Đồ Án Tuyển chọn, phân loại một số chủng xạ khuẩn có hoạt tính kháng sinh kháng nấm gây bệnh cây trồng phâ

Đề tài: Tuyển chọn, phân loại một số chủng xạ khuẩn có hoạt tính kháng sinh kháng nấm gây bệnh cây trồng phân lập từ đất Tân Cương - Thái Nguyên


MỞ ĐẦU
Hàng năm, bệnh cây không những làm giảm năng suất hoặc mất mùa, mà còn làm giảm chất lượng nông sản, dẫn đến không tiêu thụ được. Theo Cramer; bệnh cây hàng năm phá hủy đến 537,3 triệu tấn nông sản chủ yếu tương ứng với 24,8 tỷ USD (chiếm khoảng 11,6% tổng sản lượng nông nghiệp trên thế giới). Trong các loại bệnh cây, bệnh do vi nấm gây ra chiếm khoảng 83%, chủ yếu là các bệnh đạo ôn ở lúa do Pyricularia oryzae, bệnh thối cổ rễ do Fusarium oxysporum, bệnh lúa von do Fusarium moniliforme, bệnh khô vằn do Rhizoctonia solani,bệnh tiêm lửa do Helminthosporium oryzae, bệnh sương mai hại đậu tương do Perronospora manshurica .
Hiện nay, có nhiều biện pháp được sử dụng trong công tác bảo vệ thực vật như: biện pháp hóa học, biện pháp sinh học, biện pháp canh tác và biện pháp quản lí dịch hại tổng hợp (IPM). Trong đó, biện pháp được sử dụng nhiều nhất và thường xuyên nhất là biện pháp hóa học. Phương pháp này có tác dụng nhanh, dễ sử dụng và đặc biệt giá thành lại rất rẻ. Tuy nhiên, thuốc hóa học được sử dụng quá mức đã gây nên những hậu quả nghiêm trọng: tăng tính kháng thuốc, làm xuất hiện trở lại một số dịch hại, phát triển dịch hại thứ yếu thành dịch hại chủ yếu, tiêu diệt các thiên địch tự nhiên, làm mất cân bằng sinh thái và gây ô nhiễm môi trường. Đặc biệt, thuốc hóa học tồn dư trong nông sản gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người và động vật.
Để hạn chế đến mức thấp nhất những hậu quả do biện pháp hóa học gây ra, các nhà khoa học đã và đang nghiên cứu sử dụng biện pháp sinh học dần thay thế một phần cho biện pháp hóa học. Biện pháp này có những ưu điểm hơn hẳn so với biện pháp hóa học và có khả năng khắc phục được những hạn chế của biện pháp hoá học như: không độc đối với con người, động vật và môi trường, có tác động chọn lọc, khó phát sinh tính kháng. Thái Nguyên có khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm, mưa nhiều, chính vì vậy khu hệ vi sinh vật rất phong phú và đa dạng, trong số này có không ít loài xạ khuẩn sinh chất kháng sinh. Việc tuyển chọn được các chủng xạ khuẩn có khả năng ứng dụng có nguồn gốc bản địa là rất cần thiết.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: Tuyển chọn, phân loại một số chủng xạ khuẩn có hoạt tính kháng sinh kháng nấm gây bệnh cây trồng phân lập từ đất Tân Cương - Thái Nguyên.
Đề tài đặt ra nhằm đạt được mục tiêu:
- Phân lập và tuyển chọn các chủng xạ khuẩn có hoạt tính kháng sinh chống nấm gây bệnh cây trồng,
- Phân loại và nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của chủng xạ khuẩn đã được tuyển chọn.
Để đạt được mục tiêu đặt ra ta cần phải thực hiện những nhiệm vụ:
- Phân lập và tuyển chọn các chủng xạ khuẩn có hoạt tính kháng sinh chống nấm gây bệnh cây trồng,
- Nghiên cứu đặc điểm sinh học, đặc điểm phân loại của chủng xạ khuẩn được tuyển chọn,
- Nghiên cứu động thái lên men của chủng xạ khuẩn được tuyển chọn,
- Nghiên cứu khả năng ứng dụng của chủng xạ khuẩn trên tới sự nảy mầm của hạt, sự kháng nấm gây bệnh cho hạt và kích thích sinh trưởng cho cây.
