English
中文 (中国)
Kết quả cho thấy hệ vi sinh vật đường ruột của P. monodon và cộng đồng vi khuẩn trong nước ao nuôi ghép có mối liên hệ chặt chẽ nhưng khác biệt.
Hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm đóng vai trò then chốt trong việc quyết định khả năng hấp thu dinh dưỡng, sức đề kháng và hiệu suất tăng trưởng của vật nuôi. Nhóm vi sinh này tham gia vào quá trình tiêu hóa, tổng hợp vitamin, enzyme và đồng thời kích hoạt hệ miễn dịch. Khi hệ vi sinh đường ruột bị rối loạn hoặc mất cân bằng, tôm dễ mắc các bệnh nguy hiểm như hoại tử gan tụy cấp (AHPND), hội chứng phân trắng (WFS) hay đốm trắng (WSSV). Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự ổn định của hệ vi sinh đường ruột có mối liên hệ chặt chẽ với khả năng kháng bệnh và kết quả nuôi thương phẩm của tôm.
Các yếu tố môi trường có ảnh hưởng sâu sắc đến hệ vi sinh vật đường ruột của tôm. Độ mặn, nhiệt độ, khẩu phần ăn và mật độ thả nuôi đều đã được chứng minh là tác động trực tiếp đến sự hình thành và ổn định của quần thể vi khuẩn trong ruột. Bên cạnh đó, từng giai đoạn phát triển của tôm cũng tạo ra những thay đổi đáng kể trong cấu trúc hệ vi sinh. Yếu tố di truyền của vật chủ cũng đóng vai trò quan trọng, khi các dòng tôm giống khác nhau thường sở hữu những đặc trưng hệ vi sinh riêng biệt. Ngoài ra, sự tương tác giữa hệ vi sinh vật đường ruột và vi khuẩn trong môi trường ao nuôi ngày càng được xem là yếu tố then chốt trong nuôi tôm hiện đại. Nhiều nghiên cứu nhấn mạnh rằng việc quản lý ao nuôi hiệu quả cần chú trọng đến mối quan hệ hai chiều giữa vi sinh vật trong vật chủ và hệ vi sinh trong môi trường xung quanh.
Nhiều báo cáo nghiên cứu cho thấy hệ vi sinh vật đường ruột của tôm có tính linh hoạt cao và có tiềm năng lớn trong việc quản lý sức khỏe của tôm nuôi. Việc chủ động điều chỉnh hệ vi sinh này đang trở thành một chiến lược mới để nâng cao hiệu quả nuôi trồng. Các chế phẩm như probiotic, prebiotic và synbiotic bổ sung qua thức ăn hoặc môi trường nước đã được chứng minh có khả năng cân bằng hệ vi sinh đường ruột, tăng cường miễn dịch và cải thiện khả năng chuyển hóa thức ăn. Thậm chí, hệ vi sinh vật đường ruột còn được xem là một yếu tố quyết định năng suất, khi một số nhóm vi khuẩn nhất định có mối liên hệ trực tiếp với tốc độ tăng trưởng và sức khỏe tổng thể của tôm.
Mặc dù đã có nhiều tiến bộ trong nghiên cứu, hiểu biết về mối liên hệ giữa hệ vi sinh vật đường ruột và môi trường nước ở tôm sú (Penaeus monodon) vẫn còn hạn chế, đặc biệt trong các mô hình ao nuôi ghép. Trong hệ thống này, tôm được nuôi chung với cá hoặc các loài thủy sinh khác, tạo nên một quần xã vi sinh vật đa dạng và phức tạp, có khả năng ảnh hưởng đồng thời đến chất lượng nước lẫn hệ vi sinh vật của tôm. Tuy nhiên, cho đến nay rất ít nghiên cứu phân tích một cách toàn diện cả cộng đồng vi sinh vật đường ruột và vi sinh vật trong nước ao nuôi ghép của tôm sú. Việc lấp đầy khoảng trống kiến thức này là cần thiết để hiểu rõ hơn sinh thái vi sinh vật trong mô hình ao nuôi truyền thống, từ đó phát triển các chiến lược dựa trên vi sinh nhằm nâng cao sức khỏe và tính bền vững của tôm nuôi.
