00060000733 chuẩn hóa cơ sở dữ liệu trên hệ thống quản lý chủng giống vi sinh vật (pacs) và bảng kê trực tuyến nhằm chia sẻ nguồn gen vi sinh vật quốc gia trong hoạt Động dịch vụ khoa học công nghệ

00060000733 chuẩn hóa cơ sở dữ liệu trên hệ thống quản lý chủng giống vi sinh vật (pacs) và bảng kê trực tuyến nhằm chia sẻ nguồn gen vi sinh vật quốc gia trong hoạt Động dịch vụ khoa học công nghệ

BÁO CÁO TỔNG KẾT

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KH&CN

CẤP ĐẠI HỌC QUỐC GIA

Tên đề tài: Chuẩn hóa cơ sở dữ liệu trên hệ thống quản lý chủng giống vi sinh vật

(PACS) và bảng kê trực tuyến nhằm chia sẻ nguồn gen vi sinh vật quốc gia trong

hoạt động dịch vụ khoa học công nghệ

Mã số đề tài:

Chủ nhiệm đề tài: TS Trịnh Thành Trung

Hà Nội, 5/2022

1

1.1 Tên đề tài: Chuẩn hóa cơ sở dữ liệu trên hệ thống quản lý chủng giống vi sinh vật

(PACS) và bảng kê trực tuyến nhằm chia sẻ nguồn gen vi sinh vật quốc gia trong hoạt động

Chủ nhiệm; Phụ trách chung; Tham gia thiết kế thí nghiệm, viết báo cáo

và công bố khoa học

2 TS Hoàng Thị Lan

Anh

Viện VSV và CNSH, ĐHQGHN

Thư ký khoa học, tham gia các nội dung liên quan đến nhóm vi khuẩn

3 PGS TS Đinh

Thúy Hằng

Viện VSV và CNSH, ĐHQGHN

Cố vấn khoa học đề tài

4 TS Phạm Thúy

Vân

Viện VSV và CNSH, ĐHQGHN

TVC, tham gia các nội dung liên quan đến nhóm xạ khuẩn

5 ThS Nguyễn Hữu

Tuấn Dũng

Viện VSV và CNSH, ĐHQGHN

TVC, phụ trách các nội dung liên quan đến hệ thống quản lý chủng giống PACS và trang web

6 ThS Nguyễn Thị

Anh Đào

Viện VSV và CNSH, ĐHQGHN

TVC, tham gia các nội dung liên quan đến nhóm vi khuẩn

7 ThS Nguyễn Thị

Vân

Viện VSV và CNSH, ĐHQGHN

TVC, tham gia các nội dung liên quan đến nhóm xạ khuẩn

8 ThS Trịnh Vân

Anh

Viện VSV và CNSH, ĐHQGHN

TVC, tham gia các nội dung liên quan đến nhóm nấm sợi

9 ThS Nguyễn Hải

Vân

Viện VSV và CNSH, ĐHQGHN

TV, tham gia các nội dung liên quan đến nhóm nấm sợi

10 ThS Trần Thị Lệ

Quyên

Viện VSV và CNSH, ĐHQGHN

TV, tham gia các nội dung liên quan đến vi khuẩn

1.4 Đơn vị chủ trì: Viện Vi sinh vật và Công nghệ sinh học

1.5 Thời gian thực hiện:

1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 3 năm 2021 đến tháng 3 năm 2022

2

1.5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 3 năm 2021 đến tháng 3 năm 2022

1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên

nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)

1.7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 1.000 triệu đồng

PHẦN II TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Viết theo cấu trúc một bài báo khoa học tổng quan từ 6-15 trang (báo cáo này sẽ được đăng trên tạp chí khoa học ĐHQGHN sau khi đề tài được nghiệm thu), nội dung gồm các phần:

về đa dạng sinh học, là nơi cung cấp các VSV cũng như các thông tin liên quan cần thiết để cung cấp cho các nhà khoa học/người sản xuất (Smith et al, 2014; Stackebrandt et al, 2014) Theo Hiệp hội bảo tàng giống Quốc tế (World Federation of Culture Collections, WFCC), trên toàn thế giới hiện có 819 BTG/TTNG đặt ở 78 quốc gia và vùng lãnh thổ tại 5 châu lục (http://www.wfcc.info/) Các nhiệm vụ trọng tâm của các BTG/TTNG bao gồm sưu tập, tuyển chọn các gen quý đã biết hoặc các gen mới chưa được nghiên cứu; nghiên cứu đặc tính sinh học và đánh giá nguồn gen; lưu giữ và bảo tồn nguồn gen; phát triển cơ sở dữ liệu

về nguồn gen (tư liệu hóa) và chia sẻ nguồn gen (Smith et al, 2014)

Hiện trạng về cơ sở dữ liệu nguồn gen VSV ở một số nước trên thế giới

Cơ sở dữ liệu (CSDL) được định nghĩa là tập hợp những dữ liệu thông tin liên quan với nhau trong một cấu trúc hay một khung biểu diễn, chúng được quản lý và xử lý bằng phần mềm ứng dụng máy tính thông qua hạ tầng công nghệ thông tin đồng bộ (máy tính chủ, máy tính trạm, kết nối mạng, đường truyền…) giao thức server-client được vận hành bởi đội ngũ con người chuyên trách

Trước năm 2000, các BTG/TTNG của các nước trên thế giới là khá đặc thù và tản mạn nằm ở các đơn vị (viện, trường, công ty, tổ chức doanh nghiệp) Tại một quốc gia sẽ có nhiều bộ sưu tập giống vi sinh vật có chất lượng và quy mô khác nhau (vài trăm đến hàng ngàn chủng) phục vụ cho mục tiêu, nhiệm vụ của từng tổ chức cụ thể Vì vậy, cơ sở dữ liệu

