Ảnh hưởng của môi trường tôm nuôi đến hệ vi khuẩn đường ruột
Nghiên cứu mô tả hệ vi khuẩn đường ruột tôm và mẫu nước ao nuôi được thu ngẫu nhiên từ nhiều nơi khác nhau, bao gồm tôm xanh Thái Bình Dương (Litopenaeus stylirostris).
Khi nuôi tôm theo công nghệ Biofloc (BFT), vi khuẩn có vai trò xử lý nước và được sử dụng làm thức ăn cho tôm nuôi. Tuy nhiên, việc kiểm soát thành phần vi khuẩn trong BFT để đạt hiệu quả cao khi xử lý nước và không ảnh hưởng đến sức khỏe tôm còn gặp nhiều khó khăn. Do đó, nghiên cứu này ưu tiên đánh giá, xác định thành phần và đặc tính của hệ vi khuẩn trong BFT, tìm ra giải pháp để kiểm soát sự đa dạng và ổn định của chúng.
Phần lớn tôm phải sử dụng luôn lượng vi khuẩn có sẵn trong thức ăn, trong môi trường sống và 2 hệ vi khuẩn này có tác động qua lại chặt chẽ với nhau. Đồng thời, chúng đóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng, miễn dịch, và sức đề kháng của vật nuôi.Tuy nhiên, thông tin về mối tương quan này còn rất ít. Vì vậy, các nhà khoa học xác định rằng bước tiến quan trọng để cải thiện và tối ưu hóa BFT là xác định được đặc tính và kiểm soát hệ vi khuẩn đó.
Bài viết được tóm tắt từ ấn phẩm gốc - nghiên cứu về hệ vi khuẩn có trong 2 môi trường nuôi tôm xanh Thái Bình Dương (Litopenaeus stylirostris) khác nhau là Biofloc (BFT) và nước biển sạch (CW). Ngoài ra, thu mẫu ruột tôm để đánh giá tác động của môi trường nuôi đối với hệ vi khuẩn trong đường ruột.
Bố trí thử nghiệm
Tôm xanh Thái Bình Dương (TLTB 4,45 ± 1,27 gram) được thu ngẫu nhiên và nuôi ở 2 môi trường khác nhau: nước biển sạch (CW) và công nghệ biofloc (BFT) trong 35 ngày. Sinh khối tôm ban đầu ở 2 nghiệm thức là 900 gram/m2. Thử nghiệm được thực hiện trong 18 bể có thể tích 250 lít, bố trí ngoài trời tại Trung tâm Kỹ thuật Nuôi trồng Thủy sản của Tahiti, với sáu bể cho nghiệm thức (NT) CW và 12 bể cho nghiệm thức BFT.
Mỗi bể được sục khí liên tục và phủ một tấm lưới lan để hạn chế ánh sáng mặt trời (ức chế 70% ánh sáng). Nước được thay hàng ngày ở mức 300% trong NT CW và 3% trong NT BFT. Để cân bằng tỷ lệ carbon: nitơ (C: N) và khuyến khích sự phát triển của vi khuẩn dị dưỡng trong BFT, bổ sung thêm mật mía hàng ngày để đạt tỷ lệ C: N là 20: 1. Tôm được cho ăn hai lần một ngày bằng thức ăn công nghiệp có độ đạm 40%.
Tần suất thu mẫu là tuần/ lần. Thu 60ml nước/bể ở NT BFT và lọc qua lưới 0,22 μm. Mẫu nước ở NT CW được lấy mẫu tương tự nhưng chỉ hai lần trong lúc nuôi. Kết quả cho thấy tỉ lệ thay nước cao hơn (300%/ ngày) thì hệ vi khuẩn không thay đổi thành phần và tính đa dạng trong quá trình nuôi. Vào cuối thí nghiệm, tôm không được cho ăn trong 24 giờ trước khi lấy mẫu. Lấy ngẫu nhiên 03 mẫu tôm từ mỗi bể và bảo quản đường ruột tôm gửi các phòng thí nghiệm khác nhau để phân tích.
(Tham khảo ấn phẩm gốc để biết thông tin chi tiết về bố trí thí nghiệm; phương pháp nuôi; theo dõi chất lượng nước; lấy mẫu nước và ruột tôm; trích xuất DNA; khuếch đại PCR gen 16SrNA và giải trình tự thế hệ tiếp theo; phân tích dữ liệu)
Kết quả và thảo luận
Trong nghiệm thức BFT và CW, sự đa dạng về thành phần và mật độ vi khuẩn được thể hiện qua 4.114.873 đoạn gene, với trung bình 108.997 lần đọc/mẫu thu được (n= 38). Các đoạn gene này tạo thành đơn vị phân loại vận hành ở mức tương đương 97% (OTU: định nghĩa dùng để phân loại các nhóm hay cá thể có liên quan chặt chẽ với nhau khi hoạt động). Giá trị OTU của CW và BFT dao động lần lượt trong khoảng 435,02 ± 55,81/ mẫu và 277,59 ± 23,02/ mẫu.
