đạI HọC VINH KHOA SINH HọC TRầN THị THU THUỷ THĂM Dò ảNH HƯởNG CủA CƯờNG Độ Và THờI GIAN CHIếU SáNG ĐếN Sự SINH TRƯởNG, KHả NĂNG Cố ĐịNH NITƠ CủA HAI CHủNG VI KHUẩN LAM NOSTOC CALCICOLA, CYLINDROSPERMUN LICHENIFORME KHOá LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC NGHàNH Cử NHÂN KHOA HọC SINH HọC Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình San Sinh viên thực hiện : Trần Thị Thu Thuỷ Lớp : K48B Sinh học MSSV : 0753023773 Vinh, tháng 5/2011 1 Lời cảm ơn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Đình San – Người thầy đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong tổ bộ môn Sinh Lý – Hóa Sinh Trường Đại Học Vinh, ban chủ nhiệm khoa Sinh học, thư viên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thiện kết quả nghiên cứu của mình. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, người thân và bạn bè đã tạo điều kiện động viên tôi hoàn thành khóa luận này. Vì thời gian và khả năng có hạn, khóa luận này không tránh khỏi những hạn chế. Tôi rất mong muốn nhận được sự đóng góp ý kiến chỉ dẫn của quí thầy cô và các bạn sinh viên. Tác giả Trần Thị Thu Thủy 2 Danh môc biÓu ®å Trang Biểu đồ 1: Sự sinh trưởng của 2 chủng VKL ở I cs =700lux…………… …… .21 Biểu đồ 2: Sự sinh trưởng của 2 chủng VKL ở I cs = 1200lux……….………… .23 Biểu đồ 3: Sự sinh trưởng của 2 chủng VKL ở I cs = 1500lux……………… … 25 Biểu đồ 4: Sự sinh trưởng của 2 chủng VKL ở I cs = 2000 - 5000lux( ánh sáng tù nhiên………………………………………………………………………… 28 Biểu đồ 5: Sự biến động sinh khối tảo theo thời gian chiếu sáng và cường độ chiếu sáng ở thời điểm 30 ngày nuôi………………………….………… … 30 Biểu đồ 6 : Hàm lượng NH 4 có trong dịch vẩn VKL nuôi trong I cs =700lux… 32 Biểu đồ 7 : Hàm lượng NH 4 có trong dịch vẩn VKL nuôi trong I cs =1200lux ….34 Biểu đồ 8: Hàm lượng NH 4 có trong dịch vẩn VKL nuôi trong I cs = 1500lux… 36 Biểu đồ 9: Hàm lượng NH 4 có trong dịch vẩn VKL nuôi trong I cs = 2000 – 5000lux (ánh sáng tự nhiên)………………………….……………………… .38 Biểu đồ 10: Sự biến động NH 4 theo thời gian chiếu sáng và cường độ chiếu sáng ở thời điểm 30 ngày nuôi……………… ……………………………….…….40 3 Danh mục bảng Trang Bng 1: Thnh phn mụi trng BG 11 16 Bảng 2: Sự tăng sinh khối của 2 chủng vi khuẩn lam với I cs =700lux 19 Bảng 3: Sự tăng sinh khối của 2 chủng vi khuẩn lam với I cs = 1200lux .22 Bảng 4: Sự tăng sinh khối của 2 chủng vi khuẩn lam với I cs = 1500lux 24 Bảng 5: Sự tăng sinh khối của 2 chủng vi khuẩn lam với I cs = 2000 5000lux 26 Bảng 6: Sự biến động sinh khối tảo theo thời gian chiếu sáng và cờng độ chiếu sáng ở thời điểm 30 ngày 29 Bảng 7: Hàm lợng NH 4 trong dịch vẩn vi khuẩn lam nuôi trong I cs = 700 lux .31 Bảng 8: Hàm lợng NH 4 trong dịch vẩn vi khuẩn lam nuôi trong I cs = 1200lux .33 Bảng 9: Hàm lợng NH 4 trong dịch vẩn vi khuẩn lam nuôi trong I cs = 1500 lux .35 Bảng 10: Hàm lợng NH 4 trong dịch vẩn vi khuẩn lam nuôi trong I cs = 2000 5000lux .37 Bảng 11: Sự biến động hàm lợng NH 4 theo thời gian chiếu sáng và cờng độ chiếu sáng 38 4 Mục lục Trang Mở đầu.1 Chơng i: Tổng quan tài liệu 2 1.1 Vài nét về tình hình nghiên cứu vi khuẩn lam c nh Nit trên thế giới và Việt