Tài liệu Phân lập và khảo sát khả năng phân giải cellulose trên rơm rạ của vi khuẩntrong ruột mối ở vĩnh long và trà vinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH SINH HỌC PHÂN LẬP VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI CELLULOSE TRÊN RƠM RẠ CỦA VI KHUẨNTRONG RUỘT MỐI Ở VĨNH LONG VÀ TRÀ VINH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Ts. Ngô Thanh Phong Ts. Nguyễn Trọng Tuân SINH VIÊN THỰC HIỆN Phạm Thị Thúy Vy MSSV 3102714 Cần Thơ, 2014 Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 Trường Đại Học Cần Thơ LỜI CẢM ƠN Để có được kết quả này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Ngô Thanh Phong và thầy Nguyễn Trọng Tuân đã tận tâm hướng dẫn và truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu giúp tôi hoàn thành được luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô của Khoa Khoa Học Tự Nhiên, đã nhiệt tình giảng dạy trong suốt khóa học cung cấp cho tôi những kiến thức nền tảng vững chắc. Tôi xin cảm ơn các anh, chị và các bạn trong PTN Sinh học đã luôn động viên và hỗ trợ tôi trong thời gian thực hiện đề tài. Cuối cùng, tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến gia đình những người luôn bên cạnh ủng hộ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành tốt khóa học này. Sinh viên thực hiện Phạm Thị Thúy Vy Ngành Sinh Học i Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 Trường Đại Học Cần Thơ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................... i MỤC LỤC................................................................................................................................ii DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................................. v DANH SÁCH HÌNH ............................................................................................................. vi TÓM LƯỢC .........................................................................................................................viii CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................................. 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................. 2 CHƯƠNG II: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU............................................................................ 3 2.1. Giới thiệu chung về mối........................................................................................... 3 2.2. Thành phần một tổ mối ........................................................................................... 4 2.2.1. Mối vua và mối chúa .............................................................................................. 4 2.2.2. Mối cánh.................................................................................................................. 5 2.2.3. Mối lính ................................................................................................................... 6 2.2.4. Mối thợ .................................................................................................................... 7 2.3. Vòng đời sinh trưởng của mối ................................................................................ 8 2.4. Phân loại mối dựa vào nguồn thức ăn................................................................... 9 2.4.1. Mối gỗ khô (drywood)............................................................................................ 9 2.4.2. Mối gỗ ẩm (dampwood) ......................................................................................... 