Luận văn Phân lập và tuyển chọn nấm mốc sinh enzyme họ GH61 hỗ trợ thủy phân lignocellulose

 

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1.1. Lignocellulose 2

1.1.1. Cellulose 4

1.1.2. Hemicellulose 7

1.1.3. Lignin 9

1.2. Họ GH 61 (Glycoside Hydrolase 61) 12

1.2.1. Glycoside hydrolase 12

1.2.2. Họ GH 61 15

1.3. Giới thiệu chung về nấm mốc 16

1.3.1. Định nghĩa 16

1.3.2. Hình thái cấu trúc 17

1.3.3. Sinh sản của nấm mốc 18

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1. Đối tượng 24

2.2. Hóa chất, trang thiết bị máy móc 24

2.2.1. Hóa chất 24

2.2.2. Dụng cụ và trang thiết bị máy móc: 25

2.3. Thành phần môi trường dùng trong nghiên cứu 25

2.3.1. Môi trường Czapeck bột giấy 25

2.3.2. Môi trường PDA 26

2.3.3. Môi trường nuôi cấy tách chiết enzyme 26

2.3.4. Môi trường YM 27

2.4. Phương pháp nghiên cứu 27

2.4.1. Phương pháp phân lập 27

2.4.2. Làm sạch giống 28

2.4.3. Quan sát hình thái khuẩn lạc, tế bào: 28

2.4.4. Tách chiết enzyme 28

2.4.5. Xác định hoạt tính cellulase (IU) bằng DNS 29

2.4.6. Xác định hoạt tính Xylanase theo phương pháp DNS 30

2.4.7. Định lượng protein theo phương pháp Lowry 32

2.4.8. Điện di protein 33

2.4.9. Phương pháp finger printing 35

2.4.10. Phương pháp phân tích D – gluconic acid 37

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40

3.1. Kết quả phân lập 40

3.2. Khảo sát hoạt tính enzyme cellulase, xylanase bằng phương pháp DNS 41

3.3. Phân tích hoạt tính enzyme cellulase và xylanase trên 3 loại cơ chất carbon khác nhau 44

3.4. Định lượng protein bằng phương pháp Lowry 46

3.5. Phân tích thành phần protein của hệ enzyme 47

3.6. Xác định sự có mặt của enzyme GH61 bằng phân tích D – gluconic acid 52

3.7. Phân nhóm dựa vào hình thái khuẩn lạc, tế bào và kỹ thuật fingerprinting 52

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

 

 

 

