Tuyển chọn chủng vi khuẩn có hoạt lực cao về khả năng phân giải cellulose  từ đất trồng chè tại xã Tân Cương, tỉnh Thái Nguyên

Trần Văn Chí; Phạm  Thị Tuyết Mai; Nguyễn  Thị Giang; Ngô  Xuân Bình; Nguyễn  Mạnh Tuấn

doi:10.55250/Jo.vnuf.14.6.2025.013-021

Các tác giả

Trần Văn Chí Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên
Phạm Thị Tuyết Mai Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên
Nguyễn Thị Giang Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên
Ngô Xuân Bình Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên
Nguyễn Mạnh Tuấn Viện Khoa học Sự sống – Đại học Thái Nguyên

DOI:

https://doi.org/10.55250/Jo.vnuf.14.6.2025.013-021

Từ khóa:

Cellulomonas, đất trồng chè, phân giải cellulose, tuyển chọn, vi khuẩn

Tóm tắt

Mục tiêu của nghiên cứu là lựa chọn chủng vi khuẩn tiềm năng có khả năng phân giải cellulose. Từ 15 mẫu đất trồng chè thu được tại xã Tân Cương, tỉnh Thái Nguyên đã tuyển chọn được chủng DECE-18 có hoạt tính sinh enzyme cellulase cao nhất, thể hiện ở hoạt độ của 3 enzyme Endoglucanase, Exoglucanase và β-glucosidase lần lượt đạt: 25,56 (U/ml); 3,65(U/ml) và 46,28 (U/ml). Trình tự gen 16S rRNA của chủng DECE-18 được so sánh với các loài đã công bố trên EzTaxon cho thấy, DECE-18 có mức độ tương đồng cao nhất (99,36%) với chủng Cellulomonas shaoxiangyii Z28^T (MK761147). Sơ đồ phả hệ cho thấy chủng DECE-18 thuộc chi Cellulomonas, cùng nhánh và gần nhất với Cellulomonas shaoxiangyii Z28^T (MK761147). Vì vậy, chủng DECE-18 được xác định danh pháp khoa học là Cellulomonas shaoxiangyii DECE-18. Khảo sát một số điều kiện nuôi cấy chủng DECE-18 trên môi trường CMC cho thấy, ở 40^oC và pH 6,0-8,0 là thích hợp để chủng thể hiện hoạt tính enzyme cellulase cao nhất. Với hoạt tính đã thể hiện, chủng Cellulomonas shaoxiangyii DECE-18 rất có tiềm năng cho việc nghiên cứu tạo chế phẩm góp phần xử lý cellulose làm giàu thêm chất hữu cơ dễ hấp thụ cho cây chè được trồng tại xã Tân Cương, tỉnh Thái Nguyên.

Tài liệu tham khảo

[1]. Võ Văn Phước Quệ & Cao Ngọc Diệp (2011). Phân lập và nhận diện vi khuẩn phân giải cellulose. Tạp chí Khoa học - Đại học Cần Thơ. 18a: 177-184.

[2]. TSchwarz W. H. (2001). The cellulosome and cellulose degradation by anaerobic bacteria. Appl. Microbiol. Biotechnol. 56: 634-649.

[3]. Nguyễn Mậu Dũng (2012). Ước tính lượng khí thải từ đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng ở vùng Đồng bằng sông Hồng. Tạp chí Khoa học và phát triển. 10: 190-198.

[4]. Bernhard Seiboth, Silvia Herold & Christian P. Kubicek (2012). Metabolic engineering of inducer formation for cellulase and hemicellulase gene expression in Trichoderma reesei. Subcellular Biochemistry. 64: 367-390.

[5]. Simo Ellila, Lucas Fonseca, Cristiane Uchima, Junio Cota, Gustavo Henrique Goldman, Markku Saloheimo, Vera Sacon & Matti Siika-aho (2017). Development of a low-cost cellulase production process using Trichoderma reesei for Brazilian biorefineries. Biotechnology for Biofuels. 10 (30): 1-17. DOI: 10.1186/ s13068-017-0717-0.

[6]. V. Juturu & J. C. Wu (2014). Microbial cellulases: Engineering, production and applications. Renewable and Sustainable Energy Review. 33: 188-203.

[7]. T. Kanda (2003). Mechanism of cellulase action on cellulose structure. Journal of Applied Glycoscience. 50(1): 77-81.

[8]. Chi-Ming Lo, Qin Zhang, Nicholas V. Callow & Lu-Kwang Ju (2010). Cellulase production by continuous culture of Trichoderma reesei Rut C30 using acid hydrolysate prepared to retain more oligosaccharides for induction. Bioresource Technology. 101(2): 717-723. DOI: 10.1016/j.biortech.2009.08.056

[9]. Đồng Duy Khánh, Dương Quỳnh Phương, Nguyễn Xuân Trường & Nguyễn Hồng Ly (2023). Phát triển làng nghề chè truyền thống tỉnh Thái Nguyên: Thực tiễn tại một số làng nghề ở vùng chè Tân Cương, Trại Cài và La Bằng. Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên. 228(08): 109-117.

