Tìm hiểu ảnh hưởng của auxin và cytokinnin đến sự tăng trưởng của vi tảo nitzsxchia sp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Lê Thị Nụ

TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA
AUXIN VÀ CYTOKININ ĐẾN SỰ TĂNG
TRƯỞNG CỦA VI TẢO NITZSCHIA SP.

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh – 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Lê Thị Nụ

TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA
AUXIN VÀ CYTOKININ ĐẾN SỰ TĂNG
TRƯỞNG CỦA VI TẢO NITZSCHIA SP.
Chuyên ngành : Sinh học thực nghiệm
Mã số
: 60.42.30

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ THỊ TRUNG

hành phố Hồ Chí Minh – 2011

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến
 Giáo viên hướng dẫn - TS. Lê Thị Trung. Cô đã tận tâm chỉ bảo, hướng dẫn, truyền
đạt những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu trong thực hành thí nghiệm cũng
như trong cuộc sống và ln tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tơi trong suốt q trình
tơi thực hiện luận văn.
 Quý Thầy Cô khoa Sinh - trường Đại học Sư phạm Tp. Hồ Chí Minh và trường Đại
học Khoa học Tự nhiên Tp. Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức
và tạo niềm tin vững chắc cho tơi để tơi có thể tự tin bước vào q trình nghiên cứu
và hồn thành luận văn.
 CN. Hồ Thị Mỹ Linh - phịng thí nghiệm Sinh lý thực vật Trường Đại học Sư Phạm
Tp. Hồ Chí Minh, đã nhiệt tình giúp đỡ hóa chất cũng như trang thiết bị thí nghiệm
và đã tạo điều kiện thuận lợi cho tơi làm việc tại phịng thí nghiệm.
 Th.S. Võ Hồng Trung, Th.S. Huỳnh Thị Ngọc Như - trường Đại học Khoa học Tự
nhiên đã nhiệt tình giúp đỡ tơi và cùng tơi chia sẻ những khó khăn trong suốt quá
trình thực hiện đề tài.
 Tập thể lớp cao học khóa 19 đã cùng tơi học tập nghiên cứu, cùng giúp đỡ lẫn nhau,
và chia sẻ kinh nghiệm q báu để cùng nhau hồn thành tốt cơng việc.
 Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Cha, Mẹ, Anh, Chị, Em trong
gia đình, đặc biệt là Chồng và Con trai đã luôn ở bên tôi, động viên, ủng hộ tôi về
mọi mặt, là chỗ dựa vững chắc, là động lực mạnh mẽ giúp tơi vượt qua mọi khó
khăn, thử thách để tơi hồn thành tốt nhiệm vụ của mình.


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................. 3
MỤC LỤC ................................................................................................... 4

KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................................. 6
DANH MỤC ẢNH ...................................................................................... 7
DANH MỤC HÌNH .................................................................................... 9
DANH MỤC BẢNG ................................................................................. 11
MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1
Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU........................................................ 3
1.1. Tảo silic .................................................................................................................. 3
1.2. Vị trí phân loại ........................................................................................................ 4
1.3. Cấu tạo tế bào ......................................................................................................... 4
1.4. Các hình thức sinh sản của tảo silic ....................................................................... 6
1.5. Di chuyển................................................................................................................ 9
1.6. Dinh dưỡng ........................................................................................................... 10
1.7. Các phương pháp nuôi cấy vi tảo và đặc điểm của đường cong tăng trưởng ...... 11
1.8. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi tảo ........................................... 14
1.9. Một số kỹ thuật nuôi cấy vi tảo ............................................................................ 18
1.9.1. Đảo trộn ........................................................................................................ 18
1.9.2. Bình ni cấy ................................................................................................. 18
1.9.3. Lựa chọn và chuẩn bị môi trường ................................................................. 19
1.9.4. Phương pháp khử trùng................................................................................. 20
1.9.5. Phương pháp phân lập .................................................................................. 21
1.10. Vai trị của vi tảo ................................................................................................ 22
1.10.1. Lợi ích .......................................................................................................... 22
1.10.2. Tác hại ......................................................................................................... 24

Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ....................................... 25
2.1 Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................... 25


2.2 Phương pháp .......................................................................................................... 25

Chương 3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN ................................................... 37
3.1. Kết quả phân lập ................................................................................................... 37
3.2. Kết quả tinh sạch .................................................................................................. 37
3.3. Định danh ............................................................................................................. 38
3.4 Nuôi thích nghi trong điều kiện phịng thí nghiệm ............................................... 41
3.5. Mơi trường ni thích hợp ................................................................................... 41
3.6. Mật độ cấy chuyền thích hợp .............................................................................. 45
3.7. Thời điểm cấy chuyền thích hợp .......................................................................... 50
3.8. Ảnh hưởng của auxin ở các nồng độ khác nhau lên sự sinh trưởng của vi tảo
Nitzschia palea ............................................................................................................ 54
3.9. Ảnh hưởng của cytokinin ở các nồng độ khác nhau lên sự sinh trưởng của vi tảo
Nitzschia palea ............................................................................................................ 70
3.10. Ảnh hưởng kết hợp của AIA và BA ................................................................... 86

Chương 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................... 99
4.1.Kết luận ................................................................................................................. 99
4.2.Đề nghị: ................................................................................................................. 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................... 100


KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
AIA

Acid indole 3-acetic

ATP

Adenosine triphosphate

BA

Benzyladenin

CĐHH

Cường độ hô hấp

CĐQH

Cường độ quang hợp

EDTA

Ethylen diamine tetraacetic acid

et. al.

Những người khác (cộng sự)

GA

Gibberellic acid (Gibberellin)

HS Chu #10

Half Streng Chu #10

ml

mililit

N

Ngày

ppm

parts per million (phần triệu)

tb

tế bào

Tp. HCM

Thành phố Hồ Chí Minh

µL

microlit

µM

micromol/lit


DANH MỤC ẢNH
Ảnh 3.1: Các tế bào Nitzschia sp. lẫn với các tế bào khác trước khi phân lập .......... 40
Ảnh 3.2: Tế bào Nitzschia sp. riêng lẻ (x40). ............................................................ 40

Ảnh 3.3: Hình thái tế bào Nitzschia sp. trong mơi trường ni dưới kính vi quang học

