Phân lập, nhận diện và đặc tính sinh học của xạ khuẩn sinh enzyme chitinase ở vườn quốc gia Yok Đôn

Received: 15-08-2020

Accepted: 25-12-2023

DOI:

Views

58

Downloads

6

Issue: Vol. 21 No. 12 (2023)

Section:

NÔNG HỌC

How to Cite:

Tran, D., Huynh, T., & Nguyen, A. (2024). Phân lập, nhận diện và đặc tính sinh học của xạ khuẩn sinh enzyme chitinase ở vườn quốc gia Yok Đôn. Vietnam Journal of Agricultural Sciences, 21(12), 1517–1526. http://testtapchi.vnua.edu.vn/index.php/vjasvn/article/view/1223

Phân lập, nhận diện và đặc tính sinh học của xạ khuẩn sinh enzyme chitinase ở vườn quốc gia Yok Đôn

Dinh Minh Tran (*) 1 , To Uyen Huynh 1 , Anh Dzung Nguyen 1

  • 1 Institute of Biotechnology and Environment, Tay Nguyen University

    • Keywords

    Luteimicrobium album, hoạt tính chitinase, màng sinh học, thúc đẩy sinh trưởng cây trồng, kiểm soát sinh học

    Abstract


    Việc tạo ra phân bón sinh học mới là lĩnh vực rất được quan tâm trong nông nghiệp hiện đại. Nghiên cứu này tập trung vào xạ khuẩn có hoạt tính chitinase cao, tạo màng sinh học, thúc đẩy sinh trưởng và kháng nấm bệnh hại cây trồng. Trong nghiên cứu này, hai chủng xạ khuẩn YSS-3.3 và YWS-5.1 được phân lập từ các mẫu đất và giá thể chitin thu tại vườn quốc gia Yok Đôn ở Tây Nguyên. Các chủng này có hoạt tính chitinase cao và tạo màng sinh học. Phân tích trình tự gen 16S rRNA cho thấy chúng có quan hệ di truyền gần gũi nhất với loài Luteimicrobium album, với độ tương đồng trình tự 99,41% và độ phủ trình tự 100%. Phương pháp nuôi cấy trên đĩa thạch chỉ ra rằng các chủng xạ khuẩn sở hữu hoạt tính thủy phân cellulose và tinh bột; hòa tan kẽm, kali và phosphate khó tan; và tổng hợp siderophores. Phân tích bằng UV-HPLC cho thấy các chủng này cũng sản xuất hormone tăng trưởng cây trồng như IAA, GA3 và zeatin. Kỹ thuật nuôi cấy kép chỉ ra rằng các các chủng xạ khuẩn có hoạt tính đối kháng nấm Fusarium oxysporum. Từ những cơ sở trên, L. albumYSS-3.3 và L. albumYWS-5.1 là các ứng cử viên tốt cho các nghiên cứu tiếp theo liên quan đến ứng dụng trong nông nghiệp. Các chủng này cũng là nguồn nguyên liệu tiềm năng để thực hiện các nghiên cứu sâu về trình tự bộ gen, hệ thống chitinase, cellulase và amylase của chúng.

    References

    Amri M., Rjeibi M.R., Gatrouni M., Mateus D.M.R., Asses N., Pinho H.J.O. & Abbes C. (2023) Isolation, identification, and characterization of phosphate-solubilizing bacteria from Tunisian soils. Microorganisms. 11(3):783.

    Brenner D.J., Vos P.D., Garrity G.M., Goodfellow M., Krieg N.R., Rainey F.A. & Schleifer K.H. (2005). Bergey's manual of systematic bacteriology. Springer, NY.

    Cavite H.J.M., Mactal A.G., Evangelista E.V. &Cruz J.A. (2021). Growth and yield response of upland rice to application of plant growth-promoting rhizobacteria. J Plant Growth Regul. 40: 494-508.

    Fathallh Eida M., Nagaoka T., Wasaki J. & Kouno K. (2012) Isolation and characterization of cellulose-decomposing bacteria inhabiting sawdust and coffee residue composts. Microbes Environ. 27(3):226-233.