DOI: 10.34238/tnu-jst.7169].

[10]. Nguyễn Văn Quảng (2017). Nghiên cứu phát triển cây chè đạt tiêu chuẩn VietGAP tại Tây Nguyên. Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm nghiệp Tây Nguyên.

[11]. Alok Kumar Yadav, Saurabh Saraswat, Preeti Sirohi, Manjoo Rani, Sameer Srivastava, Manish Pratap, Singh & Nand K. Singh (2017). Antimicrobial Action of Methanolic Seed Extracts of Syzygium cumini Linn. on Bacillus subtilis. AMB Express. 7: 1-10.

DOI: 10.1186/s13568-017-0500-4.

[12]. Jayanta Bhaduri, Pritam Kundu, Debarpan Mitra & Subhash Kanti Roy (2016). Isolation and characterisation of nitrogen fixing bacteria (Azotobacter sp.) from tea field soil of Dooars and Darjeeling region of North Bengal, India. International Journal of Engineering Science Invention. 5(8): 46-51.

[13]. G. Gao & R. Tao (2001). Experiment studies on the hygienics of As, Ba, Cd, Pb in tea. Chinese Journal of Food Hygiene. 6: 12-14.

[14]. Yasir Arafat, Xiaoya Wei, Yuhang Jiang, Ting Chen, Hafiz Sohaib Ahmed Saqib, Sheng Lin & Wenxiong Lin (2017). Spatial distribution patterns of root-associated bacterial communities mediated by root exudates in different aged ratooning tea monoculture systems. International Journal of Molecular Sciences. 18(8): 17-27. DOI: 10.3390/ijms18081727.

[15]. Ladha J.K., Himanshu P., Timothy J.K, J. Six, & Chris V.K. (2005). Efficiency of fertilizer Nitrogen in cereal production: Retrospects and prospects. Advances in Agronomy. 87: 85-156.

[16]. Hoàng Thị Lan Anh, Nguyễn Thị Giang, Nguyễn Mạnh Tuấn, Phạm Thị Tuyết Mai & Trần Văn Chí (2024). Nghiên cứu đánh giá khả năng cố định nitơ và sinh tổng hợp Indole-3-acetic acid (IAA) của chủng vi khuẩn Flavobacterium anhuiense MN47 phân lập từ đất trồng chè tại Thái Nguyên. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 66(6): 34-39. DOI: 10.31276/VJST.66(6).34-39.

[17]. Lê Thị Thanh Thủy, Lê Như Kiểu, Nguyễn Thị Thu Hằng, Trần Thị Huế, Lê Thị Giang & Nguyễn Thị Hiền (2012). Tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu ích để sản xuất phân hữu cơ vi sinh cho cây chè ở Yên Bái. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam. 5(23): 120-127.

[18]. Dương Hoa Xô (2016). Nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh phân giải cellulose để xử lý lục bình làm nguyên liệu sản xuất phân bón hữu cơ. Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam.8(69): 93-101.

[19]. Trần Hoàng Dũng, Huỳnh Văn Hiếu, Trần Duy Dương & Nguyễn Thành Công (2018). Phân lập các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải cellulose mạnh phục vụ sản xuất chế phẩm phân hủy rơm rạ. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 60 (6): 32-36.

[20]. Orr H.C., James A., Leifert C., Cooper J.M. & Cummings S.P. (2011). Diversity and activity of free-living nitrogen-fixing bacteria and total bacteria in organic and conventionally managed soils. Applied and Environmental Microbiology. 77: 911-919.

[21]. Nguyễn Huỳnh Thúy Diệu, Ngô Thanh Phong, Phạm Thị Bình Nguyên & Bùi Thế Vinh (2022). Xác định khả năng phân giải carboxymethyl cellulose và cellulose của các vi sinh vật phân lập từ ruột mối dưới đất (termitidae) thu nhận tại huyện Mang Thít, tỉnh Vĩnh Long. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. Tập 58, Số chuyên đề: Khoa học tự nhiên (2): 186-191. DOI: 0.22144/ctu.jvn.2022.136.

[22]. TCVN 7538-6:2010 (2010). Phần 6: Hướng dẫn về thu thập, xử lý và bảo quản mẫu đất ở điều kiện hiếu khí đề đánh giá các quá trình hoạt động, sinh khối và tính đa dạng của vi sinh vật trong phòng thí nghiệm.

[23]. Ulrich A., G. Klimke & S. Wirth (2008). Diversity and Activity of Cellulose-Decomposing Bacteria, Isolated from a Sandy and a Loamy Soil after Long-Term Manure Application. Microbial Ecology. 55: 512-522.

