Kết quả cho thấy ảnh hưởng của các yếu tố phi sinh học, sinh học
Kết quả của nghiên cứu này cung cấp bằng chứng mới về sự ảnh hưởng của cả hai yếu tố phi sinh học và sinh học lên hệ vi khuẩn đường ruột của các loài thủy sản có lợi ích thương mại, như tôm thẻ chân trắng.
Trong số các bệnh truyền nhiễm của tôm he, hội chứng đốm trắng (WSSV) và bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND, trước đây được gọi là hội chứng tử vong sớm hay EMS) hiện đang là mối đe dọa nghiêm trọng nhất đối với người nuôi tôm. WSSV được gây ra bởi virus hội chứng đốm trắng (WSSV), trong khi AHPND là một loại vi khuẩn mới nổi gây ra bởi các chủng Vibrio parahaemolyticus và V. harveyi độc lực. Việc áp dụng các thực hành an toàn sinh học tại trang trại là cần thiết để hạn chế mầm bệnh xâm nhập vào hệ thống nuôi.
Trong số các thực hành an toàn sinh học tại trang trại nuôi tôm, công nghệ siêu thâm canh biofloc (BFT) là một hệ thống nuôi thay thế đầy hứa hẹn. Người ta tin rằng nuôi bằng BFT cải thiện khả năng miễn dịch của loài giáp xác dẫn đến tỷ lệ sống cao ngay cả khi bị nhiễm vi khuẩn và virus. Mặc dù chưa hiểu rõ các cơ chế về sức khỏe của tôm, nhưng điều kiện kích thích miễn dịch liên tục được xem như là sự phong phú của các mẫu phân tử vi khuẩn (MAMPs) có trong các hệ thống BFT có thể kích hoạt các phản ứng miễn dịch bẩm sinh.
Do môi trường nước có thể ảnh hưởng đến thành phần và sự phong phú của hệ vi sinh vật, nên các nghiên cứu tập trung vào sự đóng góp của BFT vào việc thiết lập hệ vi sinh vật đường ruột tôm là rất cần thiết. Ngoài ra, hiện nay hệ vi sinh vật có lợi được thiết lập tốt là điều cần thiết cho việc điều chỉnh chính xác chức năng sinh lý của vật chủ. Đáng ngạc nhiên, đặc tính của các hệ vi sinh vật có trong đường tiêu hóa của các loài tôm nuôi chỉ mới được phát hiện gần đây.
Theo hiểu biết của chúng tôi, chỉ có một báo cáo liên quan đến mô tả về cộng đồng vi khuẩn đường ruột của tôm he- tôm xanh Thái Bình Dương (Litopenaeus stylirostris) - được nuôi trong hệ thống BFT có sẵn trong tài liệu. Ngoài ra, người ta không biết gì về vi sinh vật (một cơ quan chuyên biệt với các tế bào chuyên biệt cung cấp nơi trú ẩn và chất dinh dưỡng cho vi khuẩn trong khi bảo vệ vật chủ) ở tôm bị nhiễm WSSV, một trong những mầm bệnh quan trọng nhất trong nuôi tôm.
Bài viết này - được điều chỉnh và tóm tắt từ ấn phẩm gốc (doi: 10.3390 / vi sinh vật6030083) - được thiết kế để mô tả sự phong phú và thành phần của cộng đồng vi khuẩn đường ruột của loài tôm he quan trọng nhất đó là tôm thẻ chân trắng (L. vannamei) được nuôi trong hệ thống BFT và hệ thống nước trong. Tương tự như vậy, độ bền của vi khuẩn trong ruột giữa của tôm bị cảm nhiệm bởi WSSV đã được nghiên cứu. Kết quả của chúng tôi mang lại bằng chứng mới về ảnh hưởng của hệ thống nuôi biofloc và sự cảm nhiểm virus đối với hệ vi sinh trên tôm, cung cấp những hiểu biết mới cho các nghiên cứu trong tương lai về vai trò của hệ vi sinh vật đối với khả năng miễn dịch đường ruột của tôm nuôi.
Bố trí thí nghiệm
Tôm post (năm ngày tuổi, PL5) từ một trại sản xuất giống (Aquatec LTDA CanguarHRa, Rio Grande do Norte, Brazil) đã được sử dụng trong nghiên cứu này tại Phòng thí nghiệm Tôm biển (Đại học Liên bang Santa Catarina, Florianópolis, Brazil). Hệ thống nuôi biofloc ban đầu được chuẩn bị trong bể 50m3 và thiết kế thử nghiệm được thể hiện trong hình. 1.
