Nghiên cứu đa dạng vi sinh vật khu sinh thái rong biển nhiệt đới

Hình 1.1. Sự đa dạng vi sinh vật trên bề mặt rong biển (Egan và cs,.2013)

Nhiều loài rong biển có giá trị còn chưa được sử dụng, nhiều diện tích có thể trồng rong biển chưa được quy hoạch phát triển. Nghề trồng rong cũng chỉ mới tiến hành với rong câu, rong sụn, rong bắp sú… ở trình độ rất thấp. Nghề khai thác rong biển chưa có vị trí trong các nghề khai thác hải sản của nước ta. Vì vậy, trước những giá trị về mọi mặt mà rong tảo biển có thể mang lại, đã đến lúc phải cải thiện, thúc đẩy ngành trồng rong tảo nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước và tiến tới đa dạng hóa sản phẩm, mở rộng xuất khẩu ra nước ngoài.

Theo đánh giá của Ohno (1996) và Hung (2009), khí hậu miền Trung và miền Nam Việt Nam là phù hợp cho phát triển các loại rong, đồng thời chất lượng rong (carrageenan, pectin, agar) là tương đương với chất lượng rong ở các nước dẫn đầu về nghề rong (Philipin, Inđônêxia). Tuy nhiên, sản lượng rong có thể bị giảm 22-45% do bệnh trắng nhũn thân gây ra. Để đối phó với bệnh này, các biện pháp như di chuyển rong sang vùng mới, loại bỏ rong bệnh, rong bám, chọn giống khỏe, làm tăng dòng chảy nước đã được áp dụng. Tuy nhiên, hiệu quả mang lại không cao, dẫn tới sản xuất thiếu bền vững.

Các phương pháp phân lập, nuôi cấy vi sinh vật truyền thống được xem là hạn chế, không cung cấp đầy đủ thông tin, số liệu chính xác về hệ sinh thái vi sinh vật cũng như vi khuẩn gây bệnh chính, vi khuẩn cơ hội, vi sinh có lợi v.v... Hiện nay, trên thế giới, với các kỹ thuật sinh học phân tử hiện đại như TRTFLP, DGGE, và thế hệ máy đọc trình tự gen mới (454 sequencing, illumina sequencing) cùng với phát triển phần mềm tin học, các ngân hàng gen v.v… sẽ cho phép chúng ta phân tích chính xác, đầy đủ các yêu cầu đặt ra trong các nghiên cứu liên quan đến VSV (có lợi và hại) sống trên rong biển và vai trò 2 của chúng trong cộng sinh với rong.

Ở Việt Nam, chưa có công trình nghiên cứu về quần thể, sự đa dạng vi sinh vật sống trên cây rong/vùng trồng rong và mối tương tác vi sinh vật và cây chủ bằng phương pháp không qua nuôi cấy. Các kết quả nghiên cứu về vi sinh vật trước đây là sử dụng phương pháp nuôi cấy truyền thống, sẽ không đánh giá đầy đủ về hệ sinh thái vi sinh vật và chức năng của chúng đối với rong chủ, đặc biệt nguồn gốc vi khuẩn gây bệnh trắng nhũn thân. Theo nghiên cứu Feng (2010), hầu hết các Vibrio parahaemolyticus từ môi trường tự do sẽ bám vào rong đỏ Grateloupia turuturu và lúc đó, vi khuẩn sẽ biến đổi hình thái và trở nên không nuôi cấy được. Kết quả này củng cố cho tính hiệu quả cho việc nghiên cứu hệ vi sinh vật sử dụng phương pháp mới không thông qua phân lập, nuôi cấy.

Xuất phát từ thực tiễn trên, Cơ quan chủ trì Viện Hoá học các Hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ VN cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài TS. Lê Hữu Cường thực hiện “Nghiên cứu đa dạng vi sinh vật khu sinh thái rong biển nhiệt đới và sàng lọc các chủng tiềm năng công nghệ sinh học” với mục tiêu đánh giá đầy đủ về hệ sinh thái vi sinh vật và chức năng của chúng đối với rong chủ, đặc biệt nguồn gốc vi khuẩn gây bệnh trắng nhũn thân.

Với chiều dài hơn 3.260 km, diện tích hơn một triệu km², vùng biển nước ta được đánh giá là một trong 16 trung tâm đa dạng sinh học cao của thế giới. Vì vậy, công tác điều tra, nghiên cứu môi trường và tài nguyên sinh vật biển là vấn đề cần được quan tâm nhiều.

Các nước có nghề trồng rong phát triển gồm Trung Quốc, Ấn Độ, Philipin, Malaixia, Tanzania, Inđônêxia, Madagascar, và hiện nay đã phát triển tại hơn 20 nước khác. Sản lượng rong hàng năm trên thế giới là hơn 140.000 tấn khô (trong đó rong Sụn Kappaphycus và rong Câu Gracilaria là chủ yếu).

Việc trồng và phát triển rong sẽ giải quyết được bài toán kinh tế giúp người dân miền biển nước ta thoát nghèo, nhờ chi phí đầu tư trồng rong tảo thấp, kỹ thuật đơn giản và khí hậu, đặc điểm vùng biển phù hợp để nuôi rong. Theo ước tính, ở Việt nam số loài rong biển có 638 loài, hơn 100 loài có tiềm năng sử dụng và khoảng 60 loài hiện đang được sử dụng làm thực phẩm, thuốc dân gian và là nguồn sản xuất keo công nghiệp (agar, carrageenan) hay alginate, fucoidan v.v...

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

• Đã sàng lọc được 3 chủng vi khuẩn có hoạt tính Pseudoalteromonas B108 có hoạt tính fucoidanase (20,55U/mg), Marinobacter B-101 có hoạt tính kappa-carrageenanse (20,01 U/mg) và Bacillus amolyliquefaciens có hoạt tính iota-carrageenanse (21,2U/mg mỗi loại)
• Đã tinh sạch được 35mg enzyme mỗi loại, với độ sạch fucoidanase 83,78%; k-carrageenase= 90,36%, i-carrageenase = 92,59%.
• Đã đưa ra 2 bộ danh sách vi khuẩn gây thối nhũn ở rong, cùng với trình tự gen 16S rRNA: Alteromonas sp. IS5 và Tenacibaculum sp. IH1, có hoạt tính carrageenase với vòng phân giải (D-d, cm): 1 và 1,5
• Đã sàng lọc được 2 loài vi khuẩn ức chế vi khuẩn gây bệnh thối nhũn rong, đó là chủng Bacillus subtilis (B)V2 và Bacillus amyloliquefaciens B7, với đường kính vòng phân giải lên Alteromonas và Tenacibacullum từ 1,25-2,5 cm
• Đã sản xuất được 55 kg bột vi sinh và thử nghiệm thành công nhằm bảo vệ rong khỏi vi khuẩn gây bệnh, giảm từ 43,3- 72%
• Đã tạo được 4 bộ cơ sở dữ liệu đa dạng vi khuẩn trên rong sụn, rong hồng vân và nước biển nuôi 2 loại rong này, dựa trên cơ sở phân tích trình tự trong thư viện gen tương ứng trên 100 trình tự mỗi thư viện.

Nguồn: Nasati