doc81 trang | Chia sẻ: mimhthuy20 | Lượt xem: 465 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Phân lập và tuyển chọn nấm mốc sinh enzyme họ GH61 hỗ trợ thủy phân lignocellulose, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
bằng đoạn sợi nấm phát triển dài ra hoặc phân nhánh và sinh sản bằng các loại bào tử. Một số dạng bào tử của nấm mốc: Bào tử túi (bào tử bọc) (sporangiospores): các bào tử động (zoospores) (Hình 1.13 a, b, c) có ở nấm Saprolegnia và bào tử túi (sporangiopores) ở nấm Mucor, Rhizopus (Hình 1.14) chứa trong túi bào tử động (zoosporangium) và túi bào tử (sporangium) được mang bỡi cuống túi bào tử (sporangiophores). Hình 1.13: Bào tử động (theo Samson và et al, 1995) Hình 1.14: Bào tử túi (b) ở Mucor circinelloides, (a) Cuống bào tử túi (theo Samson và et al, 1995) Bào tử đính (conidium): các bào tử đính không có túi bao bọc ở giống nấm Aspergillus, Penicillium... Hình dạng, kích thước, màu sắc, cách trang trí và sắp xếp của bào tử đính thay đổi từ giống này sang giống khác và được dùng làm tiêu chuẩn để phân loại nấm. Cuống bào tử đính dạng bình có thể không phân nhánh như ở Aspergillus (Hình 1.15) hay dạng thẻ phân nhánh như ở Penicillium (Hình1.16). Bào tử đính hình thành từ những cụm (cluster) trên những cuống bào tử đính ở Trichoderma (Hình 1.17). Hình 1.15: Các kiểu cuống bào tử đính của Aspergillus. a. 1 lớp, b. 2 lớp, c. phiến, d. tia, e. tể (theo Samson và et al, 1995) Hình 1.16: Bào tử đính và cuống bào tử đính ở Penicillium chrysogenum (theo Samson và et al, 1995) Hình 1.17. Cuống bào tử phân nhánh ở Trichoderma. a. T. viride, b. T. koningii, c. T. polysporum, d. T. citrinoviride (theo Samson và cs, 1995) Ở Microsporum và Fusarium, có hai loại bào tử đính: loại nhỏ, đồng nhất gọi là tiểu bào tử đính (microconidia) (Hình 1.18 a), loại lớn, đa dạng gọi là đại bào tử đính (macroconidia) (Hình 1.18 b) Hình 1.18: bào tử đính của Fusarium eumartii (theo Von Arx, 1995) Đại bào tử đính Tiểu bào tử đính Bào tử vách dày  Bào tử tản (Thallospores): trong nhiều loài nấm men và nấm mốc có hình thức sinh sản đặc biệt gọi là bào tử tản. Bào tử tản có thể có những loại sau: Chồi hình thành từ tế bào nấm men: Cryptococcus và Candida là những loại bào tử tản đơn giản nhất, gọi là bào tử chồi (blastospores) Chi Ustilago có những sợi nấm có xuất hiện tế bào có vách dầy gọi là bào tử vách dầy còn gọi là bào tử áo (chlamydospores) (Hình 1. 18 c). Vị trí của bào tử vách dầy ở sợi nấm có thể khác nhau tùy loài. Chi Geotrichum và Oospora có sợi nấm kéo thẳng, vuông hay chữ nhật và tế bào vách dầy gọi là bào tử đốt (arthrospores) (Hình 1.19) Hình 1.19. Bào tử đốt (theo Samson và cs. 1995) Sinh sản hữu tính Sinh sản hữu tính xảy ra khi có sự kết hợp giữa hai giao tử đực và cái (gametes) có trải qua giai đoạn giảm phân. Quá trình sinh sản hữu tính trải qua 3 giai đoạn: Giảm phân (meiosis) giai đoạn này hình thành 4 bào tử đơn bội (haploid) qua sự giảm phân từ 2n NST (nhị bội) thành n NST (đơn bội). Tiếp hợp tế bào chất (plasmogamy) với sự hòa hợp 2 tế bào trần (protoplast) của 2 giao tử Tiếp hợp nhân (karyogamy) với sự hòa hợp 2 nhân của 2 tế bào giao tử để tạo một nhân nhị bội (diploid) Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng Chúng tôi tiến hành nghiên cứu 40 chủng nấm mốc phân lập được từ các mẫu: cây mục, lá mục, gỗ mục và mẫu đất từ các khu vực khác nhau như: Hà Nội, Hưng Yên và Tuy Hòa. Hóa chất, trang thiết bị máy móc Hóa chất Hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu đều là các hóa chất tinh khiết và chuyên dụng. Các hóa