Tôm Post được thả ngẫu nhiên vào 8 bể 9m3 và đặt trong nhà, với 4 bể BFT và 4 bể hệ thống nước trong, với mật độ thả ban đầu lần lượt là 300 và 20 PL5/m3. Các bể được sục khí liên tục (oxy hòa tan> 5 mg / L) và được giữ ở nhiệt độ được kiểm soát (29 ± 1 độ C) và độ mặn (34 đến 35 ppt)
Hình 1: Tôm Post 5 được nuôi trong bốn tháng trong hai hệ thống nuôi, Công nghệ Biofloc (BFT; 4 bể) và hệ thống nước trong (CWS; 4 bể), với mật độ thả ban đầu là 300 và 20PL/m3. Tôm trưởng thành không có virut đốm trắng (WSSV) có trọng lượng từ 5 đến 8 gram từ các nghiệm thức trên (n = 80 – mẫu kiểm là 80 con) được cảm nhiễm riêng với WSSV qua đường ăn (bản sao virus gen 5 × 106). Sau 48 giờ cảm nhiễm (hpc), các ruột giữa của tôm từ nghiệm thức không cảm nhiễm bệnh (BFT và CWS) và nghiệm thức cảm nhiễm bệnh WSSV (BFT.W và CWS.W) (n = 40/nghiệm thức) đã được thu thập và xử lý để giải trình tự gen RNA 16S.
Tôm post được cho ăn bốn lần một ngày với thức ăn tổng hợp (Guabi Potimar) và nước trong bể được thay 80% mỗi ngày. Sau bốn tháng, khi tôm đạt 5 đến 8 gram/con, khoảng 30% động vật từ mỗi bể/nhóm được chọn ngẫu nhiên để xác nhận rằng tôm không có WSSV bằng cách sử dụng xét nghiệm PCR và sau đó 120 con từ mỗi hệ thống nuôi được chuyển đến Phòng thí nghiệm Miễn dịch học áp dụng Trong Nuôi trồng thủy sản (Đại học Liên bang Santa Catarina, Florianópolis, Brazil) để thử nghiệm và phân tích.
Để mô tả chi tiết thiết kế của thí nghiệm; WSSV được cảm nhiễm qua đường bằng miệng và thu thập đoạn ruột giữa; trích xuất DNA bộ gen (gDNA); Chuẩn bị thư viện gen 16S rRNA, giải trình tự và phân tích dữ liệu trình tự, tham khảo các ấn phẩm gốc.
Kết quả và thảo luận
Nghiên cứu của chúng tôi đã khám phá tính năng động của cộng đồng vi khuẩn (sự phong phú và thành phần phát sinh gen) trong đoạn ruột giữa của tôm để đáp ứng hai yếu tố phi sinh học và sinh học quan trọng liên quan đến tôm nuôi (hệ thống nuôi và nhiễm virus) bằng cách đánh giá trình tự gen 16S rRNA [kỹ thuật này được sử dụng trong tái cấu trúc phylogenies - lịch sử tiến hóa - do tốc độ tiến hóa chậm của khu vực này trong gen]. Chúng tôi đã tạo ra hai thư viện gen 16S rRNA của vi khuẩn từ đoạn ruột giữa của tôm được nuôi trong Công nghệ BioFloc (BFT) và trong hệ thống nước trong (CWS). Tương tự, hai thư viện khác được tạo ra từ đoạn ruột giữa của tôm đã cảm nhiễm với WSSV bằng phương pháp thông qua đường miệng hay cho ăn (BFT.W và CWS.W).
Phân tích biểu đồ Venn [cho thấy tất cả các mối quan hệ logic có thể có giữa một tập hợp hữu hạn của các tập hợp khác nhau] cho thấy sự khác biệt đáng kể trong phân bố tần số của các đơn vị phân loại vi khuẩn vận hành (OTU; định nghĩa hoạt động được sử dụng để phân loại các nhóm cá thể liên quan chặt chẽ) theo hệ thống nuôi (BFT và CWS) và cảm nhiễm virus (Hình 2). Các đoạn ruột giữa của tôm được nuôi trong Biofloc (BFT) đã thể hiện số lượng OTU lớn hơn khi so sánh với tôm được nuôi từ hệ thống nước trong (CWS). 571 OTU được tìm thấy ở tôm được nuôi trong bioflocs (361 ở BFT, 111 ở BFT.W và 99 ở cả hai nhóm), trong khi đó, OTU được tìm thấy ở tôm nuôi trong hệ thống nước trong là 162 ở CWS, 121 trong CWS.W và 15 trong cả hai nhóm trên.