41

Ảnh 3.4: Mặt trong của vỏ tế bào dưới kính hiển vi điện tử quét ............................. 41
Ảnh 3.5: Phần đầu của vỏ tế bào ở mặt trong dưới kính hiển vi điện tử quét ........... 41
Ảnh 3.6: Mặt ngoài của vỏ tế bào dưới kính hiển vi điện tử quét ............................. 42
Ảnh 3.7: Tế bào Nitzschia palea đang ở giai đoạn phân chia (x40).......................... 44
Ảnh 3.8: Hình thái tế bào N.palea trong Mơi trường Half Strength Chu #10........... 44
Ảnh 3.9: Hình thái tế bào N.palea trong Mơi trường Combo ................................... 45
Ảnh 3.10: Hình thái tế bào N.palea trong Môi trường BG 11 ................................... 46
Ảnh 3.11. Màu dịch nuôi của 3 môi trường tương ứng ............................................. 46
Ảnh 3.12: Hình thái tế bào N.palea trong Mơi trường BG 11 ở mật độ xuất phát 2,5.103
tb/ml............................................................................................................................ 49
Ảnh 3.13: Hình thái tế bào N.palea trong Mơi trường BG 11 ở mật độ xuất phát 5.103 tb/ml
.................................................................................................................................... 49
Ảnh 3.14: Hình thái tế bào N.palea trong Mơi trường BG 11 ở mật độ xuất phát 7,5.103
tb/ml............................................................................................................................ 50
Ảnh 3.15: Hình thái tế bào N.palea trong Môi trường BG 11 ở mật độ xuất phát 10.103
tb/ml............................................................................................................................ 51
Ảnh 3.16: Hình thái tế bào N.palea trong môi trường BG 11 khi cấy chuyền vào ngày thứ 3
.................................................................................................................................... 54
Ảnh 3.17: Hình thái tế bào N.palea trong môi trường BG 11 khi cấy chuyền vào ngày thứ 4
.................................................................................................................................... 55
Ảnh 3.18. Hình thái tế bào N.palea trong môi trường BG 11 khi cấy chuyền vào ngày thứ 5
.................................................................................................................................... 55
Ảnh 3.19. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường chuẩn ..................................... 58
Ảnh 3.20. Hình thái tế bào N.palea trong môi trường bổ sung AIA 10-6 g/ml .......... 59
Ảnh 3.21. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường bổ sung AIA 10-8 g/ml .......... 60
Ảnh 3.22. Hình thái tế bào N.palea trong môi trường bổ sung AIA 10-10 g/ml ......... 60

Ảnh 3.23. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường chuẩn ..................................... 65
Ảnh 3.24. Hình thái tế bào N.palea trong môi trường bổ sung AIA 10-12 g/ml ......... 65


Ảnh 3.25. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường bổ sung AIA 10-14 g/ml ......... 66
Ảnh 3.26. Hình thái tế bào N.palea trong môi trường chuẩn .................................... 70
Ảnh 3.27. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường bổ sung AIA 10-16 g/ml ......... 71
Ảnh 3.28. Hình thái tế bào N.palea trong môi trường bổ sung AIA 10-18 g/ml ......... 71
Ảnh 3.29. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường bổ sung AIA 10-20 g/ml ......... 72
Ảnh 3.30. Hình thái tế bào N.palea trong môi trường chuẩn .................................... 77
Ảnh 3.31. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường bổ sung BA 10-6 g/ml............ 77
Ảnh 3.32. Hình thái tế bào N.palea trong môi trường bổ sung BA 10-8 g/ml............ 78
Ảnh 3.33 Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường bổ sung BA 10-10 g/ml ........... 79
Ảnh 3.34. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường chuẩn ..................................... 83
Ảnh 3.35. Hình thái tế bào N.palea trong môi trường bổ sung BA 10-12 g/ml .......... 84
Ảnh 3.36. Hình thái tế bào N.palea trong môi trường bổ sung BA 10-14 g/ml .......... 84
Ảnh 3.37. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường chuẩn .................................... 88
Ảnh 3.38. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường bổ sung BA 10-16 g/ml .......... 89
Ảnh 3.39. Hình thái tế bào N.palea trong môi trường bổ sung BA 10-18 g/ml .......... 89
Ảnh 3.40. Hình thái tế bào N.palea trong môi trường bổ sung BA 10-20 g/ml .......... 90
Ảnh 3.41. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường chuẩn ..................................... 95
Ảnh 3.42. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường bổ sung AIA 10-18 kết hợp với BA 1018

................................................................................................................................. 95

Ảnh 3.43. Hình thái tế bào N.palea trong mơi trường bổ sung AIA 10-20 kết hợp với BA 1018

................................................................................................................................. 96

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cấu trúc tế bào tảo silic ............................................................................... 6
Hình 1.2: Sơ đồ minh họa cấu trúc tế bào (a) và chu kỳ tế bào (b) của một tế bào tảo silic
theo mặt cắt ngang. ...................................................................................................... 7
Hình 1.3: Vịng đời của tảo silic ................................................................................. 9
Hình 1.4: Đường cong tăng trưởng của vi tảo trong điều kiện nuôi cấy hàng loạt (a) và sự
thay đổi tương ứng của tốc độ tăng trưởng (b)........................................................... 12
Hình 2.1: Mơ hình vợt lưới phiêu sinh ...................................................................... 27
Hình 2.2: Các thao tác tạo đầu pipette ....................................................................... 28
Hình 2.3: Buồng đếm hồng cầu ................................................................................. 33
Hình 2.4: Quy ước đếm tế bào................................................................................... 33
Hình 3.1: Đường cong tăng trưởng của Nitzschia palea trong các môi trường Half Strength
Chu #10, Combo và BG 11 ........................................................................................ 47
Hình 3.2: Đường cong tăng trưởng của Nitzschia palea trong các môi trường ở các mật độ
xuất phát khác nhau .................................................................................................... 52
Hình 3.3: Đường cong tăng trưởng của N.palea ở các thời điểm cấy chuyền ......... 57
Hình 3.4: Đường cong tăng trưởng của N.palea trong các môi trường bổ sung AIA 10-6
g/ml, 10-8 g/ml, 10-10 g/ml........................................................................................... 62
Hình 3.5: Cường độ quang hợp của vi tảo N. palea trong các môi trường bổ sung AIA 10-6
g/ml, 10-8 g/ml, 10-10 g/ml........................................................................................... 63
Hình 3.6: Cường độ hô hấp của vi tảo N. palea trong các môi trường bổ sung AIA ở các
nồng độ 10-6 g/ml, 10-8 g/ml, 10-10 g/ml ..................................................................... 64
Hình 3.7: Đường cong tăng trưởng của N.palea trong các môi trường bổ sung AIA ở các
nồng độ 10-12 g/ml, 10-14 g/ml .................................................................................... 67
Hình 3.8: Cường độ quang hợp của vi tảo N. palea trong các mơi trường bổ sung AIA 10-12
g/ml, 10-14 g/ml ........................................................................................................... 69
Hình 3.9: Cường độ hô hấp của vi tảo N. palea trong các môi trường bổ sung BA 10-12 g/ml,
10-14 g/ml .................................................................................................................... 69
Hình 3.10: Đường cong tăng trưởng của N.palea trong các môi trường bổ sung AIA ở các
nồng độ 10-16 g/ml, 10-18 g/ml, 10-20 g/ml ................................................................... 74

Hình 3.11: Cường độ quang hợp của vi tảo N. palea trong các môi trường bổ sung AIA ở
các nồng độ 10-16 g/ml, 10-18 g/ml, 10-20 g/ml ............................................................ 75