3

nguồn gen, nhu cầu chia sẻ thông tin, cùng khai thác trong phạm vi quốc gia và quốc tế

Năm 2005, Hiệp hội Châu Á về bảo tồn và sử dụng bền vững tài nguyên vi sinh vật (Asian Consortium for the Conservation and Sustainable Use of Microbial Resources-ACM) bao gồm 12 nước Campuchia, Indonesia, Hàn Quốc, Lào, Malaysia, Mông Cổ, Myanmar, Nhật Bản, Philippines, Thái Lan, Trung Quốc và Việt Nam thống nhất thực hiện yêu cầu cấp thiết xây dựng Mạng lưới trung tâm tài nguyên sinh vật châu Á (ABRCN) quản lý và chia sẻ CSDL quỹ gen vi sinh vật của các nước thành viên thông qua web service Đây là mạng lưới quốc tế đầu tiên cho CSDL vi sinh vật của các BTG/TTNG ở nước châu Á Dữ liệu bao gồm: mã số, tên khoa học, mã số tại bảo tàng khác, lịch sử, nhiệt độ cho sinh trưởng, dạng cung cấp, … cho mỗi chủng vi sinh vật Hiện nay, ABRCN cho phép truy xuất thông tin 33.263 chủng (vi khuẩn cổ, vi khuẩn, nấm sợi, nấm men) của 6 nước: Trung Quốc,

9558 chủng; Nhật 13.113 chủng; Hàn Quốc 5.466; Philippines 4.038 chủng; Thái Lan 1.088 chủng; Indonesia, 361 chủng CSDL này cho phép truy xuất vào Bộ dữ liệu tối thiểu hoặc vào CSDL chi tiết của mỗi quốc gia thành viên Nó cũng cho phép kết nối CSDL của BTG/TTNG của các quốc gia châu Á không thuộc hội viên ACM (http://www.abrcn.net)

Năm 2012, Hiệp hội bảo tàng giống quốc tế (World Federation for Culture Collection- WFCC) thực hiện dự án thí điểm (pilot project) trên 40 BTG/TTNG thuộc các khu vực trên thế giới để xây dựng catalogue vi sinh vật toàn cầu (Global Catalogue of Microorganism- GCM) Tại thời điểm đó, GCM cung cấp bộ dữ liệu chuẩn của 368.982 chủng thuộc 46.600 loài vi khuẩn, nấm và vi khuẩn cổ từ 103 BTG/TTNG của 43 quốc gia

và vùng lãnh thổ (Wu et al, 2017) Cho đến nay, con số này đã tăng lên 526.799 chủng thuộc 59.363 loài từ 147 BTG/TTNG của 51 quốc gia và vùng lãnh thổ CSDL này bao gồm

5 module chính: danh sách tên chủng; số lượng chủng; danh sách các BTG/TTNG; danh sách nguồn phân lập; thông tin loài; bản đồ (http://www.wdcm.org)

Hồ sơ của một chủng VSV được lưu giữ tại BTG/TTNG bao gồm các thông tin như:

mã số, tên khoa học, ngày thu thập, người thu thập, tọa độ thu mẫu, ngày phân lập, nguồn phân lập, điều kiện nuôi cấy, và các đặc tính ứng dụng kèm theo các công bố khoa học liên quan… (Ryan et al, 2021) Hình 1 dưới đây là một ví dụ về các trường dữ liệu cần thiết lập đối với một chủng VSV theo WFCC (http://gcm.wfcc.info/datastandards)

Cơ sở dữ liệu quốc gia của các TTNG điển hình là CSDL của American Type Culture Collection- Mỹ (ATCC) (http://www.atcc.org/), CSDL của Deutsche Samlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Braunschweig (DSMZ) (http://www.dsmz.de/), Biological Resource Center, NITE (NBRC) (https://www.nite.go.jp) Các CSDL bao gồm 4 nhóm dữ liệu chính gắn với mỗi nguồn gen: dữ liệu nguồn gốc; dữ liệu lưu giữ, dữ liệu mô

tả đánh giá, dữ liệu cấp phát Các CSDL này được quản lý và chia sẻ qua mạng máy tính, giao diện web Tổ chức dữ liệu theo hai lớp thông tin: cơ bản và chi tiết Cơ sở dữ liệu lớp

cơ bản bao gồm những thông tin chính về loại đối tượng lưu giữ được cụ thể hóa đến đơn vị bảo tồn là chủng giống (accession); nơi thu mẫu và cơ quan lưu giữ Cơ sở dữ liệu lớp chi tiết: lớp dữ liệu này chứa dữ liệu thông tin lai lịch đầy đủ (passport data) bao gồm những

4

chất lượng, đánh giá bản chất di truyền bằng công cụ sinh học phân tử, hình ảnh đặc tả nguồn gen các báo cáo sử dụng, khai thác nguồn gen…Người sử dụng được phép tìm kiếm truy xuất thông tin trên lớp cơ bản tự do, trên lớp chi tiết thì tùy phân quyền sử dụng

Hình 1.1 Thông tin cơ bản cần có đối với chủng giống vi sinh vật lưu giữ tại

BTG/TTNG

Hiện trạng về CSDL của Trung tâm Nguồn gen Vi sinh vật Quốc gia (VTCC)