chất dùng cho sinh học phân tử phần lớn có nguồn gốc từ các hãng: Sigma (Mỹ), Merck (Đức), Difico (Mỹ), Invitrogen (Mỹ), Fermentas (Đức), Roth (Đức). Các hóa chất dùng cho nuôi cấy, phân tích có nguồn gốc từ Thụy Điển, Trung Quốc, Việt Nam. Hóa chất dùng cho nuôi cấy: Agar, Glucose, Yeast extract, Peptone, Malt, Malt extraclt. Hóa chất dùng cho chiết enzyme và thử hoạt tính: Ammonium sulfate, Urea, Potassium dihydrogen phosphate, Calcium chloride, Magnesium sulfate heptahydrate, Cobalt (II) chloride hexahydrate, Tween 80, Cacboxyl metyl cellulose, Congo red. Hóa chất dùng cho phân tích: 3,5 dinitrosalicylic acid, Sodium hydroxide, Sodium potassium tartrate, Phenol tinh thể, Sodium metabisulfite, Citric acid monohydrate, Glucose. Hóa chất dùng cho điện di protein: Acrylamide, Tris-base, Amonium persulfate, Glycine, Methanol, N’N-bis-methylene-acrylamidde, Clohydric acid, Sodium dodecyl sulfate, Acetic acid. Hóa chất dùng cho tách chiết và tinh chế DNA: dd SSC 2x, nước cất 2 lần thanh trùng, dd phenol: chloroform (1:1), Kit Silica Bead DNA Gel Extraction (Silica powder suspension, TBE conversion buffer, Concentrated Washing buffer, Binding buffer). Hóa chất dùng cho PCR: Enzym Taq AND Polymease, dNTPs, thang AND mẫu dùng trong điện di, Agarose dùng trong điện di, Ethidium Bromide để nhuộm gen. Dụng cụ và trang thiết bị máy móc: Máy móc, thiết bị: bộ điện din gang (Pharmcia Biotech, Gibico), box cấy (BioblockScientific-Pháp), cân điện tử (Precisa- Thụy Điển), kính hiển vi quang học (Eclipse E600- Nikon- Nhật), lò vi song (LG-Hàn Quốc), máy chụp ảnh gel (Olympus), máy đo pH (Toledo- Anh), máy lắc ồn nhiệt (Eppendorf- Đức), máy li tâm cao tốc (Heraeus- Sepatech), máy PCR (PE-GeneAmp PCR System 9700), máy soi gel (Benchtop UV-Transilluminator VWR), Nồi hấp thanh trùng (Himayatoko-Nhật), máy phá tế bào (Mini Beadbeater-Biospec Products), Dụng cụ: Đĩa petri, pipette tự động các loại, ống Falcon, ống nghiệm, ống Eppendorf, ống đong, đèn cồn, bình tam giác (loại từ 20 – 1000), bình schott, que cấy, Thành phần môi trường dùng trong nghiên cứu Môi trường Czapeck bột giấy Thành phần (NH4)2SO4 0.2% K2HPO4 0.1% KCl 0.05% MgSO4.7H2O 0.05% FeSO4.7H2O 0.001% Agar tinh khiết (BD) 2% Bột giấy 0.5 % Tác dụng: dùng làm môi trường phân lập chọn lọc nấm mốc Môi trường PDA Thành phần (1000 ml): Glucose (1%), agar (2%), dịch chiết khoai tây. Dịch chiết khoai tây: 300kg khoai tây đã gọt vỏ, rửa sạch, thái chỉ 50x50x5mm ninh sôi với khoảng 1,5 lít nước máy trong 1 giờ, sau đó lọc bỏ bã lấy đúng 1 lít dịch chiết. Tác dụng: dùng làm môi trường sạch giống đã được phân lập được. Môi trường nuôi cấy tách chiết enzyme Thành phần 1000 ml KH2PO4 4 g (NH4)2SO4 13.6 g CaCl2.2H2O 0.8 g MgSO4.7H2O 0.6g Bacto peptone 6 g Tween 80 0.2ml Cơ chất carbone 20 g Cơ chất carbon: có thể là Bã mía : cám gạo : bã malt = 1 : 1 : 1 Avicel Bã lúa mì Môi trường vi lượng Thành phần 1000ml FeSO4.7H2O 10mg MnSO4.H2O 3.2mg ZnSO4.7H2O 2.8mg CoCl.6H2O 4mg Tác dụng: làm môi trường nuôi giống để chiết enzyme. Môi trường YM Thành phần (200 ml): Yeast extract (0.6 gam), malt extract (0.6 gam), glucose (2 gam), pepton (1 gam), nước cất. Tác dụng: làm môi trường nuôi giống trước khi PCR. