Hoạt Động Trao Đổi Chất Của Vibrio Trong Đường Tiêu Hóa Của Tôm Post

Kết quả cho thấy quần thể Vibrio trong ruột tôm L. vannamei liên quan đến các giai đoạn phát triển và môi trường sống của chúng

Nghiên cứu này đánh giá sự xuất hiện, sự phong phú của quần thể Vibrio và thành phần vi khuẩn trong ruột của tôm L. vannamei ở giai đoạn đang phát triển và nguồn nước nuôi, đồng thời cũng nêu mối tương quan giữa chúng với các thông số môi trường. Ảnh của Fernando Huerta.

Các bệnh ở tôm do vi khuẩn cơ hội gây ra là một vấn đề lớn có thể gây thiệt hại nghiêm trọng cho ngành nuôi trồng thủy sản. Các bệnh chính trên tôm chủ yếu do vi khuẩn từ các loài Vibrio gây ra, dẫn đến các hậu quả như hoại tử, chậm lớn, chán ăn và chết trong quá trình phát triển.

Nghiên cứu về các bệnh do Vibrio gây ra nên tập trung vào sự tương tác sinh học giữa môi trường, vật chủ, quần thể vi sinh vật gây bệnh và không gây bệnh. Ví dụ: mầm bệnh Vibrio có thể tương tác với các mối quan hệ cộng sinh và hệ vi sinh của vật chủ (quần thể sinh thái gồm các vi sinh vật cộng sinh và vi sinh vật gây bệnh được tìm thấy ở tất cả các sinh vật đa bào) để xâm nhập vào ruột của vật chủ, vận dụng cơ sinh học của nó để xác định lại các quần thể vi khuẩn trong đường ruột.

Nhìn chung, việc hiểu các quá trình sinh thái liên quan đến dịch bệnh là rất phức tạp do sự đa dạng của quần thể Vibrio, và sự tương tác sinh học bên trong và giữa các quần thể vi sinh vật đã làm thay đổi các biểu hiện của bệnh ở nhiều mức độ khác nhau.

Bằng cách đó, các quần thể vi sinh vật có thể bảo vệ ký sinh trùng trên cơ thể của vật chủ chống lại các tác nhân gây bệnh nhiễm trùng, vì một số vi sinh vật trong quần thể có thể tạo ra các phức hợp kháng khuẩn. Ngoài ra, hệ vi sinh vật đường ruột của tôm trở nên quan trọng hơn khi chúng ta hiểu biết về các tương tác sinh học của nó. Việc nghiên cứu các khía cạnh liên quan đến các hoạt động của hệ vi sinh vật đường ruột có thể góp phần vào sự hiểu biết của chúng ta về những quần thể phức tạp này.

Mặc dù có sự nỗ lực trong việc cải thiện sản lượng tôm, nhưng chỉ có một số nghiên cứu được thực hiện dựa trên hệ sinh thái của vi sinh vật để liên kết sự xuất hiện của các nhóm vi sinh vật gây bệnh có liên quan và các hoạt động trao đổi chất của các nhóm này, dẫn đến sự rối loạn sinh học (một vi sinh vật không ổn định hoặc mất cân bằng trên cơ thể hoặc trong cơ thể, như suy giảm hệ vi sinh vật) ở L. vannamei, liên quan đến sự phát triển di truyền của loài tôm này.

Bài báo này – phỏng theo và tóm tắt từ bài báo gốc (theo Garibay-Valdez, E. và cộng sự, năm 2020. Ảnh hưởng của vi khuẩn Vibrio spp. đối với đường tiêu hóa của tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) trong quá trình phát triển – Sci Rep) – đánh giá mối liên hệ giữa sự xuất hiện, sự phong phú của quần thể Vibrio và thành phần vi khuẩn trong ruột của tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) trong quá trình phát triển di truyền và trong nguồn nước nuôi của chúng, cũng như mối tương quan của chúng với các thông số môi trường.

