Ảnh Hưởng Của Chế Phẩm Sinh Học Streptomyces Đến Hệ Vi Sinh Vật Đường Ruột Của Tôm Thẻ Chân Trắng Thái Bình Dương

Kết quả khẳng định tiềm năng to lớn của các loài vi khuẩn Streptomyces trong việc sử dụng làm chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản

 Kết quả của nghiên cứu này đánh giá hệ vi sinh vật đường ruột của tôm thẻ chân trắng (L. vannamei) khi được cho ăn với ba loại chế phẩm sinh học khác nhau. Thử nghiệm này đã cung cấp một sự hiểu biết tốt hơn về các thành phần và chức năng của hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm, góp phần phát triển các chế phẩm sinh học mới cho quá trình nuôi tôm. Ảnh của Darryl Jory.

Trong một hệ thống nuôi trồng thủy sản, tôm và vi sinh vật sống cùng một môi trường thủy sinh; do đó, quần thể vi sinh vật đường ruột tương tác trực tiếp với hệ vi sinh vật phù du. Việc xác định đặc tính của hệ vi sinh vật đường ruột (IM) ở các sinh vật thủy sinh là một ưu tiên hàng đầu để hiểu được sự tương tác giữa vật chủ và vi sinh vật cũng như mối quan hệ tương ứng của chúng đối với hệ vi sinh vật xung quanh.

Nhiều chiến lược đã được phát triển để cải thiện sự xâm nhập của các vi khuẩn có lợi trong đường tiêu hóa của động vật thủy sản, và tránh sự sinh sôi nảy nở của các vi khuẩn gây bệnh. Một trong những cách tiếp cận này là chế độ ăn có bổ sung prebiotics, probiotics và symbiotics – những chất góp phần cải thiện tốc độ tăng trưởng của vật nuôi và hiệu suất sử dụng thức ăn của chúng. Chế phẩm sinh học được coi là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn và thân thiện với môi trường để phòng bệnh, đặc biệt là trong quá trình nuôi các loài giáp xác có giá trị kinh tế cao như tôm.

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng chế phẩm sinh học có thể góp phần vào quá trình tiêu hóa bằng enzym để ức chế các vi sinh vật gây bệnh, thúc đẩy các yếu tố tăng trưởng và tăng phản ứng miễn dịch của các sinh vật thủy sinh. Vì vậy, việc tìm kiếm các vi sinh vật mới, có lợi để dùng làm chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản luôn được các nhà nghiên cứu quan tâm. Xạ khuẩn biển là một trong những loài vi khuẩn có tiềm năng và đầy triển vọng nhờ khả năng sản xuất nhiều loại kháng sinh và enzym ngoại bào.

Bài báo này được điều chỉnh và tóm tắt từ bản gốc (của JM Mazón-Suástegui và cộng sự năm 2019 – “Ảnh hưởng của chế phẩm sinh học Streptomyces lên hệ vi sinh vật đường ruột của tôm thẻ chân trắng khi thử nghiệm với vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus”. Hệ vi sinh vật học – Tập 9 – Xuất bản lần 2) – nghiên cứu để xác định sự ảnh hưởng của các loài vi khuẩn Streptomyces đối với quần thể vi khuẩn đường ruột ở tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương. Một phần của nghiên cứu trước đây đã cho biết tác của dụng chế phẩm sinh học từ vi khuẩn Streptomyces khi sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp với vi khuẩn Bacillus và Lactobacillus.

 Thiết lập nghiên cứu

Có bốn nhóm tôm được thí nghiệm và mỗi thí nghiệm được lặp lại ba lần. Mỗi nhóm tôm sử dụng trong thí nghiệm được nghiên cứu bằng các chế phẩm sinh học như sau: (a) RL8 ( Streptomyces sp. RL8); (b) Lac ‐ Strep ( Lactobacillus graminis + Streptomyces sp. RL8 và Streptomyces sp. N7; tỷ lệ 1: 1: 1); (c) Bac ‐ Strep ( B. tequilensis YC5‐2, B. endophyticus C2‐2, B. endophyticus YC3 ‐ B, Streptomyces sp. RL8, và Streptomyces sp. N7; tỷ lệ 1: 1: 1: 1: 1) ; và (d) nhóm đối chứng (không bổ sung chế phẩm sinh học).

