Môi Trường, Hoạt Động Của Quần Thể Vi Khuẩn Và Sự Bùng Phát Bệnh Phân Trắng Trong Ao Nuôi Tôm

PH, oxy hòa tan và vi khuẩn đường ruột là các chỉ số giúp ngăn ngừa bệnh ở tôm

Kết quả của nghiên cứu này nhằm đánh giá các điều kiện môi trường và các hoạt động của quần thể vi khuẩn

Kết quả của nghiên cứu này nhằm đánh giá các điều kiện môi trường và các hoạt động của quần thể vi khuẩn đối với sự bùng phát bệnh phân trắng ở tôm thẻ chân trắng trong các ao nuôi thương phẩm, cho thấy rằng pH là một yếu tố chính có thể dẫn đến nguy cơ bùng phát dịch bệnh. Bên cạnh đó, oxy hòa tan và các thành phần khác của nước cũng như các vi khuẩn đường ruột có thể đóng vai trò là những chỉ số giúp ngăn ngừa sự bùng phát bệnh phân trắng. Ảnh của Darryl Jory.

Trong vài năm gần đây, có nhiều bệnh do nhiều loại vi khuẩn khác nhau gây ra đã gây thiệt hại nặng nề về kinh tế cho ngành nuôi tôm ở châu Á và châu Mỹ Latinh. Các bệnh do vi khuẩn này gây ra bao gồm bệnh phân trắng (WFD), và bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND),  đây là những bệnh truyền nhiễm được cho là có tỷ lệ gây chết cao nhất. Từ năm 2009, WFD đã xuất hiện trong các ao nuôi tôm ở châu Á, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến tỷ lệ sống của tôm trong ao. Đặc trưng của căn bệnh này là sự hiện diện của các sợi phân trắng trôi nổi trong nước nuôi. Chúng thường xuất hiện sau khoảng 50 ngày nuôi, khiến tôm chậm lớn, không mang lại lợi nhuận và thậm chí là gây chết hàng loạt.

Những biến đổi trong gan tụy và ruột giữa của tôm liên quan đến WFD cho thấy một quá trình bệnh lý trong ruột của động vật. Các tác nhân gây bệnh tiềm tàng của WFD bao gồm các vi khuẩn Enterocytozoon hepatopenaei (EHP) – có cơ thể giống như động vật nguyên sinh đơn bào, và một số loài Vibrio có thể nuôi cấy. Khi chất lượng nước bị suy giảm với nồng độ oxy dưới 3,0 mg/l và độ kiềm dưới 80 ppm đã được báo cáo là có liên quan đến việc gây ra tỷ lệ chết cao nhất trong các đợt bùng phát WFD. Tuy nhiên, nguồn gốc của WFD trong các ao nuôi tôm vẫn chưa được xác định.

Thành phần vi khuẩn đường ruột có tác động lớn đến sức khỏe của tôm. WFD có thể xuất hiện trên tôm khỏe mạnh bằng cách cấy ghép hệ vi sinh vật đường ruột của tôm bệnh vào chúng. Thành phần loài của quần thể vi khuẩn trong ruột tôm có thể thay đổi linh hoạt theo sự phát triển và chế độ ăn của tôm. Nước và lớp trầm tích bên dưới (môi trường sống của tôm), có thể ảnh hưởng đến vi khuẩn đường ruột ở cả tôm hoang dã và tôm nuôi. Tuy nhiên, có rất ít thông tin về sự tương tác giữa các thông số nước, vi khuẩn đường ruột, vi khuẩn trong phân và thành phần loài của quần thể vi khuẩn trong nước ao trước, trong và sau khi dịch bệnh bùng phát.

Do đó, để có thể hiểu, ngăn ngừa WFD và điều trị bệnh trên tôm, việc có thêm thông tin về hoạt động của quần thể vi khuẩn bao gồm vi khuẩn gây bệnh trong ao, liên quan đến tôm ở giai đoạn bệnh và không bệnh là điều thực sự cần thiết. Nghiên cứu đã báo cáo rằng sự thay đổi đột ngột của chất lượng nước sẽ ảnh hưởng đến các quần thể vi khuẩn trong nước ao trước tiên, sau đó là ảnh hưởng đến chức năng sinh lý của tôm và vi khuẩn đường ruột của chúng.

Bài báo này – phỏng theo và tóm tắt từ bài báo gốc (theo Alfiansah, Y.R. và cộng sự, năm 2020. Cấu trúc và hình dạng của các quần thể vi khuẩn liên quan đến sự bùng phát bệnh phân trắng ở tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương (Penaeus vannamei) trong nuôi trồng thủy sản – Sci. Rep) – nghiên cứu về các điều kiện môi trường và hoạt động của quần thể vi khuẩn về việc gây ra sự bùng phát bệnh phân trắng (WFD), phân tích chất lượng nước và so sánh các quần thể vi khuẩn trong nước cũng như trong ruột và trong phân của tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương (Litopenaeus vannamei) khỏe mạnh và bị bệnh.