Thiết lập nghiên cứu

Tôm post L. vannamei (PL5) từ trang trại nuôi trồng thủy sản Cruz de Piedra (Guaymas, Sonora, Mexico) được vận chuyển từ các bể sục khí có cùng nguồn nước nuôi đến Phòng Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ của Đại học Sonora (DICTUS). Một thử nghiệm sinh học được tiến hành ở tôm khỏe mạnh, mỗi con nặng 0,5 ± 0,1 gam, và được chia ngẫu nhiên trong hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn trong phòng thí nghiệm (RAS). Nước biển được lọc và cho chảy qua đèn UV để khử trùng. Các đơn vị nuôi cấy RAS có sục khí cơ học và độ mặn của nước được duy trì ở mức khoảng 35 ppt cùng với việc bổ sung nước vô trùng để tránh sự xâm nhập của vi khuẩn từ bên ngoài và bù lại sự bay hơi.

Thử nghiệm sinh học bắt đầu với 40 con (PL5) được thả ngẫu nhiên vào mỗi đơn vị nuôi, và kéo dài 80 ngày. Trong suốt quá trình thử nghiệm, tôm được cho ăn 2 lần/ngày với tỷ lệ sinh khối ướt là 4%/ngày, sử dụng khay cho ăn với thức ăn viên dạng thương mại. Các mẫu ruột và mẫu nước được thu thập để tiến hành phân tích bằng xét nghiệm PCR (một phương pháp được sử dụng rộng rãi để tạo ra hàng triệu đến hàng tỷ bản sao của một axit deoxyribonucleic một cách nhanh chóng (DNA, phân tử mang thông tin di truyền cho sự phát triển, hoạt động, tăng trưởng và sinh sản của tất cả các loài sinh vật), cho phép một mẫu DNA rất nhỏ được khuếch đại lên một lượng đủ lớn để tiến hành nghiên cứu một cách chi tiết).

Tổng số quần thể Vibrio có hoạt động chuyển hóa trong đường tiêu hóa của tôm ở giai đoạn đang phát triển được phân tích bằng cách sử dụng PCR định lượng (qPCR; để ước tính số lượng nguyên liệu ban đầu trong một mẫu) và phiên mã ngược qPCR (RT-PCR – đo lượng RNA cụ thể (axit nucleic thiết yếu có nhiều vai trò sinh học trong mã hóa, giải mã, điều hòa và biểu hiện gen)) nhắm mục tiêu vào trình tự gen 16S rRNA (được sử dụng trong việc tái tạo lại các loài thực vật (bao gồm lịch sử tiến hóa và các mối quan hệ giữa các nhóm của sinh vật), do tốc độ tiến hóa chậm của vùng gen này.

Để biết thông tin chi tiết về thiết kế thí nghiệm và việc nuôi dưỡng; thu thập mẫu ruột và nước, tách chiết DNA và RNA; xét nghiệm qPCR và RT-qPCR; và các phân tích thống kê, vui lòng tham khảo bài báo gốc.

Kết quả và thảo luận

Để đánh giá sự tăng trưởng của tôm thẻ chân trắng trong thử nghiệm, các phân tích sinh trắc học đã được thực hiện. Kết quả cho thấy có sự khác biệt đáng kể dựa trên giai đoạn phát triển của tôm, với hai giai đoạn chính được quan sát. Giai đoạn thứ nhất từ 1-40 ngày thử nghiệm, tôm đạt tốc độ tăng trưởng nhanh ở giai đoạn này. Giai đoạn thứ hai, tôm vẫn đang phát triển nhưng với tốc độ tăng trưởng chậm hơn, và không có sự khác biệt đáng kể giữa ở giai đoạn từ ngày 60-80 trong thử nghiệm. Nhóm đầu tiên tương ứng với tôm trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển (ấu trùng), trong khi nhóm thứ hai tương ứng với tôm vào ngày phát triển thứ 60.