Bài viết này – tóm tắt từ ấn phẩm gốc (Sun, X. et al. 2025. Tác động của các mô hình nuôi ghép trong ao đối với chất lượng nước và hệ vi sinh vật đường ruột của Penaeus monodon . Water 2025, 17(22), 3194) – thảo luận về một nghiên cứu tìm hiểu mối quan hệ giữa hệ vi sinh vật đường ruột của P. monodon và cộng đồng vi khuẩn trong nước ao nuôi ghép.
Thiết lập nghiên cứu
Mẫu nước và mẫu tôm được thu thập từ các ao nuôi ghép tại thị trấn Tĩnh Vũ, quận Tây Thanh, Thiên Tân (Trung Quốc). Các ao này được thả nuôi tôm sú thương phẩm giống “Nam Hải số 1” kết hợp với cá chép Koi (Cyprinus carpio). Mỗi ao có diện tích mặt nước khoảng 800 m², độ sâu trung bình 1,8 m, được thay 10% lượng nước mỗi tuần và sục khí liên tục nhằm duy trì chất lượng thủy lý – thủy hóa ổn định.
Tôm sú được thả với mật độ 20 con/m², trong khi cá chép được thả ở mật độ 1,5 con/m². Tôm được cho ăn thức ăn viên công nghiệp chứa 38% protein thô, với khẩu phần bằng 5% trọng lượng cơ thể mỗi ngày. Tất cả các ao nuôi đều tuân thủ các quy trình quản lý và tiêu chuẩn vận hành của mô hình nuôi thâm canh đang được áp dụng tại khu vực Thiên Tân.
Mẫu tôm và mẫu nước được thu thập tại các ao nuôi ghép vào bốn thời điểm khác nhau trong suốt vụ nuôi. Các chỉ tiêu chất lượng nước được đo đạc đồng thời, trong khi cấu trúc quần thể vi khuẩn được phân tích bằng kỹ thuật giải trình tự 16S rRNA thông lượng cao. Đây là phương pháp cho phép nhận diện và so sánh mức độ đa dạng của vi khuẩn trong các hệ vi sinh phức tạp hoặc những môi trường khó khảo sát. Để biết thông tin chi tiết về thiết kế thí nghiệm, chăn nuôi và thu thập và phân tích dữ liệu, hãy tham khảo ấn phẩm gốc.
Phân tích dữ liệu chất lượng nước
Từ tháng 7 đến tháng 9, lượng chất dinh dưỡng tích tụ trong ao tăng lên rõ rệt, dù pH vẫn duy trì trong khoảng 7,5–8,1 – mức được xem là phù hợp cho nuôi tôm. Hàm lượng nitơ và phốt pho cao cho thấy nguy cơ phú dưỡng đang gia tăng. Các nghiên cứu trước đây đã đề xuất ngưỡng kiểm soát phú dưỡng, chẳng hạn phốt pho phản ứng hòa tan nên dưới 0,05 mg/L, và tổng phốt pho (TP) chỉ nên dao động trong khoảng 0,03–0,05 mg/L. Tuy nhiên, ở giai đoạn cuối của nghiên cứu này, giá trị TP ghi nhận đã vượt ngưỡng an toàn, củng cố lo ngại về sự khởi phát quá trình phú dưỡng. Sự gia tăng nitơ và phốt pho không chỉ thúc đẩy sản lượng sinh khối tảo, mà còn làm gia tăng quá trình phân hủy chất hữu cơ, từ đó gây dao động mạnh nồng độ oxy hòa tan (DO), ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của tôm.
