7 tháng 12 năm 2020
Yustian Rovi Alfiansah, Ph.D.
Sonja Peters, Ph.D.
Jens Harder, Ph.D.
Christiane Hassenrück, Ph.D.
Astrid Gärdes, Ph.D.
pH nước, oxy hòa tan, vi khuẩn đường ruột là các chỉ số giúp phòng ngừa bệnh
Kết quả của nghiên cứu này để đánh giá những đóng góp tiềm năng của điều kiện môi trường và động lực cộng đồng vi khuẩn đối với bệnh phân trắng trong ao nuôi tôm L. vannamei cho thấy rằng pH nước là một chỉ số đáng tin cậy cho nguy cơ bùng phát bệnh, và rằng oxy hòa tan cùng với thành phần nước và vi khuẩn đường ruột cũng có thể đóng vai trò là những chỉ số giúp phòng ngừa các sự kiện WFD. Ảnh của Darryl Jory.
Nhiều bệnh vi khuẩn đã gây ra thiệt hại kinh tế nghiêm trọng cho ngành nuôi tôm ở châu Á và Mỹ Latinh trong vài năm qua. Các bệnh vi khuẩn này bao gồm bệnh phân trắng (WFD), được cho là những bệnh lây nhiễm và gây chết người nhất cùng với bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND). WFD đã xuất hiện trong nuôi trồng thủy sản tôm ở châu Á từ năm 2009 và ảnh hưởng nghiêm trọng đến tỷ lệ sống sót của tôm trong ao, sự kiện của bệnh được đặc trưng bởi sự tồn tại của các sợi phân trắng nổi trong nước nuôi. Chúng thường xảy ra sau khoảng 50 ngày nuôi, dẫn đến sự phát triển chậm chạp của tôm, thu hoạch không có lãi và thậm chí là chết hàng loạt.
Những thay đổi trong gan tụy và ruột giữa của tôm bị ảnh hưởng bởi WFD cho thấy một quá trình bệnh lý trong ruột của động vật. Microsporidian Enterocytozoon hepatopenaei (EHP), các thể tương tự như các loại đơn bào gregarines và một số loài Vibrio có thể nuôi cấy đã được báo cáo là những tác nhân gây bệnh tiềm năng của WFD. Và chất lượng nước xấu với nồng độ oxy dưới 3.0 mg mỗi lít và độ kiềm dưới 80 ppm đã được báo cáo là liên quan đến việc gây ra tỷ lệ tử vong cao trong các đợt bùng phát WFD. Tuy nhiên, nguồn gốc của WFD trong các ao tôm vẫn chưa được làm sáng tỏ.
Thành phần của vi khuẩn đường ruột có ảnh hưởng mạnh mẽ đến sức khỏe của tôm. WFD có thể được khởi phát ở tôm khỏe mạnh bởi sự cấy ghép vi khuẩn đường ruột từ tôm bệnh. Thành phần cộng đồng vi khuẩn trong ruột tôm có thể thay đổi động theo sự phát triển và chế độ ăn của tôm. Và cột nước cùng với lớp trầm tích dưới đáy (môi trường sống của tôm) có thể ảnh hưởng đến vi khuẩn đường ruột, trong đó vi khuẩn của tôm hoang dã khác với những vi khuẩn của tôm nuôi/trong môi trường nuôi trồng. Tuy nhiên, có rất ít thông tin về sự tương tác giữa các tham số nước nuôi, vi khuẩn đường ruột, vi khuẩn trong phân và thành phần cộng đồng vi khuẩn trong nước ao trước, trong và sau các đợt bùng phát bệnh.
Do đó, chúng tôi tin rằng cần có nhiều thông tin hơn về động lực cộng đồng vi khuẩn bao gồm cả vi khuẩn gây bệnh trong nước ao và liên quan đến tôm ở các giai đoạn bệnh và không bệnh để hiểu và phòng ngừa WFD cũng như điều trị cho tôm bị bệnh. Chúng tôi còn đề xuất rằng những thay đổi bất ngờ về chất lượng nước sẽ ảnh hưởng đầu tiên đến cộng đồng vi khuẩn trong nước ao (vi khuẩn nước/ nước ao) và sau đó là sinh lý của tôm và vi khuẩn đường ruột của chúng.