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân lập Các loại mẫu được lấy ở các địa điểm và thời gian khác nhau. Các mẫu có chứa nấm mốc được pha loãng trong dung dịch muối NaCl 0.9%. Sau đó nấm mốc được phân lập trên môi trường Czapeck bột giấy. Quy trình tiến hành phân lập như sau: Mẫu lấy về cắt nhỏ ở điều kiện vô trùng rồi được pha loãng bằng dung dịch nước muối NaCl 0.9% có trong ống nghiệm, đậy nắp và vortex đều. Dùng pipet hút 100 µl dịch mẫu vào đĩa petri sau đó đổ môi trường Czapeck bột giấy lên trên. Lắc đều cho hỗn hợp môi trường – mẫu đồng nhất. Khi đĩa thạch chuyển sang thể rắn, đổ them một lớp mỏng agar lên trên bề mặt đĩa. Nuôi cấy ở tủ nuôi cấy 30oC trong 7 ngày. Sau khi nuôi 7 ngày mang các đĩa peptri ra quan sát. Các khuẩn lạc mốc được nhặt ra, làm sạch và giữ giống. Làm sạch giống Sau khi quan sát các khuẩn lạc trên đĩa thạch phân lập, mỗi đĩa thạch sẽ có một hoặc nhiều khuẩn lạc mốc khác nhau về hình dạng, màu sắc và kích thước. Lấy mỗi loại một vòng que cấy nấm mốc cần làm sạch và cấy ria lên một đĩa petri chứa môi trường PDA tương ứng, sau đó đem nuôi ở nhiệt độ 30oC trong 3 - 5 ngày. Tiến hành làm sạch 2-3 lần đến khi thu được chủng nấm mốc tinh sạch. Quan sát hình thái khuẩn lạc, tế bào: Các chủng nấm mốc được nuôi cấy trên môi trường thạch đĩa PDA ở 30 oC sau 3 - 5 ngày lấy ra quan sát hình dạng, kích thước, màu sắc khuẩn lạc. Làm tiêu bản và quan sát hình thái tế bào dưới kính hiển vi ở vật kính 40x Tách chiết enzyme Các chủng nấm mốc phân lập được nuôi cấy trên ống thạch nghiêng PDA trong vòng 3 - 5 ngày cho bào tử mọc dầy. Dùng pipet hút 3000µl Tween vào ống, vortex cho đều. Hút một lượng dịch nhất định trên cho sang bình tam giác chứa môi trường thử hoạt tính sao cho lượng bào tử trong mỗi bình đạt nồng độ 5 x 105 bào tử / ml môi trường. Nuôi lắc ở 170 rpm, nhiệt độ 30oC trong vòng 7 ngày. Tùy vào thí nghiệm mà có thể chiết enzyme sau 4, 6, 7, 8, hay 10 ngày nuôi lắc bằng cách ly tâm lạnh ở 40C, 8000 rpm trong vòng 10 phút. Xác định hoạt tính cellulase (IU) bằng DNS Cơ chất: giấy lọc được cắt bằng thiết bị đục giấy, mỗi mảnh khoảng 2.22 mg. Enzyme được pha loãng tới nồng độ thích hợp bằng đệm Na-citrate 0.05 M pH 4.8 Mẫu thí nghiệm: Cho vào eppendorf khoảng 10-11 mg giấy lọc (khoảng 5 mảnh) + 0.2 ml đệm Na-citrate 0.05 M pH 4.8 để dung dịch đệm thấm ướt hoàn toàn mảnh giấy, giữ 50oC trong 5 phút. Bổ sung vào eppendorf chứa cơ chất 0.1 ml dịch enzyme (mẫu đã pha loãng với tỉ lệ thích hợp), cho enzyme phản ứng với cơ chất ở 50oC chính xác trong 60 phút. Bổ sung ngay 0.6 ml DNS để ngừng phản ứng. Phản ứng màu ở 100o C trong 5 phút, làm lạnh nhanh bằng nước đá. Lấy 0.2 ml dịch phản ứng và 0.9 ml nước cất, mix đều. Đo OD ở bước sóng 540 nm. Mẫu đối chứng thí nghiệm: Các bước làm giống như mẫu thí nghiệm tuy nhiên ở bước 2 dịch enzyme đã bất hoạt (đun sôi enzyme trong 5 – 10 phút) Mẫu blank: Cho vào eppendof 0.3 ml đệm Na – citrate 0.05 M pH 4.8 .Gia nhiệt ở 50oC trong 60 phút. Làm tiếp giống mẫu thí nghiệm từ bước 3- 5. Mẫu đối chứng dương: (dùng enzyme thương phẩm) phân tích 1 mẫu Novozym 50013 pha loãng tới 500 – 1000 lần. Hoạt tính cellulose (IU/ml) được tính bằng số µmol D – glucose tạo ra khi thủy phân giấy lọc trong một phút bởi 1 ml enzyme ở pH 4.8, nhiệt độ 50oC. IU = (y1 -y0)*D*0.3/0.18*60*0.1 = a*(x1 - x0)*D*0.278 y1: Nồng độ D -glucose của mẫu thí nghiệm (mg) y0: Nồng độ D -glucose của mẫu đối chứng (mg) x1: OD của mẫu thí nghiệm x0: OD của mẫu đối chứng D: hệ số pha loãng a: hệ số của đường chuẩn y = ax + b 0.18: 180/1000 của đường D - glucose khan 60: thời gian phản ứng (phút) 0.3: tổng thể tích enzyme + cơ chất (ml) 0.1: thể tích enzyme tham gia phản ứng (ml) Xác định hoạt tính Xylanase theo phương pháp DNS Cơ chất xylan 1% 0.5 g xylan birchwood pha trong 50 ml dung dịch đệm Natri – citrate 0.05 M pH 4.8 thanh trùng 121oC trong 20 phút , bảo quản ở 4 oC. Enzyme được pha