Nam .2 1.1.1 Tình hình nghiên cứu vi khuẩn lam c nh Nit trờn th gii .2 1.1.2 Tình hình nghiên cứu vi khuẩn lam c nh Nit Vit Nam .3 1.2 Đặc điểm sinh học của vi khuẩn lam 5 1.2.1 Đặc điểm cấu tạo 5 1.2.2 Về sinh sản, dinh dỡng và sinh thái .7 1.2.3 Khả năng cố định Nitơ10 1.3 Các nhân tố ảnh hởng đến sinh trởng của vi khuẩn lam.11 1.3.1 Các nhân tố vật lý .11 1.3.1.1 ánh sáng.11 1.3.1.2 Nhiệt độ.11 1.3.1.3 Độ ẩm và nớc .12 1.3.2 Các nhân tố hoá học .12 1.3.2.1 Độ PH của môi trờng .12 1.3.2.2 Phốtpho .12 1.3.2.3 Cácbon 13 1.3.2.4 Nitơ .13 1.3.2.5 Mo líp đen .14 1.3.2.6 Các nguyên tố khác .14 Chơng ii: Đối tợng, nội dung và phơng pháp nghiên cứu.15 5 2.1 Đối tợng nghiên cứu .15 2.2 Nội dung nghiên cứu .15 2.3 Phơng pháp nghiên cứu .16 2.3.1 Phơng pháp nuôi cấy vi khuẩn lam cố địh nitơ trong mô trờng BG 11 không đạm .16 2.3.2 Phơng pháp bố trí thí nghiệm 16 2.3.3 Phơng pháp xác định sinh khối tơicủa vi khuẩn lam .17 2.3.4 Phơng pháp xác định hàm lợng NH 4 do vi khuẩn lam cố định 17 2.4 Xử lý số liệu .17 Chơng III: Kết quả nghiên cứu và thảo luận 19 3.1ảnh hởng của cờng độ chiếu sáng và thời gian chiếu sáng lên sự sinh trởng của 2 chủng vi khuẩn lam .19 3.1.1ảnh hởng của cờng độ chiếu sáng 700lux lên sự sinh trởng của vi khuẩn lam .19 3.1.2ảnh hởng của cờng độ chiếu sáng 1200lux lên sự sinh trởng của vi khuẩn lam .22 3.1.3ảnh hởng của cờng độ chiếu sáng 1500lux lên sự sinh trởng của vi khuẩn lam 24 3.1.4ảnh hởng của cờng độ chiếu sáng 2000 - 5000lux (ánh sáng tự nhiên) lên sự sinh trởng của vi khuẩn lam 26 3.2 ảnh hởng của cờng độ chiếu sáng và thời gian chiếu sáng lên khả năng cố định nitơ của 2 chủng vi khuẩn lam 31 3.2.1 ảnh hởng của cờng độ chiếu sáng 700lux lên khả năng cố định nitơ của 2 chủng vi khuẩn lam 31 3.2.2ảnh hởng của cờng độ chiếu sáng 1200lux lên khả năng cố định nitơ của 2 chủng vi khuẩn lam 33 3.2.3ảnh hởng của cờng độ chiếu sáng 1500lux lên khả năng cố định nitơ của 2 chủng vi khuẩn lam 35 6 3.2.4ảnh hởng của cờng độ chiếu sáng 2000 - 5000lux lên khả năng cố định nitơ của 2 chủng vi khuẩn lam 37 KT LUN V NGH . .41 A.KT LUN 41 B. NGH 42 Tài liệu tham khảo 43 7 KÝ hiÖu viÕt t¾t trong kho¸ luËn VKL Vi khuÈn lam SS So s¸nh TN ThÝ nghiÖm X Gi¸ trÞ trung b×nh δ §é lÖch chuÈn I cs Cường độ chiếu sáng t cs Thời gian chiếu sáng 8 Më ®Çu Vi khuẩn lam ( Cyanobacteria ) là đối tượng được sự chú ý của nhiều nhà khoa học trong các lĩnh vực như nông học, vi sinh vật học, y học, sinh học…. bởi vai trò của nó trong các lĩnh vực đời sống rất nhiều như trong nông nghiệp nhờ có khả năng cố định đạm cung cấp Nitơ góp phần tăng năng suất cây trồng đặc biệt trong các vụ lúa, xử lý các nguồn nước thải làm sạch môi trường nước, khai thác các giá trị dinh dưỡng và dược liệu làm thức ăn trong chăn nuôi. Bên cạnh khả năng đặc biệt của nó là cố định đạm, vi khuẩn lam có thể làm tăng hàm lượng oxi hòa tan, do đó nó loại trừ được sự tích lũy sắt sunfat và khử độc cho môi trường nước, làm tăng khả năng giữ nước, độ thoáng khí, cải tạo đất mặn và chua, vi khuẩn lam có thể tiết vào môi trường các chất có hoạt tính sinh học cao kích thích sự sinh trưởng của