Hiện tại cả nước có khoảng 9 đơn vị có bộ sưu tập nguồn gen VSV, trong đó Trung tâm Nguồn gen Vi sinh vật Quốc gia (Vietnam Type Culture Collection- VTCC) tại Viện Vi sinh vật và Công nghệ sinh học, ĐHQGHN là nơi có bộ sưu tập VSV lớn nhất với tính đa dạng cao (gồm 14.418 chủng, 494 chi và 1000 loài thuộc 4 nhóm vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm men và nấm sợi) được phân lập và tuyển chọn từ các môi trường sinh thái khác nhau của Việt Nam Từ năm 2006, VTCC đã xây dựng và phát triển 2 bộ CSDL offline và online thông tin các chủng giống này nhằm đáp ứng nhu cầu quản lý và trao đổi thông tin trong lĩnh vực vi sinh vật

Phần mềm lưu giữ CSDL offline: dữ liệu của hơn 9000 chủng giống của VTCC được lưu trữ bằng phần mềm Microsoft Access 2010 phục vụ cho việc quản lý và tra cứu nội bộ Trong dạng dữ liệu này mỗi chủng có 22 trường dữ liệu thông tin từ mã số, tên khoa học, nguồn gốc, người phân lập … Microsoft Office Access là phần mềm bản quyền được viết bởi hãng Microsoft đã được ứng dụng trong quản lý cơ sở dữ liệu Ưu điểm của phần mềm này đó là dễ dàng cài đặt và sử dụng với giao diện thân thiện, gần gũi Với phần mềm này khi sử dụng người dùng có thể thống kê, truy xuất và nhập báo cáo dưới dạng excel Tuy nhiên, thực tế có thể thấy rõ rằng Microsoft Access là một phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu, nhưng không phải là phần mềm chuyên dụng cho quản lý nguồn gen VSV Vì trong quản lý nguồn gen VSV ngoài những thông tin cho một CSDL nói chung còn có nhiều đặc thù riêng nên phần mềm này bộc lộ một số nhược điểm khi sử dụng liên quan đến một số chức năng như: phân nhiều quyền quản lý và chỉnh sửa, lưu thông tin của bất kỳ chỉnh sửa nào liên

5

chủng giống đã được lưu trữ trên nhiều máy tính khác nhau trong trung tâm Các thông tin chủng giống đều mang các hình ảnh có độ phân giải và dung lượng cao nên các thuật toán đám mây hiện tại khó hỗ trợ hoặc hỗ trợ với mức kinh phí rất cao Quá trình này gây nên sự phân mảnh về số liệu có nghĩa các số liệu nằm rải rác, khó truy xuất và không đồng bộ gây nhiều khó khăn cho cán bộ công nhân viên của trung tâm trong quá trình khai thác nguồn gen VSV Các dữ liệu này nếu không được sao lưu dự phòng thường xuyên sẽ dẫn đến trường hợp bị thất lạc, hư hỏng do lỗi thiết bị lưu trữ hoặc bị tấn công bởi virus máy tính Thông tin của mỗi chủng giống cần ít nhất 5 định dạng để lưu trữ bao gồm doc- thông tin chi tiết chủng giống, jpeg- hình ảnh chủng giống; xls- lưu trữ thông tin nhóm chủng giống

để trưởng nhóm quản lý, accdb- tổng hợp thông tin chủng giống được đưa lên website và HTML-file được xuất từ accdb để đăng tải lên website Mỗi lần chỉnh sửa, bổ sung, thay đổi, điều chỉnh thông tin cho chủng giống sẽ tạo ra một bản ghi khác cho mỗi file chủng giống nên dễ gây nhầm lẫn cho cán bộ quản lý Thêm vào đó, khi đưa thông tin chủng giống lên website, tất cả các định dạng lưu trữ trên sẽ được chuyển đến cho một cán bộ đầu mối IT thực hiện thủ công nên khả năng nhầm lẫn quá trình lắp ghép định dạng dữ liệu như sai trình

tự DNA, sai hình ảnh… khi đưa lên website là rất lớn Việc cập nhật thông tin chủng giống phải thực hiện thủ công trên website nên cũng dễ bỏ sót và rất khó khăn trong trường hợp số lượng chủng giống lớn

Dữ liệu online được sử dụng trên phần mềm webform joomla, phiên bản 1.0.12: đây

là phần dữ liệu chứa hơn 3869 chủng được trích xuất từ dữ liệu đầy đủ gồm những thông tin

cơ bản về chủng giống vi sinh vật, được đăng tải trên website dưới dạng catalogue điện tử, phục vụ cho việc khai thác và tra cứu thông tin miễn phí của chủng giống như tên khoa học, môi trường nuôi cấy, trình tự gen… qua đó thúc đẩy việc trao đổi hợp tác thông tin về chủng vi sinh vật với các đơn vị trong và ngoài nước Website và các trường thông tin quản

lý CSDL trên web được thiết kế bởi mã nguồn mở Joomla Đây là mã nguồn thể hiện nhiều

ưu việt về sự đơn giản hóa và dễ dàng trong việc kéo thả để tạo giao diện web cũng như form bảng biểu của phần mềm quản lý Ưu điểm của nó là dễ dàng tiếp cận và xây dựng một CSDL online trên nền tảng webform Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là tính bảo mật không cao, dễ bị xâm nhập và bị tấn công mạng Bên cạnh đó, các hoạt động xây dựng CSDL và đưa dữ liệu lên website còn nhiều thủ công và giao diện web chưa bắt mắt, cũng như chưa đáp ứng tốt các nhu cầu về thống kê, cũng như truy xuất báo cáo dưới các dạng form biểu khác nhau

