Ở vùng nhiệt đới, nhiều loài tảo (điển hình là các loài thuộc chi Symbiodinium) - thường được gọi là zooxanthellae cộng sinh với các loài san hô. Bài viết này trình bày kết quả nghiên cứu về mối tương quan giữa thành phần và hàm lượng lipit và axit béo trong zooxanthellae và mô vật chủ của một số loài san hô biển Việt Nam.
Trang 1NGHIÊN CỨU MỐI TƯƠNG QUAN ĐỊNH LƯỢNG GIỮA THÀNH PHẦN, HÀM LƯỢNG LIPIT VÀ AXIT BÉO TRONG ZOOXANTHELLAE VÀ MÔ VẬT CHỦ CỦA MỘT
SỐ LOÀI SAN HÔ BIỂN VIỆT NAM
Lưu Văn Huyền
Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội
Tóm tắt
Ở vùng nhiệt đới, nhiều loài tảo (điển hình là các loài thuộc chi Symbiodinium)
- thường được gọi là zooxanthellae cộng sinh với các loài san hô Trong hoạt động sống cộng sinh này, nhiều hợp chất được vận chuyển từ zooxanthellae đến mô vật chủ (san hô) Trong đó, lipit và các axit béo được coi là những hợp chất hữu cơ quan trọng Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu về mối tương quan giữa thành phần
và hàm lượng lipit và axit béo trong zooxanthellae và mô vật chủ của một số loài san
hô biển Việt Nam Kế t quả nghiên cứu không chỉ là cơ sở để xác định con đườ ng sinh
tổ ng hợ p và vậ n chuyể n lipit và axit bé o giữ a cá c polip san hô và zooxanthellae mà còn là cơ sở để đá nh giá khả năng chố ng chị u trước nhữ ng thay đổ i củ a môi trườ ng của cá c loà i san hô khi sử dụ ng hai loại hợp chất hữu cơ quan trọng này.
Từ khóa: Lipit, axit béo, zooxanthellae, san hô biển.
Studying the quantitative correlations between content and composition of lipid and fatty acid in Zooxanthellae and host tissue of some Vietnam coral species
Abstract
In tropical area, many algae species, especially those of Symbiodinium family,) are commonly called “zooxanthellae” having symbiotic relationship with corals Through this symbiotic relationship, many compounds are transported from zooxanthellae to host tissues, among those, lipids and fatty acids are considered as very important organic compounds This paper presents the results of quantitative correlations between the content and composition of lipid and fatty acids in zooxanthellae and host tissues of several marine coral species in Vietnam The results not only identify the mechanism of biosynthesis and transportation of lipids and fatty acids between coral polyps and zooxanthellae, but also support in assessing the resilience to environmental changes of diff erent coral species when using the two important organic compounds.