Thiết lập nghiên cứu

Các ao nuôi tôm được đánh giá nằm ở Rembang, Trung Java, Indonesia. Các mẫu nước được thu thập từ ao nuôi tôm L. vannamei khỏe mạnh (P1, ao đối chứng) và ba ao nuôi tôm (P2, P3 và P4) đã thách thức với WFD vào khoảng từ 50 đến 70 ngày trong chu kỳ nuôi của chúng. Tất cả các ao đều được lót bằng nhựa polyetylen (HDPE) mật độ cao và khử trùng bằng clo hai tuần trước khi thả tôm. Mật độ quần thể ban đầu là 40 ấu trùng (P2), và 90 ấu trùng 15 ngày tuổi sạch bệnh trên mỗi mét khối (P1, P3 và P4). Tất cả các ấu trùng trong  thử nghiệm đều có nguồn gốc từ một trại giống địa phương.

Đối với việc phân tích quần thể vi khuẩn, 10 sợi phân trắng tươi được thu thập từ các khay cho ăn ở mỗi ao có tôm bị nhiễm bệnh. 10 con tôm khỏe mạnh từ P1 được thu thập bằng cách sử dụng khay cho ăn và cho vào đá trong kho lạnh ngay lập tức. Sau đó, những con tôm này sẽ được mổ trong phòng thí nghiệm để lấy toàn bộ ruột của chúng. Tất cả các mẫu được bảo quản và lưu trữ ở nhiệt độ -200C cho đến khi tách chiết DNA và các phân tích khác.

Để biết thông tin chi tiết về thiết kế thí nghiệm, địa điểm thu thập mẫu và lấy mẫu; việc nuôi cấy và xác định vi khuẩn; phân tích phân tử của quần thể vi khuẩn; phát hiện và định lượng gen có hại; và phân tích dữ liệu, vui lòng tham khảo bài báo gốc.

Kết quả và thảo luận

Nghiên cứu đã kiểm tra chất lượng nước và phân tích hoạt động của quần thể vi khuẩn trong các ao nuôi tôm để có thể hiểu rõ hơn về sự bùng phát WFD trong nuôi tôm thẻ chân trắng. Dựa trên ước lượng bằng mắt về số lượng phân trắng trong ao, nghiên cứu chia WFD thành hai giai đoạn: bắt đầu bệnh (các triệu chứng ban đầu), biểu thị bằng P3 và P4, với số lượng phân trắng thấp hơn; và giai đoạn bắt đầu bùng phát dịch bệnh được biểu thị bằng P2, với số lượng phân trắng nhiều hơn. Bởi vì các quần thể vi khuẩn trong phân tôm tươi và trong tất cả các ruột của tôm thẻ chân trắng khỏe mạnh đã được chứng minh là có thể so sánh được, do đó, nghiên cứu chỉ mổ ruột của tôm khỏe mạnh và phân tích chúng cùng với phân tươi được thu thập từ tôm bệnh.

Kết quả của nghiên cứu cho thấy WFD xảy ra khi pH thay đổi từ 7,71 – 7,84, và các loài vi khuẩn Alteromonas, PseudoalteromonasVibrio là các vi khuẩn chiếm ưu thế trong quần thể vi khuẩn của động vật thủy sinh. Mức độ nghiêm trọng của bệnh còn tương quan với sự gia tăng tỷ lệ vi khuẩn Alteromonas, Photobacterium, PseudoalteromonasVibrio trong phân tôm. Các vi khuẩn gây bệnh cơ hội này chiếm lần lượt đến 60% và 80% trình tự trong các mẫu từ giai đoạn đầu đến giai đoạn bùng phát dịch bệnh, và có mức độ đồng xuất hiện cao.

Các hoạt động của vi sinh vật bao gồm phân hủy chất hữu cơ, quá trình hô hấp, nitrat hóa và tích tụ CO2 hòa tan sẽ dẫn đến giảm pH và độ kiềm, điều này đã được quan sát thấy trong các ao có tôm bị bệnh. Mặt khác, việc bổ sung đá vôi và silicat có thể cân bằng được pH và độ kiềm, và điều này được quan sát thấy trong ao tôm khỏe mạnh.

