Luận án Đa dạng di truyền vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học và ứng dụng xử lý nước thải sau biogas của trại chăn nuôi heo ở đồng bằng sông Cửu Long

Tên luận án:

Đa dạng di truyền vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học và ứng dụng xử lý nước thải sau biogas của trại chăn nuôi heo ở đồng bằng sông Cửu Long

Ngành:

Vi sinh vật học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Đa dạng di truyền vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học và ứng dụng xử lý nước thải sau biogas của trại chăn nuôi heo ở đồng bằng sông Cửu Long" được thực hiện từ tháng 10/2010 đến tháng 08/2014 tại Viện nghiên cứu và phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ. Mục tiêu nghiên cứu bao gồm: (i) phân lập và tuyển chọn các dòng vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học (bioflocculant) có tỷ lệ kết tụ cao từ nước thải sau biogas của trại chăn nuôi heo tại đồng bằng sông Cửu Long; (ii) đánh giá đa dạng di truyền của các dòng vi khuẩn đã tuyển chọn; và (iii) tối ưu hóa điều kiện tổng hợp bioflocculant từ hai dòng vi khuẩn có tỷ lệ kết tụ cao nhất để ứng dụng xử lý nước thải chăn nuôi.

Kết quả nghiên cứu đã phân lập được 221 dòng vi khuẩn tổng hợp bioflocculant với tỷ lệ kết tụ từ 1,21% đến 80,28%. Khảo sát 34 dòng tuyển chọn cho thấy đa số có khuẩn lạc hình tròn, bề mặt ướt và nhày nhớt, tế bào dạng hình que, chuyển động và thuộc nhóm Gram dương. Phân tích đa dạng di truyền dựa trên trình tự gen 16S rRNA xác định mối quan hệ của 18 dòng vi khuẩn tổng hợp bioflocculant protein, trong đó 14/18 dòng tương đồng 97-99% với loài Bacillus megaterium, 3/18 dòng tương đồng 98-99% với Bacillus aryabhattai, và một dòng tương đồng 100% với Bacillus sp.. Đối với 16 dòng tổng hợp bioflocculant polysaccharide, 11/16 dòng tương đồng với chi Bacillus, 3/16 dòng với chi Klebsiella, và 2/16 dòng thuộc chi Sphingobacterium. Tổng thể, 24/34 chủng vi khuẩn tương đồng 99-100% thuộc loài Bacillus megaterium và Bacillus aryabhattai; 10/34 chủng tương đồng 98-100% thuộc loài Klebsiella pneumoniae, Bacillus amyloliquefaciens và Sphingobacterium sp.. Các chỉ số đa dạng nucleotide (Pi = 0,090, Theta = 0,156, Haplotypes = 16) khẳng định sự đa dạng di truyền và sinh học của các chủng vi khuẩn này.

Nghiên cứu cũng đã tối ưu hóa điều kiện tổng hợp bioflocculant cho hai chủng đặc trưng. Chủng Bacillus megaterium strain LA51P đạt tỷ lệ kết tụ 95,78% với pH 5,7, nhiệt độ 29oC, thời gian 124 giờ, và môi trường tối ưu gồm tinh bột (0,85%), glutamate (6,6%), CaCl2 (0,9%). Khối lượng bioflocculant ly trích là 4,9g/l. Chủng Bacillus aryabhattai strain KG12S cho tỷ lệ kết tụ 96,87% với pH 5,9, nhiệt độ 29oC, thời gian 122 giờ, và môi trường tối ưu gồm glucose (1,12%), glutamate (5,7%), K2HPO4 (0,4%), KH2PO4 (0,8%). Khối lượng bioflocculant ly trích là 4,8g/l. Các kết quả này cung cấp nền tảng khoa học quan trọng cho việc phát triển và ứng dụng bioflocculant trong xử lý nước thải chăn nuôi hiệu quả.