[24]. N. Nelson (1944). A photometric adaptation of the somogyi method for the determination of glucose. Journal of Biological Chemistry. 153(2): 375-380.

[25]. J. Sambrook & D. W. Russell (2001). Molecular Cloning: a Laboratory Manual, 3rd Ed. In Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York: 1-170.

[26]. Klindworth A., Pruesse E., Schweer T., Peplies J., Quast C., Horn M. & Glöckner F. O. (2013). Evaluation of general 16S ribosomal RNA gene PCR primers for classical and next generation sequencing-based diversity studies. Nucleic Acids Research. 41(1): 1-11. DOI: 10.1093/nar/gks808

[27]. Chun J., Lee JH., Jung Y., Kim M., Kim S., Kim B.K. & Lim Y.W. (2007). EzTaxon: a web-based tool for the identification of prokaryotes based on 16S ribosomal RNA gene sequences. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 57(10): 2259-2261. DOI: 10.1099/ijs.0.64915-0

[28]. Hilary P. Browne, Samuel. C. Forster, Blessing O. Anonye, Nitin Kumar, B. Anne Neville, Mark D. Stares, David Goulding & Trevor D. Lawley (2016). Culturing of “unculturable” human microbiota reveals novel taxa and extensive sporulation. Nature. 533(7604): 543-546. DOI: 10.1038/nature17645

[29]. Kumar S., Stecher G. & Tamura K. (2016). MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 7.0 for Bigger Datasets. Molecular Biology and Evolution. 33: 1870-1974.

[30]. Mai Thi, Nguyễn Hữu Hiệp & Dương Ngọc Thuý (2017). Phân lập, nhận diện vi khuẩn phân hủy cellulose từ sùng (Holotrichia parallela) và trùn đất (Lubricus terrestris). Tạp chí Khoa học Công nghệ Trường Đại học Cần Thơ. 50(B): 81-90.

[31]. Đặng Quang Hải & Trần Thị Thanh Thủy (2022). Phân lập, tuyển chọn và định danh một số chủng vi sinh vật có lợi và bước đầu ứng dụng trong xử lý chất thải rắn hữu cơ làm phân bón hữu cơ sinh học. Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng. 20(5): 56-61.

[32]. Georg Nero, Kairi Kivirand, Sana Ben Othman &Toonika Rinken (2022). Amperometric method for the determination of cellulase activity and its optimization using response surface method. Journal of Analytical Science and Technology. 13(21): 1-9.

DOI: 10.1186/s40543-022-00331-8].

[33]. Saurabh Singh, Durgesh Kumar Jaiswal, Nallusamy Sivakumar & Jay Prakash Verma (2019). Developing Efficient Thermophilic Cellulose Degrading Consortium for Glucose Production From Different Agro-Residues. Frontiers in Energy research. 2(61): 1-13.

DOI: 10.3389/fenrg.2019.00061.

[34]. Đặng Thị Thanh Tâm, Trần Thị Yến & Nguyễn Thanh Huyền (2023). Đánh giá đặc điểm chủng vi khuẩn tiềm năng phân giải cellulose phân lập từ phụ phẩm chế biến gỗ. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. 21(8): 1028-1036.

[35]. Nasrin Razmi, Maryna Lazouskaya, Ivana Pajcin, Bojan Petrovic, Jovana Grahovac, Mitar Simic, Magnus Willander, Omer Nur & Goran M. Stojanovic (2023). Monitoring the effect of pH on the growth of pathogenic bacteria using electrical impedance spectroscopy. Sciencedirect: Results in Engineering. 20(101425): 1-9. DOI: 10.1016/j.rineng.2023.101425.

[36]. H. A. Farag, M. Y. EL-Mersfey & H. A. Radwan (2007). A Simple and Novel Bioreactor for Agricultural and Municipal solidWastes Recycling. The Third Conference of Sustainable Agricultural Development. Faculty of Agriculture, Fayoum University. 12(14): 79-82.

[37]. Kanokphorn Sangkharak, Piyaporn Vangsirikul & Siripa Janthachat (2012). Strain improvement and optimization for enhanced production of cellulase in Cellulomonas sp. TSU-03. African Journal of Microbiology Research. 6(5): 1079-1084. DOI: 10.5897/AJMR11.1550.

[38] Kanokphorn Sangkharak, Piyaporn Vangsirikul & Siripa Janthachat (2011). Isolation of novel cellulase from agricultural soil and application for ethanol production. International Journal of Advanced Biotechnology and Research. 2(2):230-239.

[39]. Immanuel G., Dhanusha R., Prema P. & Palavesam A. (2006). Effect of different growth parameters on endoglucanase enzyme activity by bacteria isolated from coir retting effluents of estuarine environment. International Journal of Environmental Science & Technology. 3(1): 25-34.