Hình 3.12: Cường độ hơ hấp của vi tảo N. palea trong các môi trường bổ sung AIA ở các
nồng độ 10-16 g/ml, 10-18 g/ml, 10-20 g/ml ................................................................... 76
Hình 3.13: Đường cong tăng trưởng của N.palea trong các môi trường bổ sung BA ở các
nồng độ 10-6 g/ml, 10-8 g/ml, 10-10 g/ml ..................................................................... 80
Hình 3.14: Cường độ quang hợp của vi tảo N. palea trong các môi trường bổ sung BA ở các
nồng độ 10-6 g/ml, 10-8 g/ml, 10-10 g/ml ..................................................................... 82
Hình 3.15: Cường độ hơ hấp của vi tảo N. palea trong các môi trường bổ sung BA ở các
nồng độ 10-6 g/ml, 10-8 g/ml, 10-10 g/ml ..................................................................... 82
Hình 3.16: Đường cong tăng trưởng của N.palea trong các môi trường bổ sung BA ở các
nồng độ 10-12 g/ml, 10-14 g/ml..................................................................................... 86
Hình 3.17: Cường độ quang hợp của vi tảo N. palea trong các môi trường bổ sung BA 10-12
g/ml, 10-14 g/ml ........................................................................................................... 87
Hình 3.18: Cường độ hơ hấp của vi tảo N. palea trong các môi trường bổ sung BA 10-12
g/ml, 10-14 g/ml ........................................................................................................... 88
Hình 3.19: Đường cong tăng trưởng của N.palea trong các môi trường bổ sung BA ở các
nồng độ 10-16 g/ml, 10-18 g/ml, 10-20 g/ml ................................................................... 92
Hình 3.20: Cường độ quang hợp của vi tảo N. palea trong các môi trường bổ sung BA ở các
nồng độ 10-16 g/ml, 10-18 g/ml, 10-20 g/ml ................................................................... 93
Hình 3.21: Cường độ hô hấp của vi tảo N. palea trong các môi trường bổ sung BA ở các
nồng độ 10-16 g/ml, 10-18 g/ml, 10-20 g/ml ................................................................... 94
Hình 3.22: Đường cong tăng trưởng của N.palea trong các môi trường bổ sung AIA 10-18
g/ml kết hợp BA 10-18 g/ml, môi trường bổ sung AIA 10-20 g/ml kết hợp BA 10-18 g/ml

97

Hình 3.23: Cường độ quang hợp của N. palea trong các môi trường bổ sung AIA 10-18 g/ml

kết hợp BA 10-18 g/ml, môi trường bổ sung AIA 10-20 g/ml kết hợp BA 10-18 g/ml . 99
Hình 3.24: Cường độ quang hợp của vi tảo N. palea trong các môi trường bổ sung AIA 1018

kết hợp BA 10-18, môi trường bổ sung AIA 10-20 kết hợp BA 10-18 ....................... 99


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Thí nghiệm xác định thời điểm cấy chuyền thích hợp .............................. 35
Bảng 2.2 : Thí nghiệm ảnh hưởng của AIA lên sự sinh trưởng vi tảo ...................... 38
Bảng 2.3: Thí nghiệm ảnh hưởng của BA lên sự sinh trưởng vi tảo ......................... 38
Bảng 3.1: Mật độ tế bào Nitzschia palea trong các môi trường Half Strength Chu #10,
Combo và BG -11....................................................................................................... 47
Bảng 3.2: Tốc độ tế bào Nitzschia palea trong các môi trường HS Chu #10, Combo và BG
11 ................................................................................................................................ 48
Bảng 3.3: Mật độ tế bào N. palea trong các môi trường chuẩn ở các mật độ xuất phát khác
nhau ............................................................................................................................ 52
Bảng 3.4: Tốc độ tăng trưởng/ngày của N.palea ở các mật độ xuất phát ................. 53
Bảng 3.5. Mật độ tế bào N.palea ở các thời điểm cấy chuyền .................................. 56
Bảng 3.6: Tốc độ tăng trưởng của N.palea ở các thời điểm cấy chuyền................... 57
Bảng 3.7. Mật độ tế bào N.palea trong các môi trường bổ sung AIA ở các nồng độ10-6 g/ml,
10-8 g/ml, 10-10 g/ml.................................................................................................... 61
Bảng 3.8 Tốc độ tăng trưởng của vi tảo N.palea trong các môi trường bổ sung AIA ở các
nồng độ 10-6 g/ml, 10-8 g/ml, 10-10 g/ml ..................................................................... 62
Bảng 3.9. Mật độ tế bào N.palea trong các môi trường bổ sung AIA ở các nồng độ 10-12
g/ml và 10-14 g/ml ....................................................................................................... 67
Bảng 3.10. Tốc độ tăng trưởng của vi tảo N.palea trong các môi trường bổ sung AIA ở các
nồng độ 10-12 g/ml và 10-14 g/ml ................................................................................ 68
Bảng 3.11. Mật độ tế bào N.palea trong các môi trường bổ sung AIA ở các nồng độ khác
nhau ............................................................................................................................ 73
Bảng 3.12. Tốc độ tăng trưởng của vi tảo N.palea trong các môi trường bổ sung AIA ở các

nồng độ 10-6 g/ml, 10-8 g/ml, 10-10 g/ml ..................................................................... 74
Bảng 3.13. Mật độ tế bào N.palea trong các môi trường bổ sung BA ở các nồng độ 10-6
g/ml, 10-8 g/ml, 10-10 g/ml .......................................................................................... 80
Bảng 3.14. Tốc độ tăng trưởng của vi tảo N.palea trong các môi trường bổ sung BA ở các
nồng độ 10-6 g/ml, 10-8 g/ml, 10-10 g/ml ..................................................................... 81
Bảng 3.15. Mật độ tế bào N.palea trong các môi trường bổ sung BA ở các nồng độ 10-12
g/ml và 10-14 g/ml ....................................................................................................... 85


Bảng 3.16. Tốc độ tăng trưởng của vi tảo N.palea trong các môi trường bổ sung BA ở các
nồng độ 10-12 g/ml và 10-14 g/ml ................................................................................ 86
Bảng 3.17. Mật độ tế bào N.palea trong các môi trường bổ sung BA ở các nồng độ 10-16
g/ml, 10-18 g/ml và 10-20 g/ml ..................................................................................... 91
Bảng 3.18. Tốc độ tăng trưởng của vi tảo N.palea trong các môi trường bổ sung BA ở các
nồng độ 10-16 g/ml, 10-18 g/ml và 10-20 g/ml............................................................... 92
Bảng 3.19. Mật độ tế bào N.palea trong các môi trường bổ sung AIA 10-18 g/ml kết hợp BA
10-18 g/ml, môi trường bổ sung AIA 10-20 g/ml kết hợp BA 10-18 g/ml ..................... 97
Bảng 3.20. Tốc độ tăng trưởng của vi tảo N.palea trong các môi trường bổ sung AIA 10-18
g/ml kết hợp BA 10-18 g/ml, môi trường bổ sung AIA 10-20 g/ml kết hợp BA 10-18 g/ml

98


MỞ ĐẦU
Tảo nói chung và vi tảo nói riêng có vai trò rất quan trọng trong tự nhiên và trong đời
sống nhân loại. Tảo sản xuất sản phẩm sơ cấp trong đại dương chiếm 71% bề mặt trái đất,
trực tiếp hoặc gián tiếp hỗ trợ cuộc sống ở các vùng biển, rất có ý nghĩa trong năng suất tồn
cầu. Trong các thủy vực nước ngọt, tảo cung cấp ôxy và hầu hết thức ăn sơ cấp cho cá và
các động vật thủy sinh khác, góp phần bảo vệ mơi trường ni thủy sản bằng cách tiêu thụ
bớt lượng muối khống dư thừa (Andersen, 2005).

