Giáo trình Vi sinh vật trong nông nghiệp và xử lý môi trường

  • Published on
    19-Jul-2015

  • View
    189

  • Download
    7

Embed Size (px)

Transcript

  • B gio dc v o to Trng i hc nng nghip I H Ni

    Nguyn Xun Thnh - L Vn Hng - Phm Vn Ton Ch bin v hiu nh

    PGS.TS. Nguyn Xun Thnh

    Gio trnh Cng ngh vi sinh vt

    trong sn xut nng nghip v x l nhim mi trng

    Nh xut bn nng nghip H Ni - 2003

  • Li ni u

    Cng ngh vi sinh vt (Microbial Technology) l mt b phn quan trng trong Cng ngh sinh hc, l mt mn khoa hc nghin cu v nhng hot ng sng ca vi sinh vt, nhm khai thc chng tt nht vo quy trnh sn xut quy m cng nghip. Nhng tin b ca cng ngh sinh hc vi sinh vt ngy cng xm nhp su trong mi lnh vc hot ng ca con ngi. Vi mc tiu lm sao cho s pht trin ca cng ngh vi sinh ni ring v cng ngh sinh hc ni chung phi thc s phc v cho m no hnh phc ca ton nhn loi, ngha l phi ngn chn thm ha chin tranh v kh sinh hc. iu ny ph hp vi chnh sch ca ng v Nh nc th hin trong ngh quyt 18 CP ngy 11/3/1994 ca Th tng chnh ph v Phng hng pht trin cng ngh sinh hc Vit Nam n nm 2010.

    Gio trnh Cng ngh vi sinh vt trong sn xut nng nghip v x l nhim mi trng c bin son vi mc ch trang b cho sinh vin khi Nng - Lm nghip ni chung, c bit l sinh vin cc ngnh Cy trng, Nng ho - Th nhng, Bo v thc vt, Lm vn, Thu nng ci to t v Mi trng... nhng kin thc c bn v hot ng sng ca vi sinh vt, tnh a dng ca chng trong t nhin v mi quan h hu c gia vi sinh vt vi c th sng khc, nhm cn bng h sinh thi hc, to ra nhiu ca ci cho x hi, pht trin nn nng nghip sinh thi sch, bn vng v chng nhim mi trng.

    Gio trnh gm 7 chng, c phn cng bin son nh sau:

    Chng 1, 2, 3 v 7 PGS. TS. Nguyn Xun Thnh

    Chng 4, 5 PGS.TS. Nguyn Xun Thnh, TS. Phm Vn Ton

    Chng 6 TS. L Vn Hng, PGS.TS. Nguyn Xun Thnh

    Lnh vc Cng ngh vi sinh vt rt rng v rt a dng, y mi ch cp c mt phn ca cng ngh vi sinh vt trong thm canh cy trng, bo v thc vt v x l nhim mi trng.

    Trong qu trnh bin son chc chn khng trnh khi thiu st. Rt mong nhn c nhiu kin ng gp ca cc nh khoa hc, cc bn ng nghip v cc c gi cht lng gio trnh ngy cng cao hn.

    Chng ti xin chn thnh cm n.

    Tp th tc gi

  • Chng mt

    lch s v trin vng ca Cng ngh sinh hc v cng ngh vi sinh vt trong nng nghip

    I . Khi nim chung

    1. Thut ng

    * Cng ngh sinh hc l cc qu trnh sn xut quy m cng nghip c s tham gia ca cc tc nhn sinh hc ( mc c th, t bo hoc di t bo) da trn cc thnh tu tng hp ca nhiu b mn khoa hc, phc v cho vic gia tng ca ci vt cht ca x hi v bo v li ch ca con ngi.

    Cng ngh sinh hc l mt lnh vc khoa hc cng ngh rt rng, c th chia cng ngh sinh hc thnh cc ngnh sau:

    + Cng ngh vi sinh vt: L ngnh cng ngh nhm khai thc tt nht kh nng k diu ca c th vi sinh vt. Nhim v ca cng ngh vi sinh l to ra c iu kin thun li cho cc vi sinh vt hot ng vi hiu sut cao nht, phc v cho vic lm tng ca ci vt cht ca x hi, p ng nhu cu cuc sng ca con ngi v cn bng sinh thi mi trng.

    + Cng ngh t bo: Cc t bo ng, thc vt vi b my di truyn c trng cho tng loi ging c to iu kin pht trin trong cc mi trng xc nh v an ton. K thut nui cy m c coi l l k thut ch yu ca cng ngh t bo.

    + Cng ngh gen: L ngnh cng ngh s dng cc phng php thc nghim ng dng cc thnh tu ca sinh hc phn t, di truyn hc phn t to nn cc t hp tnh trng di truyn mong mun mt loi sinh vt. T gip iu khin theo nh hng tnh di truyn ca sinh vt. Cng ngh gen c coi l mi nhn ca cng ngh sinh hc, l cha kha gip m ra nhng ng dng mi trong cng ngh vi sinh vt.