Trong hệ thống ao nuôi, việc sụt giảm oxy hòa tan (DO) có thể khiến tôm sú P. monodon rơi vào trạng thái stress, làm chậm tăng trưởng và tạo điều kiện để các tác nhân gây bệnh như Vibrio spp. bùng phát. Nồng độ nitơ cao cũng góp phần làm biến đổi cấu trúc quần thể vi khuẩn đã được ghi nhận tại nhiều mô hình nuôi ven biển có tải lượng N lớn, dẫn đến sự dịch chuyển bất lợi trong cộng đồng vi sinh. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi tương đồng với các tài liệu trước đây về nuôi tôm thâm canh: khi chất dinh dưỡng tích tụ, chất lượng nước suy giảm, rủi ro dịch bệnh tăng theo thời gian. Để giảm thiểu những tác động này, các giải pháp được khuyến nghị bao gồm: cải tạo lớp trầm tích đáy, bổ sung men vi sinh phù hợp và tối ưu khẩu phần thức ăn. Những biện pháp này giúp tăng cường khả năng tự làm sạch của ao, từ đó duy trì sự ổn định của hệ sinh thái nuôi.
Phân tích cụm đơn vị phân loại vận hành (OUT)
Đơn vị phân loại vận hành (OTU) là thuật ngữ dùng để nhóm các cá thể có mức độ tương đồng di truyền cao. Khi phân tích ở cấp độ OTU, kết quả cho thấy cộng đồng vi khuẩn trong ruột tôm sú P. monodon và vi khuẩn trong nước ao nuôi có xu hướng tách biệt rõ ràng thành các cụm riêng. Đây là kết quả của phương pháp phân cụm – kỹ thuật phân tích nhằm chia các đối tượng thành từng nhóm sao cho các thành viên trong cùng một nhóm giống nhau nhiều hơn so với các nhóm khác. Những nghiên cứu trước đây cũng ghi nhận rằng hệ vi sinh vật đường ruột của tôm có cấu trúc rất khác so với hệ vi khuẩn trong nước ao. Nước ao thường chứa cộng đồng vi khuẩn đa dạng và phức tạp hơn, trong khi môi trường ruột chịu sự chọn lọc tự nhiên của vật chủ, dẫn đến mức độ đa dạng thấp hơn nhưng ổn định và đặc trưng hơn.
Sự thay đổi về số lượng OTU quan sát được qua từng giai đoạn có thể xuất phát đồng thời từ biến động của hệ vi sinh vật đường ruột và sự thay đổi dinh dưỡng trong môi trường. Những mối liên hệ tương tự giữa đa dạng dinh dưỡng và hệ vi sinh vật đường ruột từng được ghi nhận trong các mô hình nhà kính, nơi các yếu tố như NH₃–N⁺, tổng nitơ và TP giữ vai trò định hình cộng đồng vi sinh. Khi tôm chịu stress do mất cân bằng N/P, chúng cũng xuất hiện dấu hiệu stress oxy hóa và thay đổi đáp ứng miễn dịch – cho thấy dinh dưỡng môi trường có thể tác động gián tiếp đến tương tác giữa vật chủ và hệ vi sinh.
Mặc dù hệ vi sinh đường ruột và nước ao nuôi tồn tại độc lập, chúng vẫn có một tập hợp OTU chung. Các chi vi khuẩn trội xuất hiện ở cả hai môi trường cho thấy nước ao có thể đóng vai trò là nguồn cung cấp vi sinh cho đường ruột. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng tôm sú ở giai đoạn sớm (P. monodon) có xu hướng chia sẻ các chi chính theo thời gian, đồng thời vẫn duy trì một số chi đặc trưng cho từng môi trường. Điều này cho thấy môi trường ao nuôi góp phần định hình hệ vi sinh đường ruột, nhưng khả năng “lọc sinh học” của vật chủ sẽ giới hạn việc định cư của vi sinh vật. Dù vẫn có sự tách biệt ở cấp độ OTU, sự tồn tại của các OTU chung nhấn mạnh sự trao đổi vi khuẩn liên tục giữa tôm và môi trường. Tương tác này cho thấy tầm quan trọng của việc duy trì cân bằng dinh dưỡng và vi sinh: Một ao nuôi khỏe mạnh, giàu hệ vi sinh có lợi sẽ bổ sung nguồn vi khuẩn tốt cho tôm, trong khi tình trạng phú dưỡng hoặc loạn khuẩn có thể gây mất ổn định hệ vi sinh đường ruột, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe tổng thể của tôm.