Tảo phân bố rộng rãi, những tảo sống ở tầng nước mặt được gọi là Tảo phù du
(Phytoplankton) còn những tảo sống bám dưới đáy thủy vực, bám trên các vật sống hay
thành tàu thuyền được gọi là Tảo đáy (Phytobentos) (Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Hoài Hà,
2006). Trong thực vật phù du, tảo silic là loài tảo đơn bào, có kích thước hiển vi, thường
chiếm khoảng 60-70% về số lồi cũng như sinh vật lượng, có khi lên đến 84% về số loài và
99% về sinh vật lượng (Trương Ngọc An, 1993).
Với những tầm quan trọng nêu trên, vi tảo được các nhà nghiên cứu chú ý với mong
muốn có thể khai thác được các nguồn lợi từ chúng phục vụ cho đời sống và sản xuất.
Trên thế giới, nhiều phương pháp và môi trường nuôi cấy cơ bản được sử dụng và
phát triển vào cuối những năm 1800 và đầu những năm 1900. Ferdinand Cohn người Đức
(1850), người sáng lập ra vi khuẩn, đã thành công trong việc giữ các tảo đơn bào
Haematococcus (Chlorophyceae) trong phòng thí nghiệm của mình ở Breslau (Ba Lan).
Miquel, một nhà vi sinh vật học, là người đầu tiên phân lập và thiết lập môi trường nuôi cấy
vi tảo nước ngọt và tảo silic nước mặn. Droop (1967) cung cấp một phương pháp mới là sử
dụng kháng sinh để xử lý vi tảo. Nhiều nhà khoa học khác cũng có những đóng góp kiến
thức về ni cấy tảo trong các thập kỷ của thế kỷ 19 (Andersen, 2005).
Ở Việt Nam, đã có những nghiên cứu về ảnh hưởng của chất điều hòa sinh trưởng
thực vật lên tảo như: Nghiên cứu sự hiện diện và vai trò của các chất điều hòa tăng trưởng
thực vật ở tảo lam Spirulina plantensis (Lê Thị Phương Hồng, Bùi Trang Việt, Phạm Thành
Hổ, năm 1997). Chất trích chứa hormon tăng trưởng thực vật từ tảo Chlorella pyrenoidosa
có tác dụng kích thích sự tăng trưởng tế bào trong nuôi cấy in vitro (Lê Thị Phương Hồng
và cộng sự, 2002). Ảnh hưởng của AIA và GA 3 đến loài Chaetoceros subtilis và
Chaetoceros lauderi (Nguyễn Thị Kim Ánh, 2008). Bước đầu khảo sát ảnh hưởng của các


chất điều hòa sinh trưởng thực vật đến sự tăng trưởng của vi tảo Thalassiosira sp. (Huỳnh
Thị Ngọc Như, 2010).
Trên thế giới, việc sử dụng môi trường nuôi nhân tạo để nghiên cứu sinh lý vi tảo khá
phổ biến nhưng ở Việt Nam, phương pháp này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi. Vai trò của
các chất điều hòa sinh trưởng thực vật được hiểu biết và sử dụng rộng rãi ở thực vật bậc cao

nhưng với vi tảo còn nhiều hạn chế.
Từ những thực tế trên, chúng tôi chọn đề tài: “Tìm hiểu ảnh hưởng của auxin và
cytokinin đến sự tăng trưởng của vi tảo Nitzschia sp.”
Mục tiêu của đề tài:
 Phân lập và định danh đối tượng Nitzschia sp. qua quan sát hình thái, cấu trúc vỏ
silic dưới kính hiển vi điện tử quét và bằng phương pháp sinh học phân tử.
 Tìm mơi trường ni cấy, mật độ tế bào xuất phát, thời điểm cấy chuyền thích hợp
cho sự tăng trưởng của lồi vi tảo này.
 Tìm hiểu ảnh hưởng của các chất điều hòa sinh trưởng thực vật là auxin và cytokinin
ở các nồng độ khác nhau đến sự tăng trưởng của Nitzschia sp.
Đề tài được thực hiện tại phịng thí nghiệm sinh lý thực vật trường Đại học Sư phạm
Tp. HCM. Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 11/2010 – 09/2011.


Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tảo silic
Tảo silic là loại tảo đơn bào có kích thước hiển vi. Hai mảnh vỏ thấm silic và thủng
lỗ theo nhiều dạng khác nhau đặc trưng cho từng loài (Taylor & Francis Group, 2006). Ở
nhiều loài, các tế bào nối với nhau thành chuỗi dài, một số loài từng tế bào sống riêng lẻ,
một số ít lồi dùng chất keo tiết ra bám vào vật thể khác sống cố định (Trương Ngọc An,
1993). Đây là ngành chiếm ưu thế trong nhóm thực vật phiêu sinh. Trong đó, lớp tảo silic
(Bacillariophycea) gọi là Diatom giữ một vai trị rất quan trọng. Tảo silic có số loài nhiều
thứ hai sau tảo lục. Trong nước, thành phần tảo silic phong phú nhất ở độ sâu 5-30m, nhưng
sinh khối lại thường đạt mức cao nhất ở độ sâu 20-50m . Khi sống bám tảo silic tạo nên một
lớp trơn màu nâu. Trong các thủy vực nước ngọt tảo silic lơng chim chiếm ưu thế về thành
phần lồi. Khi nồng độ muối tăng cao thì hầu như tảo silic trung tâm hoàn toàn chiếm ưu thế
(Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Hoài Hà, 2006).
Lớp tảo silic được chia làm hai bộ, căn cứ vào sự đối xứng của cấu trúc vỏ (Taylor &
Francis Group, 2006) :
Bộ tảo silic trung tâm (Centrales Schutt) : Tế bào dạng đĩa tròn, bầu dục, dạng hộp