Keywords: Lipid, fatty acid, zooxanthellae, host tissue
1 Mở đầu
Nhiều loài san hô nhiệt đới chứa tảo
cộng sinh (Symbiodinium spp.), thường
được gọi là các zooxanthellae, trong các
tế bào nội bì của chúng San hô có thể
lấy năng lượng thông qua quá trình dị
dưỡng (nguồn thức ăn là sinh vật phù
du hoặc các mảnh vụn hữu cơ) hoặc quá
trình tự dưỡng (sản phẩm sơ cấp của
zooxanthellae) [1] Zooxathellae chuyển
trên 90% lượng cacbon hữu cơ tổng hợp đến cơ thể vật chủ san hô, lượng cacbon này đóng góp trên 2/3 nhu cầu năng lượng của vật chủ [2] Trong số các hợp chất được vận chuyển từ các vi sinh vật (VSV) cộng sinh này đến mô vật chủ thì lipit và các axit béo là những hợp chất hữu cơ quan trọng và thiết yếu [3]
Sự vận chuyển của các axit béo tổng hợp bởi zooxanthellae tới mô vật
Trang 2chủ san hô sẽ tác động đến thành phần
và hàm lượng các axit béo của vật chủ
[4, 5] Nghiên cứu về thành phần và hàm
lượng của các axit béo này trong mô vật
chủ và trong sinh vật cộng sinh sẽ cung
cấp những thông tin quan trọng về con
đường vận chuyển lipit cũng như quá
trình sinh tổng hợp và chuyển hoá của
chúng Do đó việc nghiên cứu mối tương
quan giữa thành phần và hàm lượng lipit
và axit béo trong zooxanthellae và mô
vật chủ sẽ giúp cho việc đánh giá khả
năng thích ứng của một số loài san hô
khi môi trường sống thay đổi
2 Nguyên liệu và phương pháp
2.1 Nguyên liệu
Các mẫu san hô của 30 loài được thu tại các vùng biển Quảng Ninh, Hải Phòng (bảng 1) Mẫu được xác định tên khoa học bởi các chuyên gia thuộc Viện Tài nguyên và Môi trường biển Hải Phòng sau đó được lưu giữ tiêu bản Lượng mẫu phục vụ nghiên cứu được lưu trữ trong các điều kiện nhiệt
độ âm sâu trước khi sử dụng làm các thí nghiệm hoá sinh tại các phòng thí nghiệm chuyên ngành thuộc Viện Hoá học các Hợp chất thiên nhiên
Bảng 1: Địa điểm thu mẫu và tên khoa học của các loài san hô
1
Acroporidae
Acropora
A cytherea Quảng Ninh
3 Acropora sp Quảng Ninh
5
Montipora
M faliose Hải Phòng
7 Montipora sp Hải Phòng
8
10
Dendrophylliidae
Balanophyllia Balanophyllia sp. Hải Phòng
11 Tubastrea T aurea Hải Phòng
12 Turbinaria T mesenterina Quảng Ninh 13
15
Faviidae
Cyphastrea C chalcidicum Hải Phòng 16
Favites F abdita Hải Phòng
18
20
Poritidae
Goniopora G lobata Quảng Ninh
22
Porites P lutea Quảng Ninh
23 P cylindrical Hải Phòng
24
25 M platyphylla Hải Phòng
26
Alcyoniidae
Klixum K molle Hải Phòng 27
Lobophytum L michaelae Hải Phòng
28 Lobophytum sp. Hải Phòng
29
Sinularia S cf capitalis Hải Phòng
30 Sinularia sp. Hải Phòng
Trang 32.2 Phương pháp nghiên cứu
2.1 Phương pháp tách chiết lipit
tổng: Lipit tổng được tách chiết theo
phương pháp của E.G Bligh và W.J Dyer,
1959 Các lớp chất lipit được phân lập
sử dụng phương pháp sắc ký bản mỏng
Merck Kieselgel 60 G (10x10cm) Các
bản mỏng sau khi chạy sắc ký được xử
lý và quét bằng máy quét ảnh Epson
Perfection 2400 Photo, với chế độ quét
thang màu xám Hàm lượng các lớp chất
lipit được xác định dựa theo độ đậm của
vết ảnh, sử dụng chương trình phân tích
hình ảnh Sorbfi l Densitometer, Nga
2.2 Phương pháp Metyl este của
các axit béo: Các Metyl este của các axit
béo trong lipit tổng được điều chế theo
phương pháp của Carrear và Debacq
Các phân tích sắc ký khí (GC) được thực
hiện trên máy sắc ký HP-6890; ghép nối
với Mass Selective Detector Agilent
5973; cột HP-5MS (30m*0,25mm);
khí mang là He; thư viện phổ khối
