưởng của Chaetoceros subtilis
var. abnormis Proschkina-Lavrenko 39
2.3.17. Ảnh hưởng kết hợp giữa N và P lên sự tăng trưởng của Chaetoceros
subtilis var. abnormis Proschkina-Lavrenko 40
-iii-
2.3.18. Phân tích thống kê số liệu . 40
Chương 3 - KẾT QUẢ - THẢO LUẬN . 41
3.1. Kết quả . 41
3.1.1. Sự đa dạng của tảo silic trong mẫu nước biển thu thập 41
3.1.2. Phân lập và tinh sạch vi tảo 43
3.1.4. Xác định điều kiện nuôi cấy và mật độ tế bào xuất phát thích hợp . 47
3.1.5. Xác định môi trường nuôi tảo thích hợp 56
3.1.6. Xác định thời điểm cấy chuyền 62
3.1.7. Ảnh hưởng của N lên sự tăng trưởng của Chaetoceros subtilis var.
abnormis Proschkina-Lavrenko . 62
3.1.7.1. Ảnh hưởng của N-NO3
- lên sự tăng trưởng của Chaetoceros subtilis
var. abnormis Proschkina-Lavrenko . 62
3.1.7.2. Ảnh hưởng của N-NH4
+ lên sự tăng trưởng của Chaetoceros subtilis
var. abnormis Proschkina-Lavrenko . 71
3.1.7.3. Ảnh hưởng kết hợp giữa N – NO3
- và N – NH4
+ lên sự tăng trưởng
của Chaetoceros subtilis var. abnormis Proschkina-Lavrenko . 78
3.1.8. Ảnh hưởng của P lên sự tăng trưởng của Chaetoceros subtilis var.
abnormis Proschkina-Lavrenko . 86
3.1.9. Ảnh hưởng của tỷ lệ N:P lên sự tăng trưởng của Chaetoceros subtilis
var. abnormis Proschkina-Lavrenko 94
3.1.10. Ảnh hưởng kết hợp giữa N và P lên sự tăng trưởng của Chaetoceros
subtilis var. abnormis Proschkina-Lavrenko 100
3.2. Thảo luận 110
3.2.1 Sự đa dạng của tảo silic trong mẫu nước biển thu thập . 110
3.2.2. Xác định điều kiện nuôi cấy và mật độ tế bào xuất phát thích hợp . 110
3.2.3. Xác định môi trường nuôi tảo thích hợp 112