Luận án Nghiên cứu tính đối kháng của Aspergillus flavus không sinh độc tố để phòng chống aflatoxin trên ngô và lạc

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU TÍNH ĐỐI KHÁNG CỦA ASPERGILLUS FLAVUS KHÔNG SINH ĐỘC TỐ ĐỂ PHÒNG CHỐNG AFLATOXIN TRÊN NGÔ VÀ LẠC

Ngành:

Công nghệ sinh học (Mã số: 62420201)

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Aflatoxin, một độc tố mạnh do nấm mốc Aspergillus sinh ra, là mối đe dọa nghiêm trọng đối với nông sản như ngô và lạc, gây giảm giá trị dinh dưỡng và các bệnh hiểm nghèo như ung thư gan. Với khí hậu nhiệt đới ẩm của Việt Nam, việc kiểm soát aflatoxin trở nên cấp thiết do điều kiện thuận lợi cho nấm mốc phát triển. Luận án này tập trung nghiên cứu tính đối kháng của chủng Aspergillus flavus không sinh độc tố để phòng chống aflatoxin trên ngô và lạc, nhằm tạo lập một chế phẩm đối kháng bản địa hiệu quả.

Đây là công trình nghiên cứu đầu tiên tại Việt Nam ứng dụng cơ chế cạnh tranh sinh học bằng chủng A. flavus không sinh aflatoxin để kiểm soát nhiễm aflatoxin. Luận án đã phân lập và tuyển chọn thành công chủng A. flavus DA2 không sinh aflatoxin từ ngô Việt Nam, chứng minh khả năng cạnh tranh cao của nó đối với chủng A. flavus sinh độc tố AF14 (giảm aflatoxin 85%). Phân tích sinh học phân tử bằng kỹ thuật multiplex PCR cho thấy chủng DA2 không mang ít nhất ba gen quan trọng (ver, aflR, nor) trong cụm gen sinh tổng hợp aflatoxin, đồng thời ổn định về mặt di truyền sau 15 thế hệ cấy chuyền và an toàn, không gây độc cấp tính trên chuột. Chủng DA2 được xác định không gây chết 50% động vật thí nghiệm (LD50).

Luận án cũng phát triển quy trình nuôi cấy bề mặt đơn giản, giá thành rẻ để sản xuất chế phẩm bào tử A. flavus DA2 đạt sản lượng cao (2,0x10^9 CFU/g) trên môi trường cám trấu (tỷ lệ 4:1), với độ ẩm 65%, pH 5,5 và nhiệt độ 30°C trong 9 ngày. Chế phẩm này sử dụng than bùn làm chất mang (tỷ lệ sinh khối nấm/than bùn 1:1) và duy trì hoạt tính đối kháng hiệu quả sau một năm bảo quản ở nhiệt độ thường trong túi PE.