Nghiên cứu ước tính tốc độ tăng trưởng cụ thể (SGR – sự gia tăng khối lượng tế bào trên một đơn vị thời gian) để giải thích tốc độ gia tăng của quần thể L. vannamei giữa các khoảng thời gian lấy mẫu, mỗi khoảng thời gian thuộc một giai đoạn phát triển. Kết quả cho thấy có sự khác biệt đáng kể về SGR giữa tất cả các giai đoạn hậu ấu trùng. Giai đoạn đầu tiên, SGR là 5,60 %/ngày, giai đoạn thứ hai với 4,24 %/ngày. Ở giai đoạn thứ ba và thứ tư, SGR của tôm giảm xuống lần lượt là 1,36 %/ngày và 0,33 %/ngày, với phần trăm SGR cho toàn bộ thử nghiệm sinh học là 2,88 %/ngày. Không có sự khác biệt đáng kể nào được tìm thấy giữa các giai đoạn phát triển về chất lượng nước: nhiệt độ từ 24,8 – 25,4 ⁰C, độ mặn từ 35,36 – 36,25%, DO từ 6,4 – 6,9 mg/L và pH trong khoảng từ 8,1 – 8,4.

Các yêu cầu về dinh dưỡng của tôm thay đổi theo sự phát triển và tập tính sinh học của nó. Các báo cáo của những nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng cấu trúc enzym đường ruột giữa mỗi giai đoạn là khác nhau, để có thể đạt được sự hấp thụ các chất dinh dưỡng tốt hơn. Các nhà nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng tốc độ tăng trưởng của tôm có liên quan đến hệ vi sinh vật của nó, vì các sinh vật cùng độ tuổi và thời gian nuôi có thể có sự khác biệt về tốc độ tăng trưởng, và chúng thể hiện sự tương đồng giữa các tổ hợp quần thể đường ruột tùy theo tốc độ tăng trưởng của chúng. Những dữ liệu của nghiên cứu cho thấy tốc độ tăng trưởng trong giai đoạn sau khi trưởng thành cao hơn đáng kể so với giai đoạn từ chưa trưởng thành đến trưởng thành.

Dựa trên các phân tích qPCR và RT-qPCR, sự phong phú của quần thể vi khuẩn (16S rDNA và 16S rRNA) trong ruột tôm được chứng minh là ổn định từ ngày thứ 20 trở đi. Trước đó, các mẫu từ nhóm đối chứng thấp hơn đáng kể so với những ngày nuôi khác. Mặc dù vậy, một số yếu tố như dịch bệnh, dinh dưỡng và môi trường có thể điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột. Kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng quá trình xâm chiếm xảy ra trong giai đoạn hậu ấu trùng, đạt được sự ổn định trong giai đoạn từ chưa trưởng thành đến giai đoạn trưởng thành, làm giảm nguy cơ mắc bệnh loạn khuẩn. Tuy nhiên, kết quả của nghiên cứu đã chứng minh rằng sự hiện diện của vi khuẩn hoạt động chuyển hóa giảm từ ngày nuôi thứ 40 – 60, số lượng vi khuẩn này tăng lên vào ngày nuôi thứ 80, và không có sự khác biệt đáng kể nào ở giai đoạn 0 – 20 ngày nuôi.

Sự phong phú của quần thể vi khuẩn trong các mẫu nước là không đổi trong suốt quá trình thử nghiệm sinh học, ngoại trừ nhóm đối chứng (ngày 0) có độ phong phú cao hơn đáng kể. Tuy nhiên, mức độ phong phú của vi khuẩn trong hoạt động trao đổi chất cao nhất vào ngày thứ 80, và mức độ phong phú này cao hơn đáng kể so với ngày 0, 20 và 60. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng cả tôm và nước nuôi của nó đều có chung thành phần vi khuẩn, điều này có nghĩa là tôm có thể có nhóm vi khuẩn tương tự như môi trường nuôi của chúng. Ngoài ra, độ phong phú của các loài trong các mẫu nước có xu hướng cao hơn so với trong hệ vi sinh vật đường ruột của tôm.

Các tác giả trước đây đã báo cáo rằng sự gia tăng quần thể Vibrio hoặc các biến thể vi khuẩn cụ thể trong ruột tôm hoặc nguồn nước nuôi của chúng đều được coi là dấu hiệu của bệnh. Tuy nhiên, sự hiện diện của vi khuẩn này cũng có thể liên quan đến các hoạt động chuyển hóa, nhưng điều này không chỉ được xác định bởi sự xuất hiện của chúng. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng tỷ lệ quần thể Vibrio trong hệ vi sinh vật đường ruột của tôm trong giai đoạn gièo (2,02 %) cao hơn so với giai đoạn thu hoạch (0,64 %). Điều này cho thấy rằng hệ vi sinh vật của tôm trưởng thành đa dạng hơn so với hệ vi sinh vật của tôm post.