Mặc dù sự đa dạng của vi khuẩn là tương tự nhau, nhưng sự phân bố nhiều ngành vi khuẩn là khác nhau giữa các môi trường nuôi (Bảng 1). Proteobacteria là ngành chiếm ưu thế nhất ở cả 2 nghiệm thức. Trong nghiên cứu này, mật độ Proteobacteria dao động trong khoảng 50,4% đối với CW và 60,0% đối với BFT. Ngành này được phân tán rộng rãi trong môi trường biển và đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tuần hoàn dinh dưỡng và khoáng hóa các hợp chất hữu cơ.
Bảng 1 - Sự đa dạng của nhóm vi khuẩn hiện diện thường xuyên nhất (> 0,1% vi khuẩn tổng số) trong nước ở 02 điều kiện nuôi khác nhau (CW và BFT).
Bacteroidetes là ngành chiếm đa số thứ hai (CW 30,0% và BFT 21,9%). Ngành này là thành phần chính của nhóm vi khuẩn dị dưỡng ở biển và thường được tìm thấy trong các hợp chất hữu cơ. Cuối cùng, Cyanobacteria là ngành vi khuẩn chiếm vị trí thứ ba (CW 13,0% và BFT 8,5%). Nhìn chung, ba ngành này chiếm hơn 90% tổng số vi khuẩn.
Các ngành còn lại phân bổ như sau: BFT: Leucothrix (20,1%), Rhodobacteraceae (16,4%), Stramenopiles (8,0 %), Oceanospirillaceae (5,5%), Saprospiraceae (4,7%) và CW: Cryomorphaceae (24,6%), Pelagibacteraceae (10,1%), Stramenopiles (8,4%), Glaciecola (5,6%) và Colwelliaceae (4,9%) là những loài được đại diện nhiều nhất.
Mức độ thay đổi hệ vi khuẩn thường xuyên được chứng minh qua nghiệm thức BFT (Hình 1), nguyên nhân là do thay đổi các yếu tố môi trường sinh học và phi sinh học. Trong hệ thống BFT, các thông số như diệp lục tố (Chlorophyll a), NO2 và NH3 thay đổi theo thời gian. Nhưng các thông số này lại ổn định và gần bằng 0 trong hệ thống CW (Hình 2).
Hình 1 – Những thay đổi tương đối về mật độ của 5 chủng vi khuẩn trong nghiệm thức BFT
Hình 2: Sự phát triển của NO2, NH4 + và chất diệp lục Chlorophyll a trong nghiên cứu.
Rhodobacteraceae có thể đã ức chế sự sống của vi khuẩn gây bệnh ở nghiệm thức BFT và CW. Một giải thích khác cho hiện tượng chiếm ưu thế của Vibrio trong BFT là bioflocs thực hiện hoạt động kiểm soát sinh học chống lại Vibrio harveyi, độc lực có thể được điều chỉnh bởi tiến trình giao tiếp của vi khuẩn (quorum sensing).
Môi trường CW chứa hệ vi khuẩn khác với môi trường BFT. Mẫu nước sau khi được xử lý bằng nhiều phương pháp khác nhau, cho tỷ lệ phần trăm của 3 chủng vi khuẩn Photobacterium, Leucothrix và Vibrio trong mỗi mẫu có sự khác biệt lớn. Ở 2 nghiệm thức, mật độ của Photobacterium, Leucothrix và Vibrio theo thứ tự 16.5%, 12.1% và 4.1%.
Nguyên nhân sự khác biệt của hệ vi khuẩn giữa nghiệm thức BFT và CW là do lượng chất hữu cơ và dinh dưỡng cao có trong biofloc. Hệ vi khuẩn đặc trưng cho hệ thống biofloc thường thuộc nhóm Gammaproteobacteria Thiotrichaceae Leucothrix, Alphaproteobacteria Rhodobacteraceae và Bacteroidetes Saprospiraceae, có thể sử dụng chất hữu cơ và các hợp chất nitơ để phát triển.
Tổng cộng có 963.352 đoạn gene đã thu được từ các mẫu ruột tôm, với trung bình 118.843 lượt đọc/ mẫu CW (n = 3) và 151.702 lượt đọc/mẫu BFT (n = 4). Giá trị OTU của CW và BFT trong các mẫu ruột lần lượt là 239,00 ± 31,11 và 196,25 ± 9,00. Sự đa dạng của các chủng vi khuẩn chính được thể hiện trong Bảng 2.