9 2.4.3. Mối đất (subterranean)............................................................................................ 9 2.4.4. Mối mùn (soil-feeding)........................................................................................... 9 2.4.5. Mối cỏ (grass-eating)............................................................................................ 10 2.5. Tiêu hóa trong ruột mối ........................................................................................ 10 2.6. Đa dạng các loại sinh vật sống trong ruột mối................................................... 10 2.6.1. Dòng vi khuẩn Bacillus sp. .................................................................................. 11 2.6.2. Dòng vi khuẩn Pseudomonas sp. ......................................................................... 11 2.6.3. Dòng vi khuẩn Clostridium sp. ............................................................................ 12 2.7. Giới thiệu về cellulose ............................................................................................ 12 Ngành Sinh Học ii Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 Trường Đại Học Cần Thơ 2.7.1. Cấu trúc phân tử.................................................................................................... 12 2.7.2. Tính chất của cellulose ......................................................................................... 14 2.8. Cellulase và cơ chế thủy phân cellulose .............................................................. 14 2.8.1. Cấu trúc cellulase.................................................................................................. 14 2.8.2. Tính chất................................................................................................................ 15 2.8.3. Phân loại cellulase ................................................................................................ 15 2.9. Cơ chế thủy phân cellulose.................................................................................... 16 CHƯƠNG III: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP ................................................. 18 3.1. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................. 18 3.2. Phương tiện nghiên cứu......................................................................................... 18 3.2.1. Nguyên liệu ........................................................................................................... 18 3.2.2. Dụng cụ ................................................................................................................. 18 3.2.3. Thiết bị................................................................................................................... 18 3.2.4. Các hóa chất và môi trường nuôi cấy vi khuẩn................................................... 19 3.2.4.1. Hóa chất dùng để phân lập vi khuẩn............................................................. 19 3.2.4.2. Môi trường nuôi cấy vi khuẩn....................................................................... 19 3.3. 3.3.1. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 20 Thu mẫu................................................................................................................. 20 3.3.1.1. Mối cây........................................................................................................... 20 3.3.1.2. Mối đất............................................................................................................ 21 3.3.2. Phân lập vi khuẩn trong ruột mối......................................................................... 21 3.3.3. Tiến hành cấy truyền ............................................................................................ 