Streptomyces sp. đã được công nhận rộng rãi là vi sinh vật công nghiệp quan trọng do tiềm năng của nó trong việc sản xuất đa dạng các chất chuyển hóa thứ cấp bao gồm cả thuốc kháng sinh, tác nhân kháng u, chống ký sinh trùng, thuốc ức chế miễn dịch và các enzyme.
Một số hoạt chất và sản phẩm tiêu biểu từ xạ khuẩn:
-Thuốc kháng sinh: streptomycin, erythromycin, tetracylin, neomycin, chloramphenicol, vancomycin, gentamicin.
-Thuốc kháng nấm: nystatin, amphotericin.
-Thuốc chống ung thư: doxorubicin, bleomycin, mitomycin.
-Thuốc ức chế miễn dịch: rapamycin.
-Thuốc diệt cỏ: bialaphos.
Tổng quan và tiềm năng ứng dụng xạ khuẩn trong sản xuất nông nghiệp
Xạ khuẩn Streptomyces là gì?
Xạ khuẩn (danh pháp khoa học: Antinobacteria; tiếng Anh: Actinomycetes) là một nhóm vi khuẩn thật (Eubacteria) phân bổ rất rộng rãi trong tự nhiên. Trước đây được xếp vào nhóm Tản thực vật (tức nấm), nhưng ngày nay được xếp vào nhóm vi khuẩn (Schizomycetes).
Phân loại xạ khuẩn Streptomyces
Streptomyces là chi lớn nhất của ngành Actinobacteria và là một chi thuộc nhánh Streptomycetaceae.
Tính đến nay đã có hơn 500 loài vi khuẩn streptomyces đã được mô tả.
Giống như hầu hết các Actinobacteria khác, Streptomyces là vi khuẩn Gram dương(+), có bộ gene với tỷ lệ GC% cao. Vi khuẩn này được tìm thấy chủ yếu trong đất và thảm thực vật mục nát.
Đặc điểm xạ khuẩn Streptomyces
Streptomyces có cấu trúc giống nấm nên một số người lầm tưởng Streptomyces là nấm. Nhánh của chúng có sự sắp xếp của các tế bào hình sợi thành một mạng lưới gọi là sợi nấm. Chúng có thể chuyển hóa các hợp chất khác nhau bao gồm: đường, rượu, acid amin và các hợp chất thơm bằng cách sản xuất các enzyme thủy phân ngoại bào. Do gene của chúng lớn nên trao đổi chất của chúng cũng đa dạng, trong đó có hàng trăm nhân tố phiên mã kiểm soát biểu hiện gene, cho phép chúng đáp ứng nhu cầu cụ thể.
Streptomyces sinh bào tử, tạo mùi đặc trưng, là kết quả từ sản sinh geosmin trong quá trình chuyển hóa các chất.
Streptomyces được nghiên cứu rộng rãi và được biết đến nhiều nhất là chi của họ xạ khuẩn (Actinomyces).
Môi trường nuôi cấy xạ khuẩn Streptomyces
Để phân lập xạ khuẩn Streptomyces người ta thường dùng phương pháp thạch đĩa với các môi trường dành riêng cho xạ khuẩn như các môi trường GauseI, GauseII, môi trường Krasilnicov, hệ thống môi trường ISP.
Nuôi cấy vi khuẩn Streptomyces trên môi trường thạch đĩaVai trò của xạ khuẩn Streptomyces
Streptomyces thường sống ở trong đất và có vai trò là vi sinh vật phân hũy rất quan trọng. Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của xạ khuẩn Streptomyces là khả năng hình thành kháng sinh. Trong số 8.000 kháng sinh hiện nay trên thế giới thì hơn 80% là có nguồn gốc từ xạ khuẩn.
Các kháng sinh có nguồn gốc từ xạ khuẩn có tính phổ kháng khá rộng ; là kháng sinh có tính chất chọn lọc.