Hình 2: Biểu đồ Venn cho thấy các đơn vị phân loại và chia sẽ vận hành độc đáo (OTU) của vi khuẩn đoạn ruột giữa trong tôm thẻ được nuôi trong hệ thống biofloc (BFT) và trong hệ thống nước trong (CWS) và bị cảm nhiễm bởi WSSV (BFT.W và CWS.W) qua đường miệng.
Số lượng OTU cao hơn từ các mẫu BFT có thể tái tạo lại hệ vi sinh vật đa dạng của môi trường biofloc. Cảm nhiễm virus đã dẫn đến sự xuất hiện của OTU trong mỗi điều kiện nuôi: 111 OTU cho BFT.W và 121 cho CWS.W. Hơn nữa, OTU (n = 174) chỉ được chia sẻ bởi các động vật bị cảm nhiễm trong cả hai điều kiện nuôi. Những nghiên cứu này cho thấy sự dịch chuyển cộng đồng vi khuẩn ở đoạn ruột giữa này có liên quan đến sự hiện diện của virus. Cuối cùng, 60 OTU đã được chia sẻ trong số tất cả các mẫu, chiếm 4,61% tổng số OTU. Tập hợp vi khuẩn này có mặt trong tất cả các nhóm có thể đại diện cho các vi sinh vật có liên quan đến cấu trúc và chức năng cơ bản của hệ vi sinh vật đường ruột tôm. Các nghiên cứu bổ sung về tương tác giữa virus và vi khuẩn tôm liên quan đến hệ thống nuôi BFT xứng đáng được nghiên cứu trong tương lai.
Về ảnh hưởng của điều kiện nuôi dưỡng đến cộng đồng vi khuẩn trong đoạn ruột giữa của tôm, người ta tin rằng thành phần vi sinh vật trong động vật chân đốt trưởng thành [động vật không xương sống có exoskeleton (bộ xương ngoài), như côn trùng và động vật giáp xác] dường như có liên quan mật thiết với giai đoạn tiếp xúc ban đầu với vi sinh vật trong thời kỳ đầu đời. Do đó, chúng tôi nuôi tôm trong BFT và CWS trong bốn tháng (PL5 đến 5 đến 8 gram) trước khi thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Trong phân tích của chúng tôi, các chuỗi gen 16S rRNA chất lượng cao đã được phân loại thành 33 ngành sinh vật nhân sơ thuộc trong đó chúng thuộc về Vi khuẩn. Các ngành đại diện nhất được xác định trong đoạn ruột giữa của L. vannamei là Proteobacteria, Bacteroidetes, Actinobacteria và Firmicutes. Tuy nhiên, sự phân bố tần số của các cộng đồng vi khuẩn đường ruột khác nhau tùy theo hệ thống nuôi (Hình 3).
Hình 3: Sự phong phú tương đối của ngành và gia đình vi khuẩn phổ biến nhất được xác định trong đoạn ruột giữa của L. vannamei (được tô màu đỏ trong hình ảnh không theo tỷ lệ) được nuôi trong biofloc (BFT) và trong hệ thống nước trong (CWS) sau 48 giờ sau cảm nhiễm với virus hội chứng đốm trắng (BFT.W và CWS.W).
Chi Vibrio bao gồm các vi khuẩn thủy sinh phát triển nhanh có khả năng xâm chiếm đường tiêu hóa của các động vật khác nhau, bao gồm cả tôm he. Nhiều loài Vibrio là mầm bệnh cơ hội ở tôm trong điều kiện căng thẳng, chẳng hạn như dinh dưỡng kém, chất lượng nước thấp và suy giảm miễn dịch. Ở tôm nuôi, nhóm vi khuẩn này đã nhiều lần liên quan đến các bệnh về đường tiêu hóa, dẫn đến tỷ lệ chết của tôm cao. Các vi sinh vật có trong nước BFT có thể chống lại vi khuẩn gây bệnh bằng cách cạnh tranh cơ chất và chất dinh dưỡng, tạo ra các hợp chất ức chế và can thiệp vào quá trình giao tiếp của vi khuẩn [một hệ thống kích thích và phản ứng tương quan với mật độ của vi khuẩn, được sử dụng bởi nhiều vi khuẩn để phối hợp biểu hiện gen theo mật độ quần thể của vi khuẩn].