Năm 2019, Viện được Cơ quan Giảm thiểu các mối đe dọa sinh học (DTRA) thuộc

Bộ Quốc phòng Mỹ tài trợ hệ thống PACS (Pathogen Asset Control System) Hệ thống này bao gồm hệ thống phần mềm chuyên dụng quản lý nguồn gen VSV PACS software và hệ thống phần cứng bao gồm máy chủ và máy trạm cùng các thiết bị ngoại vi có thể sử dụng để quản lý việc lưu trữ các vật liệu sinh học Phần mềm này chạy trên hệ điều hành Window và Window server nên dễ dàng được các cán bộ tiếp cận và sử dụng Mỗi cán bộ nghiên cứu khi sử dụng dữ liệu đều được cấp một tài khoản có phân quyền sử dụng khác nhau nhằm

6

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống PACS

Phần mềm PACS chạy trên hệ thống phần cứng bao gồm 1 máy chủ trung tâm, 10 máy trạm và các thiết bị ngoại vi bao gồm máy in, máy in barcode và máy quét mã vạch Các máy trạm được kết nối với máy chủ thông qua cáp mạng LAN Dữ liệu luôn được sao lưu dự phòng theo thời gian thực trên các thiết bị lưu trữ RDX có dung lượng lớn, đảm bảo khả năng khôi phục khi có sự cố xảy ra Thông tin của chủng giống sẽ được nhập vào một CSDL duy nhất dưới định dạng duy nhất Open Database Connectivity (ODBC) được lưu trên máy chủ duy nhất thông qua phần mềm PACS Thông qua phần mềm PACS, cán bộ nghiên cứu có thể nhập, truy xuất, chỉnh sửa dữ liệu và giám sát lẫn nhau nếu được phân quyền từ người quản lý Từ đó đảm bảo dữ liệu chủng giống được đưa vào hệ thống luôn đạt độ chính xác cao nhất Toàn bộ thông tin chủng giống được backup định kỳ trên các thiết bị lưu trữ rời RDX để đảm bảo không bị mất dữ liệu khi có sự cố Phần mềm PACS lưu dữ liệu chủng giống dưới định dạng Open Database Connectivity (ODBC) Dữ liệu được truy xuất thông qua các API (Application Programming Interface-giao diện lập trình ứng dụng) có khả năng chuyển đổi dữ liệu một chiều từ dạng ODBC thành các dạng dữ liệu trung gian (.docx, xlsx, pdf) để sử dụng cho nhiều mục đích Từ đó loại bỏ các lỗi không đồng bộ khi sử dụng bộ công cụ MS office gây ra

2 Mục tiêu

- Chuẩn hóa cơ sở dữ liệu cơ bản của 1200 nguồn gen VSV trong bảng kê trực tuyến (300 chủng/nhóm gồm vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm men và nấm sợi) và chuyển đổi cơ sở dữ liệu sang hệ thống PACS để quản lý;

- Cung cấp thông tin và chia sẻ nguồn gen thông qua bảng kê trực tuyến trên website

3 Phương pháp nghiên cứu

3.1 Phương pháp kiểm tra tỷ lệ sống và mức tạp nhiễm

- Lấy chủng VSV từ ống bảo quản:

• Lấy ống bảo quản từ tủ lạnh sâu -70C, chuyển vào tủ -20C để 1-2 h, sau đó chuyển vào tủ mát 4-8C trong 1 h rồi giữ ở nhiệt độ phòng 5-10 phút

- Kiểm tra mức độ sống sót và tạp nhiễm bằng cách so sánh hình thái khuẩn lạc, tế bào với hình ảnh trong cơ sở dữ liệu đã lưu Và chụp lại một số ảnh khuẩn lạc, tế bào của các chủng VSV thay thế cho các ảnh chụp đã cũ

3.2 Định danh VSV bằng so sánh trình tự rDNA

* Đối với nhóm vi khuẩn, xạ khuẩn: việc định danh chủ yếu được dựa trên việc giải trình

tự gen 16S rRNA DNA tổng số được tách chiết theo phương pháp của Gabor và cộng sự (2003), gen 16S rRNA của các chủng vi sinh vật được khuếch đại bằng phản ứng PCR với

(5'-AAAGGAGGTGATCCAGCC-3') với chu trình nhiệt như sau: 94oC trong 3 phút; 30 chu kỳ gồm 94oC trong 30 s, 55oC trong 30 s, 72oC trong 1 phút và 72oC trong 5 phút

* Đối với nhóm nấm men: việc định danh được dựa trên việc giải trình tự đoạn D1/D2 của

LSU rDNA và vùng ITS Vùng D1/D2 của LSU rDNA và vùng ITS được khuếch đại bằng PCR sử dụng DNA tổng số làm khuôn với cặp mồi NL1 (5'-GCATATCAATAAGCGGAGGAAAAG-3') và NL4 (5'-GGTCCGTGTTCAAGACGG-3');

(5'-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3'), tương ứng, theo mô tả của White et al (1990)

* Đối với nhóm nấm sợi: việc định danh được dựa trên việc giải trình tự vùng đệm

ITS1-ITS4 DNA tổng số của nấm được tách chiết theo phương pháp của O'Donnell K (1993) Sản phẩm PCR được nhân lên từ DNA tổng số với cặp mồi ITS1-F (5’-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3’ và ITS4-R (5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’) Điều kiện của phản ứng PCR như sau: 95oC trong 3 phút; 35 chu kỳ gồm 94oC trong 30 s,

55oC trong 30 s, 72oC trong 30 s và 72oC trong 7 phút (White et al, 1990)

