Phân lập và xác định đặc tính của vi khuẩn trong đất trồng nhãn có khả năng phân hủy potassium chlorate

Nguyễn Thị Phi Oanh * và Nguyễn Lê Lam Ngọc

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

Article Sidebar

Full Text: PDF

Ngày nhận bài: 04-03-2020
Ngày duyệt đăng: 29-06-2020
Ngày xuất bản: 29-06-2020
Title: Isolation and characterization of potassium chlorate reducing bacteria from longan plantation soil
DOI: 10.22144/ctu.jsi.2020.115
Lượt xem
313
Downloads
319
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC
Trích dẫn
Oanh, N. T. P., & Ngọc, N. L. L. (2020). Phân lập và xác định đặc tính của vi khuẩn trong đất trồng nhãn có khả năng phân hủy potassium chlorate. Tạp chí Khoa học Đại học cần Thơ, 56(CĐ Tự nhiên), 80-88. https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2020.115
Số báo
Tập. 56 Số. CĐ Tự nhiên (2020)
Chuyên mục
Tự nhiên

Abstract

Potassium chlorate is used to induce off-season flowering in longan. However, intensive application of potassium chlorate was shown to cause toxic effects for the environment and human health. Fourteen bacterial isolates capable of reducing potassium chlorate were isolated from soil samples collected from a longan plantation orchard in Cai Rang district, Can Tho city. After cultivating in liquid minimal salt medium added with potassium chlorate (100 ppm) and glucose (2000 ppm), 7 isolates producing high biomass were selected to determine potassium chlorate reducing efficiency. The results indicated that all isolates showed higher potassium chlorate reducing efficiency in medium supplemented with potassium chlorate and glucose compared to control treatment without glucose supplementation. Isolates CR10 and CR8 performed the highest efficiency on potassium chlorate reduction (99.8% and 97.4%, respectively) after 7 days of incubation. In sterile soil with KClO3 (375 ppm) and glucose (750 ppm) addition, the two isolates CR10 and CR8 also performed higher potassium chlorate reducing efficiency than the others (94.4% and 93.7%, respectively) after 9 days of incubation. Among these 2 potential isolates, CR8 showed chemotaxis towards potassium chlorate. Based on the 16S-rRNA gene sequence, isolate CR8 was genetically identified as Enterobacter sp. CR8. Potassium chlorate (KClO3) là hợp chất được sử dụng để xử lý ra hoa nhãn vào mùa nghịch giúp tăng hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, sử dụng các hợp chất có gốc chlorate vượt liều lượng cho phép gây ô nhiễm môi trường, từ đó, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Mười bốn dòng vi khuẩn đã được phân lập từ các mẫu đất vườn nhãn ở quận Cái Răng, Cần Thơ có khả năng phân hủy KClO3, trong đó 7 dòng tạo sinh khối cao trong môi trường khoáng tối thiểu có bổ sung KClO3 (100 ppm) và glucose (2000 ppm). Trong môi trường khoáng tối thiểu lỏng có bổ sung KClO3 và glucose, hiệu suất phân hủy KClO3 của các dòng vi khuẩn cao hơn so với thí nghiệm không bổ sung glucose.  Dòng CR10 và CR8 có hiệu suất phân hủy KClO3 cao nhất, tương ứng 99,8% và 97,4% sau 7 ngày nuôi cấy. Khi chủng vi khuẩn vào đất đã khử trùng có bổ sung KClO3 (375 ppm) và glucose (750 ppm), 2 dòng vi khuẩn CR10 và CR8 cũng có hiệu suất phân hủy KClO3 cao hơn các dòng vi khuẩn còn lại, đạt 94,4% và 93,7% sau 9 ngày nuôi cấy.Trong 2 dòng vi khuẩn tiềm năng, dòng CR8 có khả năng hóa hướng động theo KClO3. Phân tích trình tự gen 16S-rRNA cho thấy dòng vi khuẩn CR8 thuộc chi Enterobacter và được định danh là Enterobacter sp. CR8.
Keywords: Bacteria, chemotaxis, longan plantation soil, potassium chlorate reduction, 16S-rRNA gene