cây, tất cả những điều đó cho thấy khả năng ứng dụng của vi khuẩn lam vào thực tiễn sản xuất là rất lớn. Trong quá trình sống vi khuẩn lam chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau với những mối quan hệ khá phức tạp, các nghiên cứu trước đã cho thấy các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng cố định đạm và sinh trưởng của vi khuẩn lam như: ánh sáng, nhiệt độ, độ pH của môi trường và một số nguyên tố khoáng như photpho, nitơ, molipden, cacbon…Trong đó thì ánh sáng là nhân tố quan trọng hàng đầu đối với sự sinh trưởng của vi khuẩn lam là những vi sinh vật quang tự dưỡng và nó luôn bị giới hạn bởi ánh sáng. Xuất phát từ thực tế đó chúng tôi tìm hiểu đề tài : “ Thăm dò ảnh hưởng của cường độ và thời gian chiếu sáng đến sinh trưởng, khả năng cố định nitơ của 2 chủng vi khuẩn lam Nostoc calcicola, Cylindrospermum licheniforme”. Qua việc xác định cường độ chiếu sáng và thời gian chiếu sáng thích hợp với quá trình sinh trưởng và khả năng cố định đạm của vi khuẩn lam để rút ra được nhận xét làm cơ sở cho việc bố trí nuôi các chủng vi khuẩn lam trong điều kiện tốt nhất, cho năng suất và chất lượng cao nhất để phục vụ cho sản xuất cũngnhư trong các nghành khoa học, ứng dụng có liên quan. 9 Ch¬ng I Tæng quan tµi liÖu I.1 Vài nét về tình hình nghiên cứu vi khuẩn lam cố định Nitơ trên thế giới và Việt Nam 1.1.1 Tình hình nghiên cứu vi khuẩn lam cố định nitơ trên thế giới: Vi khuẩn lam là những sinh vật tự dưỡng có kích thước hiển vi sống ở nhiều môi trường khác nhau nhưng chủ yếu trong đất và trong nước. Việc nghiên cứu vi khuẩn lam trên thực tế đã có từ lâu được tiến hành theo nhiều hướng khác nhau. Đâu tiên là việc phân loại chúng, đặc điểm phân bố sau đó đi sâu tìm hiểu các quá trình trao đổi chất của vi khuẩn lam và cuối cùng là nghiên cứu ứng dụng phục vụ lợi ích cho con người [5]. Cùng với những hướng phân loại là những hướng nghiên cứu khả năng đồng hóa Nitơ việc nghiên cứu về khả năng cố định nitơ của vi khuẩn lam, B.Frank (1889) là người đầu tiên nghiên cứu về vấn đề này tiếp đó là Beijerinck (1901) B.Heize (1906) cũng đi theo hướng này nhưng chưa được thừa nhận ngay bởi vì khi đó việc tách vi khuẩn lam ra dưới dạng thuần khiết còn gặp nhiều khó khăn. Đến năm 1928 nhà khoa học Đức Drius( Von K.Drewes) lần đầu tiên được chứng minh một cách xác đáng khả năng cố định nito của ba loài vi khuẩn lam đã được phân lập và nuôi cấy một cách thuần khiết. Thí nghiệm này đã mở đầu cho hàng loạt thí nghiệm của rất nhiều nhà khoa học khác. Những thí nghiệm với nito phóng xa N 15 càng chứng minh chắc chắn khả năng cố định nito không khí của nhiều loài vi khuẩn lam sống trong nước và trong đất [12]. Cùng với thời gian này còn có các công trình nghiên cứu của Frich (1938, 1939) đã tìm hiểu một số vùng đất chuyên trồng lúa nhiều năm không bón phân ở Ấn Độ mà cây lúa vẫn phát triển và đạt năng suất khá cao cho thấy đất trồng đã tích lũy một lượng đạm đáng kể do vi khuẩn lam tổng hợp [12]. Tiếp đến hang loạt công trình nữa của Fogg (1950, 1951, 1956, 1962); Singh (1941, 1961); Herissa( 1946, 1952); Watababe (1950, 1956, 1965…) đã tập 10