Bài viết này – được điều chỉnh và tóm tắt từ ấn phẩm gốc [Alfiansah, Y.R. et al. 2020. Cấu trúc và các mẫu đồng xuất hiện của cộng đồng vi khuẩn liên quan đến các đợt bùng phát bệnh phân trắng trong nuôi tôm chân trắng Penaeus vannamei. Sci. Rep. 10, 11980 (2020)] – báo cáo về một nghiên cứu nhằm hiểu điều kiện môi trường và động lực cộng đồng vi khuẩn góp phần vào các sự kiện bệnh phân trắng (WFD), nơi chúng tôi phân tích chất lượng nước và so sánh cộng đồng vi khuẩn trong nước cũng như trong ruột và phân của tôm chân trắng Thái Bình Dương (Litopenaeus vannamei) khỏe mạnh và bị bệnh.
Thiết lập nghiên cứu
Các ao tôm được đánh giá nằm ở huyện Rembang, Trung Java, Indonesia. Mẫu nước được thu thập từ một ao với tôm L. vannamei khỏe mạnh (P1, được coi là kiểm soát) và ba ao tôm (P2, P3, và P4) đã trải qua một sự kiện WFD trong khoảng 50 đến 70 ngày lứa nuôi của chúng. Tất cả các ao đều được lót bằng plastic polyethylene mật độ cao (HDPE) và được clo hóa hai tuần trước khi thả tôm. Mật độ quần thể ban đầu là 40 (P2) và 90 con postlarvae không có mầm bệnh, 15 ngày tuổi trên mỗi mét khối (P1, P3, và P4), với tất cả postlarvae từ cùng một trại ấu trùng thương mại, địa phương.
Để phân tích cộng đồng vi khuẩn, 10 sợi phân trắng tươi được thu thập từ các khay cho ăn của mỗi ao có tôm bị nhiễm bệnh. Mười con tôm khỏe mạnh từ P1 được thu thập bằng cách sử dụng khay cho ăn và đặt lên đá trong kho lạnh ngay lập tức. Những con vật này sau đó được mổ xẻ trong phòng thí nghiệm để thu thập ruột đầy đủ của chúng. Tất cả các mẫu đều được bảo quản ngay lập tức và lưu trữ ở -20 độ C cho đến khi chiết xuất DNA và các phân tích khác.
Để biết thông tin chi tiết về thiết kế thực nghiệm, thu thập mẫu và địa điểm lấy mẫu; nuôi cấy và nhận diện vi khuẩn; phân tích phân tử của cộng đồng vi khuẩ; phát hiện và định lượng các gen virulence; và phân tích dữ liệu, hãy tham khảo ấn phẩm gốc.
Kết quả và thảo luận
Để hiểu rõ hơn về các đợt bùng phát WFD trong nuôi tôm L. vannamei, chúng tôi đã đo lường chất lượng nước và phân tích động lực cộng đồng vi khuẩn trong các ao nuôi tôm. Dựa vào ước lượng trực quan về số lượng sợi phân trắng trong các ao, chúng tôi đã chia sự kiện WFD thành hai giai đoạn: khởi đầu của bệnh (triệu chứng sớm), đại diện bởi P3 và P4, với số lượng FS trắng thấp hơn; và bùng phát sớm được đại diện bởi P2, với số lượng sợi phân trắng lớn hơn. Bởi vì cộng đồng vi khuẩn của phân tôm tươi và ruột đầy đủ của tôm L. vannamei khỏe mạnh đã được chứng minh là tương đương, chúng tôi chỉ mổ xẻ ruột của tôm khỏe mạnh và phân tích chúng cùng với những sợi phân tươi thu thập từ tôm bị bệnh.
Kết quả của chúng tôi cho thấy WFD xảy ra khi pH thay đổi từ 7.71 đến 7.84, và các loài vi khuẩn Alteromonas, Pseudoalteromonas và Vibrio chiếm ưu thế trong cộng đồng vi khuẩn nước. Mức độ nghiêm trọng của bệnh còn tương quan với tỷ lệ gia tăng của Alteromonas, Photobacterium, Pseudoalteromonas và Vibrio trong phân tôm. Những vi khuẩn gây bệnh cơ hội này đã chiếm tới 60% và 80% các trình tự trong các mẫu từ các giai đoạn sớm và tiến triển của đợt bùng phát bệnh, tương ứng, và thể hiện mức độ đồng xuất hiện cao.
