Kết luận là, biofloc thực sự giảm độc lực vi khuẩn gây bệnh hoại tử gan tụy

Nhiều yếu tố có thể liên quan đến sự bùng phát của bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND) - một căn bệnh gây thiệt hại cho nghề nuôi tôm (ước tính hơn 43 tỷ USD) nhưng sự hiện diện độc lực vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus (VP AHPND) là yếu tố chính.

Tình trạng tổn hại sức khỏe của tôm nuôi kết hợp với điều kiện môi trường bất lợi có thể làm cho dịch bệnh hoại tử gan tụy cấp tính bùng phát, dẫn đến tỷ lệ chết 100% trong vòng 30 ngày kể từ khi thả nuôi. Do đó, các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát dịch bệnh không chỉ tập trung vào việc duy trì một môi trường đảm bảo an toàn sinh học mà phải dựa trên một phương pháp tiếp cận toàn diện: Đảm bảo dinh dưỡng đầy đủ, cải thiện sức khỏe tôm nuôi và duy trì chất lượng nước tối ưu.

Biofloc cũng có thể hoạt động như một chất kích thích miễn dịch để tăng cường hệ thống miễn dịch bẩm sinh của tôm và bảo vệ tôm chống lại các mầm bệnh bao gồm cả V. parahaemolyticus. Biofloc có thể làm giảm tác động của bệnh hoại tử gan tụy do V. parahaemolyticus, tuy nhiên, tiềm năng bảo vệ của nó phụ thuộc vào các thông số hoạt động của hệ thống biofloc. Trong bối cảnh này, cần phải hiểu rõ hơn về cơ chế bảo vệ của môi trường biofloc và phát triển một hệ thống biofloc có thể giúp kiểm soát sự lây nhiễm mầm bệnh hoại tử gan tụy AHPND trong nuôi tôm.

Bài này được điều chỉnh và tóm tắt từ bản gốc của Kumar V, Wille M, Lourenço TM và Bossier P. 2020 là một nghiên cứu đánh giá tiềm năng của môi trường biofloc trong việc thay đổi độc lực của dòng V. parahaemolyticus gây nên bệnh hoại tử gan tụy AHPND trên tôm thẻ L. vannamei hậu ấu trùng.

Kết quả cho thấy chuyển đổi kiểu hình, giảm độc lực và cải thiện tỷ lệ sống sót. Ảnh: Fernando Huerta.

Thiết lập nghiên cứu tác dụng của biofloc đối với V. parahaemolyticus

Các thí nghiệm được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Trung tâm Tham khảo Nuôi trồng Thủy sản & Artemia, Đại học Ghent, Bỉ, sử dụng bể thủy tinh 20 lít chứa đầy nước biển (độ mặn 30 gam/lít) làm đơn vị nuôi thử nghiệm. Quang kỳ được duy trì với chế độ 12 giờ ánh sáng và 12 giờ bóng tối, và nhiệt độ nước được kiểm soát ở mức 27,5 - 28,5^oC.

Tôm thẻ chân trắng hậu ấu trùng (tôm post) trọng lượng trung bình 0,31 ± 0,02 gam - được chọn ngẫu nhiên trong các bể nuôi với mật độ 30 con/bể (366 con/m2). Tất cả tôm được cho ăn 4 lần/ngày với chế độ ăn viên thương mại trong 28 ngày. Trong thời gian thử nghiệm 28 ngày, glucose (nguồn carbon) được bổ sung hàng ngày để hỗ trợ hệ thống biofloc. 60% nước nuôi ở nhóm đối chứng được thay nước hàng ngày, trong khi ở nhóm xử lý, nước biển được bổ sung thường xuyên để bù lại lượng nước bị mất do bay hơi.

Để xác định tác dụng bảo vệ của biofloc đối với tôm thẻ, một thử nghiệm thử thách tôm với mầm bệnh được thực hiện với bốn nhóm tôm riêng biệt (Hình 1).

Hình 1: Sơ đồ của thí nghiệm thách thức L. vannamei PL trong hệ thống nước trong và hệ thống biofloc bằng cách sử dụng chủng V. parahaemolyticus M0904. 

Nhóm 1 (SW to SW)– tôm nuôi trong nước sạch được chuyển sang bể ngâm với mầm bệnh trong nước sạch,

Nhóm 2 (SW to BFW)– tôm nuôi trong nước sạch được chuyển sang bể ngâm với mầm bệnh trong nước biofloc,

Nhóm 3 (BFW to SW) – tôm nuôi trong biofloc được chuyển sang bể ngâm với mầm bệnh trong nước sạch, 

Nhóm 4 (BFW to BFW) – tôm nuôi trong nước biofloc được chuyển sang bể ngâm với mầm bệnh trong nước biofloc.