    2. Ni dung v yu cu ca mn hc

    + Nm c nguyn l c bn ca cng ngh vi sinh vt, v bn cht ca tng loi ch phm vi sinh vt, quy trnh cng ngh, hiu qu tc dng v cch s dng ca tng loi ch phm dng trong lnh vc nng nghip v x l ph thi nng, cng nghip chng nhim mi trng.

    + nh hng trong nghin cu v cc lnh vc ca cng ngh vi sinh vt to ra nhiu loi ch phm vi sinh vt hu ch ng dng trong sn xut nng nghip v phc v c lc cho hot ng sng ca con ngi.

    + Tuyn truyn v hng dn ngi dn s dng cc loi ch phm vi sinh vt, nhm to ra nhiu ca ci vt cht v bo v mi trng sinh thi xanh sch, pht trin nn nng nghip bn vng.

    II. Lch s ca cng ngh sinh hc v ch phm vi sinh vt Lch s pht trin ca cng ngh sinh hc (CNSH) i t sinh hc m t n sinh hc thc

    nghim, nhng bc tin b ca khoa hc v s sng gn lin vi s tin b ca vt l, ho hc, c hc v c ton hc. S gn b y trc ht l do vic a vo ngnh sinh hc cc phng php nghin cu mi, cc thit b, cng c c kh nng gip con ngi ngy cng i nhng bc su hn vo th gii v cng ca s sng. Cc phng php ha hc gip chng ta tm hiu thnh phn ca c th v vai tr ca cc i phn t. Knh hin vi in t gip chng ta nhn thy v

  • chp nh cc cu trc vi m ca t bo, v gn y cn chp c c phn t protein ang hnh thnh vi s tham gia ca cc phn t ARN thng tin trn ribosome. nh chp chng minh cho cc gi thuyt trc v n nay v c bn cc qu trnh quan trng nht ca s sng nh di truyn, sinh trng pht trin, quang hp, h hp... u c m t, l gii chi tit mc phn t trong hu ht cc sch gio khoa.

    Tt c mi tch lu v lng s dn n cc bc nhy vt v cht. Thp nin 1980 - 1990 v cc nm sau ang chng kin mt s kin nhy vt v cht: l s ra i v bng n ca CNSH hay c gi l Cuc cch mng CNSH. Trong nng nghip cn gi l Cuc cch mng xanh ln th hai.

    CNSH khng phi l mt mn khoa hc nh ton, l, ho, sinh hc phn t,... m l mt phm tr sn xut. Bn thn Cng ngh gen khng phi l CNSH, m ch l mt thnh phn ch cht v l c s gip cho s tin b nhanh chng ca CNSH.

    Cc tc nhn di t bo nh enzyme cng c th tham gia vo qu trnh CNSH, n l mt nhnh quan trng ca CNSH. Nng nghip v cng nghip truyn thng khng phi l CNSH, v khng s dng tng hp cc thnh tu hin i ca nhiu b mn khoa hc, nhng CNSH c th ng gp rt ln vo nng nghip v cng nghip ch bin a hai ngnh sn xut truyn thng ny vo v tr mi.

    CNSH khng ch to ra thm ca ci vt cht, m cn hng vo vic bo v v tng cht lng cuc sng con ngi.

    Lch s pht trin ca vi sinh vt c th chia ra 3 giai on:

    a) Giai on trc khi pht hin ra th gii vi sinh vt

    T xa xa, nm 372 - 287 trc Cng nguyn, nh trit hc c Hy Lp (theo Phrastes) trong tp Nhng quan st v cy ci coi cy h u nh mt ngun bi b li sc lc cho t. Nhn xt ny c nhng ngi c La M quan tm vo nhng nm 30 trc cng nguyn. H ngh lun canh gia cy ho tho vi cy h u.

    Trc th k 15, tt c nhng s kin xy ra trong t nhin v trong cuc sng con ngi u c cho l "do Cha tri nh sn hay ma qu m hnh". Nhng con ngi khi cng bit p dng mt s quy lut tt yu ca thin nhin vo trong cuc sng, nh: men nu ru, xen canh hoc lun canh gia cy ho tho vi cy h u... H khng c khi nim v bn cht ca cc cng ngh, m hon ton lm theo kinh nghim v cm tnh. Tuy nhin, T tin ca chng ta rt thnh tho trong vic s dng cc phng php vi sinh vt ch bin thc phm.