Các thử nghiệm mô hình ở quy mô pilot trên ngô và lạc cho thấy hiệu quả vượt trội. Trên ngô, chế phẩm AF giảm 100% aflatoxin trên bắp trước thu hoạch khi bón đất 3 lần, và giảm 97% trên ngô hạt sau 6 tháng bảo quản. Đối với lạc, hiệu quả giảm aflatoxin trên củ trước thu hoạch đạt 86,55% khi bón đất 3 lần, và 95,6% trên lạc hạt sau 6 tháng bảo quản. Những kết quả này khẳng định tính khả thi và tiềm năng ứng dụng rộng rãi của chế phẩm A. flavus DA2 như một giải pháp sinh học hiệu quả để giảm thiểu nhiễm aflatoxin trong nông sản.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU
  • Mục đích nghiên cứu
  • Nội dung nghiên cứu
    • Phân lập, tuyển chọn các chủng Aspergillus flavus không sinh aflatoxin có khả năng cạnh tranh cao và ổn định với các chủng A. flavus sinh aflatoxin.
    • Nghiên cứu quy trình nuôi cấy và tạo chế phẩm bào tử từ chủng Aspergillus flavus không sinh aflatoxin.
    • Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm Aspergillus flavus không sinh aflatoxin nhằm giảm thiểu sự nhiễm aflatoxin trên ngô, lạc ở quy mô phòng thí nghiệm và trên đồng ruộng.
• Những đóng góp mới của luận án
  • Là công trình nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam sử dụng cơ chế cạnh tranh sinh học bằng chủng A. flavus không sinh aflatoxin trong kiểm soát aflatoxin nhiễm trên ngô và lạc.
  • Luận án nghiên cứu sử dụng kỹ thuật multiplex PCR để làm sáng tỏ bản chất sinh học phân tử của chủng A. flavus DA2 không sinh aflatoxin phân lập từ ngô (Việt Nam). Chủng A. flavus DA2 không mang 3 gen (ver, aflR và nor) trong cụm gen sinh tổng hợp aflatoxin.
  • Luận án đã nghiên cứu tạo được công nghệ nuôi cấy bề mặt cho sản xuất chế phẩm bào tử chủng A. flavus DA2 đạt sản lượng cao (10°CFU/g) với công nghệ đơn giản, giá thành rẻ. Chế phẩm có tác dụng giảm sự nhiễm nấm mốc và aflatoxin trên ngô, lạc ở giai đoạn đồng ruộng và trong quá trình bảo quản từ 86,55% đến 97%, đảm bảo tính khả thi cao khi đưa ra ứng dụng ở quy mô lớn.
• Bố cục luận án
• CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
  • 1.1 TỔNG QUAN VỀ AFLATOXIN
  • 1.2 PHÒNG CHỐNG SỰ NHIỄM AFLATOXIN
• CHƯƠNG II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
  • 2.1 VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU
  • 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
  • 3.1 PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN CHỦNG A.FLAVUS KHÔNG SINH AFLATOXIN LÀM CHỦNG SẢN XUẤT CHẾ PHẨM AF
    • 3.1.1 Phân lập các chủng Aspergillus flavus trên ngô, lạc
    • 3.1.2 Sàng lọc các chủng Aspergillus flavus không sinh aflatoxin
    • 3.1.3 Khả năng cạnh tranh các chủng A.flavus không sinh aflatoxin
    • 3.1.4 Sự có mặt một số gen thuộc cụm gen mã hóa cho các enzym tham gia vào quá trình sinh tổng hợp aflatoxin của chủng A.flavus DA2
    • 3.1.5 Tính ổn định liên quan đến khả năng không sinh aflatoxin của chủng A.flavus DA2
    • 3.1.6 Tính an toàn của chủng A.flavus DA2 thử nghiệm trên động vật
  • 3.2 SẢN XUẤT CHẾ PHẨM A.FLAVUS DA2
    • 3.2.1 Xác định đường cong sinh trưởng
    • 3.2.2 Sản xuất bào tử chủng A.flavus DA2 bằng công nghệ nuôi cấy bề mặt
      • 3.2.2.1 Lựa chọn môi trường thích hợp
      • 3.2.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy
      • 3.2.2.3 Ảnh hưởng của độ ẩm của môi trường.
      • 3.2.2.4 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy.
    • 3.2.3 Hoàn thiện chế phẩm AF từ chủng A.flavus DA2
      • 3.2.3.1 Nghiên cứu lựa chọn chất mang
      • 3.2.3.2 Quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm A.flavus DA2 quy mô pilot
        • Thuyết minh quy trình:
          • + Giữ giống
          • + Nhân giống cấp 1
          • + Nhân giống cấp 2
          • + Nuôi cấy bề mặt
          • + Thu hồi các bào tử tạo chế phẩm AF từ chủng A.flavus DA2
  • 3.3 ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM AF TRÊN NGÔ VÀ LẠC
    • 3.3.1 Nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm
      • 3.3.1.1 Nghiên cứu tỷ lệ giữa chủng sinh aflatoxin và chủng không sinh aflatoxin A. flavus DA2
        • + Khả năng cạnh tranh của chế phẩm A.flavus DA2 ở các tỷ lệ khác nhau
        • + Khả năng cạnh tranh của chế phẩm A. flavus DA2 trên đất trồng ngô, lạc ở quy mô phòng thí nghiệm
      • 3.3.1.2 Ảnh hưởng của thời điểm sử dụng đến khả năng cạnh tranh của chế phẩm A. flavus DA2
      • 3.3.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thuốc bảo vệ thực vật hóa học đến sinh trưởng, phát triển và khả năng cạnh tranh của chủng A. flavus DA2
        • + Ảnh hưởng của thuốc bảo vệ thực vật hóa học đến khả năng phát triển của chủng A.flavus DA2
        • + Ảnh hưởng của thuốc bảo vệ thực vật hóa học đến khả năng cạnh tranh của chế phẩm A.flavus DA2
    • 3.3.2 Nghiên cứu ở quy mô đồng ruộng
      • 3.3.2.1 Đánh giá mức độ nhiễm A. flavus trên đất trồng ngô, lạc
      • 3.3.2.1 Khả năng cạnh tranh của chủng A. flavus DA2 (Chế phẩm AF) trên đất trồng ngô và ngô ở giai đoạn đồng ruộng và trong quá trình bảo quản
        • + Khả năng cạnh tranh của chế phẩm AF trong đất trồng ngô
        • + Khả năng giảm A.flavus sinh aflatoxin và aflatoxin trên ngô bắp trước thu hoạch của chế phẩm AF
        • + Khả năng giảm A.flavus sinh aflatoxin và aflatoxin trên ngô bảo quản của chế phẩm AF
      • 3.3.2.2 Khả năng cạnh tranh của chủng A. flavus DA2 không sinh aflatoxin trong đất trồng lạc và trên lạc ở giai đoạn đồng ruộng và trong quá trình bảo quản
        • + Khả năng giảm sự nhiễm A.flavus sinh aflatoxin và aflatoxin trên lạc trước thu hoạch của chế phẩm AF
        • + Khả năng giảm A.flavus sinh aflatoxin và aflatoxin trên lạc bảo quản của chế phẩm AF
• KẾT LUẬN
• KIẾN NGHỊ
  • Tiếp tục nghiên cứu một số điều kiện nuôi cấy tạo chế phẩm bào tử nấm A.flavus DA2 ở quy mô pilot.
  • Nghiên cứu đánh giá hiệu quả chế phẩm A.flavus DA2 ở diện rộng và trên nhiều đối tượng nông sản tại các vùng miền khác nhau.