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Xạ khuẩn và sự hình thành chất kháng sinh. 3
1.1.1. Xạ khuẩn và sự phân bố của xạ khuẩn trong tự nhiên. 3
1.1.2. Cấu tạo và hình thái của xạ khuẩn. 3
1.1.2.1. Đặc điểm hình thái của xạ khuẩn 3
1.1.2.2. Cấu tạo của xạ khuẩn 5
1.1.1.3. Sự hình thành bào tử của xạ khuẩn. 6
1.2. Phân loại xạ khuẩn. 8
1.2.1. Lịch sử phân loại xạ khuẩn. 8
1.2.2. Phân loại theo đặc điểm hình thái và tính chất nuôi cấy. 9
1.2.3. Phân loại theo đặc điểm hoá học. 9
1.2.4. Theo đặc điểm sinh lí, sinh hoá. 9
1.2.5. Phân loại số. 10
1.2.6. Phân loại theo sự phát sinh chủng loài 10
1.2.7. Phân loại theo Chương trình Xạ khuẩn Quốc tế (ISP) 11
1.3. Kháng sinh và cơ chế hình thành chất kháng sinh từ xạ khuẩn. 11
1.3.1. Cơ chế hình thành chất kháng sinh từ vi sinh vật 11
1.3.2. Phân lập xạ khuẩn sinh chất kháng sinh có nguồn gốc từ tự nhiên. 13
1.4. Sinh tổng hợp chất kháng sinh có nguồn gốc từ xạ khuẩn. 13
1.4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp chất kháng sinh. 13
1.4.1.1. Thành phần môi trường lên men 13
1.4.1.2. Điều kiện nuôi cấy. 14
1.4.2. Sinh trưởng của xạ khuẩn và tổng hợp chất kháng sinh. 15
1.4.2.1. Các pha trao đổi chất. 15
1.4.2.2. Điều khiển trực tiếp quá trình sinh tổng hợp chất kháng sinh từ xạ khuẩn 15
1.4.2.3. Các chất ức chế và kích thích sinh tổng hợp chất kháng sinh 16
1.4.2.4. Ảnh hưởng của chất kháng sinh do chủng sản sinh ra lên bản thân chúng 16
1.4.2.5. Sự hình thành các con đường sinh tổng hợp chất kháng sinh 17
1.5. Cơ chế tác động của chất kháng sinh. 18
1.5.1. Cơ chế tác động của chất kháng sinh lên tế bào vi sinh vật 18
1.5.1.1. Chất kháng sinh ức chế quá trình tổng hợp thành tế bào 19
1.5.1.2. Chất kháng sinh ức chế màng tế bào vi sinh vật. 19
1.5.1.3. Chất kháng sinh ức chế quá trình tổng hợp protein 20
1.5.1.4. Ức chế tổng hợp axitnucleic. 21
1.5.1.5. Ức chế cạnh tranh 21
1.6. Sử dụng xạ khuẩn và chất kháng sinh trong bảo vệ thực vật 21
1.6.1. Bệnh cây và vấn đề kiểm soát sinh học. 21
1.6.1.1. Bệnh cây và tác hại đối với cuộc sống 21
1.6.1.1.1. Bệnh đạo ôn 22
1.6.1.1.2. Bệnh khô vằn 22
1.6.1.1.3. Bệnh thối rễ. 23
PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP. 25
2.1. Nguyên liệu và hoá chất 25
2.1.1. Nguyên liệu. 25
2.1.2. Thiết bị 25
2.1.3. Hóa chất 26
2.1.4. Môi trường. 26
2.2. Phương pháp. 28
2.2.1. Phân lập và tuyển chọn. 28
2.2.1.1. Phân lập theo phương pháp Vinogradski [8]. 28
2.2.1.2. Các phương pháp xác định hoạt tính kháng sinh 29
2.2.1.2.1. Phương pháp thỏi thạch 29
2.2.1.2.2. Phương pháp đục lỗ 29
2.2.1.2.3. Bảo quản chủng giống 29
2.2.2. Nghiên cứu đặc điểm sinh học và phân loại xạ khuẩn. 30
2.2.2.1. Đặc điểm hình thái 30
2.2.2.2. Đặc điểm nuôi cấy. 30
2.2.2.2.1. Hình dạng và kích thước khuẩn lạc. 30
2.2.2.2.2. Màu sắc khuẩn ty và sắc tố tan 31
2.2.2.2.3. Khả năng tạo thành melanin 31
2.2.2.2.4. Khả năng đồng hóa các nguồn Cacbon 31
2.2.2.2.5. Khả năng thủy phân tinh bột. 31
2.2.2.2.6. Khả năng phân giải Cellulose. 31
2.2.2.2.7. Khả năng chịu muối 32
2.2.3. Nghiên cứu động thái của quá trình lên men xạ khuẩn. 32
2.2.4. Nghiên cứu khả năng ứng dụng của chủng xạ khuẩn. 32
2.2.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của dịch lên men chủng TC1.5 lên khả năng nảy mầm của hạt. 32
2.2.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của dịch lên men chủng TC1.5 lên khả năng nảy mầm của hạt nhiễm F. oxysporum . 33
2.2.5. Phương pháp xử lí số liệu. 33
PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34
3.1. Phân lập và tuyển chọn. 34
3.1.1. Phân lập xạ khuẩn từ các mẫu đất và xác định hoạt tính kháng sinh. 34
3.2. Phân loại xạ khuẩn. 37
3.2.1. Đặc điểm hình thái 37
3.2.2. Đặc điểm nuôi cấy. 38
3.2.3. Đặc điểm sinh hóa của chủng TC1.5. 40
3.2.3.1. Khả năng hình thành melanin 40
3.2.3.2. Khả năng chịu muối 41
3.2.3.3. Khả năng đồng hóa các nguồn đường 42
3.2.3.4. Phân loại chủng xạ khuẩn TC1.5 44
3.3. Động thái lên men của chủng TC1.5 trong môi trường Gause 1. 44
3.4. Tìm hiểu khả năng ứng dụng của chủng TC1.5. 45
3.4.1. Nghiên cứu khả năng kích thích sinh trưởng của chủng TC1.5. 45
3.4.2. Ảnh hưởng nồng độ pha loãng dịch nuôi cấy TC1.5 tới khả năng nảy mầm của hạt bị nhiễm F. oxysporum 47
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51
1. Kết luận. 51
2. Kiến nghị 51