21 3.3.4. Quan sát hình thái đặc điểm vi khuẩn, khuẩn lạc ............................................... 21 3.3.5. Nhuộm gram.......................................................................................................... 22 3.3.6. Quan sát và đo kích thước tế bào vi khuẩn ......................................................... 22 3.3.7. Kiểm tra khả năng di động ................................................................................... 23 3.4. Kiểm tra khả năng thủy phân CMC của các dòng vi khuẩn........................... 23 3.5. Kiểm tra khả năng phân giải cellulose của các vi khuẩn trên phụ phẩm. .... 23 3.5.1. Khảo sát mật số vi khuẩn nuôi trong môi trường lỏng ....................................... 23 Ngành Sinh Học iii Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 3.5.2. 3.6. 3.6.1. Trường Đại Học Cần Thơ Chủng vào các phụ phẩm ..................................................................................... 24 Định lượng đường tổng số..................................................................................... 24 Định lượng đường trong nước.............................................................................. 25 3.6.1.1. Quy trình thí nghiệm...................................................................................... 25 3.6.1.2. Công thức tính lượng đường trong nước...................................................... 26 3.7. Trữ mẫu ròng.......................................................................................................... 26 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................. 27 4.1. Kết quả phân lập các vi khuẩn phân giải cellulose ........................................... 27 4.1.1. Đặc điểm khuẩn lạc và tế bào vi khuẩn............................................................... 27 4.1.2. Đặc tính của các dòng vi khuẩn ........................................................................... 29 4.2. Khả năng thủy phân CMC của các dòng vi khuẩn........................................... 31 4.2.1. Phần trăm thủy phân CMC của 11 dòng vi khuẩn ở Vĩnh Long ....................... 31 4.2.2. Phần trăm thủy phân CMC của 10 dòng vi khuẩn ở Trà Vinh .......................... 32 4.3. Khả năng phân giải rơm rạ của vi khuẩn trong các phụ phẩm...................... 33 4.4. Định lượng đường tổng số..................................................................................... 33 4.4.1. Xác định đường chuẩn và giới hạn phát hiện...................................................... 33 4.4.2. Khả năng tạo đường của 6 dòng vi khuẩn có khả năng thủy phân CMC cao nhất qua các thời điểm. ................................................................................................................ 34 4.4.3. So sánh khả năng phân giải phụ phẩm tạo đường của 6 dòng vi khuẩn ở thời điểm 14 ngày ........................................................................................................................ 36 4.4.4. So sánh khả năng phân giải phụ phẩm tạo đường của 6 dòng vi khuẩn giữa 2 cơ chất trấu và rơm ở thời điểm 14 ngày ................................................................................. 37 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................ 