Download Đề tài Nghiên cứu vòng đời của vi tảo lục Haematococcus pluvialis trong điều kiện phòng thí nghiệm miễn phí
Khái niệm về tảo và vi tảo
Tảo (Algae) là những thực vật bậc thấp (thực vật có bào tử, cơ thể không phân chia thành thân, rễ, lá). Trong tế bào (TB) tảo có chứa diệp lục và chúng sống chủ yếu ở nước.
Vi tảo (Microalgae) là tất cả các loại tảo có kích thức hiển vi tức là muốn quan sát được chúng thì phải sử dụng kính hiển vi. Trong số khoảng 50.000 loài tảo trên thế giới thì vi tảo chiếm khoảng 2/3. Vai trò quan trọng của vi tảo thể hiện qua quá trình quang hợp hấp thụ CO2, cung cấp O2 cho các sinh vật khác trên trái đất, khép kín vòng tuần hoàn vật chất và làm tăng tốc độ quay vòng của các chu trình đó [5].
Tảo có mặt ở khắp nơi trên trái đất, từ đỉnh núi cao cho đến dưới đáy biển sâu, thậm chí ở cả độ sâu khoảng 200m dưới biển nếu như nước biển ở đó rất sạch [9]. Những loài tảo sống trong các thuỷ vực được gọi là tảo phù du (phytoplankton) còn những tảo sống bám đáy thủy vực, bám trên các vật sống hay các thành tàu thuyền được gọi là tảo đáy (Phytobentos). Dạng tảo cộng sinh với nấm thành Địa y cũng là dạng phân bố rất rộng rãi và nhiều loài đã được khai thác dùng làm dược phẩm, nước hoa, phẩm nhuộm và các mục đích kinh tế khác (hiện đã biết tới 20.000 loài Địa y thuộc 400 chi khác nhau) [41].
1.1.2. Vài nét về đặc điểm sinh học của tảo
Cơ thể tảo được gọi là tản (thallus) vì thiếu thân, rễ và lá nhưng chúng lại có chlorophyll a - sắc tố quang hợp điển hình. Hầu hết các loại tảo đều sống trong môi trường nước, từ nước ngọt đến nước mặn và nước lợ. Tảo có cấu trúc từ dạng đơn bào đến đa bào và tập đoàn. Nhìn chung tế bào tảo có một số đặc điểm cấu trúc tương tự như thực vật bậc cao: có vách TB cấu tạo từ cellulose, có lục lạp và chlorophyll [3].
Một số cấu trúc dạng tản của tảo mà chúng ta thường gặp là cấu trúc mônát, cấu trúc palmella, cấu trúc hạt, cấu trúc sợi, cấu trúc dạng bản và cấu trúc ống (siphon). Nhìn chung tảo có 3 cách sinh sản là sinh sản sinh dưỡng, sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính [3].
1. Đặt vấn đề
Vi tảo (Microalgae) là những loại tảo có kích thước hiển vi. Chúng có vai trò rất quan trọng trong tự nhiên và trong đời sống của con người. Trong các thuỷ vực tảo cung cấp oxy và là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn của thủy vực, cung cấp hầu hết thức ăn sơ cấp cho cá cũng như các động vật thuỷ hải sản khác. Nhiều loại tảo biển còn được khai thác để sản xuất thạch (agar), alginate, sản phẩm giàu iod, làm phân bón... Nhiều tảo đơn bào được nuôi trồng công nghiệp để tạo ra những nguồn thức ăn cho ngành nuôi trồng thủy sản hay thực phẩm chức năng bổ dưỡng giàu protein, vitamin và khoáng dùng cho người. Tảo còn là nguyên liệu trong các ngành Y, Dược, mỹ phẩm, được sử dụng trong xử lí ô nhiễm môi trường, làm phân bón, góp phần giảm nhẹ sự biến đổi khí hậu toàn cầu (sử dụng tảo để giảm thiểu hiệu ứng nhà kính), gớp phần trong việc giải quyết vấn đề an ninh năng lượng (sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo)... Tuy nhiên, ứng dụng phổ biến nhất hiện nay của vi tảo là làm thức ăn trong nuôi trồng thuỷ sản và tách chiết những chất có hoạt tính sinh học có thể thương mại hóa được.