WILEY275.L và NIST 98.L
2.3 Phương pháp phân lập
zooxathellae: Zooxathellae cộng sinh
được phân lập khỏi mô vật chủ được
tiến hành theo phương pháp cải tiến của
Banazak và cs [6] Các mẫu san hô được
rửa sạch, thái, nghiền nhỏ và đưa vào
dung dịch đệm chứa nước biển lọc và
5mM EDTA (ethylenediaminetetraacetic
acid) Toàn bộ hỗ n hợ p sau đó được li
tâm tốc độ 2500 vòng/phút trong thời
gian 5 phút Phần dị ch nổi chứ a cá c tế
bà o vậ t chủ được tách ra và kiểm tra dướ i kính hiển vi phóng đại 200 lần Phần dị ch này sau đó được tiếp tục li tâm tại 3000 vòng/phút trong 5 phút để loại bỏ tiế p các VSV cộng sinh
Vi sinh vật cộng sinh nằm ở phần cặn phía dưới được chuyển sang dung dịch đệm, khuấy trộn nhẹ trong 5 phút Dịch huyền phù này được li tâm 3 phút tại 1500 vòng/phút, kế t tủ a được chuyển quay trở lại dung dịch đệm, khuấy lọc qua giấy lọc 40μm sau đó li tâm tiế p tại 1500 vòng/phút trong 5 phút để loại bỏ tiếp mô vật chủ Độ sạch của zooxanthellae được xác định qua kính hiển vi với độ phóng đại 400 lần
3 Kết quả và thảo luận
3.1 Hà m lượ ng lipit tổ ng củ a cá c loà i san hô nghiên cứ u
Hà m lượ ng lipit tổ ng dao độ ng từ 0,8 đế n 2,2 %, trong đó cá c loà i có hà m
lượ ng lipit thấ p như E ancora (0,8 % đố i
vớ i mẫ u thu ở Quả ng Ninh và 0,9 % đố i
vớ i mẫ u thu ở Hả i Phò ng), cá c loà i san
hô có hà m lượ ng cao như Cyphastrea chalcidicum (2,2 %) và Montipora sp
(2,1 %) (bảng 2) Kết quả nghiên cứu cho thấy, hà m lượ ng lipit trong cá c loà i san hô có sự dao độ ng nhẹ và phụ thuộ c
và o đặ c điể m sinh họ c, tì nh trạ ng sứ c khoẻ , thờ i gian thu mẫ u Không có sự khá c biệ t nhiề u về hà m lượ ng lipit tổ ng giữ a cá c họ san hô đượ c nghiên cứ u
Bả ng 2: Hà m lượ ng lipit tổ ng củ a cá c loà i san hô nghiên cứ u
(% mẫ u tươi)
1
Acroporidae
Acropora
A cytherea 1,40
5
Montipora
M faliose 1,70
8
Agariciidae Pavona P frondifera 1,57
Trang 4STT Họ Giống Loài Lipit tổ ng
(% mẫ u tươi)
10
Dendrophylliidae
Balanophyllia Balanophyllia sp. 1,20
11 Tubastrea T aurea 1,45
12 Turbinaria T mesenterina 1,50
13
15
Faviidae
Cyphastrea C chalcidicum 2,20 16
Favites F abdita 1,61
18
20
Poritidae
Goniopora G lobata 1,70
22
Porites P lutea 1,35
24
26
Alcyoniidae
Klixum K molle 1,46 27
Lobophytum L michaelae 1,93
29
Sinularia S cf capitalis 1,26
3.2 Thành phần, hàm lượng lipit và các axit béo trong zooxanthellae cộng sinh và mô polip vật chủ
3.2.1 Thành phần và hàm lượng các axit béo trong zooxanthellae và mô vật chủ của một số loài san hô
Kết quả phân tích thành phần và hàm lượng các axit béo trong lipit tổng của zooxanthellae cộng sinh và mô vật chủ được trình bày trong bảng 3 và 4
Bảng 3: Thành phần và hàm lượng các axit béo trong lipit tổng của zooxanthellae (%
trên tổng số axit béo, trung bình ± SD, n = 3)
16:0 18,5 19,9 21,7 18,6 16,0 16,3 24,5 26,3 18,1
18:4n-3 10,3 15,0 10,3 13,0 14,1 13,1 10,6 9,1 17,3
Trang 5Axit béo San hô cứng San hô mềm Thuỷ tức san hô
SAFAs 24,2 26,1 30,6 27 22,1 24,7 37,1 38,7 30,5
Ghi chú: 1: Montipora faliose;
2: Montipora digitata;
3: Pocillopora damicornis;
4: Acropora sp.;
5: Acropora muricata; 6: Porites cylindrical; 7: Sinularia cf Capitalis;
8: Sinularia sp.; 9: Millepora platyphylla SAFAs: Axit béo no;
MUFAs: axit béo không no 1 nối đối;
PUFAs: axit béo không no đa nối đôi;
ω3: axit béo họ omega3; ω6: axit béo họ omega6.