39 5.1. Kết luận.................................................................................................................... 39 5.2. Đề nghị ..................................................................................................................... 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................... 40 Ngành Sinh Học iv Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 Trường Đại Học Cần Thơ DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Môi trường phân lập và nuôi cấy vi khuẩn với nguồn cacbon là giấy lọc Bảng 2: Môi trường phân lập và nuôi cấy vi khuẩn với nguồn cacbon là CMC (Han và Srinivasan,1968) Bảng 3: Môi trường LB (Luria-Bertani) tăng sinh khối vi khuẩn Bảng 4: Pha dãy nồng độ chuẩn glucose và độ hấp thu tương ứng Bảng 5: Đặc điểm khuẩn lạc Bảng 6: Đặc tính của các dòng vi khuẩn Bảng 7: Phần trăm thủy phân CMC của 21 dòng vi khuẩn Bảng 8: Thành phần lignocellulose lý thuyết của rơm và trấu Ngành Sinh Học v Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 Trường Đại Học Cần Thơ DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Mối chúa (Loài Reticulitermes speratus) Hình 2: Mối cánh (Loài Reticulitermes Hesperus) Hình 3: Mối lính ( Loài Marvelous coptotermes) Hình 4: Mối thợ (Loài Reticulitermes Hesperus ) Hình 5: Vòng đời sinh trưởng của mối Hình 6: Vi khuẩn Bacillus cereus Hình 7: Vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa Hình 8: Vi khuẩn Clostridium sporogenes Hình 9: Cấu tạo phân tử cellulose Hình 10: Câu trúc cellulose Hình 11: Cơ chế hoạt động của Exglucanase Hình 12: Cơ chế hoạt động của Endoglucanase Hình 13: Cơ chế hoạt động của β - glucosidase Hình 14: Cơ chế thủy phân cellulose Hình 15: Mối thợ (mối cây) Hình 16: Mối lính (mối cây) Hình 17: Mối thợ (mối đất) Hình 18: Mối lính (mối đất) Hình 19 : Khuẩn lạc trắng ngà VLT01 Hình 20 : Khuẩn lạc trắng đục TVT05 Hình 21: Khuẩn lạc bìa răng cưa TVT04 Hình 22: Khuẩn lạc trắng trong TVL01 Hình 23: Hình cầu gram (- ) VLT03 Hình 24 : Que ngắn gram (+) TVT04 Hình 25: Que ngắn gram (-) TLT03 Hình 26: Que dài gram (-) TVL05 Hình 27: Vòng thủy phân CMC bởi các dòng vi khuẩn Hình 28: Phần trăm thủy phân CMC của 11 dòng vi khuẩn Ngành Sinh Học vi Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 Trường Đại Học Cần Thơ Hình 29: Phần trăm thủy phân CMC của 10 dòng vi khuẩn Hình 30 : (A) Trước khi chủng vi khuẩn. (B) Chủng vi khuẩn dòng VLT01 sau 14 ngày. Hình 31: Dãy nồng độ chuẩn glucose Hình 32 : Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc giữa nồng độ glucose và độ hấp thu Hình 33: Khả năng tạo đường qua các thời điểm trên cơ chất rơm Hình 34: Khả năng tạo đường qua các thời điểm trên cơ chất trấu Hình 35: Khả năng phân giải rơm ở thời điểm 14 ngày Hình 36: Khả năng phân giải trấu ở thời điểm 14 ngày Hình 37: Khả năng phân giải cellulose của 6 dòng vi khuẩn giữa 2 cơ chất Ngành Sinh Học vii Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 Trường Đại Học Cần Thơ TÓM LƯỢC Phân lập được 21 dòng vi khuẩn, trong đó có 18 dòng có khả năng thủy phân CMC. Các dòng thủy phân CMC cao nhất bao gồm 4 dòng ở Vĩnh Long VLT07, VLT03 VLT01, và VLT05, và 4 dòng ở Trà Vinh TVT01 TVT03, TVT05, TVL0. Qua kết quả so sánh khả năng phân giải phụ phẩm (rơm, trấu) tạo đường giữa 6 dòng vi khuẩn có khả năng thủy phân CMC cao nhất cho thấy trên cơ chất rơm dòng vi khuẩn VLT01 có khả năng phân giải tạo đường cao nhất (0.218 mg/ml), và trên cơ chất trấu dòng vi khuẩn TVT05 có khả năng tạo đường cao nhất (0.201mg/ml). Kết quả so sánh khả năng phân giải cellulose của 6 dòng vi khuẩn giữa 2 cơ chất trấu và rơm ở thời điểm 14 ngày