Bảng 2 - Sự đa dạng của nhóm vi khuẩn hiện diện thường xuyên nhất (> 0,1% vi khuẩn tổng số) trong nước ở 02 điều kiện nuôi khác nhau (CW và BFT)
Tôm không được cho ăn suốt 24 giờ trước khi thu mẫu và hệ vi khuẩn từ mẫu ruột tôm trong cả 2 nghiệm thức chủ yếu là Gammaproteobacteria Vibrionales. Mật độ vi khuẩn trong ruột nuôi bằng CW chiếm 69.2%/ tổng số và BFT chiếm 58.6%/ tổng số. Nhóm vi khuẩn này trước đây đã được báo cáo hiện diện tương đối cao trong ruột của các loài tôm khác như Litopenaeus vannamei, Penaeus monodon và Fenneropenaeus chinensis.
Trong ruột tôm, họ Pseudoalteromonadaceae chiếm 8.2% trong CW và 0.8% trong BFT, họ Vibrionaceae chiếm 57.6% trong CW và 54.5% trong BFT, Photobacterium chiếm 82% - 89% của Vibrionaceae trong toàn bộ ruột tôm, vi khuẩnVibrio chiếm số lượng còn lại.
Giá trị OTU của hệ vi khuẩn thu được từ môi trường nước và mẫu ruột tôm được thể hiện qua sơ đô Venn (hình 3). Phân tích cho thấy, 198 OTU được chia sẻ giữa tất cả các loại mẫu, tương ứng với 10.7% tổng số OTU. Biểu đồ nhấn mạnh rằng các mẫu nước có một lượng lớn OTU không được tìm thấy trong ruột [251 (24.5%) và 186 (28.2%) trong nước từ BFT và CW, tương ứng với 184 OTU (33.6%) ], tương phản với số lượng OTU thấp chỉ có trong ruột [12 (1.1%) và 16 (2.3%) từ BFT và CW, tương ứng 3 OTU chung (1.5%)]. Kết quả này đã xác nhận rằng hệ vi khuẩn được tìm thấy trong nước rất đa dạng so với ruột tôm.
Hình 3: Biểu đồ Venn hiển thị OTU duy nhất và được công bố (mức độ chênh lệch 3%) trong các nguồn thu khác nhau: ruột BFT và CW, nước BFT và CW.
Các nghiên cứu trước đây đã báo cáo rằng hệ vi sinh vật đường ruột tôm có nguồn gốc từ môi trường sống của chúng. Nhưng trong nghiên cứu này, hệ vi khuẩn đường ruột từ mỗi nghiệm thức là khác biệt nhau (chỉ giống nhau 27%). Kết quả cho thấy thành phần của hệ vi khuẩn trong ruột tôm xanh Thái Bình Dương từ nghiệm thức CW tương đối giống với môi trường nuôi (giống nhau 35%) và thành phần vi khuẩn của nước BFT có ảnh hưởng đến hệ vi khuẩn trong ruột tôm (vi khuẩn đường ruột BFT có sự khác biệt hơn so với vi khuẩn thu từ ruột CW).
Kết luận
Nghiên cứu đã tìm ra sự đa dạng của hệ vi khuẩn bằng cách áp dụng việc giải trình tự gene 16S RNA ở điều kiện nuôi khác nhau (BFT và CW) trong mẫu nước và ruột tôm xanh Thái Bình Dương. Kết quả nhận thấy, ban đầu môi trường nước chứa hệ vi khuẩn rất đa dạng và 4/5 loại vi khuẩn chính thường khác nhau giữa các điều kiện nuôi, đồng thời vi khuẩn trong môi trường nuôi có tương tác chặt chẽ với hệ vi khuẩn đường ruột.
Người dịch: Th.S Lê Hải Quỳnh - Công ty Vinhthinh Biostadt
Nguồn: www.aquaculturealliance.org
Tham khảo sử dụng các chế phẩm sinh học của Vinhthinh Biostadt: ENVIRON-AC, NITRO PLUS, ENVISO, ECOSEN, TF-MEN 2, TF-MEN 4+, BIORON-AC, ECOBAC giúp xử lý ô nhiễm đồng thời bổ sung, duy trì hệ vi khuẩn có lợi trong nước cũng như trong đường ruột tôm
.png)
.jpg)
.jpeg)
.jpg)
.jpg)
Trang chủThông tin kỹ thuậtNUÔI TÔM SÚ, THẺNghiên cứu xác định thành phần & đặc tính của vi khuẩn trong đường ruột và môi trường nước của tôm xanh Thái Bình Dương
Hotline Vinhthinh Biostadt - Thủy Sản
Zalo - ĐT: 0912 889 542
English