Điều thú vị là hai họ Proteobacteria, Rhodobacteraceae và Enterobacteriaceae, có nhiều ở đoạn ruột giữa của tôm được nuôi ở BFT so với CWS, chiếm khoảng 15% ở BFT và dưới 4% ở CWS. Vai trò của họ vi khuẩn này trong hệ vi sinh vật đường ruột tôm chưa được hiểu rõ, nhưng người ta tin rằng hệ thống BFT có thể hỗ trợ sự hiện diện của họ vi khuẩn này do nồng độ chất rắn lơ lửng cao có thể được sử dụng làm nơi phát triển của Rhodobacteraceae. Các vi khuẩn này có thể thiết lập một hoạt động đối kháng hạn chế sự sống sót của Vibrio gây bệnh. Do đó, chúng tôi có thể đưa ra giả thuyết rằng sự phong phú cao hơn của Rhodobacteraceae trong đoạn ruột giữa của L. vannamei được nuôi trong BFT có thể liên quan đến mật độ thấp hơn của Vibrionaceae.
Phát hiện của chúng tôi chỉ ra rằng hệ vi khuẩn của tôm được nuôi trong BFT đa dạng hơn và phong phú hơn so với các loài động vật được nuôi trong hệ thống nước trong, nơi cộng đồng vi khuẩn chiếm ưu thế là Vibrionaceae. Nước từ BFT đặc biệt giàu chất hữu cơ và các hạt lơ lửng, có thể có lợi cho vi khuẩn sử dụng chất hữu cơ và hợp chất nitơ để phát triển. Ngoài ra, hệ thống nuôi BFT rõ ràng gây ra những sửa đổi quan trọng trong hệ thống vi sinh có trong đoạn ruột giữa của tôm giữa so với CWS, điều này chứng thực rằng hệ vi sinh từ đường tiêu hóa của động vật thủy sản bị ảnh hưởng trực tiếp bởi môi trường. Ngoài ra, ý tưởng coi BFT là một hệ thống sinh học tự nhiên có liên quan rất quan trọng đối với hệ vi sinh vật đường ruột. BFT có thể hoạt động bên trong và / hoặc bên ngoài cơ thể tôm, một hiệu ứng được thúc đẩy bởi các nhóm vi sinh vật lớn, nhưng chủ yếu là vi khuẩn.
Về tác dụng có lợi của hệ thống BFT, bioflocs có thể đóng vai trò là chất kích thích miễn dịch và tăng cường hệ miễn dịch bẩm sinh của tôm, thậm chí làm thay đổi biểu hiện của các gen liên quan đến phản ứng miễn dịch của tôm, có thể là do khả năng của BFT gây ra thay đổi hệ vi sinh vật trong tôm. Nhìn chung, kết quả của chúng tôi cho thấy rằng hệ vi sinh vật đường ruột tôm bị thay đổi bởi môi trường nuôi.
Về độ bền của vi sinh đường ruột trong tôm để đối phó với sự cảm nhiễm của virus, kết quả có ảnh hưởng nhất trong nghiên cứu của chúng tôi là đặc trưng cho sự thay đổi của cộng đồng vi khuẩn trong đoạn ruột giữa của tôm bị cảm nhiễm bởi WSSV. Theo hiểu biết tốt nhất của chúng tôi, chỉ có một nghiên cứu về sự thay đổi của hệ vi sinh vật đường ruột để đáp ứng với sự cảm nhiễm WSSV, được đánh giá ở cua biển Trung Quốc. Nghiên cứu của chúng tôi là nghiên cứu đầu tiên nghiên cứu ảnh hưởng của mầm bệnh virus đối với hệ vi sinh vật đường ruột của một loài tôm he được nuôi trong hệ thống BFT.
Quan điểm
Bằng cách sử dụng công nghệ giải trình tự thông lượng cao, chúng tôi đã mô tả hệ vi khuẩn đường ruột của loài tôm nuôi quan trọng nhất (tôm thẻ chân trắng), đánh giá ảnh hưởng của việc nuôi trong hệ thống BFT và cảm nhiễm WSSV đối với thành phần và sự phong phú của cộng đồng vi khuẩn.
