--

18 (2) 2023

Phân lập và sàng lọc vi khuẩn có khả năng oxy hóa khí methane gây hiệu ứng nhà kính


Tác giả - Nơi làm việc:
Nguyễn Văn Minh - Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Dương Nhật Linh - Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Đinh Thị Mai Anh - Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Nguyễn Hoài Linh - Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Trần Kiến Đức - Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Thành phố Hồ Chí Minh Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Tác giả liên hệ, Email: Nguyễn Văn Minh - minh.nv@ou.edu.vn
Ngày nộp: 15-06-2022
Ngày duyệt đăng: 30-12-2022
Ngày xuất bản: 05-06-2023

Tóm tắt
Trong các năm gần đây, nồng độ khí methane tăng lên đột biến do các hoạt động sản xuất nông nghiệp, trong đó chăn nuôi có nguồn phát thải khí methane đáng kể, một trong những tác nhân chính gây ra sự phá hủy tầng ozone. Ở nghiên cứu này đã phân lập và sàng lọc được một số chủng vi khuẩn có khả năng oxy hóa methane (Methane Oxidizing Bacteria - MOB). Từ 56 mẫu bao gồm: đất bùn, mẫu đất trồng lúa, mẫu nước thải biogas, mẫu dạ cỏ và mẫu nước sông, chúng tôi đã phân lập được 370 chủng vi khuẩn có khả năng oxy hóa khí CH4 trên môi trường dAMS với CH4 là nguồn carbon duy nhất. Qua kết quả định lượng của 18/370 chủng vi khuẩn có khả năng làm giảm CH4, trong đó có hai chủng TB18 và DC11 được phân lập từ đất trồng lúa và dạ cỏ có khả năng oxy hóa methane cao nhất (32.6 ± 0.25%, 30.2 ± 0.14%). Kết quả của nghiên cứu này là tiền đề cho việc ứng dụng vi khuẩn MOB vào sản xuất chế phẩm vi sinh giảm phát thải khí CH4 trong quá trình canh tác lúa hay trong chăn nuôi gia súc ở Việt Nam.

Từ khóa
enzyme methane monooxygenase; giảm hiệu ứng nhà kính; Methanotrophs; phân lập; vi khuẩn oxy hóa methane

Toàn văn:
PDF

Trích dẫn:

Nguyen, M. V., Duong, L. N., Dinh, A. T. M., Nguyen, L. H., & Tran, D. K. (2023). Phân lập và sàng lọc vi khuẩn có khả năng oxy hóa khí methane gây hiệu ứng nhà kính [Isolation and screening of bacteria capable of oxidizing methane - causing greenhouse effect]. Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh – Kỹ thuật và Công nghệ, 18(2), 89-98. doi:10.46223/HCMCOUJS.tech.vi.18.2.2351.2023


Tài liệu tham khảo

Adriany, T. A., Santoso1, A. A., Akhdiya, A., & Wihardjaka, A. (2021).  Preliminary study of methane oxidizing bacteria isolation and selection on three rice agroecosystems. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 648(1), 1-7. doi:10.1088/1755-1315/648/1/012173


Antony, C. P., Doronina, N. V., Boden, R., Trotsenko, Y. A., Shouche, Y. S., & Murrell, J. C. (2012). Methylophaga lonarensis sp. nov., a moderately haloalkaliphilic methylotroph isolated from the soda lake sediments of a meteorite impact crater. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 62(7), 1613-1618. doi:10.1099/ijs.0.035089-0


Auman, A. J., Speake, S. S., & Lidstrom, M. E. (2001). nifH sequences and nitrogen fixation in type I and type II Methanotrophs. Applied and Environmental Microbiology, 67(9), 4009-4016.


Dalton, H. (2005). The Leeuwenhoek Lecture 2000 - The natural and unnatural history of methane-oxidizing bacteria. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 360(1458), 1207-1222.


Dedysh, S. N. (2009). Exploring methanotroph diversity in acidic northern wetlands: Molecular and cultivation-based studies. Microbiology, 78(6), 655-669.


Dedysh, S. N., Dunfield, P. F. (2011). Facultative and obligate methanotrophs: How to identify and differentiate them. Methods in Enzymology, 495(3), 31-44.


Dianou, D., Espiritu, B. M., Adachi, K., Senboku, T. (1997). Isolation and some properties of methane-oxidizing bacteria from a subtropical paddy field. Soil Science Plant Nutrition, 43, 735-740.


Dianou, D., Ueno, C., Ogiso, T., Kimura, M., & Asakawa, S. (2012). Diversity of cultivable methane-oxidizing bacteria in microsites of a rice paddy field: Investigation by cultivation method and Fluorescence in situ Hybridization (FISH). Microbes and Environments, 27(3), 278-287.


Dong, J., Ding, L., Wang, X., Chi, Z., & Lei, J. (2015). Vertical profiles of community abundance and diversity of anaerobic methanotrophic archaea (ANME) and bacteria in a simple waste landfill in North China. Applied Biochemistry and Biotechnology, 175(5), 2729-2740.


Frenzel, P. (2012). Plant-associated methane oxidation in rice fields and wetlands. Advances in Microbial Ecology, 16, 85-114.


Hanson, R. S., & Hanson, T. E. (1996). Methanotrophic bacteria. Microbiology Reviews, 60(2), 439-471.


Hirayama, H., Suzuki, Y., Abe, M., Miyazaki, M., Makita, H., Inagaki, F., ... Takai, K. (2011). Methylothermus subterraneus sp. nov., a moderately thermophilic methanotroph isolated from a terrestrial subsurface hot aquifer. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 61(11), 2646-2653. doi:10.1099/ijs.0.028092-0


Hoefman, S., van der Ha, D., De Vos, P., Boon, N., & Heylen, K. (2012) Miniaturized extinction culturing is the preferred strategy for rapid isolation of fast-growing methane-oxidizing bacteria. Microbial Biotechnology, 5(3), 368-378.


