Phạm Thị Tuyết Ngân * , Dương Minh Viễn Trần Nhân Dũng

* Tác giả liên hệ (pttngan@ctu.edu.vn)

Abstract

Little information is available on the nitrifying bacteria community in intensive shrimp culture systems. Study on the dynamics of this group of bacteria in the shrimp ponds would help manage the pond more efficiently. A study on density, diversity and predominant species of nitrifying bacteria in a shrimp pond was conducted at a shrimp farming area in Soc Trang. Sediment samples were collected in two ponds at the beginning, middle and the end of culture period. Density of bacteria was determined by the classical method (Most Probable Number) and a molecular technique (Real Time-PCR). Diversity of nitrifying bacteria was measured by the DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) technique. The results showed that density of nitrification bacteria (MPN method) varied from 102-104 MPN/g sediment and not significantly different during sampling duration. Densities of Nitrosomonas varied from 102-0.7ì103 MPN/g and   of Nitrobacter varied from 1.2ì103-9.1ì107MPN/g by RT-PCR analysis. Community diversity was unchanged and Nitrosomonas europaea was the predominant species in pond sediments during the shrimp growing period.
Keywords: Nitrobacter, MPN, Real-Time PCR, DGGE

Tóm tắt

Kết quả nghiên cứu và thông tin về vi khuẩn chuyển hóa đạm trong ao nuôi tôm sú thâm canh hiện nay chưa nhiều. Việc nghiên cứu động thái của nhóm vi khuẩn này trong ao nuôi tôm sú thâm canh có thể giúp cho quá trình quản lý ao nuôi hiệu quả hơn. Chính vì thế nghiên cứu về mật độ vi khuẩn, tính đa dạng và loài chiếm ưu thế của nhóm vi khuẩn chuyển hóa đạm trong ao nuôi tôm sú thâm canh đã được thực hiện ở vùng nuôi tôm sú thâm canh ở Sóc Trăng. Mẫu bùn đáy ao được thu ở 2 ao tôm thâm canh vào thời điểm đầu, giữa và cuối chu kỳ nuôi. Mật số vi khuẩn được xác định bằng phương pháp khả hữu (Most Probable Number) và sinh học phân tử (Real-time PCR). Sự đa dạng quần thể vi khuẩn chuyển hóa đạm được xác định bằng kỹ thuật DGGE (Điện di biến tính). Kết quả phân tích cho thấy mật số vi khuẩn chuyển hóa đạm (MPN) dao động trong khoảng 102-104 MPN/g bùn, không có sự khác biệt lớn qua các đợt thu mẫu. Vi khuẩn Nitrosomonas biến động từ 102-0,7ì103 MPN/g. Mật độ vi khuẩn Nitrobacter phân tích bằng kỹ thuật RT-PCR trong khoảng 1,2ì103-9,1ì107 MPN /g bùn. Quần thể vi khuẩn không có sự biến động nhiều trong suốt vụ nuôi đã được kiểm chứng bằng kỹ thuật DGGE. Vi khuẩn chiếm ưu thế trong suốt vụ nuôi là Nitrosomonas europaea.
Từ khóa: Nitrosomonas, Nitrobacter, MPN, PCR, ReaTime-PCR, DGGE

Article Details

Tài liệu tham khảo

APHA (American Public Health Association), American Water Works Association, Water Pollution Control Federation, 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th ed., Washington, DC, USA.

Boon N., DeWindt, W., Vertraete, W., Top, E.M., 2002. Evaluation of nested PCR-DGGE (denaturing gradient gel electrophoresis) with group–specific 16S rRNA primer for the analysis of bacterial communities from different wastewater treatment plants. FEMS Microbiology Ecology Vol. 39, 101-12.

Boyd E B, 1998. Water Quality for Pond Aquaculture. Research anh Development Series No. 3. International Center for Aquaculture Fisheries Management 24, 789-811.

Briggs, M.R.P., Funge-Smith, S.J., 1994. A nutrient budget of some intensive marine shrimp ponds in Thailand. Aquaculture and Fisheries Management 25, 789–811.

Bruns, M A , , , , 1999 Comparative diversity of ammonia oxidizer 16S rRNA gene sequences in native, tilled, and successional soils .

Chanratchakool, P., J.F. Turnbull, S.J. Funge-Smith, I.H. Macrae và C. Limsuwan., 1995. Quản lý sức khoẻ tôm trong ao nuôi. Tái bản lần thứ 4. Người dịch: Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Thanh Phương, Đặng Thị Hoàng Oanh, Trần Ngọc Hải. Bộ Thuỷ Sản. 2003- 153p

Chinabut S., T. Somsiri, F.Md. Yusoff, Dang thi Hoang Oanh, S. Mohamed , G. Huys, K. Barti. Nguyen Thanh Phuong, J. Swings and A. Teal. 2003. A simple device for sampling soft pond bottom sediment. Aquaculture 258 (2006) 650– 654.

Dergange, V; and Bardin, R., 1998. Detection and Counting of Nitrobacter Population in Soil by PCR.

Ehrlich, G. G., 1975. Water quality: Analytical Methods - "Nitrifying bacteria (most probable number, MPN, method)" in: quality of water branch technical memorandum. R. J. Pickering No. 75.13 p.