loãng tới nồng độ thích hợp bằng đệm Natri – citrate 0.05 M pH 4.8. Mẫu thí nghiệm: Hút 0.2 ml cơ chất vào eppendorf, giữ ở 50 oC trong 5 phút. Bổ sung 0.1 ml dịch enzyme (mẫu đã pha loãng với tỷ lệ thích hợp), cho enzyme phản ứng với cơ chất ở 50 oC trong 20 phút. Bổ sung 0.6 ml DNS để ngừng phản ứng. Phản ứng màu ở 100 oC trong 5 phút, làm lạnh nhanh bằng nước đá. Li tâm ở 10000 rpm trong 1 phút. Lấy 0.2 ml dịch phản ứng trong mix đều với 0.9 ml nước cất. Đo OD ở bước sóng 540 nm. Mẫu đối chứng thí nghiệm: Các bước làm giống như mẫu thí nghiệm, tuy nhiên ở bước 2 dịch enzyme bị bất hoạt (enzyme được gia nhiệt ở 100 oC trong 10 phút). Mẫu blank: cho vào eppendorf 0.3 ml đệm Natri – citrate 0.05 M pH 4.8. Gia nhiệtở 50 oC trong 60 phút. Làm tiếp giống mẫu thí nghiệm từ bước 3 đến bước 5. Mẫu đối chứng dương: Phân tích 1 mẫu enzyme thương phẩm. Hoạt tính xylanase (IU/ml) được tính bằng số µmol D – xylose tạo ra khi thuỷ phân xylan trong một phút bởi 1 ml enzyme ở pH 4.8, nhiệt độ 50 oC IU = (y1 -y0)*D*0.3/0.15*20*0.1 = a*(x1 - x0)*D y1: Nồng độ xylose của mẫu thí nghiệm (mg) y0: Nồng độ xylose của mẫu đối chứng (mg) x1: OD của mẫu thí nghiệm x0: OD của mẫu đối chứng D: hệ số pha loãng a: hệ số của đường chuẩn y = ax + b 0.15: 150/1000 của đường D - xylose khan 20: thời gian phản ứng (phút) 0.3: tổng thể tích enzyme + cơ chất (ml) 0.1: thể tích enzyme tham gia phản ứng (ml) Định lượng protein theo phương pháp Lowry Nguyên tắc: Hầu hết các protein đều chứa Tyrosin và Tryptophan. Hàm lượng của những acid amin này tùy thuộc vào loại protein. Vì vậy, những protein cùng một loại với nhau có hàm lượng các acid amin này giống nhau. Khi cho protein tác dụng với thuốc thử Folin sẽ tạo thành một phức chất có màu. Cường độ màu của phức này tỉ lệ với hàm lượng Tyrosin và Tryptophan (cũng là hàm lượng protein). Vì thế, có thể dùng phương pháp so màu để xác định hàm lượng protein Chuẩn bị: Dung dịch A: 10g sodium carbonate (Na2CO3) pha trong 500ml NaOH 0.1N Dung dịch B: 0.5g CuSO4.5H2O trong 100ml potassium sodium tartrate 1% Dung dịch C: chuẩn bị trước khi làm thí nghiệm bằng cách pha dung dịch A và dung dịch B với nhau theo tỷ lệ 50 : 1 Thuốc thử Folin – ciocalteu : nước cất theo tỷ lệ 1 : 1 Tiến hành: Bước 1: Hút 0.2 ml dịch chiết enzyme (pha loãng vơi tỷ lệ thích hợp) và 1ml dung dịch C vào eppendorf Bước 2: mix đều hỗn hợp và để 10 phút ở nhiệt độ phòng Bước 3: Bổ sung 0.1 ml folin – ciocalteu Bước 4: mix đều, để nhiệt độ phòng trong 30 phút Bước 5: Đo OD ở bước sóng 660 nm Mẫu Blank: Cho vào eppendorf 0.2 ml nước cất và 1 ml dung dịch C, sau đó tiến hành các bước tương tự như mẫu thí nghiệm. Dựng đường chuẩn: Stock bovine serum albumin solution (BSA) 10mg/ml được pha ra các nồng độ 50, 100, 200, 300, 400 và 500 µg/ml No. BSA (µg/ml) Stock solution of BSA (µl) Distilled water (µl) Final volumn (µl) 1 0 0 1000 1000 2 50 5 995 1000 3 100 10 990 1000 4 200 20 980 1000 5 300 30 970 1000 6 400 40 960 1000 7 500 50 950 1000 Hàm lượng protein trong mẫu dịch chiết enzyme được tính theo công thức: Protein (µg/ml) = (OD660 / a) * n a: hệ số y = ax + b của đường chuẩn n: hệ số pha loãng Điện di protein Phương pháp điện di SDS - PAGE STT Hoá chất Running gel 10% Stacking gel 5 % 1 Nước cất 3 ml 1.385 ml 2 30 % Acrylamide 2.5 ml 0.415 ml 3 1.5 M Tris – HCl 1.9 ml ( pH 8.8 ) 0.62 ml ( pH 6.8) 4 10% SDS 80 µl 25 µl 5 30% APS 15 µl 7.5µl 6 TEMED 15µl 7.5µl Chuẩn bị mẫu: Mẫu chiết enzyme thô được ly tâm 10000 rpm trong 5 phút. Sau đó mang cô đặc chân không trong ống eppendorf. Pha mẫu với loading dye