cho thấy, cơ chất rơm được phân giải nhiều hơn là trấu. Từ khóa: đường, mối, rơm rạ, vi khuẩn phân giải cellulose, môi trường CMC. Ngành Sinh Học viii Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 Trường Đại Học Cần Thơ CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1. Đặt vấn đề Mỗi năm Đồng bằng sông Cửu Long sản xuất khoảng 26,4 triệu tấn lúa và cũng thải ra khoảng chừng ấy tấn rơm rạ trên đồng ruộng. Do đó để giải quyết lượng rơm rạ này sau khi thu hoạch mỗi vụ lúa, thường thì người dân tiến hành đốt đồng trước khi bước vào sản xuất vụ lúa mới. Việc đốt đồng làm cho các chất hữu cơ trong rơm rạ và trong đất sẽ biến thành chất vô cơ nên tro than của rơm rạ cũng chỉ cung cấp được một lượng dinh dưỡng rất nhỏ cho đồng ruộng. Nếu đốt đồng nhiều lần và lâu dài sẽ làm cho đất biến chất và trở nên chai cứng, gây ngộ độc hữu cơ cho cây lúa. Bên cạnh đó, khi đốt đồng sẽ gây ô nhiễm môi trường trầm trọng, tiêu diệt các các loại côn trùng có ích, góp phần làm mất cân bằng sinh thái ruộng lúa. Do đó, hiện nay vấn đề xử lí nguốn phế thải nông nghiệp này như thế nào để mang lại lợi ích kinh tế cho xã hội là rất cần thiết và góp phần làm giảm thiểu các vấn đề ô nhiễm môi trường đã và đang xảy ra. Tuy nhiên, việc xử lí lượng rơm rạ không hề đơn giản vì cellulose trong cấu trúc của rơm rạ là một hợp chất khó phân hủy. Thường thì chúng sẽ được khoáng hóa nhờ hệ thống enzyme được cung cấp bởi vi sinh vật. Hệ thống enzyme phân giải cellulose thường chậm và không hoàn toàn. Tuy nhiên, trong khoảng thời gian ngắn (48 giờ) hệ vi sinh vật trong dạ cỏ bò có thể phân giải 60 – 65% cellulose. (Võ Văn Phước Huệ và Cao Ngọc Điệp, 2011). Hơn thế nữa, nhờ hệ thống vi sinh vật trong đường ruột mà loài mối có thể tiêu hóa đến 90% cellulose của gỗ. Vi khuẩn trong ruột mối có khả năng phân giải cellulose vì chúng tiết ra một loại enzyme phá vỡ cấu trúc của cellulose và các phức hợp khác, nhờ vậy mà những hạt gỗ sẽ được chuyển hóa thành đường và cung cấp lại cho mối Vì vậy xử lý chất thải hữu cơ bằng vi sinh vật để làm phân bón hữu cơ nhằm tăng cường dinh dưỡng, độ xốp cho đất, đồng thời có tác dụng phòng trừ các loại bệnh có hại cho cây và đảm bảo an toàn cho môi trường là hướng nghiên cứu đang rất được các nhà khoa học quan tâm vì tính ứng dụng thực tiễn cao. Ngoài ra, vi sinh vật trong ruột mối còn có khả năng chuyển hóa cellulose thành đường, lượng đường được chúng chuyển hóa có thể được lên men tạo thành nguồn nhiên liệu sinh học mới. Từ cơ sở khoa học và Ngành Sinh Học 1 Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 Trường Đại Học Cần Thơ thực tiễn trên, đề tài “ Phân lập và khảo sát khả năng phân giải cellulose tạo thành đường trên rơm rạ của các dòng vi sinh vật trong ruột mối ở khu vực Vĩnh Long và Trà Vinh ” được thực hiện nhằm nhận diện những dòng vi khuẩn có khả năng phân giải tốt cellulose trong rơm rạ làm tiền đề để tận dụng chúng xử lí nguồn phế thải trong sản xuất nông nghiệp, góp phần xây dựng một nền nông nghiệp sạch và bền vững, giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời tạo ra nguồn nhiên liện sinh học mới. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu  Phân lập được vi khuẩn phân giải cellulose từ ruột mối ở 2 tỉnh: Trà Vinh và Vĩnh Long trên môi trường chuyên biệt.  Kiểm tra và nhận diện được các dòng vi khuẩn bằng phương pháp hóa sinh.  