    b) Giai on pht hin ra th gii vi sinh vt

    Th k 17, nh bc hc ni ting ngi H Lan - An Tn Van L Ven Hc (1632 -1723) ch to c loi dng c bng nhiu lp knh ghp li vi nhau c phng i 160 ln, l knh hin vi nguyn thu. Bng loi dng c ny An Tn Van L Ven Hc pht hin ra mt th gii mi l th gii huyn o ca cc loi vi sinh vt. ng khng ch l ngi u tin pht hin ra th gii vi sinh vt, m cn c rt nhiu cng trnh khoa hc c bn c ng vit trong tuyn tp Nhng b n ca thin nhin nm 1695.

    u th k 19, nhiu cng trnh khoa hc ra i trong phi k n cc cng trnh nghin cu ca nh bc hc ni ting ngi Php - Pasteur (1822 - 1895), tip l Ivanopkii (1864), Helrigell v Uyn Fac (1886), Vinagratxkii, BeyJerinh, Kk...Nhng cng trnh nghin cu ca h l c s cho s pht trin ca cng ngh vi sinh, nh mt lot cc loi ch phm vi sinh vt ra i,... Pasteur ch ra rng vi sinh vt ng vai tr quyt nh trong qu trnh ln men. Kt qu nghin cu ca Pasteur l c s cho s pht trin ca cng nghip ln men v sn xut dung mi hu c nh: axeton (acetone), ethanol, butanol, izopropanol...

  • c) Giai on sn xut v ng dng cng ngh vi sinh vt

    Cui th k 19 u th k 20 Pasteur ch thnh cng Vaccine phng bnh di (1885); nm 1886 Hellrigel v Uyn Fac tm ra c ch ca qu trnh c nh nit phn t; nm 1895 - 1900 ti Anh , M, Ba Lan v Nga bt u sn xut ch phm vi sinh vt c nh nit phn t; nm 1907 M ngi ta gi ch phm vi sinh vt ny l nhng ch nit; nm 1900 - 1914 nhiu nc trn th gii trin khai sn xut ch phm vi sinh vt: Canaa, Tn Ty Lan, o. Theo Fret v cng s, th trong thi gian ny c 10 nh my x nghip sn xut ch phm vi sinh vt c nh

    nit phn t, trong c 9 x nghip chu u v mt x nghip Tn Ty Lan. T nhiu cng trnh nghin cu c cng b. T nm1964 vn c nh nit phn t c coi l mt trong hai vn quan trng nht ca Chng trnh sinh hc quc t (IBP) Nhiu nh khoa hc v Mi nt sn r cy h u l mt nh my sn xut phn m t hon.

    Nh c Chng trnh trn nhiu loi ch phm vi sinh vt c ra i, c p dng trong nhiu lnh vc nng nghip nh: Ch phm vi sinh vt ng ho nit phn t; Ch phm vi sinh vt a chc nng; Ch phm vi sinh vt dng trong bo v thc vt; Vaccine phng chng cc loi bnh cho ngi, gia sc gia cm; Ch phm vi sinh vt x l nhim mi trng...

    Vit Nam, nghin cu v ch phm vi sinh vt c tin hnh t nhng nm u ca thp k 60 n sau nhng nm 80 mi c a vo cc chng trnh khoa hc cp Nh nc nh: Sinh hc phc v nng nghip giai on 1982-1990, Chng trnh "Cng ngh sinh hc" KC.08 giai on 1991-1995, Chng trnh "Cng ngh sinh hc phc v pht trin nng, lm nghip bn vng, bo v mi trng v sc kho con ngi" KHCN.02 giai on 1996-2000 v chng trnh "Nghin cu khoa hc v pht trin cng ngh sinh hc" giai on sau 2001. Ngoi cc chng trnh Quc gia nhiu B, Ngnh cng trin khai nhiu ti, d n v vn ny.

    III. ng dng ca cng ngh vi sinh vt

    1. Trong lnh vc y t

    Tnh hnh sc kho ca nhn loi hin ang trong tnh trng ng lo ngi. Hu nh lc no cng c khong 1/3 dn s ton cu trng thi bt n. Cng ngh vi sinh ng gp trong vic tm kim nhiu loi dc phm quan trng, chn on v iu tr nhiu loi bnh him ngho cho con ngi, gia sc gia cm.

    + Vaccine: Trong qu trnh tm kim cc bin php, thuc phng v tr cc loi bnh truyn nhim cng ngh vi sinh to ra vaccine, nht l vaccine th h mi. Vaccine th h mi c nhng u dim l: Rt an ton cho ngi s dng v khng ch t cc vi sinh vt gy bnh, gi thnh h v khng nui cy virus trn phi thai g hay cc t chc m ng vt vn rt phc tp v tn km.

    - Vaccine ribosome: Cu to t ribosome ca tng loi vi khun gy bnh (thng hn, t, dch hch..), u im ca loi vaccine ny l t c v c tnh min dch cao.

    - Vaccine cc mnh ca virus: L vaccine ch to t glycoprotein ca v virus gy bnh nh virus cm...

    - Vaccine k thut gen: L vaccine ch to