Thành phần vi khuẩn từ đoạn ruột giữa của tôm được nuôi trong bioflocs phong phú và đa dạng hơn so với hệ thống nước trong. Nhóm vi khuẩn chiếm ưu thế thuộc về ngành Proteobacteria (Rhodobacteraceae, Enterobacteriaceae và Vibrionacea), tiếp theo là ngành Bacteroidetes (Flavobacteriaceae), Actinobacteria và Firmicutes. Vibrio có nhiều ở nhóm CWS so với tôm được nuôi bằng BFT (tương ứng 68,23% và 11,35% từ tổng cộng đồng vi khuẩn).
Thành phần vi khuẩn của tôm thẻ trong đoạn ruột giữa bị ảnh hưởng bởi WSSV. Vibrionaceae là họ vi khuẩn bị ảnh hưởng nhiều nhất và sự phong phú của nó đã tăng gấp đôi trong đoạn ruột giữa của tôm được nuôi BFT sau khi cảm nhiễm với virus, trong khi ở tôm được nuôi trong hệ thống CWS lại giảm mạnh. Ngoài ra, cảm nhiễm với WSSV rõ ràng đã dẫn đến sự phân bố thành phần quần thể vi khuẩn đồng nhất hơn, như Rhodobacteraceae, Enterobacteraceae và Vibrionaceae, ở đoạn ruột giữa của tôm được nuôi trong cả hai hệ thống nuôi đó là BFT và CWS. Những thay đổi về sự đa dạng của vi khuẩn đường ruột liên quan đến sự cảm nhiễm WSSV có thể cho thấy sự dịch chuyển trong cộng đồng vi khuẩn đường ruột dẫn đến chứng rối loạn sinh lý (mất cân bằng vi khuẩn hoặc mất điều hòa trên cơ thể, như tình trạng vi khuẩn bị suy yếu).
Biết quần thể vi khuẩn đường ruột của tôm được nuôi trong BFT và trong quá trình nhiễm WSSV là một bước có liên quan để hiểu vai trò của hệ vi khuẩn đường ruột đối với hệ thống miễn dịch của loài giáp xác chống lại các bệnh do virus. Mặc dù các cơ chế phân tử liên quan đến sự kiểm soát và điều chỉnh của hệ vi sinh vật đường ruột tôm vẫn chưa được biết rõ, nhưng điều kiện môi trường và sự hiện diện của các tác nhân truyền nhiễm đã chứng tỏ là yếu tố quyết định ảnh hưởng đến sự đa dạng và phong phú của cộng đồng vi khuẩn.
Với các dữ liệu giải trình tự 16S rRNA trong tay và cho rằng tôm he là một mô hình tuyệt vời cho các nghiên cứu về chức năng của bộ gen, giờ đây chúng ta có thể điều tra các tương tác giữa vi khuẩn vật chủ và vai trò của hệ vi sinh vật đường ruột trong việc điều hòa miễn dịch đường ruột của tôm.
Nguồn: Intestinal bacteriome of Pacific white shrimp in biofloc, clear water systems. Dr Mariana R. Pilotto Dr. André N. A. Goncalves Dr. Felipe N. Vieira Dr. Walter Q. Seifert Dr. Evelyne Bachère Dr. Rafael D. Rosa Dr. Luciane M. Perazzolo, 7 October 2019
Người dịch: KS Châu Ngọc Sơn – Phòng Kỹ thuật nuôi công nghệ cao Vinhthinh Biostadt
Tham luận: cung cấp các chế phẩm có chất lượng tốt, nguồn gốc rõ ràng cho đường ruột tôm cũng như môi trường nước thường xuyên và định kỳ là việc làm hết sức đúng đắn nhằm tạo ra môi trường sống an toàn cho tôm, giúp nâng cao sức khỏe, hạn chế tác hại của các tác nhân gây bệnh.
Chế phẩm sinh học như Probio RACEWAY cho hệ thống ương mật độ cao:
.jpg)
.jpg)
.jpg)
Trang chủThông tin kỹ thuậtNUÔI TÔM SÚ, THẺHệ vi khuẩn đường ruột của tôm thẻ chân trắng trong hệ thống biofloc và hệ thống nước trong
Hotline Vinhthinh Biostadt - Thủy Sản
Zalo - ĐT: 0912 889 542
English