Chọn ra được các dòng vi khuẩn phân giải tốt cellulose chủng vào rơm rạ, trấu để xác định hiệu quả phân giải cellulose tạo thành đường của chúng. Ngành Sinh Học 2 Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 Trường Đại Học Cần Thơ CHƯƠNG II: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1. Giới thiệu chung về mối Mối là một nhóm côn trùng có họ hàng gần với gián, có tập tính xã hội cao, thường sống ở các vùng nhiệt đới. Mối sống theo tập đoàn, chúng có khả năng sinh sản và phân đàn rất lớn. Thức ăn chủ yếu của mối là mùn gỗ. Cơ thể mối gồm 3 phần: đầu, ngực, bụng với ranh giỡi rõ rệt, dính nhau bằng các tấm màng đệm, cơ thể có cấu tạo cutin rắn chắn nhưng rất mềm dẻo ở phần giữa các đốt và các phần phụ chuyển động. Phân loại khoa học: Giới (regnum): Animalia Ngành (phylum): Arthropoda Lớp (class): Insecta Phân lớp (subclass): Pterygota Phân thứ lớp (infraclass): Neoptera Liên bộ (superordo): Dictyoptera Bộ (ordo): Isoptera Trên thế giới có trên 2700 loài mối. Ở Việt Nam, hiện đã phát hiện 106 loài mối. Trong đó có một số nhóm loài gây hại thường gặp là: Coptotermes, Odototermes, Macrotermes, Microtermes, Hypotermes, Cryptotermes. Tập đoàn mối vận hành theo phương thức tự tổ chức, phân quyền dựa trên trí thông minh bầy đàn (swarm intelligence) để tận dụng nguồn thức ăn và môi trường vốn bất khả đối với thành viên hoạt động đơn lẻ. Một tập đoàn điển hình bao gồm mối vua và mối chúa, mối thợ, mối lính và mối cánh. (Nguyễn Mạnh Cường. 2012). (Nguồn: http://www.diendancacanh.com/forum/archie/index.php/t-83492.html) Ngành Sinh Học 3 Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 2.2. Trường Đại Học Cần Thơ Thành phần một tổ mối 2.2.1. Mối vua và mối chúa Hình 1: Mối chúa (Loài Reticulitermes speratus) (Nguồn: http://www.redorbit.com/news/science/1661366/some_termites_queens_can_reproduce_asexually/) Mối chúa bắt đầu cuộc đời của mình bằng cách bay khỏi tổ, nơi nó đã sinh ra ( gọi là sự chia đàn), và hạ cánh ở một nơi nào đó, hai cánh tiêu biến và kết đôi với một con đực tạo ra một tập đoàn mới. Mối chúa chuyên làm nhiệm vụ sinh sản. Mỗi tộc đoàn mối thường có 1 mối vua và 1 mối chúa, nhưng cũng có trường hợp trong một tộc đoàn mối có đến vài mối vua hoặc vài mối chúa. Mối chúa có đầu nhỏ, bụng to (có thể dài từ 12-15cm), bộ phận sinh dục phát triển. Mối chúa có thể sống 10 năm, lúc đầu đẻ ít trứng, sau 4 - 5 năm, bộ phận sinh dục trưởng thành, mỗi ngày có thể đẻ ra 8.000 - 10.000 trứng. Mối vua giúp cho việc duy trì hoạt động của các tổ, nhưng lâu dài thì mối thợ sẽ đảm trách hết nhiệm vụ xây dựng tổ và chăm sóc mối chúa. Mối lính có chức năng bảo vệ tổ. Sau này mối vua gần như không phải làm gì ngoài chức năng giúp mối chúa sinh sản. Vì hầu hết các công việc đều do mối thợ và mối lính đảm nhận. Ngành Sinh Học 4 Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 2.2.2. Trường Đại Học Cần Thơ Mối cánh Hình 2: Mối cánh (Loài Reticulitermes Hesperus) (Nguồn http://nathistoc.bio.uci.edu/isoptera/Reticulitermes.htm) Trong tổ mối trưởng thành, bao giờ cũng có thành phần mối cánh. Mối cánh là do mối non trải qua một số lần lột xác mà thành. Chúng cũng đi kiếm ăn như mối thợ. Hàng năm vào cuối mùa xuân khi áp suất không khí thích hợp, nhất là vào trước các cơn mưa dông hoặc lúc hoàng hôn, thời điểm này giảm bớt các thiên địch như chim, cóc…, chúng bay ra khỏi tổ và hướng tới những nơi có ánh sáng đèn. Sau 10 – 15 phút bay, thì rụng cánh, một con đực tìm một con cái, cắn đuôi, con cái sẽ dẫn đi tìm nơi cư trú, nếu thoát được các thiên địch và tìm được vết nứt do lún hoặc một điểm thích hợp chúng sẽ tạo ra một tổ mới. Ngành Sinh Học 5 Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 2.2.3. Trường Đại Học Cần Thơ Mối lính Hình 3: Mối lính ( Loài