tròn, nhiều cạnh hoặc dạng ống. Vân hoa trên mặt vỏ sắp xếp theo dạng đối xứng tỏa tia từ
một điểm hoặc nhiều điểm làm trung tâm. Trên mặt vỏ tế bào thường có những gai, lơng
hay u lồi. Thể sắc tố dạng hạt nhỏ, hình đĩa nhỏ, gồm nhiều đĩa (Trương Ngọc An, 1993;
Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Hoài Hà, 2006).
Bộ tảo silic lông chim (Pennales) : Tế bào dạng sợi, dạng chuỗi, dạng hình que, hình
gậy, … Mặt vỏ tế bào hình thoi dài, hình chữ nhật,… Vân hoa trên mặt vỏ tế bào sắp xếp
theo dạng đối xứng hai bên. Phần lớn các loài trong bộ tảo này sống chủ yếu ở nước ngọt,
trong ao hồ hoặc sống bám vào rong biển, hoặc các vật thể khác. Thể sắc tố trong tế bào
thường dạng tấm, dạng bản và số lượng rất ít, sắc lạp lớn, hình phiến chữ H hay hình sao, có
1 đến 2 cái (Phạm Hồng Hộ, 1972). Một số ít có nhiều đĩa nhỏ, khơng có hạt pyrenoid, một
số ít có hạt pyrenoid trần khơng có bao tinh bột (Trương Ngọc An, 1993; Nguyễn Lân
Dũng, Nguyễn Hoài Hà, 2006).
Các tế bào của các loài thuộc họ tảo Nitzschia (Nitzschiceae Schroeder) thường hình
que, hình gậy, có nhiều biến dạng. Ở hai mặt vỏ đều có rãnh dài hình ống nằm ở trên gờ
xương thuyền và lệch về một bên. Trên mặt vỏ khơng có cấu tạo các nốt, lát cắt ngang tế


bào hơi có dạng củ ấu. Trên gờ xương thuyền có những cấu tạo điểm nhỏ. Mặt vịng vỏ tế
bào thường hình que dài, hẹp, có khi cong. Thể sắc tố thường có hai cái tấm nhỏ, rất ít lồi
có nhiều thể sắc tố (Trương Ngọc An, 1993).
Các cá thể thuộc chi tảo Nitzschia (Nitzschia Hassall) thường sống riêng lẻ hoặc nối
với nhau thành chuỗi dạng bản, dạng que dài. Mặt vỏ của các lồi thuộc chi này thường là
hình que biến dạng như thành hình thoi rất hẹp, cong hình chữ “S”. Ở mép mặt vỏ có cấu
tạo gờ xương thuyền, trên gờ có một hàng lỗ trịn rất nhỏ là các điểm xương thuyền, miệng
của lỗ tròn ở phía trong tế bào (Trương Ngọc An, 1993).
Nitzschia sp. là chi tảo silic phân bố rộng rãi, phổ biến trong các môi trường nước
ngọt khác nhau (nước chảy, nước tù) và nước mặn. Qua các nghiên cứu về hình thái học và
đa dạng di truyền, kết quả cho thấy Nitzschia khơng phải chỉ là một lồi mà có thể được chia
thành ba hay nhiều loài (Trobajo R., Clavero E., Chepurnov Va, Sabbe K., Mann Dg,
Ishihara S. và Cox EJ Năm 2009).

1.2. Vị trí phân loại
Giới:

Chromista

Ngành:

Bacillariophyta

Lớp :

Bacillariophyceae

Bộ :

Pennales

Họ :

Nitzschiaceae

Chi :

Nitzschia

( Trương Ngọc An, 1993)

1.3. Cấu tạo tế bào
Tảo silic có cấu tạo đơn bào sống đơn độc hay thành tập đoàn dạng palmella, dạng

sợi, dạng chuỗi, dạng zic-zắc, dạng dải, dạng sao, dạng ống, dạng cây,... Kích thước thay
đổi từ một mm đến vài mm. Tế bào có nhân lưỡng bội. Đặc điểm của lớp tảo này là có thành
tế bào gồm hai mảnh vỏ. Lớp trong là pectin, lớp ngoài là oxid silic. Hai mảnh vỏ (nắp đậy
và đáy) lắp khít vào nhau, bên trong chứa tế bào chất. Nhiều tảo silic có cấu trúc hoa văn
trên mặt vỏ. Hoa văn cấu tạo bởi các lỗ nhỏ hay các rãnh nhỏ. Có khi có các khe hở. Một số
có khả năng di động nhờ nội chất chuyển động trong các khe trên thành tế bào. Tế bào chất
trong suốt, tạo thành lớp mỏng nằm bên dưới thành tế bào hay tạo thành khối nhỏ ở trung
tâm với nhiều sợi sinh chất nối với thành tế bào (Trương Ngọc An, 1993).


Tổng cộng, 99,9% sinh khối tảo là chiếm bởi sáu yếu tố lớn như carbon (C), oxy (O),
hydro (H), nitơ (N), lưu huỳnh (S), phốt pho (P), cùng với canxi (Ca), Kali (K), natri (Na),
clo (Cl), magiê (Mg), sắt (Fe), và silicon (Si). Các yếu tố còn lại chủ yếu là các nguyên tố vi
lượng cần thiết trong xúc tác (Taylor & Francis Group, 2006).
Các tế bào của Nitzschia thường dài, thẳng, và thu hẹp nhưng có thể hình trứng.
Chúng thường là những tế bào đơn lẻ, các tế bào thường chứa hai lạp thể ở vị trí đối nhau ở
mỗi cực của tế bào. Hệ thống rãnh trong Nitzschia là fibulate (xương) trên bề mặt hoặc gần
biên của van. Nitzschia là một chi tương đối lớn với hàng trăm loài nước ngọt và nước biển.
Nitzschia chứa nhiều loài chịu ô nhiễm (Lowe, 1974) đã được sử dụng như các chỉ số của
chất lượng nước bị suy thoái (Whitton et. al., 1991; Whitton và Rott, 1996).
Các tế bào Nitzschia cấu tạo đối xứng hai bên, phần trung tâm hơi lồi hoặc song song
nhưng không bao giờ lõm. Trong một vỏ tảo silic, các hệ thống rãnh của hai vỏ nằm trên các
cạnh đối diện. Sự hình thành vỏ tảo silic diễn ra trong các túi lắng đọng silica, xuất phát từ
bộ máy Golgi, trong đó silica được tích tụ. Các túi tiết cuối cùng kết thúc sản phẩm của
chúng lên bề mặt tế bào ở một vị trí xác định (Taylor & Francis Group, 2006). Mỗi tế bào
có hai lục lạp, nằm đối xứng nhau. Mỗi lục lạp là một đĩa đơn giản (W. Smith, 1856). Các
thể lưới phức tạp là perinuclear chỉ nằm trong phần tế bào chất trung tâm. Ti thể có thưa
thớt trong tế bào chất trung tâm nhưng có nhiều trong phần tế bào chất ngoại vi. Các hạt tạo
tinh bột có màng bao và gần hạt này có những giọt dầu. Các màng bao các hạt tinh bột có
thể là một hỗn hợp của các phần cuối của đĩa lục lạp, tạo điều kiện di chuyển nhanh chóng

cho các sản phẩm quang hợp vào chất nền nhân tinh bột, nơi những giọt dầu đặc trưng có
thể được hình thành. Thành phần lipid chính trong Nitzschia palea là chất béo trung tính
như monogalactosyl, digalactosyl và sulphoquinovosyl diglycerides, glycerol phosphatidyl,
choline phosphatidyl và ethanolamine phosphatidyl, trong đó axid palmitoleic, palmitic,
eicosapentaenoic và traenoic eicosate là những thành phần axid béo chủ yếu. Lipid được
tổng hợp khi có ánh sáng và được dự trữ trong tế bào dưới dạng chất béo trung tính (Tạp chí
Sinh học tế bào, 1963). Các lục lạp chứa diệp lục a và c, caroten. Sản phẩm dự trữ là dầu và
chrysolaminarin. Trong cấu tạo của vách tế bào Nitzschia sp. có chứa nhiều acid alginic và
nhiều loại alginat (Hoàng Thị Sản, 2003). Trong tế bào có các bào quan: nhân, ty thể, thể
golgi, mạng lưới nội chất, ribosome và khơng bào (hình 1.1).