Sản phẩm PCR sau đó được tinh sạch và giải trình tự tại công ty First BASE Laboratories (Malaysia) Trình tự được xử lí, cắt nối bằng phần mềm Chromas, Bioedit hoặc Clone Manager Mức độ tương đồng cao nhất về các trình tự gen thu được sẽ được so với các chủng chuẩn đã công bố được tra cứu sử dụng công cụ BLAST trên NCBI hoặc Eztaxon Cây phát sinh chủng loại được xây dựng bằng phần mềm MEGA X (Kumar et al, 2018)

3.3 Đánh giá một số hoạt tính sinh học của một số chủng vi sinh vật

3.3.1 Đánh giá khả năng sinh enzyme ngoại bào

8

tính khả năng sinh các enzyme ngoại bào là amylase, cellulase, protease và xylanase Sau khi ủ và nhuộm với thuốc nhuộm Gram’s iodine hoặc Amido Black 10B, quan sát các vòng sáng xung quanh khuẩn lạc không bắt mầu với thuốc nhuộm và đo đường kính vòng phân giải này (Hankin L & Anagnostakis et al, 1975; McAfee et al, 2001; Kasana et al, 2008; Meddeb-Mouelhi et al, 2014; Niranjana & Bavithra, 2020)

3.3.2 Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn

Hoạt tính kháng Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Aeromonas hydrophila, A

jandaei, A veroni, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio cholerae, V parahaemolyticus và V vulnificus được đánh giá bằng khả năng tạo

vòng ức chế xung quanh thỏi thạch chứa các chủng vi khuẩn này (Balouiri et al, 2016)

3.3.3 Đánh giá hoạt tính kháng nấm gây bệnh thực vật của các chủng xạ khuẩn

Hoạt tính này được đánh giá trên các chủng nấm gây bệnh thực vật như bệnh đốm

vòng (do Alternaria alternata), bệnh thán thư (do Colletotrichum gloeosprioides), bệnh thối xám (do Botrytis cinerea), bệnh héo rũ (do Fusarium spp.), bệnh chết nhanh (do

Phytophthora capsici) Các chủng xạ khuẩn được nuôi trên môi trường thạch YS trong 5

ngày (đối với chi Streptomyces) hoặc 10-12 ngày (đối với các chi khác) ở 28-30oC và 05 chủng nấm gây bệnh nói trên được nuôi trên môi trường PDA trong 5 ngày ở 25-28oC Đục thỏi thạch (φ = 5 mm) chứa chủng nấm bệnh đặt vào tâm đĩa petri chứa môi trường PDA Sau đó, tiếp tục đục thỏi thạch (φ = 5 mm) chứa chủng xạ khuẩn cần kiểm tra hoạt tính và đặt lên đĩa cách vị trí đặt chủng nấm 2 cm Ủ đĩa trong 3 ngày ở nhiệt độ 25-28oC Tỷ lệ kháng nấm của các chủng xạ khuẩn tính theo công thức: S = (R-r)/R x 100% Trong đó, S: phần trăm ức chế, R: bán kính khuẩn lạc nấm ở phía đối diện vị trí đặt thỏi thạch xạ khuẩn, r: bán kính khuẩn lạc nấm ở phía đặt thỏi thạch xạ khuẩn (Chi et al, 2013)

3.3.4 Đánh giá khả năng lên men rượu của nấm men

Khả năng lên men đường glucose của nấm men được đánh giá dựa trên lượng khí

CO2 sinh ra trong quá trình lên men rượu Chủng nấm men được cấy vào ống nghiệm chứa

9 mL dung dịch glucose 2% vô trùng đã được lắc đều cho dịch đường tràn đầy vào ống Durham nằm trong và ủ ở 30oC Chiều cao cột khí CO2 sinh ra trong ống thuỷ tinh úp ngược được ghi nhận tại các thời điểm sau 24 giờ (Dung et al, 2006)

4 Tổng kết kết quả nghiên cứu

4.1 Tập hợp thông tin của 1200 chủng VSV trong bộ online catalogue ở 4 nhóm là vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm men và nấm mốc (300 chủng/nhóm) hiện đang lưu giữ ở các dạng và nguồn phương tiện khác nhau

Dựa trên tính đa dạng về chi/loài, các đặc tính sinh học có khả năng ứng dụng như sinh enzyme, kháng khuẩn, kháng nấm gây bệnh thực vật chúng tôi đã lựa chọn được

1510 chủng VSV trong số 3869 chủng VSV của bộ catalogue trước đây bao gồm 343 chủng

vi khuẩn, 347 chủng xạ khuẩn, 328 chủng nấm men và 492 chủng nấm sợi CSDL của các

+ Đối với vi khuẩn: phương pháp lạnh sâu và nitơ lỏng có hiệu quả cao hơn so với phương pháp đông khô Tỷ lệ nhiễm và không mọc ở nhóm này vào khoảng 6,71%

+ Xạ khuẩn: phương pháp lạnh sâu có hiệu quả bảo quản tốt hơn hai phương pháp còn lại Tuy nhiên, tỷ lệ nhiễm và không mọc khá cao khoảng 9,8%

+ Nấm men: phương pháp đông khô có hiệu quả bảo quản cao nhất Tỷ lệ nhiễm và không mọc khoảng 4,5%