    Gandhi A. & Muralidharan G. (2016). Assessment of zinc solubilizing potentiality of Acinetobacter sp. isolated from rice rhizosphere. Eur J Soil Biol. 76: 1-8.

    Ghavami N., Alikhani H.A., Pourbabaei A.A. & Besharati H. (2017). Effects of two new siderophore-producing rhizobacteria on growth and iron content of maize and canola plants. J Plant Nutr. 40: 736-746.

    Gu Q., Yang Y., Yuan Q., Shi G., Wu L., Lou Z., Huo R., Wu H., Borriss R. & Gao X.(2017). Bacillomycin D Produced by Bacillus amyloliquefaciensis involved in the antagonistic interaction with the plant-pathogenic fungus Fusarium graminearum. Appl Environ Microbiol.83:e01075-17.

    Hamada M., Yamamura H., Komukai C., Tamura T., Suzuki K. & Hayakawa M. (2012). Luteimicrobium albumsp. nov., a novel actinobacterium isolated from a lichen collected in Japan, and emended description of the genus Luteimicrobium. J Antibiot 65(8): 427-431.

    Itoh Y., Takahashi K., Takizawa H., Nikaidou N., Tanaka H., Nishihashi H., Watanabe T. & Nishizawa Y. (2003). Family 19 chitinase of Streptomyces griseusHUT6037 increases plant resistance to the fungal disease. Biosci Biotechnol Biochem. 67(4): 847-855.

    Janati W., Mikou K., El Ghadraoui L. & Errachidi F. (2022) Isolation and characterization of phosphate solubilizing bacteria naturally colonizing legumes rhizosphere in Morocco. Front Microbiol. 13: 958300.

    Juturu V. & Wu J.C. (2014). Microbial cellulases engineering, production and applications. Renew Sustain Energy Rev. 33: 188-203.

    Kawase T., Saito A., Sato T., Kanai R., Fujii T., Nikaidou N., Miyashita K. & Watanabe T. (2004). Distribution and phylogenetic analysis of family 19 chitinases in Actinobacteria. Appl Environ Microbiol. 70(2): 1135-1144.

    Kawase T., Yokokawa S., Saito A., Fujii T., Nikaidou N., Miyashita K. & Watanabe T. (2006). Comparison of enzymatic and antifungal properties between family 18 and 19 chitinases from S. coelicolorA3(2). Biosci Biotechnol Biochem 70(4): 988-998.

    Kudoyarova G.R., Arkhipova T.N. & Melent’ev A.I. (2015). Role of bacterial phytohormones in plant growth regulation and their development. In: Maheshwari D (eds) Bacterial metabolites in sustainable agroecosystem. Sustainable Development and Biodiversity. Springer. 12.

    Lacombe-Harvey M.E., Brzezinski R. & Beaulieu C. (2018) Chitinolytic functions in actinobacteria: ecology, enzymes, and evolution. Appl Microbiol Biotechnol. 102(17): 7219-7230.

    Lee Y.S., Anees M., Park Y.S., Kim S.B., Jung W.J. & Kim K.Y. (2014). Purification and properties of a Meloidogyne-antagonistic chitinase from Lysobacter capsiciYS1215. Nematology 16: 63-72.

    Lin W., Lin M., Zhou H., Wu H., Li Z. & Lin W. (2019) The effects of chemical and organic fertilizer usage on rhizosphere soil in tea orchards. PLoS One. 14(5): e0217018.

    Louden B.C., Haarmann D. & Lynne A.M. (2011) Use of blue agar CAS assay for siderophore detection. J Microbiol Biol Edu. 12(1): 51-53.

    Miwa N., Mitsuhashi M. & Kajiura T. (2019) .Screening of microorganisms producing a novel protein-asparaginase and characterization of the enzyme derived from Luteimicrobium album. J Biosci Bioeng. 127(3): 281-287.

    Morikawa M. (2006) Beneficial biofilm formation by industrial bacteria Bacillus subtilisand related species. J Biosci Bioeng. 101(1): 1-8.

