Vai trò Streptomyces

Chế phẩm chiết xuất từ sự lên men của xạ khuẩn

Chi Streptomyces là giống xạ khuẩn bậc cao được Wakman và Henrici đặt tên năm 1943. Đây là chi có số lượng loài được mô tả lớn nhất. Các đại diện này có HSKS và HSCC phát triển theo hướng phân nhánh. Đường kính sợi xạ khuẩn dài 1 – 10 µm, khuẩn lạc thường không lớn và có đường kính khoảng 1 – 5mm. Khuẩn lạc có cấu trúc chắc, dạng màng mọc đâm sâu vào cơ chất. Bề mặt xạ khuẩn thường được phủ bằng KTKS dạng nhung, dày hơn cơ chất, đôi khi có tính kị nước.

Khuẩn lạc của Streptomyces sp trên môi trường agar.

Xạ khuẩn chi Streptomyces sinh sản vô tính bằng bào tử. Trên thành sợi khí sinh thành cuống sinh bào tử và chuỗi bào tử. Cuống sinh bào tử có nhiều dạng khác nhau tùy loài: thẳng, lượn sóng xoắn, có móc, vòng,….

Bào tử được hình thành trên cuống sinh bào tử bằng 2 phương pháp: phân đoạn và cắt khúc. Bào tử xạ khuẩn có hình bầu dục, hình lăng trụ, hình cầu với đường kính khoảng 1,5 µm. Màng tế bào có thể nhẵn, gai khối u, nếp nhăn…. tùy thuộc vào loài xạ khuẩn và môi trường nuôi cấy.

Thường trên môi trường có nguồn đạm vô cơ và glucose thì bào tử thể hiện đặc điểm rất rõ. Màu sắc của khuẩn lạc và hệ sinh khí cũng rất khác nhau tùy theo nhóm Streptomyces, màu sắc này cũng có thể biến đổi khi nuôi cấy trên môi trường khác nhau.

Các loài xạ khuẩn thuộc chi Streptomyces có cấu tạo giống vi khuẩn gram (+), hiếu khí, dị dưỡng các chất hữu cơ. Nhiệt độ tối ưu thường là 25 – 300C, pH tối ưu 6,5 – 8,0. Một số loài có thể phát triển ở nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn (xạ khuẩn ưa nhiệt và ưa lạnh).

Xạ khuẩn chi này có khả năng tạo thành số lượng lớn các chất kháng sinh ức chế vi khuẩn, nấm sợi và các tế bào ung thư, virus và động vật nguyên sinh.

Kháng sinh.

Chất kháng sinh là chất có nguồn gốc từ thiên nhiên và các sản phẩm cải biến của chúng bằng con đường hóa học có khả năng tác dụng chọn lọc với sự phát triển của vi sinh vật, tế bào ung thư ở ngay nồng độ thấp (theo định nghĩa của Outchinnikov)

Người đầu tiên đặt nền móng cho chất kháng sinh là Alexander Fleming – Nhà sinh vật học người Anh, đã phát hiện ra penixilin vào tháng 10 năm 1928. Năm 1945 A.Fleming, E. Chain và H. W. Florey đã được nhận giải thưởng Nobel vì đã khám phá ra giá trị to lớn của penixillin mở ra kỉ nguyên, mới trong y học – kỉ nguyên kháng sinh.

Năm 1999, kháng sinh lospomal HA – 92 ra đời, được tách chiết từ xạ khuẩn Streptomyces CDRLL – 312 tác dụng ngăn chặn cholesterol, tăng sức đề kháng đối với các chất độc của chuột, ngoài ra kháng sinh này còn có hoạt tính chống nấm gây bệnh mạnh.

Tại Nhật năm 2003, yatakemycin đã được tách chiết từ xạ khuẩn Streptomyces sp. TP – A0356 bằng phương pháp sắc ký cột. Kháng sinh này có khả năng kiềm hãm sự phát triển của nấm Aspergillus và Candida albicans. Chất này còn có khả năng chống lại càc tế bào ung thư có giá trị Mic là 0,01 – 0,3 mg/ml.