theo tỉ lệ 4: 1. Lắc đều và gia nhiệt 4 phút ở 95 oC. Sau đó ly tâm 10000 rpm trong 30 giây. Mẫu chuẩn bị xong phải điện di ngay hoặc để không quá 2 ngày ở 20 oC. Chuẩn bị gel : Sau khi lắp kính thật khít, cài luợc vào khuôn và đánh dấu bên ngoài để mép gel cách chân lược khoảng 0.4 cm, đổ lớp running gel trước, chờ cho đến khi lớp gel này đông lại thì đổ tiếp lớp stacking gel và gắn lược, chờ 30 phút để gel đông. Đặt bản gel vào buồng điện di, đổ dung dịch điện giải đến vạch quy định của thiết bị, gỡ lược loại bỏ các mẫu gel thừa bên trên giếng nhằm tạo cho giếng sạch để load mẫu được dễ dàng. Loading mẫu: Mẫu đã chuẩn bị ở trên được load vào giếng với thể tích thích hợp. Đánh dấu thứ tự các giếng vào sổ để phân biệt được các mẫu. Chạy 120 V. Khi mẫu chạy cách mép dưới của gel còn 0.5 cm nữa thì dừng máy. Gỡ gel khỏi máy. Tiến hành nhuộm gel: Nhuộm gel trong 50 ml CBB ở 50 oC trong 1 giờ hoặc lâu hơn để CBB bắt mầu với protein. Tẩy màu bằng 50ml dung dịch tẩy I ở nhiệt độ thường, kèm theo lắc nhẹ trong vòng 30 phút. Ngâm gel trong 50 ml dung dịch tẩy II ở nhiệt độ thường trong vòng 30 phút, kèm theo lắc nhẹ, lặp lại hai lần. Quan sát, chụp ảnh hoặc scan gel để lưu kết quả. Phương pháp điện di Zymogram Thành phần gel: Thành phần gel tương tự như phương pháp điện di SDS – PAGE nhưng ở lớp running gel thay nước cất bằng cơ chất CMC và xylan. Tiến hành: Tiến hành tương tự như điện di SDS – PAGE nhưng phần nhuộn gel làm như sau: Ngâm gel trong 100 ml 2% Triton X – 100, lắc 30 phút (làm 2 lần). Ngâm gel trong 100 ml dung dịch đệm (0.1 M natri acetate, pH 5) lạnh, lắc 15 phút (làm 2 lần). Ngâm gel trong 100 ml dung dịch đệm (0.1 M natri acetate, pH 5) ấm, 30 phút ở 50 oC (hoặc lâu hơn đến 12 giờ) Nhuộm gel trong 100 ml dung dịch Congo red 0.1 %, lắc 30 phút. Cố định màu bằng cách rửa gel trong 200ml NaCl 1M, rửa 2 lần, mỗi lần 15 phút. Quan sát, chụp ảnh hoặc scan gel để lưu kết quả Phương pháp finger printing Phương pháp tách chiết AND tế bào nấm mốc Tế bào nấm mốc được nuôi lắc trong môi trường YM dịch ở 30 oC trong 2-3 ngày. Lấy 2 vòng que cấy tế bào cho vào eppendorf vô trùng và thêm 750 µl SSC 2x vào mỗi ống. Lắc đều và đun ở 100 oC trong 10 phút. Ly tâm 12000 rpm trong 1 phút. Hút bỏ phân dịch và tiến hành rửa tế bào 2 lần bằng nước cất vô trùng. Qua mỗi lần rửa ly tâm 12000 rpm trong 1 phút, loại bỏ dịch nổi. Thêm 100 µl nước cất vô trùng, 100 µl hạt thuỷ tinh , 150 µl phenol/chloroform (tỷ lệ 1:1), đặt vào máy phá tế bào trong 1 phút. Đem ly tâm ở 12000 rpm trong 10 phút. Lấy phần dịch trong phía trên có chứa DNA và giữ ở - 20oC. Phương pháp tinh chế DNA Do DNA của nấm mốc còn chứa nhiều chất ức chế PCR nên trước khi dùng DNA làm khuôn cho phản ứng PCR, chúng tôi tiến hành tinh chế DNA bằng Silica bead DNA Gel extraction Kit. Hút 50 µl dịch trong chứa DNA cho vào Eppendorf vô trùng. Bổ sung 150 µl dung dịch Binding buffer có chứa silica. Đem ly tâm ở 12000 rpm trong 2 phút. Hút bỏ dịch do DNA đã bám trên bề mặt các hạt thuỷ tinh. Rửa 3 lần bằng washing buffer. Sau đó phơi khô rồi bổ sung 15 µl nước cất vô trùng dùng cho PCR. Ly tâm ở 12000 rpm trong 1 phút. DNA ở phần dịch nổi là DNA đã được tinh chế. DNA sau khi tinh chế có thể dùng làm khuôn cho phản ứng PCR, phần còn lại giữ ở - 20 oC. Phương pháp tiến hành phản ứng PCR finger printing Phản ứng PCR fingerprinting được tiến hành với thành phần phản ứng: Đệm phản ứng ( 10x) 10µl MgCl2 ( 25 mM ) 4µl dNTPs ( 20 mM mỗi loại ) 2µl Mồi MST2 ( GAC)5 ( 20 µM ) 4µl Taq DNA polymerase ( 5u/µl) 0.5µl DNA khuôn 1.5µl Nước dùng