+ Nấm sợi: sự khác biệt giữa 3 phương pháp bảo quản là không đáng kể Tỷ lệ nhiễm và không mọc ở nhóm này cao nhất so với các nhóm khác, chiếm khoảng 39% Nguyên nhân

có thể do sự cố về điện đối với tủ bảo quản của nấm sợi (mất điện trong 1 tuần) và phương pháp bảo quản (môi trường, thao tác) chưa thực sự phù hợp Do vậy, trong thời gian tới, cần

có các nghiên cứu cải tiến về phương pháp bảo quản trên nhóm VSV này

Bảng 4.1 Tổng hợp kết quả kiểm tra độ sống sót và hiện trạng tạp nhiễm của 1510 nguồn

gen VSV được bảo quản ở các điều kiện khác nhau

Xạ khuẩn (Phụ lục 2)

Nấm men (Phụ lục 3)

Nấm sợi (Phụ lục 4) Lạnh sâu

4.3 Chuẩn hóa cơ sở dữ liệu cơ bản của 1200 chủng VSV trong bộ online catalogue

Dựa trên kết quả của việc kiểm tra độ sống sót và tạp nhiễm, chúng tôi đã lựa chọn được 1246 chủng VSV thuộc 142 chi và 496 loài để rà soát, kiểm tra lại các thông tin cơ bản như nguồn gốc, tên khoa học, hình ảnh khuẩn lạc/tế bào và một số đặc tính sinh học quan trọng như hoạt tính sinh enzyme, kháng khuẩn để chuẩn bị để chuẩn bị cho bước nhập liệu tiếp theo trên phần mềm PACS (bảng 4.2) Phụ lục 1, 2, 3, 4 là danh sách các chủng VSV đã

10

Bảng 4.2 Tổng hợp 1246 nguồn gen VSV được chuẩn hóa các thông tin cơ bản cho việc

chuyển đổi sang hệ thống phần mềm PACS

4.4 Xây dựng các trường dữ liệu của chủng giống trên hệ thống PACS

Việc xây dựng các trường dữ liệu của chủng giống trên phần mềm PACS là cần thiết

để giúp cho việc quản lý chủng giống chính xác và khoa học cũng như dễ dàng hòa mạng với các CSDL của các BTG/TTNG khác trong khu vực Đối với một chủng giống, chúng tôi

đã thiết kế 63 trường dữ liệu trên hệ thống PACS (chi tiết các trường dữ liệu được trình bày

ở phụ lục 5) Phụ lục 6 là giao diện các trường thông tin của chủng giống trên phần mềm PACS và phụ lục 7 là biểu mẫu khi truy xuất thông tin chủng giống từ hệ thống PACS

4.5 Chuyển đổi cơ sở dữ liệu đã chuẩn hóa của 1200 chủng VSV trong bộ online catalogue sang hệ thống PACS để quản lý

CSDL của 1246 chủng VSV thuộc 4 nhóm sau khi chuẩn hóa đã được nhập và quản

lý bằng phần mềm PACS Mỗi nguồn gen sẽ được nhập và quản lý theo 63 trường dữ liệu thuộc 9 nhóm thông tin chính (nếu có) là:

- Thông tin hệ thống (2 trường): material ID và material type

- Thông tin chung (13 trường): mã số tại VTCC, mã số tại bảo tàng khác, ký hiệu gốc, quốc gia, hình thức ký gửi, bộ chủng, cấp độ ATSH…

- Thông tin phân lập (10 trường): mã dự án, người thu mẫu, ngày thu mẫu, địa điểm thu, tọa

độ, độ cao, phương pháp phân lập, môi trường phân lập, nguồn phân lập…

- Thông tin phân loại (4 trường): tên khoa học, tên chi, tên loài, tên gọi khác (tên cũ)

- Điều kiện nuôi cấy (6 trường): môi trường, nhiệt độ, thời gian, nhu cầu oxy …

- Thông tin mô tả (17 trường): hình thái khuẩn lạc, tế bào; hình ảnh khuẩn lạc, tế bào; trình

tự gen, đặc tính sinh học…

- Thông tin về bảo quản (6 trường): ngày lưu giữ và số ống lưu giữ đối với cả 3 phương pháp lạnh sâu, nitơ lỏng và đông khô

- Các thông tin khác (2 trường): lịch sử cung cấp chủng giống, lịch sử công bố

- Online catalogue (3 trường): tag, menu, excerpt

Phụ lục 8 là giao diện phần mềm PACS khi thống kê danh sách các chủng thuộc 4 nhóm sau khi đã nhập liệu

11

VTCC

Bằng công nghệ ADO.NET, chúng tôi đã tích hợp API hỗ trợ chuyển đổi giữa dữ liệu dạng ODBC sang các dạng dữ liệu xlsc, docx, pdf cho phần mềm PACS Tất cả các thông tin chủng giống khi sử dụng cho bất cứ mục đích gì đều được trích xuất ra từ hệ thống này, từ đó đảm bảo tính thống nhất, khả năng cập nhật cũng như thuận tiện cho việc chia sẻ thông tin giữa các cán bộ trong trung tâm

Bên cạnh đó, một website (online catalogue) về chủng giống tại VTCC trên nền tảng wordpress cũng được thiết kế (http://vtcc.imbt.vnu.edu.vn) Website này chia sẻ 28 trường thông tin trên tổng số 63 trường dữ liệu của chủng giống từ hệ thống phần mềm PACS Các thông tin của chủng giống trên website được quy định dưới dạng bài viết, tổ chức thành những trường dữ liệu thống nhất Các giá trị của trường dữ liệu này được gán với hệ CSDL trung gian trực tuyến google sheet và đồng bộ với CSDL của hệ thống PACS tự động 12 giờ