Tại Hàn Quốc năm 2007 phân lập được loài xạ khuẩn Streptomyces sp. C684 sinh kháng sinh laidlomycin, chất này có thể tiêu diệt cả những tụ cầu đã kháng methicillin và các cầu khuẩn kháng vancomycin.

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của xạ khuẩn là khả năng hình thành kháng sinh. Trong số 8000 kháng sinh hiện nay thì trên thế giới có trên 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.

Các chất kháng sinh trong bảo vệ thực vật trên thế giới đã điều tra nghiên cứu tình hình sử dụng kháng sinh trong việc ngăn chặn các bệnh bảo vệ thực vật. Tuy còn ở mức thấp nhưng đã thu được những thành tựu nhất định trong nền công nghiệp hiện đại. Sự đối kháng giữa các vi sinh vật trong đất là cơ sở của biện pháp sinh học phòng chống bệnh cây. Sự có mặt của xạ khuẩn đối kháng trong đẩt làm giảm rõ rệt tỉ 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 có 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 quy luật cân bằng sinh học trong tự nhiên. Nếu sự cân bằng mất đi, lập tứ sẽ nảy sinh ra bệnh khi trong đất có mầm gây bệnh. Xạ khuẩn chống nấm ngoài việc tiết kháng sinh, còn tác dụng lên khu hệ VSV 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.

Các chất kháng sinh có nguồn gốc xạ khuẩn trong phòng trừ nấm gây bệnh thực vật.

Để tránh dịch bệnh trong nông nghiệp, người ta còn có thể sử dụng một số biện pháp kĩ thuật, như thay đổi cơ cấu cây trồng, mùa vụ. Tuy nhiên biện pháp này gây xáo trộn hệ sinh thái đồng ruộng tạo điều kiện phát sinh một số bệnh mà trước đây ít gặp. Việc tuyển chọn các dòng cây kháng bệnh này cũng chỉ được vài năm, sau đó các tác nhân gây bệnh lại kháng lại.

Việc sử dụng kháng sinh trong trồng trọt nhằm mục đích như chống bệnh do nấm gây ra trên rau quả và cây trồng, chống bệnh do vi khuẩn gây ra, diệt côn trùng và cỏ dại…. Kiềm chế các bệnh thực vật sinh ra từ đẩt. So với thuốc hóa học, dùng các CKS trong bảo vệ thực vật vừa có tác dụng nhanh, dễ phân hủy, 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. CKS và dịch lên men các chủng CKS còn dùng xử lý các hạt giống với mục đích tiêu diệt nguồn bệnh ở bên ngoài và trong hạt, diệt bệnh cả ở các bộ phận nằm trên đất của cây và khử trùng đất.

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, F. solina…..

Ở Việt Nam cũng sử dụng nhiều chế phẩm kháng sinh trong bảo vệ thực nhập khẩu từ Trung Quốc hay 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 CKS trong lĩnh vực bảo vệ thực vật ở nước ta còn ở mức độ thấp bởi tập quán canh tác chỉ quen dùng một số hóa chất bảo vệ thực vật nhất định.

Ngoài ra, các chế phẩm sinh học chưa phù hợp với điều kiện sản xuất các chế phẩm sinh học của người nông dân. Do đó, cần có sự phối hợp thống nhất trong việc nghiên cứu, sản xuất các chế phẩm phòng trị sinh học với việc truyền thông, xây dựng phương pháp canh tác mới nhằm thu được hiệu quả to lớn trong phòng chống dịch bệnh, nâng cao năng suất cây trồng và hiệu quả kinh tế đồng thời bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

Hơn 50 loại thuốc kháng sinh khác nhau đã được phân lập từ loài Streptomyces, bao gồm: streptomycin, chloramphenicol, neomycin và tetracycline.