Marvelous coptotermes) (Nguồn: http://www.animalpictures123.org/marvelous-coptotermes-termite/ ) Trong một tổ mối, mối lính thường chiếm số lượng ít, không nhiều như mối thợ. Mối lính có bộ phận đầu và hai hàm răng phát triển. Một số mối lính được trang bị bộ hàm giống như một cặp kéo, một số khác lại có một bộ hàm giống như mỏ. Đầu có màu nâu hồng, có hạch độc. Chức năng của mối lính là canh phòng, báo động, bảo vệ mối thợ đi kiếm ăn, khi gặp những tiếng động bất thường như có tiếng động mạnh, sự thay đổi cường độ ánh sáng, mùi lạ hoặc đường mui bị phá vỡ mối lính xông ra nơi có sự cố đồng thời báo động cho quần thể. Mỗi khi chiến đấu tiết ra chất sữa màu trắng có tính axit chất dịch này có thể làm mê đối phương. Ngành Sinh Học 6 Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 2.2.4. Trường Đại Học Cần Thơ Mối thợ Hình 4: Mối thợ (Loài Reticulitermes Hesperus ) (Nguồn: http://calphotos.berkeley.edu/cgi/img_query?enlarge=1111+1111+2222+0746) Mối thợ từ mối non trải qua 5 đến 7 lần lột xác. Mối thợ có màu trắng sữa đồng đều từ đầu đến bụng. Cơ thể nhỏ, các chi phát triển, mối thợ chiếm số đông tới 70% 80% trong đàn mối, gánh vác tất cả các công việc trong tổ mối như: tìm kiếm và chế biến thức ăn, làm đường, chuyển trứng, xây dựng tổ nuôi mối chúa, mối non, mỗi lính bằng thức ăn đã được chế biến qua đường ruột. Mối thợ cũng tham gia chiến đấu, khi mối ở tổ khác xâm lấn hoặc tổ bị tấn công. Mối thợ dùng đồ ăn và bùn để xây tổ. Có tổ mối chính và tổ mối phụ, là nơi chủ yếu để tập đoàn mối hoạt động và sinh sống. Ngành Sinh Học 7 Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 2.3. Trường Đại Học Cần Thơ Vòng đời sinh trưởng của mối Hình 5: Vòng đời sinh trưởng của mối (Nguồn: http://www.khoahoc.com.vn/bandoc/ban-doc/36851_tim-hieu-ve-loai-moi.aspx) Mối bắt đầu vòng đời sinh trưởng khi mối chúa (Queen termite) đẻ trứng (Eggs), mối chúa có thể đẻ tới hơn 30 trứng trong 1 phút. Trứng phát triển thành ấu trùng (Larva) sau đó ấu trùng phát triển thành nhộng (Nymph), nhộng qua nhiều lần lột xác trở thành con trưởng thành, con trưởng thành sẽ phát triển thành mối lính (Soldier), mối thợ (Woker) và con mối đảm nhiệm chức năng sinh sản (Reproductive). Vì mối thợ và mối lính không có khả năng sinh sản nên chỉ có con mối sinh sản phát triển thành mối cánh (Alate) và khi tới thời điểm sinh sản mối cánh bay ra khỏi tổ (mối cánh có thể là mối cánh đực và mối cánh cái). Khi mối cánh cái và mối cánh đực gặp nhau, chúng sẽ rụng cánh và giao phối. Mối cánh đực sau khi giao phối sẽ trở thành mối vua, mối cánh cái trở thành mối chúa và bắt đầu vòng sinh trưởng mới. Ngành Sinh Học 8 Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 2.4. Trường Đại Học Cần Thơ Phân loại mối dựa vào nguồn thức ăn Không phải mọi loài mối đều như nhau. Trên thực tế, có những loài thậm chí không hề ăn gỗ. Có tổng cộng 5 nhóm được phân chia theo cách thức kiếm ăn của chúng gồm: mối gỗ khô (drywood), mối đất (subterranean), mối gỗ ẩm (dampwood), mối mùn (soilfeeding) và mối cỏ (grass-feeding). 