1 lần thông qua giao thức trích xuất dữ liệu được điều khiển bằng phần mềm autoclick BOT Mỗi chủng giống đã được chuẩn hóa của VTCC đều được gán một đường dẫn truy cập nhanh, đường dẫn này được mã hóa dưới định dạng QR-code đính kèm với phiếu báo cáo thông tin chủng giống Bằng cách sử dụng các thiết bị có khả năng quét mã QR như điện thoại di động, tablet, các máy scan mã vạch, cá nhân và tổ chức có thể tìm kiếm nhanh chóng thông tin của chủng giống trên online catalogue

Khi truy cập vào website của VTCC, người dùng dễ dàng tìm kiếm và tiếp cận các thông tin liên quan đến chủng vi sinh mình quan tâm Tại đây, người truy cập có thể tra cứu theo tên chủng, theo mã số chủng hoặc theo nguồn gốc phân lập hoặc theo đặc tính ứng dụng… để qua đó tìm kiếm thông tin chủng giống hoặc liên hệ để được cung cấp chủng giống cho nghiên cứu, ứng dụng Một số hình ảnh về giao diện của website và các trường

thông tin được chia sẻ trên website được trình bày ở phụ lục 9

5 Đánh giá về các kết quả đã đạt được và kết luận

Đề tài đã hoàn thành các nội dung như đã đăng ký với một số các kết quả chính như sau:

- Đã lựa chọn, đánh giá khả năng sống sót, hiện trạng tạp nhiễm của 1510 chủng vi sinh vật trong bộ online catalogue trước đây bao gồm 343 chủng vi khuẩn, 347 chủng xạ khuẩn, 328 chủng nấm men và 492 chủng nấm sợi;

- Đã chuẩn hóa các thông tin và nhập cơ sở dữ liệu của 1246 chủng vi sinh vật vào hệ thống phần mềm PACS để quản lý;

- Đã hoàn thành thiết kế website có giao diện mới và các chức năng phù hợp cho việc tìm kiếm thông tin và yêu cầu cung cấp chủng giống Các API phụ trợ và hệ thống BOT đã được lập trình và hoạt động tốt để truyền tải thông tin từ hệ thống PACS lên website;

- Đã chia sẻ nguồn gen cho 32 đơn vị và cá nhân trong nước

12

Trong đề tài này, chúng tôi đã lựa chọn được 1510 chủng VSV trong số 3869 chủng VSV của bộ catalogue trước đây bao gồm 343 chủng vi khuẩn, 347 chủng xạ khuẩn, 328 chủng nấm men và 492 chủng nấm sợi để đánh giá sự sống sót, hiện trạng tạp nhiễm cũng như tập hợp toàn bộ các dữ liệu liên quan ở các định dạng khác nhau như Access, Excel, Word và các file ảnh (JPEG) Cơ sở dữ liệu của 1246 chủng VSV sống sót và không bị tạp nhiễm đã được rà soát, kiểm tra lại các thông tin cơ bản như nguồn gốc, tên khoa học, hình ảnh khuẩn lạc/tế bào và một số đặc tính sinh học quan trọng như hoạt tính sinh enzyme, kháng khuẩn Toàn bộ CSDL của các chủng này sau khi đã được chuẩn hóa đã được nhập vào hệ thống phần mềm PACS để quản lý với 63 trường dữ liệu chia thành 9 nhóm thông tin chính là thông tin chung, thông tin phân lập, phân loại, điều kiện nuôi cấy, mô tả, đặc tính sinh học, bảo quản…

Chúng tôi cũng đã hoàn thành thiết kế website của VTCC với giao diện mới tại địa chỉ http://vtcc.imbt.vnu.edu.vn, có các chức năng phù hợp cho việc tìm kiếm thông tin và yêu cầu cung cấp chủng giống Các API phụ trợ và hệ thống BOT đã được lập trình và hoạt động tốt để truyền tải thông tin trực tiếp từ hệ thống PACS lên website Trong thời gian thực hiện đề tài, VTCC đã chia sẻ nguồn gen cho 32 đơn vị và cá nhân trong cả nước

In this study, we selected 1510 strains among 3869 strains of the previous catalogue, including 343 bacterial strains, 347 actinomycete strains, 328 yeast strains, and 492 filamentous fungi strains to evaluate the survival, contamination status as well as collect all related data in different formats such as Access, Excel, Word and image files (JPEG) The survival and non-contaminated 1246 strain databases have been reviewed and re-checked for basic information such as origin, scientific name, colonies and cell images, and some critical biological properties such as extracellular enzyme and antibacterial activities The entire standardized databases of these strains were entered into the PACS software system for management with 63 data fields divided into nine main information groups, namely general information, isolation information, classification, culture conditions, description, biological characteristics, storage, etc We have also completed the design of VTCC's website (http://vtcc.imbt.vnu.edu.vn) with suitable functions to search and strain requests The APIs and BOT systems have been programmed and worked well to transmit information directly from the PACS system to the website During carrying out the project, VTCC shared genetic resources with 32 units and individuals in Vietnam

Tài liệu tham khảo

Balouiri M, Sadiki M, Ibnsouda SK (2016) Methods for in vitro evaluating antimicrobial

activity: A review J Pharm Anal, 6: 71–79

Chi TTP, Choi O, Kwak Y, Son D, Lee JJ, Kim J (2013) Streptomyces padanus for the

biological control of Phytophthora capsici on pepper plants JALS 47(4): 1-9

Dung NTP, Rombouts FM, Nout MJR (2006) Functionality of selected strains of moulds and

yeasts from Vietnamese rice wine starters Food Microbiol, 23: 331-340

Gabor EM, Vreis EJ, Janssen DB (2003) Efficient recovery of environmental DNA for

expression cloning by indirect extraction methods FEMS Microbiol Ecol, 44: 153-163