Lục lạp

thylakoid

Nắp

điểm nút
rãnh

Nếp
sườn

Thể Golgi

Khơng
bào
Khơng bào

Ti thể

điểm nút
giữa
điểm nút

Pyrenoid

Hình 1.1: Cấu trúc tế bào tảo silic (http:// www.thallobionta.szm.sk)

1.4. Các hình thức sinh sản của tảo silic
Nitzschia sp. thuộc nhóm tảo silic, sinh sản theo các hình thức:
- Sự phân chia tế bào: Có thể xảy ra theo chiều dọc hoặc ngang (Taylor & Francis
Group, 2006). Mỗi tế bào con nhận một trong hai mảnh vỏ của tế bào mẹ và tự tạo lấy một
mảnh vỏ mới bé hơn lồng vào mảnh vỏ cũ, khi đó nội chất phân đơi, hai mảnh vỏ tách ra
kèm theo một nửa nội chất (hình 1.2). Vì vậy, sau nhiều lần phân bào, kích thước tế bào nhỏ
dần. Đến một lúc nào đó, chúng phải sử dụng hình thức bào tử tăng trưởng để khơi phục lại
kích thước ban đầu (Đặng Thị Sy, 2005).


Mảnh vỏ trên

Rãnh khớp 2
mảnh vỏ
Mảnh vỏ dưới

Phần gắn 2
mảnh vỏ

Hình 1.2: Sơ đồ minh họa cấu trúc tế bào (a) và chu kỳ tế bào (b) của một tế bào tảo

silic theo mặt cắt ngang. 1. Sự phân chia tế bào; 2. Sự tách rời 2 mảnh vỏ; 3. Sự thành lập
các mảnh vỏ mới; 4. Tách thành hai tế bào con; 5,6. Hình thành tế bào trưởng thành.
- Sinh sản bằng bào tử tự thân (autospore): Khi các thế hệ sau có mảnh vỏ q nhỏ
chúng sẽ hình thành nên vỏ tạm thời (perizonium), trong lớp vỏ đó tế bào lớn lên và tạo
thành bào tử tự thân. Bào tử đạt đến kích thước chuẩn sẽ tổng hợp nên hai nắp vỏ mới
(Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Hoài Hà, 2006).
Bào tử có thể được sản xuất trong các tế bào bình thường, trong các tế bào sinh
dưỡng hoặc các cấu trúc chuyên biệt gọi là túi bào tử (Taylor & Francis Group, 2006).
- Trong điều kiện không thuận lợi, đặc biệt là khơ hạn, nhiều nhóm tảo chuyển vào
giai đoạn nghỉ, vách tế bào dày lên để đáp ứng với các chất dinh dưỡng hạn chế hoặc ánh
sáng hạn chế của môi trường, đảm bảo sự tồn tại của loài. Bên trong vách chứa nhân, lục lạp
và vật chất dự trữ dồi dào. Sau một thời gian nghỉ, khi có điều kiện thuận lợi, các bào tử nảy
mầm và giải phóng ra các tế bào sinh dưỡng mới (Taylor & Francis Group, 2006).
Nang nghỉ cũng có thể được hình thành trong điều kiện dinh dưỡng tối ưu (Anderson
al al., 1983; Pfiester, 1984; Parker, 2002). Các yếu tố khác như nhiệt độ, ánh sáng, các chất


dinh dưỡng, vi chất dinh dưỡng, độ mặn cũng ảnh hưởng tới sự kết bào xác (Andersen,
2005). Thời gian nghỉ của nang có thể từ vài tuần (Blackburn at al., 1989; Parker, 2002) đến
vài tháng tùy loài (Rengefors và Anderson, 1998; Kremp và Anderson, 2000).
- Rất ít gặp sinh sản hữu tính ở tảo silic. Một số lồi sinh sống ở nước ngọt có thể
tiến đến gần nhau, nội chất thoát ra khỏi nắp vỏ và tạo nên bao nhầy, sau đó phân chia giảm
nhiễm tạo ra 4 nhân con. Hai nhân con về sau thối hóa đi, hai nhân còn lại sẽ tạo thành 2
giao tử. Chúng kết hợp với 2 giao tử của 2 tế bào bên cạnh và tạo thành 2 hợp tử. Hợp tử sẽ
phát triển 2 nắp vỏ mới của tế bào. Một số tảo silic trung tâm sống ở nước mặn hình thành
nên 2 hay 4 giao tử (tùy lồi) khơng có lơng roi nằm trong tế bào mẹ hay được tung ra
ngồi. Có loài lại sinh ra 16 hay 64 giao tử nhỏ chuyển động nhờ 1 lông roi. Lông roi cấu
tạo bởi 9 đơi sợi ngoại biên nhưng khơng có đơi trung tâm. Khi hai giao tử kết hợp với nhau
sẽ tạo thành hợp tử. Hợp tử về sau sẽ tạo ra hai nắp vỏ để phát triển tiếp (Nguyễn Lân Dũng,
Nguyễn Hồi Hà, 2006).

Sinh sản hữu tính bằng cách sản xuất các giao tử và hợp nhất các giao tử với nhau.
Hình thức sinh sản hữu tính liên quan đến sự tích hợp chất ngun sinh, kết hợp nhân. Giao
tử có thể có hình thái giống hoặc khác với các tế bào sinh dưỡng tùy thuộc vào nhóm tảo,
nhưng sự khác biệt chính là giao tử mang DNA đơn bội. Ở một số loài, cả giao tử đực và
giao tử cái đều di động, số loài khác giao tử cái (trứng) có kích thước lớn hơn và khơng có
khả năng di động. Sự hình thành giao tử phụ thuộc vào: điều kiện dinh dưỡng của môi
trường (đặc biệt là các yếu tố như canxi, nitơ), nhiệt độ, ánh sáng (Taylor & Francis Group,
2006).
Trong chu kì sống của tảo silic pha đơn bội chiếm ưu thế, sự giảm phân xảy ra sau
khi hợp tử nảy mầm (hình 1.2).


Hình 1.3: Vịng đời của tảo silic: 1, tế bào sinh dưỡng; 2,3 tế bào sinh dưỡng phân
chia; 4 tế bào có kích thước nhỏ; 5, tạo giao tử; 6,7 sự thụ tinh; 8, bào tử sinh trưởng; 9, các
tế bào mới được tạo ra từ sự phân bào giảm nhiễm (Taylor & Francis Group, 2006).