    Nguyen D.N., Wang S.L., Nguyen A.D., Doan M.D., Tran D.M., Nguyen T.H., Ngo V.A., Doan C.T., Tran T.N. & Do V.C. (2021a). Potential Application of Rhizobacteria Isolated from the Central Highland of Vietnam as an Effective Biocontrol Agent of Robusta Coffee Nematodes and as a Bio-Fertilizer. Agronomy. 11(9):1887.

    Nguyen S.D., Trinh T.H.T., Tran T.D., Nguyen T.V., Chuyen H.V., Ngo V.A. & Nguyen A.D. (2021b). Combined Application of Rhizosphere Bacteria with Endophytic Bacteria Suppresses Root Diseases and Increases Productivity of Black Pepper (Piper nigrum L.). Agriculture 11(1):15.

    Othman N.M.I., Othman R., Zuan A.T.K., Shamsuddin A.S., Zaman N.B.K., Sari N.A. & Panhwar Q.A. (2022). Isolation, characterization, and identification of zinc-solubilizing bacteria (ZSB) from Wetland rice fields in Peninsular Malaysia. Agriculture 12(11):1823.

    Paul J.S., Gupta N., Beliya E., Tiwari S. & Jadhav S.K. (2021). Aspects and recent trends in microbial -amylase: a review. Appl Biochem Biotechnol. 193: 2649-2698.

    Pentekhina I., Hattori T., Tran D.M., Shima M., Watanabe T., Sugimoto H. & Suzuki K. (2020). Chitinase system of Aeromonas salmonicida, and characterization of enzymes involved in chitin degradation. Biosci Biotechnol Biochem. 84(9):1347-6947.

    Seneviratne G., Zavahir J.S., Bandara W.M.M.S. & Weerasekara M.L.M.A.W. (2008). Fungal-bacterial biofilms: their development for novel biotechnological applications. World J Microbiol Biotechnol 24: 739-743.

    Sharma S., Verma P.P. & Kaur M. (2014). Isolation, purification and estimation of IAA from Pseudomonassp. using High-performance liquid chromatography. J Pure Appl Microbiol. 8(4): 1-6.

    Sun F., Ou Q., Wang N., Guo .Z, Ou Y., Li N. & Peng C. (2020) Isolation and identification of potassium-solubilizing bacteria from Mikania micrantharhizospheric soil and their effect on M. micranthaplants. Glob Ecol Conserv. 23: e01141.

    Tran D.M., Huynh T.U., Nguyen T.H., Do T.O., Nguyen Q.V. & Nguyen A.D. (2022a). Molecular analysis of genes involved in chitin degradation from the chitinolytic bacterium Bacillus velezensis. Antonie Van Leeuwenhoek. 115(2): 215-231.

    Tran D.M., Huynh T.U., Nguyen T.H., Do T.O., Pentekhina I., Nguyen Q.V. & Nguyen A.D. (2022b) Expression, purification, and basic properties of a novel domain structure possessing chitinase from Escherichia colicarrying the family 18 chitinase gene of Bacillus velezensisstrain RB.IBE29. Mol Biol Rep. 49(5): 4141-4148.

    Tran D.M., Sugimoto H., Nguyen D.A., Watanabe T. & Suzuki K. (2018c) Identification and characterization of chitinolytic bacteria isolated from a freshwater lake. Biosci Biotechnol Biochem. 82(2):343-355.

    Trinh T.H.T., Wang S.L., Nguyen V.B., Tran M.D., Doan C.T., Vo T.P.K., Huynh V.Q. & Nguyen A.D.(2019) A potent antifungal rhizobacteria Bacillus velezensisisolated from black pepper. Res Chem Intermed.45: 5309-5323.

    Tsujibo H., Okamoto T., Hatano N., Miyamoto K., Watanabe T., Mitsutomi M. & Inamori Y. (2000) Family 19 chitinases from Streptomyces thermoviolaceusOPC-520: molecular cloning and characterization. Biosci Biotechnol Biochem. 64(11): 2445-2453.