Đánh giá đa dạng vi khuẩn có khả năng phân hủy cellulose và hemicellulose trong ruột mối coptotermes gestroi cư trú tại miền Bắc Việt Nam

Nghiên cứu trình bày 2.131 ORF (2,12%) thuộc 24 loài vi khuẩn (chiếm 1,75% tổng số loài vi khuẩn) thuộc 11 họ, 9 bộ, 8 lớp và 5 ngành có khả năng sinh cellulase, 679 ORF thuộc 18 loài vi khuẩn nằm trong 8 họ, 6 bộ, 5 lớp, 4 ngành được dự đoán có khả năng sinh hemicellulase. Số loài có khả năng sinh cellulase chủ yếu thuộc ngành Firmicutes (15/24 loài), phần lớn thuộc lớp Clostridia, bộ Clostridiales. Loài chiếm ưu thế nhất có khả năng sinh cellulase là Pseudomonas fluorescens (1.258 ORF) thuộc bộ Pseudomonadaceae.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá đa dạng vi khuẩn có khả năng phân hủy cellulose và hemicellulose trong ruột mối coptotermes gestroi cư trú tại miền Bắc Việt NamTạp chí Công nghệ Sinh học 17(3): 537-544, 2019ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG VI KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY CELLULOSE VÀHEMICELLULOSE TRONG RUỘT MỐI COPTOTERMES GESTROI CƯ TRÚ TẠI MIỀNBẮC VIỆT NAMNguyễn Thị Thảo1, Đỗ Thị Huyền2, Trương Nam Hải2, *1 Trường Đại học Vinh, Nghệ An2 Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam* Người chịu trách nhiệm liên lạc. E-mail: tnhai@ibt.ac.vn Ngày nhận bài: 10.6.2019 Ngày nhận đăng: 26.9.2019 TÓM TẮT Ở các loài mối bậc thấp như Coptotermes gestroi, cellulose và hemicellulose được thủy phân bởi cellulase và hemicellulase từ vi khuẩn, vi khuẩn cổ, động vật nguyên sinh và nấm sống ở ruột sau trong ống tiêu hóa của mối. Trong đó, enzyme thủy phân chủ yếu được tiết ra bởi động vật nguyên sinh. Từ bộ dữ liệu trình tự DNA đa hệ gen vi sinh vật ruột mối C. gestroi thu thập ở miền Bắc Việt Nam (125.423 khung đọc mở - open reading frame- ORF) và bằng phần mềm MEGA, 100.340 ORF được dự đoán có nguồn gốc từ 1.368 loài vi khuẩn gồm 628 chi, 217 họ, 97 bộ, 41 lớp và 22 ngành (Do et al., 2014). Trong số này, 2.131 ORF (2,12%) thuộc 24 loài vi khuẩn (chiếm 1,75% tổng số loài vi khuẩn) thuộc 11 họ, 9 bộ, 8 lớp và 5 ngành có khả năng sinh cellulase, 679 ORF thuộc 18 loài vi khuẩn nằm trong 8 họ, 6 bộ, 5 lớp, 4 ngành được dự đoán có khả năng sinh hemicellulase. Số loài có khả năng sinh cellulase chủ yếu thuộc ngành Firmicutes (15/24 loài), phần lớn thuộc lớp Clostridia, bộ Clostridiales. Loài chiếm ưu thế nhất có khả năng sinh cellulase là Pseudomonas fluorescens (1.258 ORF) thuộc bộ Pseudomonadaceae. Trong 18 loài sinh hemicellulase, loài chiếm ưu thế nhất là Clostridium thermocellum (113 ORF) thuộc ngành Firmicutes, sau đó là 3 loài thuộc ngành Bacteroidetes. Các vi khuẩn có khả năng phân hủy cả cellulose, hemicellulose được ước đoán là C. thermocellum, Ruminococcus flavefaciens và Bacillus subtilis. Kết quả nghiên cứu này đã góp phần cung cấp dữ liệu về thành phần của vi khuẩn phân hủy cellulose và hemicellulose sống trong đường ruột mối C. gestroi. Từ khóa: Coptotermes gestroi, vi khuẩn, cellulase, hemicellulase, metagenomics.MỞ ĐẦU và Reticulitermes speratus, vi khuẩn đường ruột của chúng chủ yếu thuộc các ngành Bacteroidetes, Mối đóng một vai trò quan trọng đối với hệ sinh Spirochaetes, Fibrobacters, Elusimicrobia,thái bởi khả năng phân hủy sinh khối lignocellulose Firmicutes và Proteobacteria. Những ngành này đềuvà góp phần vào chu trình carbon. Tuy nhiên, mối có các loài có khả năng phân hủy lignocellulose, vícũng là một trong những sinh vật gây hại đối với các dụ Bacillus thuộc ngành Firmicutes tiếtcông trình kiến trúc của con người. Trong đó, C. endoglucanase (Mathew et al., 2011),gestroi là một trong những loài mối nguy hại nhất ở Pseudotrichonympha grassii thuộc ngànhvùng đồng bằng. Cũng như những loài mối thuộc chi Bacteroidetes có khả năng tạo ra cellulaseCoptotermes, hệ vi sinh vật sống trong đường ruột (Nakashima et al., 2002). Tuy nhiên, tỷ lệ các loàicủa loài mối này đóng vai trò quan trọng trong việc thuộc các ngành này ở 2 loài hoàn toàn khác nhau.tiêu hóa hiệu quả nguồn thức ăn lignocellulose để Trong đó, Bacteroidetes chiếm tỷ lệ rất cao trongcung cấp chất dinh dưỡng cho mối (Brune, 2011). đường ruột của Coptotermes formosanus, còn Spirochaetes chiếm ưu thế trong đường ruột của R. Hệ vi sinh vật trong ruột mối rất đa dạng, bao speratus (Brune, 2014).gồm rất nhiều ngành khác nhau và chủ yếu là vi sinhvật không thể nuôi cấy (Brune, 2014). Ở 2 loài mối Metagenomics, thông qua việc giải trình tự toànbậc thấp phổ biến nhất là Coptotermes formosanus bộ DNA đa hệ gen, là một phương pháp hiệu quả cho 537 Nguyễn Thị Thảo et al.phép nghiên cứu sự đa dạng loài các vi khuẩn không sinh (MetageneAnnotator/Metagene, MEGAN). Mứcnuôi cấy được từ hệ sinh thái trong các môi trường tự độ bao phủ của trình tự các đoạn đọc đối với trình tựnhiên. Chính vì vậy, số lượng các nghiên cứu đa hệ gen của cơ sở dữ liệu là 98%. Kết quả dự đoán làgen của khu hệ ...