1.5. Di chuyển
Với cấu trúc tế bào thì tảo chắc chắn phải chìm. Vì vậy, một trong những vấn đề các
sinh vật phù du phải đối mặt là làm thế nào để giữ cơ thể nổi trong một mức độ thích hợp
cho cuộc sống của chúng. Các thực vật phù du rõ ràng là phải duy trì cho cơ thể nổi gần với
mặt nước, bởi vì chỉ ở đây là có đủ ánh sáng để quang hợp. Sự nổi của một số tảo nâu nhờ
vào các bong bóng khí, ở cyanobacteria nhờ vào khơng bào. Một số tảo khác có được sự nổi
nhờ lực hấp dẫn của chất lỏng. Các không bào trung tâm lớn của tảo silic chứa nhựa tế bào
giúp điều chỉnh sự nổi bằng cách điều tiết lượng nhựa trong tế bào. Một số tảo silic ở biển
nổi vào ban ngày để quang hợp và ban đêm chìm xuống (Taylor & Francis Group, 2006).
Có hai giải pháp mà tảo có thể giữ cơ thể nổi và điều chỉnh hướng di chuyển là bơi
và kiểm sốt sức nổi. Tảo bơi có thể đạt tốc độ 200-500 µm/giây. Tảo có thể vận động được
nhờ roi, các roi này đẩy tế bào dịch chuyển. Đối với cyanobacteria, tảo đỏ Porphyridium
(Rhodophyta), tảo silic, và một số desmids (Chlorophyta) cơ thể chuyển động bằng cách
trượt. Các vi khuẩn cyanobacteria có thể trượt với tốc độ 10 µm/giây hoặc di chuyển bằng

cách "co giật", trong khi di chuyển chúng tiết ra chất nhầy để trượt dễ dàng (Taylor &
Francis Group, 2006).


Trong tảo silic lông chim, sự vận động bị hạn chế đối với các lồi có một rãnh.
Những tảo silic có một đặc tính là di chuyển về phía trước hoặc giật lùi, với tốc độ di
chuyển của chúng là 1-25 µm/giây, nhưng chúng có thể tăng tốc lên đến 100-200 µm/giây.
Tảo silic Raphid có một hệ thống dựa trên bộ khung actin nằm ngay màng bên dưới chất
nguyên sinh tại các rãnh. Thành phần xuyên màng với một chất kết dính ngoại bào là miền
kết nối với các bó actin, và tương tác của chúng là bằng cách nào đó liên quan đến cả độ
bám dính và cơ chế vận động. Vi ống cũng có mặt trong khu vực này, ngoài ra các túi tiết
chứa polysaccharides thường xuất hiện gần các sợi actin tại rãnh, cung cấp các chất nhầy từ
rãnh và bám vào nền trong suốt quá trình trượt (Taylor & Francis Group, 2006).

1.6. Dinh dưỡng
Hầu hết các tảo đều dinh dưỡng tự dưỡng nhờ vào quá trình quang hợp của chúng,
trong đó có Nitzschia sp. Dinh dưỡng tự dưỡng đảm bảo cho các nhu cầu trao đổi chất của
cơ thể bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời là nguồn năng lượng và CO 2 là nguồn carbon để
sản xuất tinh bột và ATP. Các tảo dị dưỡng thường không màu, chúng sử dụng carbon hữu
cơ từ mơi trường ngồi bằng cách dùng các chất hịa tan (dinh dưỡng bằng thẩm thấu) hoặc
bằng cách thực bào. Tảo không tổng hợp được các thành phần cần thiết như vitamin B12
hoặc các axit béo phức tạp mà phải lấy từ mơi trường gọi là khuyết dưỡng. Tảo có thể kết
hợp cả hình thức tự dưỡng và dị dưỡng được gọi là tạp dưỡng (mixotrophy). Sự đóng góp
tương đối của tự dưỡng và dị dưỡng trong sự tăng trưởng ở mỗi lồi là khác nhau. Trong
hình thức tạp dưỡng tảo có thể tự tổng hợp chất hữu cơ thơng qua quá trình quang hợp hoặc
dị dưỡng bổ sung chất dinh dưỡng cần thiết. Tùy điều kiện môi trường mà tự dưỡng hay dị
dưỡng chiếm ưu thế. Một số tạp dưỡng chủ yếu là quang hợp và ít sử dụng nguồn năng
lượng hữu cơ. Một số tạp dưỡng khác đáp ứng hầu hết nhu cầu dinh dưỡng của chúng bằng
cách thực bào và có thể sử dụng một số sản phẩm của quang hợp. Tự dưỡng cố định carbon
và tảo sử dụng thức ăn dạng hạt như là nguồn dinh dưỡng chính (đạm, phospho, sắt) và các

yếu tố tăng trưởng (vitamin, acid amin thiết yếu, acid béo thiết yếu) để thúc đẩy tăng trưởng,
đặc biệt là trong môi trường khắc nghiệt, nơi các nguồn dinh dưỡng có hạn. Dị dưỡng là
quan trọng để thu nhận carbon trong điều kiện ánh sáng hạn chế và ngược lại, tự dưỡng duy
trì tế bào trong một thời gian khi thức ăn khan hiếm (Taylor & Francis Group,2006).


1.7. Các phương pháp nuôi cấy vi tảo và đặc điểm của đường cong tăng trưởng
Tảo được nuôi cấy trong điều kiện phịng thí nghiệm, có sự kiểm sốt chặt chẽ các
yếu tố như ánh sáng, nhiệt độ, chế độ dinh dưỡng trong điều kiện vơ trùng. Có các hình thức
nuôi cấy khác nhau như nuôi cấy hàng loạt, nuôi cấy liên tục và nuôi cấy bán liên tục
(Taylor & Francis Group, 2006).
1.7.1. Nuôi cấy hàng loạt
Đây là hệ thống nuôi cấy phổ biến nhất, do sự đơn giản và chi phí thấp. Hệ thống này
khép kín và nguồn dinh dưỡng là có hạn. Mật độ tế bào tảo tăng liên tục cho đến khi một số
yếu tố giới hạn trong môi trường cạn kiệt, các thành phần dinh dưỡng khác của môi trường
nuôi cấy giảm theo thời gian, đồng thời các sản phẩm bài tiết của tế bào trong q trình phát
triển cũng tăng nồng độ trong mơi trường nuôi cấy, dẫn tới sự suy vong của quần thể tảo
ni cấy. Một hình thức ni cấy hàng loạt điển hình là thiết lập bình tam giác 250 ml để
ni cấy, nắp bình có thể dùng bơng hoặc giấy bạc để bao, trong một số trường hợp có thể
sục bọt khí vào mơi trường ni cấy để duy trì mức độ cao của oxy và carbon dioxide. Sự
tăng trưởng của quần thể tảo trong hình thức này tn theo mơ hình điển hình (hình 1.3a),
gồm 6 giai đoạn đặc trưng bởi các biến đổi trong tốc độ tăng trưởng (hình 1.3b). Tốc độ
tăng trưởng có thể được tính bằng cách đếm tế bào, sử dụng một buồng đếm, kính hiển vi và
thành lập công thức (Anderson, 2005; Taylor & Francis Group, 2006).