Tôm trong thí nghiệm được cho ăn với thức ăn thương mại dạng viên với 35% protein ( được sản xuất ở các nước như Purina®, Ciudad Obregón, Sonora, Mexico). Trong đó, chế phẩm sinh học được kết hợp bằng cách phun. Các chủng Lactobacillus và Bacillus được kết hợp với nồng độ cuối cùng là 1 × 10⁶ đơn vị hình thành khuẩn lạc (CFU) trên mỗi gam thức ăn, trong khi các chủng Streptomyces được thêm vào với tỷ lệ 1 × 10⁸ CFU trên gam thức ăn, tức là ở mức trung bình trong liều lượng được sử dụng cho hầu hết các chế phẩm sinh học.

Tôm sau khi thí nghiệm sẽ được cho ăn ad libitum ba lần một ngày trong suốt 30 ngày, với chế độ ăn thương mại được phun chế phẩm sinh học. Còn tôm trong nhóm đối chứng được cho ăn với chế độ ăn thương mại phun nước biển vô trùng. Lượng vi khuẩn trong thức ăn được tính theo phương pháp cấy đĩa; các chất hữu cơ sẽ được loại bỏ hàng ngày thông qua ống xi-phông trong giai đoạn cho ăn chế phẩm sinh học, sau đó bổ sung nước đã loại bỏ (25%). Không thay nước trong thời gian thử nghiệm, và tôm chết phải được đưa ra khỏi bể thường xuyên.

Để biết thông tin chi tiết về thiết kế thí nghiệm; sinh vật thử nghiệm; Tách chiết và giải trình tự DNA; và các phân tích thống kê, vui lòng tham khảo bài nghiên cứu gốc.

Kết quả

Nhìn chung, sự đa dạng của hệ vi sinh vật ở hầu hết các nhóm thí nghiệm đều cao hơn so với trước khi thử nghiệm cảm nhiễm với V. parahaemolyticus. Hình 1 cho thấy sự phân tích các thành phần chính (còn được gọi là PCA – một công cụ để tạo mô hình dự đoán và thường được sử dụng để hình dung khoảng cách di truyền và mối liên hệ giữa các quần thể) của đa dạng beta (một thuật ngữ sinh thái cho tỷ lệ đa dạng giữa các loài ở khu vực và địa phương) liên quan đến sự khác nhau giữa hệ vi sinh vật đối với các nhóm được thí nghiệm bằng chế phẩm sinh học và nhóm đối chứng, trước và sau khi thử nghiệm với vi khuẩn V. parahaemolyticus.

Hình 1: Biểu đồ phân tích các thành phần chính (PCA) về sự đa dạng beta liên quan đến hệ vi sinh vật đường ruột của L. vannamei được thí nghiệm trong 30 ngày với Streptomyces [RL8] và kết hợp với Bacillus [Bac ‐ Strep] và Lactobacillus [Lac ‐ Strep]; trước khi thử nghiệm với Vibrio parahaemolyticus [ˍBCH] và sau thử nghiệm với Vibrio parahaemolyticus [ˍACH]. Phỏng theo bản gốc.

Kết quả của nghiên cứu cho thấy các thành phần của hệ vi sinh vật ở tôm được thử nghiệm bằng RL8 và Bac ‐ Strep khác so với các nhóm thí nghiệm còn lại, dựa trên PCA. Các nghiên cứu này được tập hợp lại ở phía bên trái của biểu đồ, dọc theo trục thành phần chính thứ nhất (PC1). Ngược lại, hệ vi sinh vật đường ruột (IM) của tôm từ các nhóm còn lại cho thấy sự phân tán rộng hơn cũng như sự khác biệt về đa dạng beta.

