Hoạt tính kháng khuẩn của các chủng Bacillus chống lại vi khuẩn Vibrio campbellii gây bệnh AHPND ở tôm thẻ chân trắng

Hai chủng Bacillus được phân lập từ nước biển ở Hàn Quốc cho thấy hoạt tính kháng khuẩn đối với các chủng Vibrio trên tôm

Nghiên cứu này đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của 5 chủng Bacillus được phân lập từ nước biển ở Jeju, Hàn Quốc có khả năng chống lại 12 chủng Vibrio (10 chủng gây AHPND và 2 chủng không gây AHPND). Ảnh của Darryl Jory.

Bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND) là bệnh do vi khuẩn Vibrio spp. mang gen độc tố đặc hiệu. AHPND ảnh hưởng đến đường tiêu hóa của tôm và các tế bào ống của gan tụy, gây rối loạn tiêu hóa và dẫn đến hiện tượng tôm chết hàng loạt. V. parahaemolyticus là loài vi khuẩn chính gây bệnh AHPND (Vp_AHPND), nhưng gần đây, một số loài Vibrio khác đã được báo cáo là có liên quan đến AHPND, bao gồm V. campbellii (Vc_AHPND), V. Owensii (Vo_AHPND) và V. harveyi (Vh_AHPND). AHPND lần đầu tiên được báo cáo ở Trung Quốc (2009), sau đó lan sang một số quốc gia khác, bao gồm Việt Nam (2010), Malaysia (2011), Thái Lan (2012), Mexico (2013), Philippines (2015), Hoa Kỳ (2019) và Hàn Quốc (2020). Mầm bệnh này được biết là nguyên nhân gây thiệt hại kinh tế rất lớn cho ngành nuôi tôm, ước tính hơn 1 tỷ đô la mỗi năm ở châu Á.

Là một biện pháp được lựa chọn để thay thế kháng sinh, probiotics thường được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản để kiểm soát các bệnh do vi khuẩn, đặc biệt là chống nhiễm khuẩn Vibrio gây bệnh và AHPND. Các nhà nghiên cứu trước đã báo cáo rằng tôm khi được bổ sung Bacillus vào chế độ ăn cho thấy tỷ lệ sống cao hơn sau khi cảm nhiễm với Vp_AHPND. Ngoài hoạt động kháng khuẩn, probiotics còn có nhiều lợi ích khác nhau trong nuôi trồng thủy sản, như thúc đẩy tăng trưởng, tăng cường khả năng miễn dịch và phục hồi chất lượng nước. Trong khi đó, Bacillus spp. có khả năng chịu nhiệt và áp suất, dó đó chúng được sử dụng rộng rãi làm phụ gia thức ăn chăn nuôi.

Mặc dù V. parahaemolyticus là nguyên nhân của hầu hết các trường hợp nhiễm AHPND, nhưng các loài Vibrio spp. như V. campbellii, V. harveyi và V. Owensii, cũng được biết đến là nguyên nhân gây ra căn bệnh này, do đó gây ra thiệt hại kinh tế đáng kể cho các trang trại. Tuy nhiên, các phương pháp phòng ngừa và nghiên cứu về AHPND chủ yếu tập trung vào Vp_AHPND, có ít nghiên cứu được thực hiện về hoạt tính kháng khuẩn đối với Vc_AHPND, Vh_AHPND và Vo_AHPND.

Bài viết này được tóm tắt từ bài báo gốc (Jeon, H.J. và cộng sự, 2022. Hoạt động kháng khuẩn của các chủng Bacillus chống lại bệnh hoại tử gan tụy cấp tính do vi khuẩn Vibrio campbellii gây ra ở tôm thẻ chân trắng. Fishes 2022, 7(5), 287) – trình bày kết quả nghiên cứu đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của 5 chủng Bacillus được phân lập từ nước biển tại Jeju, Hàn Quốc đối với 12 chủng Vibrio (10 chủng gây AHPND và 2 chủng không gây AHPND).

Thiết lập nghiên cứu

Các chủng Bacillus cho thấy tác dụng ức chế mạnh nhất trong thử nghiệm dot-spot tiếp tục được đưa vào thử nghiệm cảm nhiễm. Tôm post thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei (PL15–PL16) được thu thập từ một trang trại nuôi tôm địa phương (tỉnh Jeju, Hàn Quốc) và chuyển đến Phòng thí nghiệm Y sinh Thủy sản, Ngành Thú y, Đại học Quốc gia Kyungpook, Hàn Quốc. Tôm được thuần trong 35 ngày với các điều kiện và cơ sở thí nghiệm. Sau đó, tôm (trọng lượng trung bình 0,2 ± 0,05 g) được phân chia ngẫu nhiên vào bể nước biển 22 lít có sục khí.