Hình 1.4: Đường cong tăng trưởng của vi tảo trong điều kiện nuôi cấy hàng loạt (a)
và sự thay đổi tương ứng của tốc độ tăng trưởng (b).


Sau khi nuôi cấy, sự tăng trưởng không bắt đầu ngay lập tức, bởi vì hầu hết các tế

bào khơng phải trong tình trạng phân chia. Cần phải có thời gian để các tế bào thích nghi
với mơi trường mới. Đây còn gọi là pha lag hoặc giai đoạn cảm ứng, là tương đối dài nếu
nuôi cấy tảo biển. Việc tăng trưởng chậm là do thích ứng sinh lý của sự chuyển hóa tế bào
để tăng trưởng. Trong giai đoạn này tốc độ tăng trưởng bằng không. Sau một thời gian ngắn,
tốc độ tăng trưởng gia tăng liên tục với giá trị tối đa gọi là giai đoạn cấp số nhân, mật độ tế
bào gia tăng theo hàm mũ:
N 2 = N 1 .eµ
Với N 1 , N 2 là số lượng các tế bào ở hai lần liên tiếp, µ là tỉ lệ tăng trưởng.
Trong giai đoạn này tốc độ tăng trưởng đạt được không đổi. Tốc độ tăng trưởng chủ
yếu phụ thuộc vào các yếu tố như cường độ ánh sáng, nhiệt độ và chất dinh dưỡng có sẵn.
Giai đoạn tăng trưởng theo cấp số nhân thường diễn ra trong một thời gian ngắn, bởi vì tảo
bị ức chế khi nồng độ tế bào gia tăng, thêm vào đó là các chất dinh dưỡng, độ pH, lượng khí
CO 2 và các yếu tố vật chất khác bắt đầu hạn chế sự tăng trưởng. Vì vậy, quần thể vi tảo đi
vào giai đoạn chậm phát triển và giảm tỉ lệ tăng trưởng của tế bào. Sau giai đoạn này, số
lượng tế bào vẫn tiếp tục tăng, nhưng tỉ lệ tăng trưởng giảm cho đến khi tỉ lệ này bằng
không. Lúc này q trình ni cấy đi vào pha cân bằng, trong đó mật độ tế bào vẫn ở mức
giá trị tối đa không đổi. Giai đoạn cuối cùng của nuôi cấy là pha suy vong, đặc trưng bởi tốc
độ tăng trưởng âm. Trong giai đoạn này, chất lượng môi trường ni xấu đi chủ yếu là do
tích tụ các sản phẩm của q trình dị hóa và các chất dinh dưỡng cạn kiệt đến mức khơng có
khả năng để duy trì tăng trưởng. Mật độ tế bào giảm nhanh chóng và sự ni cấy kết thúc
(Taylor & Francis Group, 2006).
Trong thực tế, việc nuôi cấy không thành công do nhiều lý do, bao gồm cả sự suy
giảm của một chất dinh dưỡng, thiếu oxy, quá nóng, rối loạn pH, hay ơ nhiễm. Chìa khóa để
ni tảo thành cơng là duy trì tất cả các điều kiện ni cấy như trong giai đoạn tăng trưởng
theo cấp số nhân. Trong nuôi cấy hàng loạt, tế bào có kích thước, thành phần dinh dưỡng
bên trong, và chức năng trao đổi chất thay đổi đáng kể trong giai đoạn tăng trưởng trên. Một
lợi thế đáng kể của hệ thống nuôi cấy hàng loạt là đơn giản. Phổ biến nhất là sử dụng bình
tam giác với tỷ lệ mẫu trong bình là 0,2 để ngăn ngừa hạn chế lượng khí CO 2 . Nếu bình
được ni cấy trên một máy lắc thì tỉ lệ mẫu trong bình có thể ở mức cho phép là 0,5. Mặc
dù nuôi cấy hàng loạt thường được coi là phương pháp đáng tin cậy nhất, nhưng chưa hẳn là

phương pháp hiệu quả nhất. Nuôi cấy hàng loạt được thu hoạch trước khi bắt đầu giai đoạn
cân bằng (Taylor & Francis Group, 2006).
1.7.2. Nuôi cấy liên tục
Trong nuôi cấy liên tục, nguồn dinh dưỡng là vô hạn, nuôi cấy được duy trì ở một
điểm lựa chọn trên đường cong tăng trưởng, có sự bổ sung mơi trường ni cấy. Lượng môi
trường nuôi cấy mới được thêm vào tỉ lệ thuận với tốc độ tăng trưởng của vi tảo, đồng thời
một lượng môi trường nuôi cấy tương đương được lấy ra. Phương pháp này cho phép duy trì
mơi trường ni cấy đạt được tốc độ tăng trưởng tối đa. Hệ thống nuôi cấy liên tục đã được
sử dụng rộng rãi để nuôi cấy các vi sinh vật phục vụ cho cơng nghiệp và mục đích nghiên
cứu. Sự phát triển ban đầu của một hệ thống ni cấy liên tục có thể được tiến hành từ
những năm 1950, khi các phương tiện kỹ thuật đã được phát triển. Nuôi cấy liên tục cung
cấp chất dinh dưỡng cho môi trường nuôi đảm bảo cho tế bào tăng trưởng với một tốc độ
không đổi, lượng môi trường nuôi thêm vào bằng khối lượng dịch nuôi được lấy ra. Điều
này cho phép số lượng tế bào đạt đến một "trạng thái ổn định" (tức là, tăng trưởng và phân
chia tế bào, nơi tốc độ tăng trưởng và tổng số tế bào/ml nuôi cấy vẫn không đổi). Lượng môi
trường lấy ra khoảng 20% khối lượng ni cấy mỗi ngày. Việc khó khăn của hệ thống nuôi
cấy liên tục là phức tạp và giá thành tương đối cao (nếu lắp đặt hệ thống nuôi cấy tự động
hóa) (Taylor & Francis Group, 2006).
1.7.3. Ni cấy bán liên tục
Trong phương pháp này, một lượng môi trường nuôi cấy được lấy ra, đồng thời bổ
sung lượng môi trường sạch tương đương vào môi trường nuôi cấy. Việc nuôi cấy được phát
triển trong 24 giờ và việc lấy mẫu, bổ sung môi trường sạch được lặp đi lặp lại. Kỹ thuật
bán liên tục kéo dài việc sử dụng các bình ni cấy, vì ngay sau khi thu hoạch chất dinh
dưỡng được bổ sung vào, việc nuôi cấy lại được phát triển thêm một lần nữa. Phương pháp
nuôi cấy bán liên tục cho sản lượng nhiều hơn phương pháp nuôi cấy hàng loạt đối với một
kích thước bình nhất định. Ni cấy bán liên tục có thể được tiến hành trong phịng thí
nghiệm hoặc ngồi trời theo quy mơ thương mại (Taylor & Francis Group, 2006).