Trong những sản phẩm từ tảo thì astaxanthin có giá trị thương mại lớn do các ứng dụng đa dạng và giá thành cao (khoảng 2500 – 3000 USD/kg) [27]. Đây là một loại chất thuộc nhóm carotenoit, có thể tìm thấy trong nhiều loại hải sản như cá hồi, cá vền, tôm cua, trứng cá, một số loài chim [15]. Động vật có vú không thể tự tổng hợp được astaxanthin và phải được cung cấp từ khẩu phần ăn.
Loài vi tảo lục Haematococcus pluvialis có khả năng tích luỹ astaxanthin cao nhất. Tuy nhiên, hiện nay công nghệ nuôi tảo Haematococcus pluvialis để cung cấp nguồn giống thuần cho các nghiên cứu chuyên sâu về khoa học cơ bản trên đối tượng này cũng như ứng dụng sinh
khối tảo trong thực tế vẫn đang là thách thức đối với các nhà khoa học của Việt Nam. Chính vì thế, để có thể chủ động nguồn giống phù hợp với điều kiện khí hậu của Việt Nam, chúng ta cần tiến hành: “Nghiên cứu vòng đời của vi tảo lục Haematococcus pluvialis trong điều kiện phòng thí nghiệm”.
Công việc được thực hiện tại phòng Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ Sinh học thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
PHẦN 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về tảo và vi tảo
1.1.1. Khái niệm về tảo và vi tảo
Tảo (Algae) là những thực vật bậc thấp (thực vật có bào tử, cơ thể không phân chia thành thân, rễ, lá). Trong tế bào (TB) tảo có chứa diệp lục và chúng sống chủ yếu ở nước.
Vi tảo (Microalgae) là tất cả các loại tảo có kích thức hiển vi tức là muốn quan sát được chúng thì phải sử dụng kính hiển vi. Trong số khoảng 50.000 loài tảo trên thế giới thì vi tảo chiếm khoảng 2/3. Vai trò quan trọng của vi tảo thể hiện qua quá trình quang hợp hấp thụ CO2, cung cấp O2 cho các sinh vật khác trên trái đất, khép kín vòng tuần hoàn vật chất và làm tăng tốc độ quay vòng của các chu trình đó [5].
Tảo có mặt ở khắp nơi trên trái đất, từ đỉnh núi cao cho đến dưới đáy biển sâu, thậm chí ở cả độ sâu khoảng 200m dưới biển nếu như nước biển ở đó rất sạch [9]. Những loài tảo sống trong các thuỷ vực được gọi là tảo phù du (phytoplankton) còn những tảo sống bám đáy thủy vực, bám trên các vật sống hay các thành tàu thuyền được gọi là tảo đáy (Phytobentos). Dạng tảo cộng sinh với nấm thành Địa y cũng là dạng phân bố rất rộng rãi và nhiều loài đã được khai thác dùng làm dược phẩm, nước hoa, phẩm nhuộm và các mục đích kinh tế khác (hiện đã biết tới 20.000 loài Địa y thuộc 400 chi khác nhau) [41].
1.1.2. Vài nét về đặc điểm sinh học của tảo
Cơ thể tảo được gọi là tản (thallus) vì thiếu thân, rễ và lá nhưng chúng lại có chlorophyll a - sắc tố quang hợp điển hình. Hầu hết các loại tảo đều sống trong môi trường nước, từ nước ngọt đến nước mặn và nước lợ. Tảo có cấu trúc từ dạng đơn bào đến đa bào và tập đoàn. Nhìn chung tế bào tảo có một số đặc điểm cấu trúc tương tự như thực vật bậc cao: có vách TB cấu tạo từ cellulose, có lục lạp và chlorophyll [3].