Các hoạt động vi sinh vật – bao gồm phân giải chất hữu cơ, hô hấp và quá trình nitrat hóa cùng với sự tích tụ carbon dioxide hòa tan – sẽ dẫn đến sự giảm pH và độ kiềm, như đã quan sát thấy trong các ao có tôm bị bệnh. Ngược lại, sự can thiệp bên ngoài bằng cách bổ sung thường xuyên đá vôi và silicate phản ứng có thể đệm mức pH và độ kiềm, điều mà chúng tôi đã quan sát thấy trong ao có tôm khỏe mạnh.
Nghiên cứu của chúng tôi cũng chỉ ra rằng một sự xáo trộn đột ngột, chẳng hạn như sự giảm đột ngột về pH (dưới 8) và oxy hòa tan (dưới 6 mg mỗi lít), cùng với sự gia tăng các chất dinh dưỡng vô cơ như đã quan sát thấy ở P2-P4, có thể ảnh hưởng đến tôm và cộng đồng vi khuẩn trong nước ao nuôi tôm. Sự xáo trộn này đã khiến tôm bị căng thẳng, điều này có thể đã làm phát sinh các thay đổi trong cộng đồng vi khuẩn đường ruột, dẫn đến sự chiếm ưu thế của các vi khuẩn gây bệnh cơ hội – chẳng hạn như Alteromonas, Marinomonas, Photobacterium, Pseudoalteromonas và Vibrio – trong cộng đồng vi khuẩn trong các sợi phân trắng.
Chúng tôi đã quan sát thấy sự chuyển dịch dần dần từ các vi khuẩn có lợi được cho là chiếm ưu thế sang các vi khuẩn gây bệnh chiếm ưu thế trong vi khuẩn sợi phân, điều này trùng với sự tiến triển của bệnh từ các ao có triệu chứng sớm đến ao đang bùng phát sớm. Điều này cho thấy rằng sự thay đổi trong cộng đồng vi khuẩn đường ruột có thể có liên quan chặt chẽ đến mức độ nghiêm trọng của bệnh tôm. Giả thuyết này được hỗ trợ bởi các nghiên cứu trước đây, cho thấy rằng sự thay đổi trong vi khuẩn đường ruột của tôm xảy ra song song với sự thay đổi trong mức độ nghiêm trọng của bệnh, phản ánh sự chuyển hóa từ trạng thái khỏe mạnh sang chế độ bệnh.
Trong số các loại vi khuẩn gây bệnh tiềm năng, những vi khuẩn chiếm ưu thế trong cộng đồng vi khuẩn sợi phân trong nghiên cứu của chúng tôi, Photobacterium, Pseudoalteromonas và Vibrio, tương ứng với những vi khuẩn đã được quan sát trước đó liên quan đến các sự kiện WFD. Tuy nhiên, một số chi như Aeromonas, Candidatus Bacilloplasma, Phascolarctobacterium và Staphylococcus, đã được báo cáo xuất hiện trong các nghiên cứu trước đó, thì không có trong các mẫu của chúng tôi trong suốt sự kiện WFD. Điều quan trọng cần phải xem xét là vị trí địa lý, quản lý trang trại tôm, và các phương pháp tiếp cận khác nhau có thể ảnh hưởng đến việc phát hiện các loài vi khuẩn.
Dựa trên kết quả phân tích của chúng tôi, chúng tôi đề xuất rằng việc giảm pH đã làm thay đổi tỷ lệ tăng trưởng của vi khuẩn dị dưỡng, dẫn đến sự chiếm ưu thế của các vi khuẩn cơ hội, có khả năng gây bệnh như Alteromonas, Pseudoalteromonas và Vibrio trong nước ao nuôi. Vì phân tôm dễ dàng phân hủy trong nước ao (lên đến 27% trong vòng 12 giờ) do chuyển động nước và khí động học cơ học, chúng tôi đề xuất rằng các vi khuẩn trong sợi phân đã làm phong phú thêm nước ao, qua đó góp phần vào sự chiếm ưu thế của Alteromonas sống tự do hoặc gắn với hạt, như chúng tôi đã quan sát trong P2.