Khả năng kháng khuẩn của kháng sinh là một đặc điểm quan trọng để phân loại xạ khuẩn. Nhiều chủng xạ khuẩn có khả năng tổng hợp đồng thời 2 hay nhiều chất kháng sinh có cấu trúc hóa học và có tác dụng tương tự nhau. Quá trình sinh tổng hợp kháng sinh phụ thuộc vào cơ chế điều chỉnh đa gene, ngoài các gene chịu trách nhiệm tổng hợp kháng sinh, còn có các enzyme chịu trách nhiệm tổng hợp các tiền chất và cofactor.
Ứng dụng xạ khuẩn Streptomyces trong nông nghiệp
Việc sử dụng kháng sinh trong trồng trọt nhằm mục đích như chống lại các bệnh do nấm gây ra trên rau quả và cây trồng, chống lại các bệnh do vi khuẩn gây ra, diệt côn trùng và cỏ dại… kiềm chế các bệnh thực vật sinh ra từ đất.
So với thuốc hóa học, dùng các chất kháng sinh trong bảo vệ thực vật vừa có tác dụng nhanh, dễ phân hũy, có tác dụng chọn lọc cao, độ độc thấp không gây ô nhiễm môi trường, còn có khả năng ức chế các vi sinh vật đã kháng thuốc hóa học. Chất kháng sinh và các dịch lên men của các chủng sinh kháng sinh còn dùng xử lý các hạt giống với mục đích tiêu diệt nguồn bệnh ở bên ngoài và bên trong hạt, diệt bệnh cả ở các bộ phận nằm trên đất của cây và khử trùng đất.
Sự đối kháng giữa các vi sinh vật ở trong đất là cơ sở của biện pháp phòng chống bệnh cây. Sự có mặt của xạ khuẩn đối kháng trong đất làm giảm rõ rệt tỷ lệ mắc bệnh của cây. Thông thường một loại xạ khuẩn đối kháng có thể ức chế một vài loại nấm gây bệnh nhưng có những loài hoạt động rộng có thể ức chế nhiều tác nhân gây bệnh có trong đất.
Không phải tất cả các hoạt tính kháng nấm in vitro đều thể hiện trong đất (khoảng 4 – 5 %) nhưng chúng có vai trò quan trọng trong việc ức chế nấm gây bệnh và ngăn ngừa khả năng nhiễm bệnh cho cây. Đây là qui luật cân bằng sinh học trong tự nhiên. Nếu sự cân bằng mất đi, lập tức sẽ nảy sinh ra bệnh khi trong đất có sẵn mầm gây bệnh.
Xạ khuẩn chống nấm ngoài việc tiết kháng sinh còn tác dụng lên khu hệ vi sinh vật thông qua các enzyme phân giải. Ngoài ra nhiều xạ khuẩn còn tiết ra chất sinh trưởng thực vật cũng như kích thích các khu hệ vi sinh vật có lợi trong vùng rễ.
Năm 2002 tại Ấn Độ đã phân lập được chủng Streptomyces sp. 201 có khả năng sinh kháng sinh mới là z – methylheptyl iso – nicotinate, chất kháng sinh này có khả năng kháng được nhiều loại nấm gây bệnh như Furasium oxysporum, Furasium solani…
Ở Việt Nam cũng sử dụng nhiều chế phẩm kháng sinh trong BVTV nhập khẩu từ Trung Quốc, Nhật Bản… và đã phân lập được một số chủng xạ khuẩn có khả năng chống Pyricularia oryae gây bệnh đạo ôn và F. oxysporum gây bệnh thối rễ ở thực vật. Tuy nhiên việc sử dụng chất kháng sinh trong lĩnh vực BVTV ở nước ta vẫn còn mức độ rất thấp do tập quán canh tác đã quen dùng một số hóa chất BVTV nhất định.
Theo Wikipedia, FistaNet