Tóm tắt

Potassium chlorate (KClO3) là hợp chất được sử dụng để xử lý ra hoa nhãn vào mùa nghịch giúp tăng hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, sử dụng các hợp chất có gốc chlorate vượt liều lượng cho phép gây ô nhiễm môi trường, từ đó, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Mười bốn dòng vi khuẩn đã được phân lập từ các mẫu đất vườn nhãn ở quận Cái Răng, Cần Thơ có khả năng phân hủy KClO3, trong đó 7 dòng tạo sinh khối cao trong môi trường khoáng tối thiểu có bổ sung KClO3 (100 ppm) và glucose (2000 ppm). Trong môi trường khoáng tối thiểu lỏng có bổ sung KClO3 và glucose, hiệu suất phân hủy KClO3 của các dòng vi khuẩn cao hơn so với thí nghiệm không bổ sung glucose.  Dòng CR10 và CR8 có hiệu suất phân hủy KClO3 cao nhất, tương ứng 99,8% và 97,4% sau 7 ngày nuôi cấy. Khi chủng vi khuẩn vào đất đã khử trùng có bổ sung KClO3 (375 ppm) và glucose (750 ppm), 2 dòng vi khuẩn CR10 và CR8 cũng có hiệu suất phân hủy KClO3 cao hơn các dòng vi khuẩn còn lại, đạt 94,4% và 93,7% sau 9 ngày nuôi cấy.Trong 2 dòng vi khuẩn tiềm năng, dòng CR8 có khả năng hóa hướng động theo KClO3. Phân tích trình tự gen 16S-rRNA cho thấy dòng vi khuẩn CR8 thuộc chi Enterobacter và được định danh là Enterobacter sp. CR8.
Từ khóa: Đất vườn nhãn, gen 16S-rRNA, hóa hướng động, phân hủy potassium chlorate, vi khuẩn

Article Details

Tài liệu tham khảo

Bijdekerke, K., 2004. Pollutant driven motility of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH)-degrading bacteria in soil. Master Thesis. Laboratory for Soil and Water Management and Centre of Microbial and Plant Genetics, Faculty of Applied Bioscience and Engineering, KU Leuven.

Bộ Nông nghiệp và Phát Triển Nông Thôn - Cục Trồng Trọt, 2008. Báo cáo hiện trạng và giải pháp phát triển sản xuất, tiêu thụ cây ăn quả các tỉnh phía Nam trong thời gian tới. Hội nghị đánh giá hiện trạng và bàn giải pháp phát triển sản xuất, tiêu thụ cây ăn quả các tỉnh phía Nam, tr 138-157.

Breugelmans, P. and Uyttebroek, M., 2004. Protocol for DNA extraction and purification. Laboratory of soil and water management, KU Leuven, Belgium.

Chiswell, B. and Keller-Lehmann, B., 1993. Spectrophotometric method for the determination of chlorite and chlorate. Analyst. 118: 1457-1459.

Grimm, A.C. and Harwood, C.S., 1997. Chemotaxis of Pseudomonas spp. to the polyaromatic hydrocarbon naphthalene. AppliedandEnvironmental Microbiology. 63(10): 4111-4115.

Lane, D.J., 1991. 16S/23S rRNA sequencing, p. 115-175. In: Goodfelloe, M., Stackebrandt, E. (ed), Nucleic acid techniques in bacterial systematics. John Wiley and Sons, Chichester, UK.

Lê Văn Chấn, 2008. Ảnh hưởng của liều lượng chlorate kali, biện pháp khoanh cành và liều lượng phân đạm bón sau thu hoạch lên sự ra hoa sớm nhãn Xuồng Cơm Vàng (Dimocarpus longanL.) tại huyện Châu Thành - tỉnh Đồng Tháp. Luận văn cao học. Trường Đại học Cần Thơ.