Cấu trúc hệ thực vật trong ruột tôm và nước ao
Kết quả phân tích giải trình tự 16S rRNA thông lượng cao cho thấy bức tranh chi tiết về cộng đồng vi sinh vật trong ruột tôm sú và trong nước ao nuôi, đồng thời làm rõ mối liên kết sinh thái chặt chẽ giữa hai hệ vi sinh này. Hàm lượng dinh dưỡng cao, đặc biệt là nitơ và phốt pho, không chỉ làm tăng nguy cơ bùng phát tảo mà còn tạo ra chuỗi phản ứng ảnh hưởng đến động lực quần thể vi sinh vật. Sự tích tụ hữu cơ và tình trạng phú dưỡng dường như thúc đẩy sự phát triển mạnh của vi khuẩn, làm biến đổi cấu trúc phân bố của chúng trong cả nước ao lẫn ruột tôm, mở đường cho quá trình trao đổi vi khuẩn giữa các môi trường và tái định hình các tương tác sinh thái liên quan.
Các chi phổ biến trong các mẫu đường ruột tôm và nước ao bao gồm Vibrio, Shewanella, Aeromonas, Pseudomonas và Actinobacteria, nằm trong top 10 chi phong phú nhất, cùng với một số chi chung như Hydrogenophaga, Photobacterium và Brevinema. Trong số này, Vibrio nổi bật là chi phong phú nhất và giữ vai trò quan trọng về mặt sinh thái.
Vibrio đóng vai trò kép trong ruột tôm: cộng sinh trong điều kiện bình thường, thường được làm giàu do áp lực chọn lọc vật chủ từ môi trường dinh dưỡng, khả năng chịu đựng miễn dịch hoặc các nguyên nhân khác. Nước ao cung cấp nguồn vi khuẩn, nhưng các yếu tố của vật chủ tạo nên cấu trúc cuối cùng; quá trình chọn lọc tương tự xảy ra ở các loài giáp xác khác. Khi tôm bị stress hoặc miễn dịch suy giảm, Vibrio cộng sinh có thể chuyển sang trạng thái gây bệnh, liên quan đến các dịch bệnh như AHPND và WSSV, chiếm ưu thế hơn 90% trong quá trình loạn khuẩn. Những tác nhân gây stress như độ mặn thấp, tích tụ chất dinh dưỡng hay thiếu oxy sẽ thúc đẩy sự phát triển và độc lực của Vibrio. Ngược lại, cộng sinh có lợi và hệ miễn dịch khỏe mạnh sẽ hạn chế khả năng gây bệnh. Tóm lại, Vibrio là vi khuẩn có điều kiện: khi cân bằng, chúng có lợi; nhưng khi sự ổn định bị phá vỡ, chúng chiếm ưu thế và gây bệnh. Vì vậy, duy trì chất lượng nước và cân bằng nội môi đường ruột là chìa khóa để giảm rủi ro từ Vibrio trong nuôi trồng thủy sản, không chỉ với tôm mà còn với các loài hải sản nuôi khác.
Sự đa dạng của vi sinh vật
Độ đa dạng alpha phản ánh mức độ biến đổi của các loài trong một hệ sinh thái cụ thể. Ở hệ vi sinh vật đường ruột tôm, độ đa dạng alpha chịu ảnh hưởng mạnh bởi giai đoạn phát triển của vật chủ và các yếu tố môi trường. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ vi sinh đường ruột phát triển rất năng động trong giai đoạn đầu, sau đó dần trở nên phong phú và ổn định khi tôm trưởng thành. Ví dụ, tôm sú trưởng thành có hệ vi sinh vật đường ruột đa dạng và phong phú hơn so với tôm con, cho thấy khả năng phục hồi sinh thái tốt hơn. Ngược lại, các yếu tố gây stress hoặc bệnh tật có thể làm giảm đáng kể độ đa dạng, dẫn đến suy giảm ổn định sinh thái, giảm khả năng dự phòng chức năng và kém khả năng phục hồi trước tác nhân gây bệnh hoặc biến động môi trường.