cho PCR 78µl Tổng cộng 100µl Tuỳ vào các mục đích khác nhau thể tích thành phần phản ứng có thể thay đổi khi đó thể tích của các thành phần được điều chỉnh sao cho tỉ lệ giữa chúng không thay đổi. Sau khi trộn các thành phần phản ứng như trên, phản ứng được tiến hành trên máy PE – geneamp PCR system 9700 với chu trình nhiệt thích hợp. Tiến hành nhân đoạn DNA bằng kĩ thuật PCR sử dụng mồi MST2 trên máy Gene Amp, System 9700 (PE), chương trình MST2. Chu trình gia nhiệt như sau: Biến tính 94oC trong vòng 2 phút. Tiếp theo mẫu được nhân lên bởi 35 chu kì liên tiếp với các bước: biến tính ở 94oC trong vòng 40 giây, gắn mồi ở 52 oC trong vòng 1 phút 30 giây và kéo dài ở 72 oC trong 2 phút . Phương pháp điện di Các sản phẩm sau khi chạy PCR được điện di trên gel agarose 1.5% với dung dịch đệm là 0.5xTAE. Load 3-5 µl mẫu cho mỗi giếng. Điện di với hiệu điện thế 50V. Nhuộm gel và đọc kết quả Bản gel sau khi điện di được ngâm trong dung dịch ethidium bromit 0.5 µg/ml pha trong nước cất (trong 30 phút), sau đó vớt bản gel ra và rửa qua bằng nước cất để loại bỏ Ethidium Bromit bám không đặc hiệu. Sau khi rửa, các băng DNA được quan sát bằng máy soi gel Benchtop UV – Transilluminator VWR. Ảnh được chụp bằng máy Olympus 4040Z. Phương pháp phân tích D – gluconic acid Cơ chất: giấy lọc được đục bằng thiết bị đục giấy, mỗi mảnh khoảng 2.22 mg. Chuẩn bị mẫu: Mẫu thí nghiệm: Cho vào eppendorf 10 -11 mg giấy lọc (khoảng 5 mảnh) và 0.2 ml đệm Na – acetate 0.05M pH 4.8 để dung dịch đệm thấm ướt hoàn toàn mảnh giấy, ủ ở 500C trong 5 phút. Bổ sung vào eppendorf chứa cơ chất 0.1 ml dịch enzyme (mẫu đã pha loãng với tỉ lệ thích hợp), cho enzyme phản ứng với cơ chất ở 50oC trong 2h – 3h. Mẫu đối chứng âm: + Enzyme được làm biến tính ở 1000C trong 10 phút sau đó bổ sung vào eppendorf đã có sẵn cơ chất và đệm Na – acetate + Thay cơ chất giấy lọc bằng nước cất hai lần, sau đó bổ sung enzyme (đã được pha loãng tới nồng độ thích hợp). Mẫu đối chứng dương: Sodium D-gluconate Tiến hành: Thành phần Blank (ml) Sample (ml) Nước cất 2.1 2 Sample - 0.1 Buffer (MgCl2 0.1M pH 7.6) 0.2 0.2 NADP+/ATP 0.02 0.02 6-Phosphogluconate dehydrogenase 0.02 0.02 Mix đều đo quang phổ hấp thụ ở bước sóng 340 nm (A1) Gluconate kinase 0.02 0.02 Mix đều, đo quang phổ hấp thụ ở bước sóng 340 nm (A2) Nồng độ D – gluconic acid được tính theo công thức: c: nồng độ D – gluconic acid trong mẫu V: tổng thể tích phản ứng MW: khối lượng phân tử của D-gluconic acid [g/mol] e: hệ số triệt tiêu NADPH ở 340 nm = 6300 [l x mol-1 x cm-1] d: light path [cm] v: thể tích mẫu thí nghiệm [ml] DD-gluconic acid = A2 – A1 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Kết quả phân lập Nấm mốc có thể mọc được trên nhiều loại môi trường khác nhau, nhưng chúng xuất hiện nhiều ở những nơi ẩm ướt, giàu dinh dưỡng vì đó là môi trường thuận lợi nhất cho chúng sinh trưởng, phát triển. Với mục đích phân lập những chủng có khả năng hỗ trợ thủy phân lignocellulose chúng tôi tiến hành lấy mẫu ở những nơi có độ ẩm cao, thực vật nhiều như mẫu đất dưới gốc cây, hay các thân cây đang bị mục, hoặc lá cây đang trong quá trình phân hủy Mẫu sau khi được pha loãng trong nước muối sinh lý 0.9% ở các nồng độ 10-1, 10-2, 10-3, 10-4. Sau đó tiến hành như đã mô tả ở phần phương pháp. Sau khi nuôi cấy từ 5 – 7 ngày ở nhiệt độ 300C thì khuẩn lạc của các nấm mốc bắt đầu mọc. Dùng que cấy cấy chuyển các khuẩn lạc này từ môi trường phân lập Czapeck bột giấy sang môi trường làm sạch PDA, chúng tôi thu được 40 chủng nấm mốc được trình bày ở bảng 3.1 dưới đây. Cũng từ bảng