Malmqvist, A., Welander, T., Moore, E., Ternstrom, A., Molin, G.I., Stenstrom, M., 1994. Ideonelladechloratansgen. nov., sp. nov., a new bacterium capable of growing anaerobically with chlorate as an electron acceptor. Systematic and Applied Microbiology. 17(1): 58-64

Manochai, P., Sruamsiri, P., Wiriya-Alongkorn, W., Naphrom, D., Hegele, M. and Bangerth, F., 2005. Year around off-season flower induction inlongantrees by KClO3application: potentials and problems. Scientia Horticulturae,104(4): 379-390.

Nguyen, T.P.O., Helbling, D.E., Bers, K., Fida, T.T., Wattiez, R., Kohler, H.P.E., Springael, D., De Mot, R., 2014. Genetic and metabolic analysis of the carbofuran catabolic pathway inNovosphingobiumsp. KN65.2. Applied Microbiology Biotechnology. 98(19): 8235-8252.

Ongprasert,S., Sutikoolabud, P. and Aumtong, S., 2002. The impact of application of chlorates in longanplantations on the environment and the remedy. Symposium no. 42, paperno. 1191. 17thWCSS, 14-21 August 2002, Thailand.

Pandey, G.and Jain, R.K., 2002. Bacterial chemotaxis toward environmental pollutants: Role in bioremediation. Applied and Environmental Microbiology. 68(12), 5789-5795.

Reubi, F.C., 1978. Pathogenesis and renal function in acute toxic nephropathies. Contributions to Nephrology. 10: 1-14.

Ridley, H., Watts, C.A., Richardson, D.J. and Butler, C.S., 2006. Resolution of distinct membrane-bound enzymes from Enterobacter cloacae SLD1a-1 that are responsible for selective reduction of nitrate and selenateoxyanions. Applied and Environmental Microbiology, 72(8): 5173-5180.

Sambrook, J., Fritschi, E.F. and Maniatis, T., 1989. Molecular cloning: a laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York.

Sniegowski, K., 2005. Motility of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH)-degrading bacteria in soil: role of chemotaxis. Master Thesis. Laboratory for Soil and Water Management and Centre of Microbial and Plant Genetics, Faculty of Applied Bioscience and Engineering, KU Leuven.

Sutigoolabud, P., Senoo, K., Ongprasert, S. et al., 2004. Decontamination of chlorate in longanplantation soils by bio-stimulation with sugar amendment. Soil Science and Plant Nutrition. 50(2): 249-256.

Trần Thị Diệu Nguyên, NguyễnThị Quỳnh Anh và NguyễnThị Phi Oanh, 2017. Phân lập vi khuẩn có khả năng phân hủy chlorate kali từ đất trồng nhãn ở quận Thốt Nốt, Cần Thơ. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 53a: 65-73.

Trần Văn Hâu và Lê Văn Chấn, 2009. Ảnh hưởng của chlorate kali và biệnpháp khoanh cành đến sự ra hoa và năng suất nhãn Xuồng Cơm Vàng(DimocarpuslonganLour.). Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 11a: 432-441.

Weelink, S.A., Tan, N.C., ten Broeke, H. et al., 2008. Isolation and characterization ofAlicycliphilusdenitrificansstrain BC which grows on benzene with chlorate as the electron acceptor. Applied and Environmental Microbiology. 74(21): 6672-6681.

Wiwatanadate, P., Voravong, R., Mahawana, T., and Saraprug, D., 2001. Health effects of potassium chlorate-exposed longandrying factory workers. Chiang Mai Medical Journal. 40(4): 173-176.

Wolterink, A., Kim, S., Muusse, M. et al., 2005. Dechloromonashortensissp. nov.and strain ASK-1, two novel (per)chlorate-reducing bacteria, and taxonomic description of strain GR-1. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 55: 2063-2068.