Trong zooxanthellae, thì các axit
béo 16:0, 18:4n-3, 20:5n-3 và 22:6n-3
là các axit chính Trong khi đó, mô vật
chủ lại giàu hàm lượng các axit 16:0,
18:0 và 20:4n-6 Các axit béo đánh dấu
của zooxanthellae cộng sinh trong các
loài san hô tạo rạn và thuỷ tức san hô là
18:3n-6 và 18:4n-3, cá c axit béo đánh
dấu của zooxanthellae cộng sinh trong
san hô mềm là 16:2n-7, 16:3n-4,
16:4n-1 và 16:4n-18:4n-3 Axit béo đánh dấu của
mô polip của san hô cứng là 20:4n-6 và
22:4n-6, axit béo đánh dấu của mô polip
đối với san hô mềm là 20:4n-6,
24:5n-6 và 24:24:5n-6n-3 Có nhữ ng sự khá c nhau
đá ng kể về thành phần và hàm lượng
axit béo trong zooxanthellae cộng sinh
của san hô cứng, san hô mềm và thuỷ
tức san hô Điề u nà y có thể ả nh hưở ng
đến khả năng chống chịu lại các thay đổi
nhiệt độ của cá c loà i san hô Trong đó,
các loài san hô khối và san hô phiến có
khả năng chống chịu lại nhiệt độ thay
đổi tốt hơn các loài san hô nhánh do sự khác nhau về hình thái học giữa các tập đoàn san hô này Khả năng này có thể do một số loài san hô có cơ chế bảo vệ các VSV cộng sinh của chúng khỏi các tác động bất lợi của môi trường như nhiệt
độ và ánh sáng
Trong thành phần các axit béo của zooxanthellae cộng sinh, thì hàm lượng tương đố i các axit béo không no đa nối đôi (PUFAs) rất cao và hàm lượng các axit béo bão hoà thường chỉ chiếm khoảng 1/3 lipit tổng (bả ng 3) Đặc biệt, tổng hàm lượng các axit béo họ Omega3
có hàm lượng cao (>20%) Ở loài san
hô cứng Acropora muricata, hàm lượng
các axit béo họ Omega3 là 45,1 %, còn
thuỷ tức san hô Millepora platyphylla
chỉ tiêu này có thể đạt tới 48,8% Tổng hàm lượng axit họ Omega3 cao của loài
Acropora muricata được ghi nhận bởi tỉ
lệ % cao của các axit 18:4n-3 (14,1%),
Trang 620:5n-3 (15,8%) và 22:6n-3 (11,4%)
Còn đối với loài Millepora platyphylla
là các axit 18:4n-3 (17,3) và 22:6n-3
(22,7%) Đặc biệt, trong thành phần các
axit béo của zooxanthellae cộng sinh
trong thuỷ tức san hô có axit 22:5n-6 với
hàm lượng 5,0%, axit này không được
tìm thấy trong zooxanthellae cộng sinh của các loài san hô nghiên cứu khác Nếu như hàm lượng các axit béo không no đa nối đôi (PUFAs) trong zooxanthellae cộng sinh khá cao, thì hàm lượng cá c axit bé o nà y trong mô polip san hô lại thấp hơn đáng kể (bảng 4)
Bảng 4: Thành phần và hàm lượng axit béo trong lipit tổng của mô polip
(% so với tổng axit béo, trung bình ±SD, n=3)
16:0 29,4 33,7 31,9 20,1 17,9 35,4 38,7 28,8 22,3
16:1n-7 1,8 2,9 3,5 1,1 1,91 0,9 3,0 2,0 0,2
-16:3n-4 0,2 0,3 0,8 0,7 1,6 0,2 1,1 1,1 0,1