Nghiên cứu cũng đã nhận thấy rằng có sự xáo trộn trong nước ao nuôi, ví dụ như pH giảm đột ngột (dưới 8), oxy hoà tan giảm (dưới 6 mg/l) và sự gia tăng các chất dinh dưỡng vô cơ trong P2 – P4, điều này có thể ảnh hưởng đến tôm và quần thể vi khuẩn trong nước ao nuôi. Sự xáo trộn này làm cho tôm bị stress, gây ra những thay đổi trong quần thể vi khuẩn đường ruột, tạo điều kiện cho các vi khuẩn gây bệnh cơ hội như Alteromonas, Marinomonas, Photobacterium, PseudoalteromonasVibrio phát triển mạnh trong phân trắng.

Nghiên cứu đã quan sát thấy sự thay đổi dần từ các vi khuẩn có lợi sang các vi khuẩn gây bệnh, trùng hợp với sự tiến triển của bệnh từ các ao có triệu chứng ban đầu của bệnh sang ao bắt đầu bùng phát dịch bệnh. Điều này cho thấy rằng những thay đổi trong quần thể vi khuẩn đường ruột có thể liên quan chặt chẽ đến mức độ nghiêm trọng của bệnh ở tôm. Giả thuyết này được báo cáo bởi các nghiên cứu trước, rằng những thay đổi trong vi khuẩn đường ruột của tôm xảy ra song song với những thay đổi về mức độ nghiêm trọng của bệnh, phản ánh sự chuyển đổi từ trạng thái khỏe mạnh sang trạng thái bệnh.

Ở nghiên cứu hiện tại, các vi khuẩn gây bệnh tiềm tàng và chiếm ưu thế trong quần thể vi khuẩn trong phân tôm được quan sát thấy bao gồm vi khuẩn Photobacterium, PseudoalteromonasVibrio, điều này phù hợp với những gì được báo cáo trong các nghiên cứu trước liên quan đến WFD. Tuy nhiên, một số loài như Aeromonas, Candidatus Bacilloplasma, PhascolarctobacteriumStaphylococcus, đã được báo cáo là có mặt trong các nghiên cứu trước đây, nhưng không có mặt trong các mẫu của nghiên cứu hiện tại liên quan đến WFD. Cần xem xét các yếu tố như vị trí địa lý, cách quản lý trại nuôi tôm và các phương pháp tiếp cận khác, bởi vì chúng có thể ảnh hưởng đến việc phát hiện và phân loại các loài vi khuẩn.

Dựa trên kết quả phân tích của nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng pH thấp hơn có thể tác động đến tốc độ phát triển của vi khuẩn dị dưỡng, dẫn đến các vi khuẩn cơ hội có khả năng gây bệnh như Alteromonas, PseudoalteromonasVibrio chiếm ưu thế hơn trong nước ao. Vì phân tôm dễ dàng phân hủy trong nước ao do chuyển động của nước và máy sục khí (có thể lên đến 27% trong vòng 12 giờ), do đó, các nhà nghiên cứu cho rằng điều này đã góp phần làm cho vi khuẩn Alteromonas sống tự do hoặc liên kết với các hạt, như đã được quan sát trong P2.

Sự phân hủy của phân sẽ tạo điều kiện cho vi khuẩn phân tán, cũng như làm giàu protein và dinh dưỡng vô cơ. Việc vi khuẩn cơ hội gây bệnh tăng dường như tương quan với mức độ nghiêm trọng của bệnh và số lượng tôm bị nhiễm bệnh. Điều này được phản ánh qua hàm lượng của một số gen nhất định trong các mẫu nước ao từ giai đoạn bắt đầu bùng phát dịch bệnh cao hơn đáng kể so với các ao trong giai đoạn có các triệu chứng ban đầu.

Thêm vào đó, nếu số lượng vi khuẩn gây bệnh trong ao được thải ra nhiều hơn và kết hợp với các chất dạng hạt, nó sẽ làm tăng tốc độ lây bệnh cho tôm, vì tôm khỏe mạnh có thể ăn các hạt chứa mầm bệnh và bị nhiễm bệnh. Do đó, trong trường hợp này, vi khuẩn trong phân không chỉ góp phần vào sự phong phú của vi khuẩn, thành phần của nước, mà còn gây ra gây hại đến sức khỏe của tôm.

Trong kết quả của nghiên cứu, việc phát hiện Vibrio OTUs (định nghĩa được sử dụng để phân loại hoạt động các nhóm cá thể có liên quan) ở cả tôm khỏe mạnh và tôm bị nhiễm bệnh. Sự xuất hiện đồng thời có tương quan nghịch cho thấy sự hiện diện của các chủng Vibrio khác nhau với các tác động tương phản. Trong khi một số Vibrio OTUs có thể đại diện cho các mầm bệnh cơ hội, những vi khuẩn khác có thể có lợi nhưng với tỷ lệ thấp. Ngoài ra, sự xuất hiện đồng thời với các vi khuẩn khác như Acinetobacter có thể ngăn chặn sự hoạt động của các gen có hại, cho dù là Vibrio – vi khuẩn có khả năng gây bệnh cao trong ruột của tôm khỏe mạnh.