13

Kasana RC, Salwan R, Dhar H, Dutt S, Gulati A (2008) A rapid and easy method for the

detection of microbial cellulases on agar plates using gram's iodine Curr Microbiol, 57:

503-507

Kumar S, Stecher G, Li M, Knyaz C, Tamura K (2018) MEGA X: molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms Mol Biol Evol 35: 1547

McAfee BJ, Dawson-Andoh BE, Chan M, Sutcliffe R, Lovell R (2001) Rapid extracellular

enzyme assays for screening potential antisapstain biological control agents The Society

of Wood Science and Technology, 33(4): 648-661

Meddeb-Mouelhi F, Moisan JK, Beauregard M (2014) A comparison of plate assay methods for

detecting extracellular cellulase and xylanase activity Enzyme Microb Technol, 66: 16–

19

Niranjana J, Bavithra PSl (2020) A comparative study on screening methods for the detection of

protease activity containing bacteria Int J Sci Res, 9 (1): 169-171

O’Donnell K (1993) Fusarium and its near relatives In: Reynolds DR and Taylor JW, Eds The Fungal Holomarph: Mititic, Meiotic and Pleomorpic Speciation in Fungal Systematic, CAB International, Wallingford, 225-233

Ryan MJ, Verkley G, Robert V (2020) Data resources: role and services of culture collections

In Bridge P, Smith D, Stackebrandt E, eds Trends in Systematics of Bacteria and Fungi,

CABI Publisher 83 – 92

Smith D, McCluskey K, Stackebrandt E (2014) Investment into the future of microbial resources: Culture collection funding models and BRC business plans for biological

resource centres Springerplus, 3: 81

Stackebrandt E, Schüngel M, Martin D, Smith D (2015) The microbial resource research

infrastructure MIRRI: Strength through Coordination Microorganisms, 3: 890-902

Stackebrandt E, Smith D, Casaregola S, Varese GC, Verkleij G, Lima N, Bridge P (2014) Deposit of microbial strains in public service collections as part of the publication process

to underpin good practice in science Springerplus, 3: 1–4

White TJ, Bruns TD, Lee SB, Taylor JW (1990) Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics In Innis MA, Gelfand DH, Sninsky JJ and White

TJ, eds PCR protocols: A guide to methods and applications, Academic Press, New

York, 315-322

WuL, Sun Q, DesmethP, SugawaraH, Zhenghong XuZ, McCluskey K, Smith D, Alexander

V, Lima N, Ohkuma M, RobertV, ZhouY, LiJ, Fan G, Ingsriswang S, OzerskayaS, Ma J (2017)World data centre for microorganisms: an information infrastructure to explore and

utilize preserved microbial strains worldwide Nucleic Acids Res, 45(D1): D611-D618

14

3.1 Kết quả nghiên cứu

TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

và tế bào); trình tự gen (mã số Genbank); đặc tính sinh học có tiềm năng ứng dụng của 1200 chủng VSV trên hệ thống PACS

Bộ cơ sở dữ liệu của 1246 chủng VSV trên hệ thống PACS với đầy đủ thông tin đã đăng ký

2 Trang web với

- Có minh chứng về việc chia sẻ nguồn gen với 30 - 50 cá nhân và đơn vị

- Trang web tại địa chỉ

http://vtcc.imbt.vnu.edu.vn/

có giao diện mới được kết nối trực tiếp với cơ sở dữ liệu gốc trên hệ thống PACS

- Minh chứng về việc chia sẻ nguồn gen với 32 cá nhân và đơn vị

Đánh giá

Đạt

2 Bài báo trên các tạp chí khoa học của ĐHQGHN, tạp chí khoa học chuyên

ngành quốc gia hoặc báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu hội nghị quốc tế

2.1 In vitro safety evaluation of

Vietnam and their additional

beneficial properties

Chấp nhận đăng

15

đăng ký

Số lượng đã hoàn thành

1 Bài báo công bố trên tạp chí khoa học quốc tế theo hệ

thống ISI/Scopus

2 Sách chuyên khảo được xuất bản hoặc ký hợp đồng

xuất bản

4 Bài báo quốc tế không thuộc hệ thống ISI/Scopus

5 Số lượng bài báo trên các tạp chí khoa học của

ĐHQGHN, tạp chí khoa học chuyên ngành quốc gia

hoặc báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu hội nghị

quốc tế (viết bằng tiếng Anh)

6 Báo cáo khoa học kiến nghị, tư vấn chính sách theo

đặt hàng của đơn vị sử dụng

7 Kết quả dự kiến được ứng dụng tại các cơ quan hoạch

định chính sách hoặc cơ sở ứng dụng KH&CN

8 Đào tạo/hỗ trợ đào tạo NCS

9 Đào tạo thạc sĩ

Ghi chú: Tình trạng sống sót: +++ mọc tốt ++ bình thường + mọc yếu

Hoạt tính kháng khuẩn và enzyme: - không có + yếu * ức chế ns: không nghiên cứu

1- Aeromonas jandaei, 2- A hydrophyla 3- A veronii 4- Vibrio cholerae 5- V vulnificus 6- V parahaemoliticus

Ghi chú: +++ mọc tốt ++ bình thường + mọc yếu - không có hoạt tính

1- Alternaria sp 2- Botrytis cinerea 3- Colletotrichum gloeosporioides 4- Phytophthora capsici 5- Fusarium oxysporum