Hệ vi sinh vật đa dạng mang lại phạm vi chức năng rộng, ổn định cao, khả năng ức chế vi khuẩn cơ hội và hỗ trợ chuyển hóa vật chủ mạnh mẽ. Vì vậy, đa dạng vi sinh đường ruột là chìa khóa cho sức khỏe tôm và khả năng kháng bệnh. Việc tránh những thay đổi môi trường đột ngột và sử dụng probiotic hoặc prebiotic để duy trì sự đa dạng này có thể giúp ổn định hệ sinh thái đường ruột. Nghiên cứu cho thấy, đa dạng alpha của vi sinh đường ruột ở tôm sú tăng theo quá trình phát triển, nhưng sẽ giảm khi tôm bị stress hoặc mắc bệnh. Do đó, việc duy trì tính đa dạng là yếu tố quan trọng để nâng cao khả năng phục hồi và đảm bảo bền vững trong nuôi trồng thủy sản.
Kết luận
Nghiên cứu này chỉ ra rằng hệ vi sinh vật đường ruột của tôm sú P. monodon và các quần thể vi khuẩn trong nước ao nuôi ghép có mối liên hệ chặt chẽ nhưng vẫn khác biệt rõ rệt. Các chỉ số chất lượng nước thay đổi dần theo chu kỳ nuôi, với hàm lượng hợp chất nitơ và phốt pho tăng lên, cho thấy nguy cơ phú dưỡng cao hơn ở các giai đoạn cuối. Phân tích giải trình tự thông lượng cao phát hiện hơn 350 OTU trong cả mẫu ruột và mẫu nước, trong đó 166 OTU được chia sẻ, phản ánh cả quá trình gieo mầm từ môi trường và sự lựa chọn vật chủ.
Các mẫu nước có độ phong phú và phức tạp cao hơn, trong khi hệ vi sinh trong ruột tôm chủ yếu là các loài đặc hiệu như Vibrio, đóng vai trò vừa cộng sinh vừa cơ hội, tùy thuộc vào điều kiện môi trường và vật chủ. Các phân tích đa dạng alpha cho thấy sự đa dạng của vi khuẩn đường ruột đạt đỉnh trong giai đoạn tôm tăng trưởng tích cực, nhưng giảm dần khi chịu áp lực môi trường hoặc xảy ra tình trạng loạn khuẩn tiềm ẩn.
Những kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng sinh thái của tương tác giữa vi khuẩn đường ruột và vi sinh trong nước trong hệ thống nuôi trồng thủy sản. Các nghiên cứu trong tương lai nên mở rộng việc lấy mẫu theo các mùa, đồng thời áp dụng các công cụ hiện đại như metagenomics (nghiên cứu toàn bộ vật liệu di truyền của tất cả sinh vật trong một môi trường) hoặc metabolomics (nghiên cứu các quá trình hóa học liên quan đến các chất chuyển hóa) để định lượng các con đường chức năng. Ngoài ra, các thử nghiệm tương tác vật chủ – hệ vi sinh – môi trường dưới các điều kiện dinh dưỡng và áp lực được kiểm soát sẽ giúp làm sáng tỏ cơ chế phục hồi của vi khuẩn, từ đó định hướng các quy định sinh thái và phát triển các chiến lược nuôi tôm bền vững.
Theo Xueliang Sun, Zhenzhen Fang, Hong Yu, Honghao Zhao, Yuanyuan Yang, Falin Chu, Yongjun Guo, Chengxun Chen, Lin Zhao, Yunchen Tian.
Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh
Đọc thêm:
- Vi Khuẩn Kháng Kháng Sinh, Phần 1
- Vi Khuẩn Kháng Kháng Sinh, Phần 2
- Hiệu Ứng Tích Lũy Và Điều Hòa Từ Hỗn Hợp Kim Loại Zn, Pb Và Cd Trong Tôm Nhiệt Đới Penaeus vannamei