này, chúng tôi nhận thấy rằng mẫu gỗ mục có số lượng chủng nấm mốc đa dạng hơn những mẫu khác (12 chủng) và ít nhất là mẫu vỏ trấu mục (2 chủng) Bảng 3.1. Các chủng nấm mốc phân lập được STT Tên mẫu Địa điểm lấy mẫu Kí hiệu mẫu 1 Gỗ mục Bần – Hưng Yên FEC 543, FEC 544, FEC 545, FEC 546, FEC 547, FEC 548 Tuy Hòa FEC 550, FEC 551, FEC 552, FEC 553, FEC 554, FEC 556 2 Cây mục Thành cổ Sơn Tây – Hà Nội FEC 530, FEC 531, FEC 532, FEC 534. Đại học Sư phạm Hà Nội FEC 505, FEC 507, FEC 520 3 Đất mùn ĐH Sư phạm Hà nội FEC 504, FEC 516, FEC 517, FEC 518, FEC 519 4 Rơm mục ĐH Sư phạm Hà nội FEC 511, FEC 512, FEC 513, FEC 514, FEC 515 Thành cổ Sơn Tây – Hà Nội FEC 521, FEC 523 5 Vỏ cây khô Thành cổ Sơn Tây – Hà Nội FEC 535, FEC 536, FEC 537, FEC 538 6 Lá mục ĐH Sư phạm Hà nội FEC 500, FEC 501, FEC 508. Bần – Hưng Yên FEC 540 7 Vỏ trấu mục Đại học Sư phạm Hà Nội FEC 502, FEC 509 Khảo sát hoạt tính enzyme cellulase, xylanase bằng phương pháp DNS Từ 40 chủng phân lập được chúng tôi tiến hành nuôi cấy, tách chiết enzyme (theo phương pháp đã được mô tả ở chương 2) để phân tích hoạt cellulase và xylanase. Ở đây chúng tôi lấy và phân tích enzyme vào các ngày thứ 4, thứ 6, thứ 8 và thứ 10 của ngày nuôi cấy. Kết quả phân tích được trình bày ở bảng dưới đây: Kết quả phân tích hoạt tính enzyme xylanase Bảng 3.2. Hoạt tính xylanse của 40 chủng phân nấm mốc phân lập được IU/ml STT Ký hiệu chủng Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 1 FEC 500 1.02 0.19 0.74 0.58 2 FEC 501 0.04 0.08 0.1 0.03 3 FEC 502 0.31 0.32 0.53 0.32 4 FEC 504 2.37 9.73 4.1 1.97 5 FEC 505 0.13 0.11 0.16 0.1 6 FEC 507 3.92 3.87 4.99 4.23 7 FEC 508 0.69 0.49 0.49 0.73 8 FEC 509 2.49 1.72 2.06 1.38 9 FEC 511 0.89 0.57 0.13 0.22 10 FEC 512 0.89 0.68 2.63 1.47 11 FEC 513 4.75 5.34 7.67 6.71 12 FEC 514 10.15 7.74 14.2 13.88 13 FEC 515 23.44 24.58 39.07 24.51 14 FEC 516 7.78 4.88 13.74 12.59 15 FEC 517 0.66 0.75 0.43 0.28 16 FEC 518 3.71 1.48 5.32 11.06 17 FEC 519 11.82 9.74 10.91 10.55 18 FEC 520 12.64 8.04 7.76 7.88 19 FEC 521 6.07 4.11 14.16 1.34 20 FEC 523 10.54 13.09 11.56 11.17 21 FEC 531 1.03 1.2 0.47 0.75 22 FEC 532 4.95 6.71 7.65 8.75 23 FEC 534 13.39 17.13 16.62 11.19 24 FEC 535 0.64 0.93 0.66 0.59 25 FEC 536 0.66 0.48 0.82 0.77 26 FEC 537 2.0 0.93 0.6 0.74 27 FEC 538 4.2 6.63 3.52 1.94 28 FEC 540 0.22 0.45 0.63 0.03 29 FEC 543 2.34 0.8 0.74 1.0 30 FEC 544 12.27 12.54 11.8 11.29 31 FEC 545 0.02 0.07 2.49 4.06 32 FEC 546 9.15 5.46 14.67 14.89 33 FEC 447 0.06 0.09 0.09 0.11 34 FEC 548 8.27 12.5 12.86 10.39 35 FEC 550 14.58 15.44 9.47 16.75 36 FEC 551 17.95 16.46 19.01 20.03 37 FEC 552 21.99 18.42 14.97 15.44 38 FEC 553 0.83 2.39 1.48 1.04 39 FEC 554 0.72 1.3 0.9 1.31 40 FEC 556 0.133 3.67 3.45 4.34 Từ số liệu bảng 3.2, chúng tôi thấy rằng hoạt tính xylanase của 40 chủng nấm mốc này đạt IU/ml cao nhất là khác nhau nhưng phổ biến là sau 6 ngày nuôi cấy. Tuy nhiên, cũng có một số chủng lại có hoạt tính cao ngay sau 2 ngày nuôi (FEC 552, FEC 500, FEC 511, FEC 512), một số khác phải sau 10 ngày (FEC 551, FEC 516, FEC 518). Dải phân bố giữa IU cao nhất và thấp nhất của các chủng nấm mốc này là trung bình với chỉ số thấp nhất là 0.03 (FEC 501) và 39.07 là chỉ số cao nhất (FEC 515). Kết quả phân tích hoạt tính cellulase Bảng 3.3. Hoạt tính cellulase của 40 chủng nấm mốc phân lập được FPU (IU/ml) STT Ký hiệu chủng Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 1 FEC 500 0.09 0.04 0.02 0.00 2 FEC

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docluanvanthacsi_dinhdangword_319_0204_1869913.doc
Tài liệu liên quan