Thành phần và sự phong phú của quần thể vi khuẩn trong các nhóm thí nghiệm được thể hiện trong Hình 2. Tổng có 14 loài đã được xác định có trong ruột của thẻ L. vannamei gồm: Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Verrucomicrobia, Firmicutes, Planctomycetes, Fibrobacteres, Cyanobacteria, TM7, Chlamydiae, TM6, Chlorobi, Fusobacteria và GNO2. Ngoại trừ Bac ‐ Strep_ACH, Proteobacteria là nhóm vi khuẩn phong phú nhất trong tất cả các nhóm thí nghiệm, kể cả trước và sau khi thử nghiệm, với mức độ phong phú tương đối trung bình lần lượt là 45,34 ± 6,0% và 58,62 ± 2,74%. Tiếp theo là Actinobacteria và Bacteroidetes với độ phong phú tương đối trước và sau thử nghiệm lần lượt là 30,40 ± 3,11% và 21,21 ± 3,70% và, 22,15 ± 5,66% và 18,44 ± 0,73%.

Hình 2: Sự phong phú tương đối (tỷ lệ phần trăm của mỗi loài trong mỗi lần thử nghiệm) của các loài vi khuẩn khác nhau liên quan đến hệ vi sinh vật đường ruột của L. vannamei được nghiên cứu trong 30 ngày với Streptomyces [RL8] và kết hợp với Bacillus [Bac ‐Strep] và Lactobacillus [Lac ‐ Strep]; hình (a) là trước khi thử nghiệm với V. parahaemolyticus [ˍBCH] và hình (b) là sau khi thử nghiệm với V. parahaemolyticus [ˍACH].

Trước thử nghiệm (BCH), ba lớp vi khuẩn có mức độ phong phú tương đối cao nhất là Alphaproteobacteria với 42,5 ± 5,82%; Actinobacteria với 29,16 ± 3,30%; và Flavobacteriia với 21,45 ± 5,65%. Sau thử nghiệm (AHC), mức độ phong phú của chúng lần lượt là 35,23 ± 3,74%, 25,81 ± 6,35% và 18,37 ± 0,92 % (Hình 3).

Hình 3: Mức độ phong phú tương đối (tỷ lệ phần trăm của mỗi nhóm so với tổng số) ở cấp độ phân loại liên quan đến hệ vi sinh vật đường ruột của tôm thẻ chân trắng được nghiên cứu trong 30 ngày với Streptomyces [RL8] và kết hợp với Bacillus [Bac ‐ Strep] và Lactobacillus [Lac ‐Strep]; hình (a) là trước khi thử nghiệm với V. parahaemolyticus [ˍBCH] và hình (b) là sau khi thử nghiệm với V. parahaemolyticus [ˍACH].

Ruột của động vật là một cơ quan quan trọng để dự trữ thức ăn, tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng, ngoài ra nó còn đóng một vai trò quan trọng trong khả năng miễn dịch. Thông qua sự trao đổi chất của vi khuẩn, ruột đạt được một số chức năng có thể có lợi cho vật chủ như cải thiện phản ứng miễn dịch, hấp thụ chất dinh dưỡng và duy trì cân bằng nội môi. Do đó, việc điều chỉnh IM – thông qua việc tối ưu hóa chế độ ăn uống hoặc bổ sung prebiotics và probiotics là rất quan trọng để cải thiện sự phát triển sinh lý chung, tăng năng suất và doanh thu kinh tế trong quá trình nuôi tôm.

Kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng các nhóm RL8_ACH và Bac-Strep_ACH có tính đa dạng vi khuẩn cao hơn, khả năng chống lại sự xâm nhập mầm bệnh của vật chủ cũng cao hơn so với các nhóm thí nghiệm khác. Mặc dù có nhiều sự thay đổi đáng kể trong thành phần hệ vi sinh vật của L. vannamei khi sử dụng chủng Streptomyces so với việc sử dụng các chế phẩm sinh học khác, nhưng đây là nghiên cứu đầu tiên cho thấy các tác dụng như vậy, dù sử dụng chủng Streptomyces đơn lẻ hay kết hợp. Kết quả của nhóm đối chứng sau thí nghiệm (Control_ACH) khi thử nghiệm với V. parahaemolyticus cho thấy sự đa dạng của vi khuẩn và sự phong phú về loài ít hơn do sự xuất hiện của mầm bệnh, vì vậy chúng dễ bị xâm nhập hơn.