Horz, H. P., Yimga, M. T., & Liesack, W. (2001). Detection of methanotroph diversity on roots of submerged rice plants by molecular retrieval ofpmoA, mmoX, mxaF, and 16S rRNA and ribosomal DNA, including pmoA-based terminal restriction fragment length polymorphism profiling. Applied and Environmental Microbiology, 67(9), 4177- 4185.


IPCC. (2013). Climate change 2013: The physical science basis. Cambridge, UK: Cambridge University Press.


Jiang, H., Chen, Y., Jiang, P., Zhang, C., Smith, T. J., Murrell, J. C., & Xing, X.-H. (2010). Methanotrophs: Multifunctional bacteria with promising applications in environmental bioengineering. Biochemical Engineering Journal, 49(3), 277-288.


Khatri, K., Mohite, J., Pandit, P., Bahulikar, R. A., & Rahalkar, M. C. (2021). Isolation, description and genome analysis of a putative novel Methylobacter Species (‘Ca. Methylobacter coli’) Isolated from the faeces of a blackbuck (Indian Antelope). Microbiology Research, 12(2), 513-523. doi:10.3390/microbiolres12020035


Kim, H. G., Han, G. H., Eom, C. Y., & Kim, S. W. (2008). Isolation and taxonomic characterization of a novel type I methanotrophic bacterium. The Journal of Microbiology, 46(1), 45-50. doi:10.1007/s12275-008-0017-2


Le, G. H. N., Nguyen, T., & Nguyen, M. V. (2018). Phân lập và sàng lọc vi khuẩn có khả năng làm giảm khí methane - Gây hiệu ứng nhà kính [Isolation and screening of bacteria capable of reducing methane - Causing the greenhouse effect]. Hà Nội, Việt Nam: NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ.


Leadbetter, E. R., & Foster, J. W. (1958). Studies on some methane - utilizing bacteria. Archives of Microbiology, 30, 91-118.


Mai, T. V., Tran, T. V., & Bui, L. T. P. (2013). Tiềm năng giảm thiểu phát thải khí nhà kính của ngành sản xuất lúa nước Việt Nam [Potential to reduce greenhouse gas emissions of Vietnam’s wet rice industry]. Tạp chí nông nghiệp và phát triển nông thôn, 1859-4581.


Nguyen, T. T. H., & Dinh, H. T. (2016). Phân lập vi khuẩn oxy hóa khí methane nhằm nghiên cứu ứng dụng để tạo nguồn đạm vi sinh [Isolation of methane-oxidizing bacteria for application research to create microbial protein sources]. Tạp chí Công nghệ Sinh học, 14(3), 581-588.


Nielsen, A. K., Gerdes, K., & Murrell, J. C. (1997). Copperdependent reciprocal transcriptional regulation of methane monooxygenase genes in Methylococcus capsulatus and Methylosinus trichosporium. Molecular Microbiology, 25(2), 399-409.


Oswald, K., Milucka, J., Brand, A., Hach, P., Littmann, S., Wehrli, B., … Schubert, C. J. (2016). Aerobic gammaproteobacterial methanotrophs mitigate methane emissions from oxic and anoxic lake waters. Limnology and Oceanography, 61(S1), S101-S118.


Pytlak, A., Kuzniar, A., & Stepniewska, Z. (2012). pmoA based detection of methanotrophic bacteria in coal-bed rocks of the Lublin coal basin. Acta Agrophysica, 19(2), 403-413.


Semrau, J. D., Chistoserdov, A., Lebron, J., Costello, A., Davagnino, J., Kenna, E., … Lidstrom, M. E. (1995), Particulate methane monooxygenase genes in Methanotrophs. Journal of Bacteriology, 177(11), 3071-3079.


Serrano-Silva, N., Sarria-Guzmán, Y., Dendooven, L., & Luna-Guido, M. (2014). Methanogenesis and methanotrophy in soil. A Review Pedosphere, 24(3), 291-307.


Stępniewska1, Z., Goraj, W., Kuźniar, A., Łopacka1, N., & Małysza, M. (2017). Enrichment culture and identification of endophytic methanotrophs isolated from peatland plants. Folia Microbiologica, 62(5), 381-391. doi:10.1007/s12223-017-0508-9


Svenning, M. M., Wartiainen, I., Hestnes, A. G., & Binnerup, S. J. (2003). Isolation of methane oxidising bacteria from soil by use of a soil substrate membrane system. FEMS Microbiology Ecology, 44(3), 347-354.


Tavormina, P. L., Hatzenpichler, R., McGlynn, S., Chadwick, G., Dawson, K. S., Connon, S. A., & Orphan, V. J. (2015). Methyloprofundus sedimenti gen. nov., sp. nov., an obligate methanotroph from ocean sediment belonging to the ‘deep sea-1’ clade of marine methanotrophs. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 65(1), 251-259. doi:10.1099/ijs.0.062927-0


Trotsenko, Y. A., & Murrell, J. C. (2008). Metabolic aspects of aerobic obligate methanotrophy. Advances Applied Microbiology, 63, 183-230.


Wendlandt, K. D., Stottmeister, U., Helm, J., Soltmann, B., Jechorek, M., & Beck, M. (2010). The potential of methane-oxidizing bacteria for applications in environmental biotechnology. Engineering in Life Sciences, 10(2), 87-102.



Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.