Tiềm năng xử lý đồng thời nitơ và phospho bởi dòng <i>Pseudomonas stutzeri</i> CM-11HN phân lập từ ao tôm

Tóm tắt

Nghiên cứu nhằm phân lập và chọn lọc các dòng Pseudomonas sp. bản địa có khả năng xử lý đồng thời nitơ (N) và phospho (P) từ các ao nuôi tôm quảng canh và quảng canh cải tiến. Tổng cộng 16 chủng phân lập có khả năng khử nitrate, nhưng chỉ 4 chủng đạt hiệu suất xử lý N-NO₃^- hơn 80% trong môi trường ADM-1, trong đó chủng CM-11HN đạt hiệu suất xử lý cao nhất. Kết quả giải trình tự gen 16s rRNA cho thấy chủng CM-11HN có độ tương đồng đạt 99,9% với các loài Pseudomonas stutzeri. Trong điều kiện khử-hiếu khí, chủng CM-11HN đạt hiệu suất xử lý N (nồng độ ban đầu khoảng 100 mg/L) hơn 90% với N-NO₃^- hoặc N-NO₂^- là nguồn đạm duy nhất, tương ứng với hiệu suất xử lý P (nồng độ ban đầu khoảng 20 mg/L) lần lượt là 72,9% và 51,3%. Khi N-NH₄⁺ là nguồn đạm duy nhất, hiệu suất xử lý N và P bởi chủng CM-11HN đạt lần lượt là 96,5% và 78%. Trong số các nguồn nitơ thì N-NH₄⁺ được vi khuẩn ưu tiên sử dụng hơn so với N-NO₃^- và N-NO₂^-. Hơn nữa, chủng CM-11HN không biểu hiện hoạt tính tiêu huyết và không gây chết tôm Litopenaeus vannamei trong đánh giá in vivo. Do đó, chủng Pseudomonas stutzeri CM-11HN có tiềm năng ứng dụng như giải pháp sinh học trong xử lý nước thải và cải thiện chất lượng nước ao nuôi thủy sản.

Từ khóa: Pseudomonas, xử lý nitơ & phospho, nitrate hóa, khử nitrate.

ABSTRACT

This study aims to isolate and select indigenous Pseudomonas strains that are capable of simultaneously removing nitrogen (N) and phosphorus (P) from extensive and improved extensive shrimp ponds. A total of 16 isolates were capable of reducing nitrate, but only 4 strains performed the NO₃^-‑N removal efficiency of above 80% in ADM-1 medium, of which strain CM-11HN possessed the highest efficiency. The 16S rRNA gene sequence analysis showed that strain CM-11HN shared a homology of up to 99.9% with Pseudomonas stutzeri. In aerobic denitrifying, over 90% of N concentrations were removed while NO₃^-‑N or NO₂^-‑N as the sole nitrogen, and the corresponding P removal efficiencies were 72.9% and 51.3%. When NH₄⁺-N as the sole source, the maximum N and P removal efficiencies observed for this candidate were about 96.5% and 78%, respectively. Among nitrogen sources, NH₄⁺‑N was preferentially utilized during the cell growth phase compared to NO₃^-‑N and NO₂^-‑N. Moreover, strain CM5.2N did not exhibit hemolytic activity and none of the dead shrimp Litopenaeus vannamei were found in the safety assays. Hence, Pseudomonas stutzeri strain CM-11HN has great potential in bioremediation for wastewater treatment and improving water quality in aquaculture systems.

Keywords: Pseudomonas, simultaneous N & P removal, heterotrophic nitrification, aerobic denitrification