Một số cấu trúc dạng tản của tảo mà chúng ta thường gặp là cấu trúc mônát, cấu trúc palmella, cấu trúc hạt, cấu trúc sợi, cấu trúc dạng bản và cấu trúc ống (siphon). Nhìn chung tảo có 3 cách sinh sản là sinh sản sinh dưỡng, sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính [3].
cách dinh dưỡng của tảo được phân thành hai loại chính: quang tự dưỡng (photoautotrophy) và dị dưỡng (heterotrophy). Dạng trung gian của hai hình thức trên là tạp dưỡng (mixotrophy) [1]. Những tảo sống trên bề mặt thì cần ánh sáng để quang hợp. Quá trình quang hợp sử dụng CO2 và ánh sáng mặt trời để tạo ra các vật chất hữu cơ. Ở dạng tạp dưỡng, quang hợp vẫn là quá trình cơ bản để tạo chất hữu cơ nhưng trong một số trường hợp, tảo sử dụng được cả các chất hữu cơ có sẵn.
Môi trường dinh dưỡng cho nuôi trồng tảo phải dựa theo nhu cầu dinh dưỡng của từng loài. Mặc dù vậy, việc xác định chính xác nồng độ của từng yếu tố dinh dưỡng cho một loài nào đó là rất khó khăn vì nồng độ dinh dưỡng tối ưu phụ thuộc rất nhiều vào mật độ quần thể, ánh sáng, nhiệt độ và pH môi trường.
1.1.3. Sinh trưởng của tảo:
Sự tăng trưởng của tảo nuôi trồng trong điều kiện vô trùng được đặc trưng bởi 5 pha [30] được thể hiện ở hình 1.
Hình 1: Năm pha sinh trưởng của vi tảo
- Pha chậm hay cảm ứng (1): Tảo sinh trưởng chậm, mật độ TB tăng ít do phải thích nghi dần với môi trường sống mới.
- Pha sinh trưởng theo hàm số mũ (2): Ở pha này mật độ TB tăng nhanh
- Pha giảm tốc độ sinh trưởng (3): Sự phân chia TB sẽ chậm lại khi các chất dinh dưỡng, ánh sáng, độ pH, CO2 hay các yếu tố lý hóa khác bắt đầu hạn chế sự sinh trưởng.
- Pha ổn định (4): Mật độ TB tương đối ổn định, không thay đổi do các yếu tố hạn chế và tốc độ sinh trưởng ở trạng thái cân bằng.
- Pha tàn lụi (5): Chất lượng môi trường trở nên xấu đi, các chất dinh dưỡng suy kiệt tới mức không thể duy trì được sự sinh trưởng. Mật độ TB giảm mạnh.
1.1.4. Phân loại:
Căn cứ vào màu sắc, sự có mặt của các chất dự trữ, thành phần vỏ, cấu tạo nhân TB người ta có thể chia tảo thành những ngành khác nhau. Vi tảo chủ yếu thuộc về các chi trong các ngành sau:
1- Ngành Chlorophyta (Tảo lục):
Các chi Closterium, Coelastrum, Dyctyosphaerium, Scenedesmus, Pediastrum, Staurastrum, Dunaliella, Chlamydomonas, Haematococcus, Tetraselmis, Chlorella...
2- Ngành Heterokontophyta (Tảo lông roi lệch):
Các chi Melosira, Asterionella, Cymatopleurra, Somphonema, Fragilaria, Stephanodiscus, Navicula, Malomonas, Dinobryon, Peridinium, Isochrysis, Chaetoceros, Phaeodactylum, Skeletonema, Nitzschia......
3- Ngành Euglenophyta (Tảo mắt):
Các chi Phacus, Trachelomonas, Ceratium...
4- Ngành Rhodophyta (Tảo đỏ):
Các chi Porphyridium, Rhodella...
1.1.5. Giá trị dinh dưỡng của vi tảo:
Ưu điểm của vi tảo là kích thước nhỏ phù hợp, dễ tiêu hoá, ít gây ô nhiễm môi trường, nhiều loài không có độc tố, có thể chuyển hoá trong chuỗi thức ăn, tỷ lệ phát triển nhanh, có...
W1KbVZ9Q3mHflHg