Việc phân hủy phân sẽ tạo điều kiện cho sự khuếch tán của vi khuẩn, cũng như làm phong phú thêm các chất dinh dưỡng đạm và vô cơ từ phân. Sự làm phong phú nước ao bởi các vi khuẩn gây bệnh cơ hội dường như còn tương quan với mức độ nghiêm trọng của bệnh và số lượng tôm bị nhiễm bệnh. Điều này được phản ánh trong việc nồng độ của một số gen trong các mẫu nước ao từ giai đoạn bùng phát sớm có sự khác biệt đáng kể so với các ao có triệu chứng sớm.
Hơn nữa, nếu số lượng lớn vi khuẩn gây bệnh được thải ra trong nước ao và được đưa vào chất rắn lơ lửng, nó sẽ thúc đẩy sự lây lan của bệnh giữa các con tôm, vì tôm khỏe có thể tiêu thụ các hạt mang mầm bệnh và bị nhiễm độc. Do đó, trong kịch bản này, vi khuẩn trong sợi phân không chỉ góp phần vào sự phong phú vi khuẩn, cấu trúc và chức năng của nước nuôi mà còn thúc đẩy sự phản hồi có hại đối với sức khỏe của tôm.
Trong kết quả của chúng tôi, việc phát hiện các OTU Vibrio [định nghĩa hoạt động được sử dụng để phân loại các nhóm cá thể có liên quan gần gũi] trong cả tôm khỏe mạnh và nhiễm bệnh và trong sự đồng xuất hiện tương phản cho thấy sự hiện diện của các chủng Vibrio khác nhau với các tương tác trái ngược. Trong khi một số OTU Vibrio có thể đại diện cho các mầm bệnh cơ hội, những OTU khác thậm chí có thể là có lợi ở tỷ lệ thấp. Ngoài ra, sự đồng xuất hiện với các vi khuẩn khác như Acinetobacter có thể ngăn chặn việc kích hoạt các gen yếu tố virulence, mặc dù sự hiện diện của Vibrio có khả năng gây bệnh trong ruột của tôm khỏe mạnh.
Xem xét sự khác biệt về cộng đồng vi khuẩn đường ruột của tôm khỏe mạnh và nước ao ở các sự kiện không bệnh từ các mẫu WFD, cũng như các mẫu đồng xuất hiện trong các mẫu tôm khỏe mạnh và bị bệnh, chúng tôi nhấn mạnh rằng sự rối loạn vi khuẩn [một sự mất cân bằng vi sinh vật hoặc sự không thích nghi bên trong hoặc bên ngoài cơ thể] trong vi khuẩn đường ruột và sự chuyển dịch từ vi khuẩn ưa muối sang vi khuẩn gây bệnh trong nước ao đóng góp vào nguồn gốc của đợt bùng phát WFD đã được nghiên cứu.
Chúng tôi nhấn mạnh rằng việc điều chỉnh ngay lập tức các tham số chất lượng nước – cụ thể là điều chỉnh pH lên trên 8 – sẽ cho phép nước ao trở lại thành phần trước khi bị xáo trộn và chấm dứt sự bùng phát, theo sau là sự phục hồi từ WFD, như được chỉ ra bằng việc không có triệu chứng và các gen virulence có thể phát hiện được trong nước ao, và không có tỷ lệ tử vong ở tôm. Điều này ngụ ý rằng cộng đồng vi khuẩn trong nước ao tôm có khả năng phục hồi sau những xáo trộn ngắn, như cũng có thể quan sát thấy trong các môi trường khác. Tuy nhiên, chúng tôi lưu ý rằng việc tiếp xúc kéo dài với sự suy giảm chất lượng nước và tỷ lệ mầm bệnh cao có thể làm tăng mức độ nghiêm trọng của bệnh và dẫn đến tỷ lệ tử vong hàng loạt ở tôm nuôi, như đã được quan sát trước đó.