Đối với thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn (thử nghiệm cảm nhiễm), tôm thử nghiệm (N = 56) được chia thành 4 nhóm:

• Nhóm 1, tôm (N = 14) được tiếp xúc với huyền phù Bacillus (B1) trong 14 ngày bằng cách ngâm ở nồng độ 1,0 × 10⁶ CFU/mL nước. Sau đó, tôm được cảm nhiễm với huyền phù Vc_AHPND bằng cách ngâm ở nồng độ 2,0 × 10⁶ CFU/mL nước.
• Nhóm 2, tôm (N = 14) được tiếp xúc với huyền phù Bacillus (B3) trong 14 ngày bằng cách ngâm ở nồng độ 1,0 × 10⁶ CFU/mL nước. Sau đó, tôm được cảm nhiễm với huyền phù Vc_AHPND bằng cách ngâm ở nồng độ 2,0 × 10⁶ CFU/mL nước.
• Nhóm 3, tôm (N = 14) được tiếp xúc với môi trường TSB+ không chứa các chủng Bacillus (B1 và ​​B3) trong 14 ngày bằng cách ngâm. Sau đó, tôm được cảm nhiễm với huyền phù Vc_AHPND bằng cách ngâm ở nồng độ 2,0 × 10⁶ CFU/mL nước.
• Nhóm 4, tôm (N = 14) được tiếp xúc với môi trường TSB+ không chứa Bacillus trong 14 ngày, và không được cảm nhiễm với Vc_AHPND sau đó.

Để xác nhận sự hiện diện của AHPND, tôm chết được thu thập và xét nghiệm bằng phương pháp PCR, điều này trước đây đã được mô tả bởi các tác giả khác. Để định lượng AHPND, tôm sống sót được lấy mẫu ngẫu nhiên vào ngày kết thúc thử nghiệm (ngày thứ 14). Gan tụy của mỗi con tôm được thu thập và mô được sử dụng để tách chiết DNA. Bằng cách sử dụng dịch chiết DNA, q-PCR được thực hiện để định lượng gen độc tố AHPND (pirA) trong gan tụy của các nhóm.

Để biết thông tin chi tiết về thiết kế thí nghiệm và cách nuôi dưỡng; phân lập hoạt động kháng khuẩn của Bacillus spp., Vibrio spp. và các xét nghiệm khác; và phân tích thống kê, vui lòng tham khảo bài báo gốc.

Kết quả và thảo luận

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của 5 chủng Bacillus phân lập đối với 12 chủng Vibrio trên tôm (10 chủng Vibrio gây AHPND (9 V. parahaemolyticus và 1 V. campbellii) và 2 chủng Vibrio không gây AHPND (1 V. parahaemolyticus và 1 V. harveyi)). Bacillus spp. thường được phân lập từ đất, bột đậu nành lên men (cheonggukjang), thực vật và nước ao nuôi, sau đó được ủ ở 30-37°C. Các chủng Bacillus được mô tả trong nghiên cứu này được phân lập từ nước biển và được phát hiện là phát triển tốt ở nhiệt độ từ 28-37°C. Ngoài ra, tất cả các chủng Bacillus đều thể hiện sự tăng trưởng ở cả môi trường TSA và TSA+ (được bổ sung 2% NaCl), điều này cho thấy rằng các chủng Bacillus có thể được áp dụng cho nước có phạm vi độ mặn lớn.

Trong thử nghiệm dot-spot, B1, B3, B5, B7 và B8 có tác dụng ức chế ít nhất một trong các chủng Vibrio được thử nghiệm. Ngoài ra, các chủng Bacillus còn cho thấy tác dụng ức chế đối với các chủng Vibrio phân lập từ cả Hàn Quốc và một số quốc gia khác (Mexico và các quốc gia khác ở Mỹ Latinh, Việt Nam, Thái Lan và Hoa Kỳ). Điều này chỉ ra rằng các chủng Bacillus được sử dụng trong nghiên cứu này có thể được sử dụng trên toàn cầu ở các quốc gia nuôi tôm khác nhau để kiểm soát AHPND. Việc kiểm soát AHPND – một mầm bệnh dẫn đến tôm chết trên diện rộng, được cải thiện có thể làm tăng sản lượng tôm và giảm thiệt hại kinh tế trong nuôi tôm.