2.4.1. Mối gỗ khô (drywood) Chúng được gọi là mối gỗ khô bởi vì xu hướng làm tổ ở những nơi khô ráo, và ăn gỗ khô tương đối cứng chắc. Thay vì uống nước, chúng lấy nước từ gỗ hay thu hơi nước từ môi trường. Ở Việt Nam, loài mối thường gặp là loài mối gỗ khô, những loài mối này thường làm tổ trong gỗ khô như Cryptotermes, hoàn toàn không có liên hệ với đất. 2.4.2. Mối gỗ ẩm (dampwood) Mối gỗ ẩm là những loài thích ăn gỗ chết, mục và ẩm ướt. Mối này thường lớn con, mối thợ và mối lính có thể to đến 2.5 cm, kể cả cánh. 2.4.3. Mối đất (subterranean) Khác với các loại mối vốn đôi khi ăn mùn và mùn thực vật, mối đất chỉ ăn gỗ. Chúng ăn sạch gỗ và làm tổ từ đất, có thể ở gần phần rễ của cây hoặc gỗ chôn trong đất, tổ của nhóm mối này có thể chìm trong đất hoặc nửa nổi, nửa chìm trong đất như: Odontotermes, Macrotermes, Capritermes,.. (PTS. Lê Văn Nông, Viện Khoa Học Lâm Nghiệp Việt Nam). Lý do chúng làm tổ trong đất là vì độ ẩm vốn khó tìm thấy trong gỗ. Loài này có khả năng xây dựng những tổ cực to lên đến cả triệu thành viên và lan rộng trong một chu vi từ 15 đến 20 mét. 2.4.4. Mối mùn (soil-feeding) Chúng chủ yếu ăn mùn và mùn thực vật thay vì gỗ. Chúng không làm hư hại tài sản của con người. Ngành Sinh Học 9 Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 2.4.5. Trường Đại Học Cần Thơ Mối cỏ (grass-eating) Nguồn thức ăn chủ yếu của chúng là cỏ và những thành phần thực vật khác. Chúng không làm hư hại tài sản của con người. Khi khan hiếm thức ăn mối ăn cả da, xác động vật, có khi ăn cả trứng mối và thậm chí cả mối non. (Nguyễn Đức Khảm, 1976). 2.5. Tiêu hóa trong ruột mối Việc nuôi dưỡng quần thể mối chủ yếu do mối thợ đảm nhiệm. Đầu tiên thức ăn qua miệng vào ruột mối thợ, sau đó mối thợ đem thể tích thức ăn có trong cơ thể nó đã được tiêu hóa hoặc tiêu hóa một phần ựa ra đường mồm hoặc bài tiết ra từ cuối đường tiêu hóa để mớm cho mối vua, mối chúa, mối lính, mối non (chúng không thể lấy thức ăn được) chất bả dạng viên được tống ra ngoài, những chất này thường được sử dụng để xây tổ (PTS. Lê Văn Nông, Viện Khoa Học Lâm Nghiệp Việt Nam). Khi mối nuốt các hạt gỗ vụn vào ruột, tại đó các động vật nguyên sinh bao bọc lấy chúng, phân huỷ cellulose trong các hạt vụn gỗ nhờ các enzyme cellulase, tạo thành acetat và các sản phẩm khác. Các sản phẩm này sẽ được mối oxi hoá. Mối trưởng thành sẽ truyền lại cho thế hệ mối con cháu những vi sinh vật trong ruột của chúng. 2.6. Đa dạng các loại sinh vật sống trong ruột mối Vi khuẩn trong ruột mối có thể tiêu hóa được 74,99% cellulose , 65,87% hemicellulose và cả lignocellulose. Các vi sinh vật này thay phiên nhau thủy phân cellulose ở từng mắt xích cho chuỗi chuyển hóa để cuối cùng tạo ra những cấu trúc đơn giản. Vi khuẩn cộng sinh trong ruột mối tiêu biểu thuộc các dòng , Bacillus sp., Streptomyces sp. , Trichonympha sp. , Clostridium sp. Actinomycetales sp. Serratia sp., Enterobacter sp. , Citrobacter sp. (Nguyễn Đức Lượng, 2002). Ngành Sinh Học 10 Khoa Khoa Học Tự Nhiên Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2014 2.6.1. Trường Đại Học Cần Thơ Dòng vi khuẩn Bacillus sp. Hình 6: Vi khuẩn Bacillus cereus (Nguồn: http://www.newswise.com/images/uploads/2011/08/23/BacilluscereusScottRose.jpg) Hầu hết các vi khuẩn thuộc dòng Bacillus sp. Đều có khả năng sinh nội bào tử hiếu khí, gram dương. Đặc biệt Bacillus cereus là một loại vi khuẩn không gây bệnh, có sức sống cao, dễ nuôi cấy có khả năng hình thành bào tử chịu nhiệt cao. Ở điều kiện thích hợp chúng có khả năng tổng hợp một lượng lớn cellulose. .( Michael, 2011) 2.6.2. Dòng vi khuẩn Pseudomonas sp. Hình 7: Vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa (Nguồn http://textbookofbacteriology.net/pseudomonas.html ) Dòng vi khuẩn Pseudomonas sp. Là vi khuẩn Gram âm, đa số hình que, có thể chuyển động bằng roi, không sinh bào tử, hô hấp hiếu khí, có sinh độc tố toxin và có khả năng tổng hợp enzyme cellulose trong môi trường thích hợp. Một số loài thường gặp là: P. fluorescens, P. syringae, P. fluorescens,.. .( Michael, 2011) Ngành Sinh Học 11 Khoa Khoa Học Tự Nhiên