Xem xét sự khác biệt của các quần thể vi khuẩn đường ruột của tôm khỏe mạnh và nước ao không bị bệnh so với các mẫu WFD, cũng như các mô hình đồng xuất hiện trong các mẫu tôm khỏe mạnh và bị bệnh, nghiên cứu nhấn mạnh rằng sự rối loạn sinh học (sự mất cân bằng vi sinh hoặc sự sai lệch bên trên hoặc bên trong cơ thể) trong vi khuẩn đường ruột và sự chuyển đổi từ vi khuẩn ưa mặn sang vi khuẩn gây bệnh trong nước ao đã góp phần vào nguồn gốc của sự bùng phát bệnh WFD.

Nghiên cứu nhấn mạnh rằng cần điều chỉnh lại các thông số chất lượng nước – cụ thể là điều chỉnh pH > 8 một cách nhanh nhất có thể, điều này cho phép nước ao trở lại trạng thái bình thường và chấm dứt sự bùng phát, sau đó tôm sẽ khỏi bệnh, như được chỉ ra trong nghiên cứu rằng không có các triệu chứng và gen có hại nào được phát hiện trong nước ao, và tôm không bị chết. Điều này ngụ ý khả năng phục hồi của các quần thể vi khuẩn trong nước ao nuôi tôm sau những xáo trộn ngắn, cũng có thể được quan sát thấy trong các môi trường khác. Tuy nhiên, nghiên cứu chỉ ra rằng nếu tôm nuôi tiếp xúc lâu dài với tình trạng nước bị suy giảm và tỷ lệ mầm bệnh cao có thể làm tăng mức độ nghiêm trọng của bệnh và dẫn đến tôm nuôi chết hàng loạt.

Những phát hiện của nghiên cứu về việc áp dụng chế phẩm sinh học thương mại để chữa bệnh WFD ở tôm cho thấy rằng vi khuẩn probiotic như Lactobacillus không có trong nước ao, vi khuẩn đường ruột và vi khuẩn trong phân, điều này chứng minh rằng việc áp dụng như vậy không hiệu quả. Nghiên cứu cũng không quan sát thấy vi khuẩn Lactobacillus sau khi chúng được pha loãng trong nước ao nuôi tôm. Thay vì rải probiotics vào nước ao, các nhà nghiên cứu khuyến cáo rằng nên thêm chúng vào thức ăn dạng viên cho tôm. Bằng cách này, sự xâm nhập của vi khuẩn probiotic trong ruột tôm sẽ  diễn ra hiệu quả hơn.

Quan điểm

Kết quả của nghiên cứu đã cho thấy các yếu tố gây căng thẳng môi trường, đặc biệt là sự giảm pH và oxy hoà tan đã gây ra sự thay đổi đáng kể của quần thể vi khuẩn trong nước ao và ảnh hưởng đến chức năng sinh lý của tôm. Ngoài ra, nó còn làm thay đổi quần thể vi khuẩn đường ruột và dẫn đến sự xuất hiện của WFD. Hơn nữa, nghiên cứu cũng đã quan sát thấy một số đơn vị phân loại vi khuẩn cơ hội như Arcobacter, Alteromonas, Marinomonas, PhotobacteriumPseudoalteromonas có thể góp phần vào việc gây ra hoặc thậm chí là trực tiếp gây ra WFD.

Để ngăn ngừa số lượng tôm bị hao hụt, cách quản lý nuôi tôm nên tập trung vào việc duy trì chất lượng của trầm tích và nước trong ao (tức là pH, oxy hòa tan, độ đục, chất dinh dưỡng vô cơ và các chất dạng hạt lơ lửng), cũng như thúc đẩy sự ổn định của quần thể vi khuẩn đường ruột, nơi mà vi khuẩn có lợi (mặc dù với tỷ lệ rất thấp) cũng có thể ức chế khả năng gây bệnh của Vibrio.

Nói chung, pH là một chỉ số đáng tin cậy về nguy cơ bùng phát WFD. Bênh cạnh đó, oxy hòa tan và các thành phần của nước cũng như vi khuẩn đường ruột cũng được xem là các chỉ số không kém phần quan trọng trong việc ngăn ngừa WFD.

Theo Tiến sĩ Yustian Rovi Alfiansah, Tiến sĩ Sonja Peters, Tiến sĩ Jens Harder, Tiến sĩ Christiane Hassenrück, và Tiến sĩ Astrid Gärdes

Nguồn: https://www.globalseafood.org/advocate/environment-bacterial-community-dynamics-and-white-feces-disease-outbreaks-in-shrimp-ponds/

Biên dịch: Huyền Thoại – Công ty TNHH PTTS Bình Minh

Xem thêm:

Leave a Reply

Your email address will not be published.