Trong thử nghiệm cảm nhiễm, nghiệm thức B1 cho thấy tỷ lệ sống cao hơn đáng kể (100%) so với nghiệm thức không chứa Bacillus (64,3%) sau 60 giờ. Trong một nghiên cứu trước đây, Vc_AHPND có khả năng gây bệnh cao đối với tôm, và tỷ lệ chết tích lũy ở tôm cao tới 100% trong vòng 2 hai ngày kể từ khi nhiễm Vc_AHPND trong phòng thí nghiệm. Trong nghiên cứu này, 2 chủng Bacillus (B1 và ​​B3) cho thấy tác dụng kháng khuẩn vượt trội trong vòng 2-3 ngày (48-60 giờ) sau khi nhiễm Vc_AHPND so với những phát hiện ở nhóm đối chứng dương (ngâm Vc_AHPND mà không xử lý bằng B1 và ​​B3); do đó, cả 2 chủng này được xem là biện pháp được lựa chọn để thay thế kháng sinh trong việc kiểm soát Vc_AHPND.

Ngoài ra, dựa trên kết quả thu thập từ tôm sống vào ngày kết thúc thử nghiệm, 2 chủng Bacillus được xác định trong nghiên cứu này đã thể hiện hoạt tính kháng khuẩn chống lại Vc_AHPND gây bệnh. Ngoài ra, mô bệnh học của gan tụy đã được kiểm tra sau khi tiếp xúc với Bacillus spp. trong 14 ngày trong nghiên cứu sơ bộ của chúng tôi. Cấu trúc của gan tụy được tìm thấy là tương tự nhau giữa nghiệm thức Bacillus và nhóm đối chứng (không tiếp xúc với Vc_AHPND và Bacillus), cho thấy các chủng Bacillus vô hại đối với tôm.

2 chủng (B1 và ​​B3), cho thấy hoạt tính kháng khuẩn thông qua thử nghiệm dot-spot (trong ống nghiệm) và thử nghiệm cảm nhiễm, cuối cùng đã được phân loại là B. velezensis dựa trên toàn bộ phát sinh loài trên bộ gen của chúng. Một số nghiên cứu đã kiểm tra tác dụng sinh học của B. velezensis ở các sinh vật khác nhau. Các nghiên cứu khác đã mô tả hoạt động kháng khuẩn của B. velezensis đối với V. parahaemolyticus phân lập từ tôm và V. anguillarum phân lập từ cá vược. Những kết quả này cho thấy rằng các chủng B1 và ​​B3 mới được phân lập sẽ có thêm các đặc điểm có lợi về tiềm năng sử dụng của chúng trong ngành nuôi trồng thủy sản.

Dựa trên kết quả nghiên cứu của chúng tôi, các nghiên cứu tiếp theo được dự đoán là có sự hiện diện của surfactin (một chất hoạt động bề mặt và kháng sinh mạnh) trong các chủng phân lập do tính tương đồng tương đối thấp của nó với các hợp chất được báo cáo trước đây. Hơn nữa, sự hiện diện của các hợp chất khác có liên quan đến hoạt tính kháng nấm của một số chủng Bacillus có thể góp phần vào khả năng sử dụng các chủng Bacillus được xác định trong nghiên cứu này.

Quan điểm

Nhìn chung, kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng 2 chủng Bacillus được phân lập từ nước biển ở Hàn Quốc có hoạt tính kháng khuẩn chống lại các chủng Vibrio trên tôm bằng cách sử dụng các thử nghiệm dot-spot và thử nghiệm cảm nhiễm. Các chất chuyển hóa thứ cấp có nguồn gốc từ các chủng B1 và B3 nhiều hơn so với các chất được báo cáo trước đây đối với Bacillus spp., chỉ ra rằng cả 2 chủng này có thể được sử dụng như một biện pháp tiềm năng để kiểm soát Vibrio và AHPND, bao gồm cả Vc_AHPND trong nuôi tôm.

Theo Tiến sĩ Jae Hak Park

Nguồn: https://www.globalseafood.org/advocate/antibacterial-activity-of-bacillus-strains-against-ahpnd-causing-vibrio-campbellii-in-pacific-white-shrimp/

Biên dịch: Huyền Thoại – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh

“Tôm Giống Gia Hóa – Chìa Khóa Thành Công”

Xem thêm:

• Ảnh hưởng của Enterocytozoon hepatopenaei (EHP) đến sinh lý, chuyển hóa, miễn dịch và tăng trưởng của tôm thẻ chân trắng Penaeus vannamei
• Quan hệ đối tác mới giữa AquaEasy và Grobest đem công nghệ AI về cho ngành tôm Việt Nam
• Doanh Số Bán Lẻ Thủy Sản Của Trung Quốc Đã Tăng Lên 10% Nhờ Các Biện Pháp Xử Lý Trong Thời Kì Covid