Proteobacteria là loài chiếm ưu thế trong ruột của L. vannamei được nghiên cứu bằng chế phẩm sinh học trước và sau thử nghiệm với V. parahaemolyticus, tiếp theo là Actinobacteria và Bacteroidetes. Trong nhiều nghiên cứu, Proteobacteria được cho là có độ phong phú tương đối nhiều nhất trong L. vannamei từ 68% đến 97%. Các thí nghiệm khác cũng cho kết quả tương tự khi thử nghiệm với độ mặn và các loại thực phẩm khác nhau. Các nghiên cứu khác đã phát hiện ra các vi khuẩn Firmicutes, Bacteroidetes và Actinobacteria chiếm ưu thế nhất, chỉ đứng sau Proteobacteria. Tuy nhiên, sự phong phú tương đối của những vi khuẩn này trong ruột của L. vannamei thay đổi theo điều kiện môi trường và thành phần của chế độ ăn.

Vi khuẩn Actinobacteria là loài phong phú thứ hai trong ruột tôm. Một số loài vi khuẩn khác thuộc chủng này được biết đến là những loài sản xuất chất chuyển hóa thứ cấp tuyệt vời có thể bảo vệ vật chủ khỏi bị nhiễm trùng. Việc bổ sung các chủng Streptomyces vào thức ăn đem lại tỷ lệ sống sót cao hơn cho L. vannamei sau khi thử nghiệm với V. parahaemolyticus. Kết quả khẳng định tiềm năng to lớn của các chủng Streptomyces như tiềm năng của chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản.

Sự xâm nhập và tồn tại của vi sinh vật trong ruột của các loài sinh vật mà chúng nhắm đến thường được coi là điều kiện tiên quyết, quan trọng đối với các chế phẩm sinh học tiềm năng. Tuy nhiên, trong những điều kiện này dường như các sinh vật có vỏ chiếm ưu thế, chúng có thể hưởng lợi từ sự tương tác liên tục với các vi sinh vật có lợi phát triển mạnh trong nước và trầm tích. Điều kiện nói trên là trường hợp của Streptomyces sp. RL8, loài bản địa trong trầm tích biển, phát triển ở các nồng độ pH và muối, đồng thời tạo ra các bào tử kháng thuốc cùng với một số enzym ngoại bào và các chất chuyển hóa kháng khuẩn. Do đó, có sự thay đổi đối với hệ vi sinh vật của tôm được tìm thấy ở đây cũng không có gì đáng ngạc nhiên, giống như một số ảnh hưởng của chế phẩm sinh học khác đối với chủng này.

Tổng quan

Kết quả của nghiên cứu cho thấy Proteobacteria, Actinobacteria và Bacteroidetes là các loài chủ yếu trong ruột của tôm L. vannamei. Nghiên cứu cũng cho thấy ảnh hưởng của Streptomyces sp. RL8 trên hệ vi sinh vật L. vannamei, Và khả năng kháng thuốc kháng sinh của Streptomyces sp. RL8 đã bảo vệ tôm khỏi nhiễm V. parahaemolyticus. Những kết quả này góp phần nâng cao sự hiểu biết về thành phần và chức năng của hệ vi sinh vật đường ruột L. vannamei và phát triển các chế phẩm sinh học mới trong nuôi tôm.

Theo: Tiến sĩ José Manuel Mazón‐Suástegui, Tiến sĩ Joan Sebastian Salas‐Leiva, Tiến sĩ Ricardo Medina‐Marrero, Tiến sĩ Ricardo Medina‐García và Tiến sĩ Milagro García‐Bernal.

Nguồn:https://www.globalseafood.org/advocate/effect-of-streptomyces-probiotics-on-gut-microbiota-of-pacific-white-shrimp/

Biên dịch: Huyền Thoại – BÌNH MINH CAPITAL.

 

Xem thêm:

• Nghiên Cứu Tầm Quan Trọng Của Vi Tảo Trong Ngành Nuôi Trồng Thủy Sản
• Hệ Thống Mixotrophic: Biện Pháp Nuôi Tôm Siêu Thâm Canh Thành Công
• Tổng Quan Về Bệnh Gây Ra Do Vi Khuẩn Vibrio Trong Ngành Nuôi Tôm (Phần I)