-18:0 8,7 7,76 8,2 13,6 18,2 9,8 14,6 14,3 20,1 18:1n-9 7,3 2,9 6,1 3,0 3,3 3,8 3,1 2,6 3,5
18:1n-7 0,3 0,3 0,5 0,3 0,4 0,2 0,6 0,7 0,1
-18:2n-6 2,42 1,3 1,3 0,6 0,9 1,1 0,9 1,4 0,1
-18:4n-3 0,6 1,3 0,7 0,9 1,3 4,5 1,2 1,3 0,9
20:4n-6 11,2 9,9 8,8 17,2 13,7 4,8 12,1 14,8 0,1
20:5n-3 1,9 1,9 3,1 8,7 10,2 4,3 1,2 0,6 0,4
22:4n-6 20,2 22,5 5,1 8,1 8,13 5,4 0,4 0,8 3,5
22:6n-3 1,2 1,0 9,6 5,0 3,6 7,9 1,2 0,9 31,7
-SAFAs 41,4 45,3 44,9 37,8 38,8 47,2 56,7 45,5 49,1 MUFAs 11,3 7,5 11,1 8,4 10,5 6,1 6,8 5,3 4,2
PUFAs 43,8 46,1 41,4 49,9 47,4 40,5 29,7 37,2 44,4
ω6 37,9 39,4 25,8 30 26,6 20,2 17,1 23,7 10,6
Trang 7Trong lipit tổng của mô polip chứa
chủ yếu là các axit béo bão hoà, trong đó
nhiều nhất là 18:0 và 20:0 Hàm lượng
các axit không no một nối đôi MUFAs
trong mô polip cũng lớn hơn trong
zooxanthellae Trong các san hô cứng
Montipora faliose, Montipora digitata
và các loài san hô mềm Sinularia cf
Capitalis và Sinularia sp thì hàm lượng
các axit họ Omega3 đều nhỏ hơn 5%
Trong loài thuỷ tức san hô Millepora
platyphylla, thì lại khá giàu hàm lượng các
axit béo thuộc 2 họ Omega3 và Omega6
Hàm lượng cao của họ axit omega3 đối
với loài này là do trong mô của chúng có
chứa tới 31,7% 22:6n-3 Trong mô polip
của loài thuỷ tức san hô này có chứa axit
22:5n-6 (hầu như không được tìm thấy
trong mô polip của các loài san hô khác)
Ngoài ra, duy nhất trong zooxanthallae
cộng sinh với Millepora platyphylla tồ n
tạ i 22:5n-6 Rõ ràng, tồn tại tương quan
thuậ n về thà nh phầ n và hà m lượ ng cá c
PUFAs trong mô polip và zooxanthellae,
có zooxanthellae cộng sinh tổng hợp các nhiều PUFAs thì hàm lượng các PUFAs
đó cũ ng cao ở mô vật chủ
3.2.2 Mối tương quan giữa thành phần và hàm lượng lipit và axit béo trong zooxanthellae và mô vật chủ của loài san hô
Hàm lượng các axit béo no SAFAs trong zooxanthellae cộng sinh luôn luôn thấp hơn trong vật chủ của nó Ngược lại, hàm lượng các axit béo không no đa nối đôi họ PUFAs và đặc biệt các axit omega3 trong zooxanthellae cộng sinh so với trong mô polip lại cao hơn rất nhiều
Trong san hô cứng Montipora digitata và Montipora faliose tỉ lệ về hàm lượng các
axit béo họ omega3 giữa zooxanthellae cộng sinh và mô polip vật chủ lần lượt
là 8,3 và 7,9 lần Sự tương quan về hàm lượng và thành phần các họ axit béo giữa zooxathellae cộng sinh và mô polip vật chủ trong tất cả các loài nghiên cứu
Hình 1: Hàm lượng axit béo no (SAFAs) Hình 2: Hàm lượng axit béo không no đa
nối đôi (PUFAs)
Hình 3: Hàm lượng axit béo không no họ
Omega3
Hình 4: Hàm lượng axit béo không no họ
Omega6
Trang 84 Kế t luậ n
Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra cá c
axit bé o chí nh và cá c axit bé o đá nh dấ u
củ a zooxanthellae và mô polip củ a cá c
lớ p san hô khá c nhau Đây là cơ sở để
nhậ n dạ ng san hô và zooxanthellae cộ ng
sinh vớ i san hô
Tồn tại mố i quan hệ về hàm lượng và
thành phần các axit bé o chí nh và cá c họ axit
bé o giữa zooxanthellae cộng sinh với mô
polip một số loài san hô được nghiên cứu:
Montipora faliose, Montipora digitata,
Pocillopora damicornis, Acropora sp.,
Acropora muricata, Porites cylindrica,
Sinularia cf Capitalis, Sinularia sp., và
Millepora platyphylla…
Mố i quan hệ về hàm lượng và thành
phần các axit bé o giữa zooxanthellae
cộng sinh với mô polip một số loài san
hô là cơ sở để xác định con đườ ng sinh
tổ ng hợ p, vậ n chuyể n lipit và axit bé o
giữ a zooxanthellae với cá c polip san hô
Những quan hệ khác nhau cá c họ axit
bé o giữa mô polip vật chủ san hô với
zooxanthellae cộng sinh đưa đến những
khả năng chống chịu khác nhau của các
loài san hô đối với sự thay đổi nhiệt độ
môi trường Khả năng này phụ thuộc
vào hình thái cũng như các cơ chế bảo
vệ vi sinh vật cộng sinh của các loài san
hô có chứa tảo cộng sinh
Việc xác định cá c axit bé o chí nh và
cá c axit bé o đá nh dấ u củ a zooxanthellae
và mô polip củ a cá c lớ p san hô khá c nhau trong nghiên cứu này là cơ sở khoa học để nhậ n dạ ng san hô (Vật chủ) và zooxanthellae cộ ng sinh
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Muscatine L, McCloskey LR, Marian RE (1981), Estimating the daily contribution of carbon from zooxanthellae
to coral animal respiration Limnol Oceanogr 26:601-611.
[2] Patton JS, Burris JE (1983) Lipid synthesis and extrusion by freshly isolated zooxanthellae (symbiotic algae) Mar Biol 75:131-136.
[3] Dalsgaard J, John MS, Kattner G, Muller-Navarra D, Hagen W (2003) Fatty acid trophic markers in the pelagic marine environment Adv Mar Biol 46:225-340 [4] Harland AD, Navarro JC, Davies
PS, Fixter LM (1993) Lipids of some Caribbean and Red Sea corals: total lipid, was esters, triglycerides and fatty acids Mar Biol 117:113-117
[5] Ward S (1995) Two patterns of energy allocation for growth, reproduction and lipid storage in the scleractinian coral Pocillopora damicornis Coral Reefs 14:87-90 [6] Banaszak AT, Santos MG, LaJeunesse TG, Lesser MP (2006) The distribution of mycosporine-like amino acids (MAAs) and the phylogenetic identity
of symbiotic dinofl agellates in cnidarians hosts from the Mexican Caribbean J Exp Mar Biol Ecol 337:131-146.
BBT nhận bài: 7/7/2017; Phản biện xong: 5/8/2017