Gelsomino Antonio and Giovanni Cacco, 2006. Compositional shifts of bacterial groups in a solarized and amended soil as determined by denaturing gradient gel electrophoresis

Gorra, R., M. Coci., R. Ambrosoli, H.J. Laanbroek, 2007. Effects of substratum on the diversity and stablitily of amonia- oxidizing communities in a constructed wetland used for wastewater treatment. J Appl microbiol, 103: 1442-52

Grommen, R., Verhaege, M. & Verstraete, W. (2005). Removal of nitrate in aquaria by means of electrochemically generated hydrogen gas as electron donor for biological denitrification. Aquacultural Engineering, (ingediend voor publikatie/submitted for publication).

Herbert, R.A., 1999. Nitrogen Cycling in Coastal Marine Ecosystems. FEMS Microbiology Reviews, 23, 563-590.

Hesselsøe, M., and J. Sørensen. 1999. Microcolony formation as a viability index for ammonia-oxidizing bacteria: Nitrosomonas europaea and Nitrosospira sp. FEMS Microbiol. Ecol. 28:383–391.

Kowalchuk, G.A., Stephen, J.R., De Boer, W., Prosser, J.I., Embley, T.M., and Woldendorp, J.W. 1997. Analysis of ammonia-oxidizing bacteria of the b subdivision of the class Proteobacteria in coastal sand dunes by denaturing gradient gel electrophoresis and sequencing of PCR-amplified 16S ribosomal DNA fragments. Appl. Environ. Microbiol. 63: 1489-1497.

Ludwig, W., Strunk, O., Westram, R., Richter, L., Meier, H., Kumar, Y., Buchner, A., Lai, Tsteppi, S., Jobb, G., Forster, W., Brettske, I., Gerber, S., Ginhar, A., Gross, O., Grumann, S., Jost, R., Konig, A., Liss, T., Lussmann, R., May, M., Nonhoff, B., Reichel, B., Strehlow, T., Bode, A., Scheleifer, K., 2004. ARB: a software environment for sequence data. Nucleic Acids Res 32: 1363-1371

Macfarlane G.T. and Herbert, R.A. 1984. Dissimilatory Nitrate Reduction and Nitrification in Estuarine Sediments. Journal of General Microbiology 130 (1984), 2301-2308; DOI 10.1099/00221287-130-9-2301.

Muyzer G., E. C.D. Waal, A. G. Uitterlinden. 1993. Profiling of Complex Microbial Populations by Denaturing Gradient Gel Electrophoresis Analysis of Polymerase Chain Reaction-Amplified Genes Coding for 16S rRNA. Appl & Environ. Microbiol. 59: 695-700

Phạm Thị Tuyết Ngân, Nguyễn Hữu Hiệp, 2010. Biến động mật độ vi khuẩn hữu ích trong ao nuôi tôm sú (Penaeus monodon) thâm canh. Trong tạp chí khoa học Đại học Cần Thơ, 2010, số 14, trang 166-176.

Rennie, R.J; Schmidt, E.L., 1977. Immunoflou-Rescence Studies of Nitrosomonas and Nitrobacter Populations in Soils.

Romana Hornek, Hand-Peter Koops, Andreas H. Farnleitner, Alexander Kirschner, 2006. primers containing universal bases reduce multiple amoA gene specific DGGE band patterns when analysing the diversity of beta-amonia oxidizer in the enviromment, Journal of microbiological methods. 66: 147-155

Rotthauwe, J.-H., K.-P. Witzel, and W. Liesack. 1997. The ammonia monooxygenase structural gene amoA as a functional marker: molecular fine-scale analysis of natural ammonia-oxidizing populations. Appl. Environ. Microbiol. 63:4704–4712.

Schmidt E.L., and Belser, L.W., 1994. Autotrophic nitrifying bacteria. In: Weaver, R.W., Angle, J.S., Bottomley, PS (Eds). Methods of soil analyses part 2: Microbiological and biochemical properties, soil science society of America, Madison, W1, pp. 159-177.

Stephen, J. R., A. E. McCaig, Z. Smith, J. I. Prosser, and T. M. Embley. 1996. Radionuclides, p. 55–62. In R. E. Hinchee, J. L. Means, and D. R. Burris (ed.), Bioremediation of inorganics. Third International In Situ and On-Site Bioreclamation Symposium, no. 10. Battelle Press. Columbus, Ohio.

Trần Cẩm Vân, 2005. Vi sinh vật môi trường. NXB Đại học quốc gia Hà nội, trang 89-108.

Wang Y., Xiubin Ke, Liqin wu Yahai Lu. 2009. Community composition of ammonia-oxdizing bacteria and archaea in rice filed soil as affected by nitrogen fertilization. ScienceDirect. Systematic and Applied Microbiology 32, 27-36.

Watson, S. W., E. Bock, H. Harms, H. P. Koops, and A. B. Hooper. 1989. Family Nitrobacteraceae Buchanan 1917, 349, emend. mut. char. Starkey 1948, 69; Watson 1971a, 262AL, p. 1808–1834. In S. T. Williams, M. E. Sharpe, and J. G. Holt (ed.), Bergey’s manual of systematic bacteriology. The Williams & Wilkins Co., Baltimore.

Whetstone, J.M., G. D. Treece, C. L. B and A. D. Stokes, 2002. Opportunities and Contrains in Marine Shrimp Farming. Southern Regional Aquaculture Center (SRAC) publication No. 2600 USDA.