Các phát hiện của chúng tôi về việc sử dụng các probiotics thương mại để chữa trị WFD ở tôm cho thấy rằng các vi khuẩn probiotics như Lactobacillus không có trong nước ao, vi khuẩn đường ruột và vi khuẩn trong sợi phân, cho thấy rằng việc sử dụng như vậy không hiệu quả. Lactobacillus không còn được phát hiện sau khi chúng được pha loãng trong nước ao nuôi tôm. Thay vì rải probiotics vào nước ao, chúng tôi đề xuất thêm chúng vào các viên thức ăn, mà tôm sẽ ăn. Bằng cách này, việc cấy ghép vi khuẩn probiotics vào ruột tôm có thể xảy ra hiệu quả hơn.
Triển vọng
Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng các yếu tố gây căng thẳng môi trường – cụ thể là sự giảm pH và oxy hòa tan – đã gây ra sự thay đổi cộng đồng vi khuẩn đáng kể trong nước ao và ảnh hưởng đến sinh lý của tôm, điều này đã dẫn đến những thay đổi trong cộng đồng vi khuẩn đường ruột và sau đó là sự xuất hiện của WFD. Hơn nữa, chúng tôi đã quan sát một số loại vi khuẩn gây bệnh cơ hội – chẳng hạn như Arcobacter, Alteromonas, Marinomonas, Photobacterium và Pseudoalteromonas – có thể góp phần vào hoặc thậm chí gây ra WFD.
Để ngăn ngừa tổn thất cho tôm, quản lý nuôi tôm nên tập trung vào việc duy trì chất lượng của trầm tích và nước ao (tức là pH, oxy hòa tan, đục, các chất dinh dưỡng vô cơ và chất rắn lơ lửng), cũng như thúc đẩy một thành phần ổn định của cộng đồng vi khuẩn đường ruột, nơi các vi khuẩn có lợi – ngay cả ở tỷ lệ thấp – có khả năng ức chế tính gây bệnh của Vibrio.
Kết luận, pH nước ao là một chỉ số đáng tin cậy của nguy cơ bùng phát WFD; và oxy hòa tan cùng với thành phần nước và vi khuẩn đường ruột có thể phục vụ như các chỉ số để phòng ngừa tốt hơn các sự kiện WFD.
Bây giờ bạn đã đến cuối bài viết …
… hãy cân nhắc hỗ trợ sứ mệnh của GSA nhằm nâng cao các thực hành thủy sản có trách nhiệm thông qua giáo dục, vận động và bảo đảm từ bên thứ ba. The Advocate nhằm ghi lại sự tiến hóa của các thực hành thủy sản có trách nhiệm và chia sẻ kiến thức rộng lớn của mạng lưới đóng góp của chúng tôi.
Bằng cách trở thành thành viên của Global Seafood Alliance, bạn đang đảm bảo rằng tất cả các công việc tiền cạnh tranh mà chúng tôi thực hiện thông qua các lợi ích, nguồn tài nguyên và sự kiện cho thành viên có thể tiếp tục. Chi phí thành viên cá nhân chỉ là 50 đô la mỗi năm.
Bạn không phải là thành viên GSA? Tham gia với chúng tôi.
Hỗ trợ GSA và Trở thành thành viên
Bài viết liên quan
Sức khỏe & Phúc lợi
Các loại Vibrio gây bệnh trong động vật có vỏ
Việc hiểu sự phân bố của các vi khuẩn gây bệnh trong môi trường biển là rất quan trọng để dự đoán các mối quan tâm sức khỏe tiềm năng được truyền qua hải sản.
Tình báo
Ấn Độ có thể duy trì sự bùng nổ tôm nuôi không?
Là một trong những quốc gia dẫn đầu toàn cầu trong sản xuất cá nuôi trồng, Ấn Độ đã chuyển mình thành một cường quốc thủy sản. Liệu lĩnh vực tôm đang mở rộng của nó có thể duy trì tốc độ nhanh chóng này không?
Nguồn : https://www.globalseafood.org/advocate/environment-bacterial-community-dynamics-and-white-feces-disease-outbreaks-in-shrimp-ponds/