Kết quả của nghiên cứu này chứng minh rằng tổng số lượng Vibrio spp. trong ruột tôm phong phú hơn so với hoạt động trao đổi chất của nó. Điều này phù hợp với phát hiện của các nghiên cứu trước, trong đó, việc kích hoạt hệ thống miễn dịch bẩm sinh của tôm (tôm Kuruma, Marsopenaeus japonicus và L. vannamei) được đánh giá để đối phó với các bệnh nhiễm trùng do V. alginolyticus và V. parahaemolyticus gây ra, chứng minh rằng chúng có thể kích hoạt hệ thống phòng thủ khi có sự xuất hiện của các vi sinh vật có khả năng gây bệnh, kích hoạt các gen có hoạt động liên quan đến cơ chế phản ứng miễn dịch. Do đó, có thể xảy ra áp lực sinh học có chọn lọc do vật chủ tác động lên hoạt động trao đổi chất của các vi khuẩn này, đồng thời kích thích hệ thống miễn dịch của tôm bằng cách hoạt động như một chế phẩm sinh học tự nhiên cần thiết cho vòng đời của vật chủ.

Quan điểm

Kết quả của nghiên cứu cung cấp một cái nhìn tổng quan về sự tương tác giữa hệ vi sinh vật đường ruột của tôm thẻ chân trắng và môi trường sống của nó, nhấn mạnh mối tương quan giữa tổng số vi khuẩn Vibrio và hoạt động chuyển hóa của chúng. Cả tổng số và hoạt động của quần thể Vibrio đều chỉ ra rằng có sự xâm nhập của vi khuẩn này trong ruột tôm thẻ chân trắng trong suốt quá trình phát triển ở giai đoạn hậu ấu trùng, nhưng với hoạt động trao đổi chất thấp. Do đó, Vibrio là một phần của hệ vi sinh vật đường ruột của tôm, tham gia vào mối quan hệ cộng sinh giữa sinh vật và cấu trúc quần thể vi khuẩn của hệ vi sinh vật đường ruột, đồng thời hoạt động như một mầm bệnh cơ hội trong một số trường hợp nhất định.

Dữ liệu của nghiên cứu cho thấy phần còn lại của hệ vi sinh vật có thể điều chỉnh hoạt động của Vibrio, thiết lập một cơ chế chung sống không ảnh hưởng đến vật chủ, tạo điều kiện cho quần thể vi sinh vật phát triển. Ngược lại, sự phong phú của quần thể Vibrio hoạt động trao đổi chất mạnh hơn trong môi trường nước nuôi, mặc dù mức độ phong phú của nó thấp. Cuối cùng, kết quả của nghiên cứu đã chứng minh rằng Zcó thể là vi khuẩn phổ biến và là vi khuẩn chiếm ưu thế nhất của hệ vi sinh vật ở tôm thẻ chân trắng, nhưng hoạt động của nó có thể được điều chỉnh bởi các thành phần còn lại của hệ vi sinh vật và tôm.

Theo Tiến sĩ Estefanía Garibay-Valdez, Tiến sĩ Luis Rafael Martínez-Córdova, Marco A. López-Torres, Tiến sĩ F. Javier Almendariz-Tapia, Tiến sĩ Marcel Martínez-Porchas, và Tiến sĩ Kadiya Calderón.

Nguồn: https://www.globalseafood.org/advocate/metabolically-active-vibrio-in-postlarval-shrimp-digestive-tracts/

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

Tôm Giống Gia Hóa – Chìa Khóa Thành Công

Xem thêm:

• Sức Khỏe Của Hệ Vi Sinh Vật Đường Ruột Ở Tôm Post L. Vannamei Bị Ảnh Hưởng Sau Khi Giảm Độ Mặn
• Đánh Giá Sự Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Đến FCR Ở Tôm Thẻ Chân Trắng Thái Bình Dương Được Nuôi Bằng Công Nghệ Biofloc
• Nghiên Cứu Tầm Quan Trọng Của Vi Tảo Trong Ngành Nuôi Trồng Thủy Sản