Sau khi bổ sung BFW, tôm được thử thách bằng cách ngâm với chủng V. parahaemolyticus M0904 ở 10⁶ tế bào/ml. Tỷ lệ sống của tôm được ghi nhận ở 12, 24, 36 và 48 giờ sau khi thử thách với mầm bệnh. Nhóm tôm Control không bị thử thách với V. parahaemolyticus được duy trì ở dạng đối chứng âm tính, và mỗi nhóm trong thí nghiệm lặp lại ba lần.

Biofloc gây ra sự chuyển đổi kiểu hình ở V. parahaemolyticus 

Hình 2: Ảnh hưởng của biofloc đến sự sống sót của L. vannamei PL sau 12, 24, 36 và 48 giờ sau thử thách với dòng V. parahaemolyticus M0904. Tỉ lệ sống của tôm trong nhóm 4 (BFW to BFW) cao hơn 3 nhóm còn lại.

Hệ thống biofloc đã cải thiện đáng kể năng suất sinh trưởng và khả năng chống chịu với chủng V. parahaemolyticus gây bệnh hoại tử gan tụy AHPND của tôm thẻ chân trắng. Hệ thống biofloc thường được hình thành do sự kết hợp của vi sinh vật, vi tảo, các phần tử hữu cơ hoặc chất rắn từ thức ăn thừa. Đối với tôm trong hệ thống biofloc, lượng hạt flocs tôm ăn có thể chiếm tới 29% lượng thức ăn hàng ngày. Do đó, biofloc được tôm ăn có thể điều chỉnh về mặt dinh dưỡng tình trạng sức khỏe của tôm, dẫn đến cải thiện hiệu suất tăng trưởng và tăng khả năng bảo vệ tôm chống lại chủng V. parahaemolyticus.

Để hiểu rõ về tình trạng kiểu hình V. parahaemolyticus trong hệ thống biofloc, các nhà nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật qPCR. Kết quả chỉ ra rằng sự biểu hiện của một số gen đã giảm đáng kể trong nhóm tôm được nuôi trong hệ thống biofloc khi so sánh với nhóm nuôi trong nước sạch đối chứng. Bên cạnh đó các nhà nghiên cứu cũng cho thấy, ở nhóm tôm nuôi trong hệ thống biofloc, sự biểu hiện của các gen di động và độc tố V. parahaemolyticus trong gan tụy cũng được giảm đáng kể.

Kết quả trên cho thấy biofloc thực sự gây ra sự chuyển đổi kiểu hình ở V. parahaemolyticus trong cả điều kiện in vitro và in vivo, giúp tôm tăng khả năng chống lại dòng V. parahaemolyticus gây bệnh hoại tử gan tụy AHPND.

Kết quả của nghiên cứu này đã chứng minh rằng một hệ thống biofloc được duy trì ở tỷ lệ cacbon-nitơ 15: 1 giúp tăng tỉ lệ sống của tôm thẻ chân trắng L. vannamei khi thử thách với dòng V. parahaemolyticus gây bệnh hoại tử gan tụy AHPND. Những kết quả này nhấn mạnh rằng trong hệ thống biofloc, V. parahaemolyticus gây ra bệnh hoại tử gan tụy  AHPND có thể chuyển từ kiểu hình sống tự do, độc lực, phù du sang kiểu hình không có độc lực, màng sinh học, được chứng minh bằng sự giảm phiên mã của một số gen, bao gồm cả những gen liên quan sự sản sinh độc tố và sự biểu hiện gia tăng của gen chuyển kiểu hình trong cả điều kiện in vitro và in vivo. Chủng V. parahaemolyticus được đánh giá chuyển sang kiểu hình cũng ít độc lực hơn đối với các loài tôm. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng biofloc kích thích khả năng miễn dịch bẩm sinh và giảm tác động của V. parahaemolyticus đối với tôm.

Nghiên cứu này đã cho thấy khả năng của hệ thống biofloc trong việc tăng cường chất lượng nước, hiệu suất tăng trưởng và sức đề kháng của tôm thẻ chống lại chủng V. parahaemolyticus gây nên bệnh hoại tử gan tụy AHPND làm cho nó trở thành một công nghệ nuôi trồng thủy sản mạnh có giá trị để ngăn ngừa dịch bệnh trên tôm, bao gồm cả bệnh hoại tử gan tụy cấp tính AHPND.

References: Vikash Kumar, Ph.D. et al (2020). Biofloc potential to alter virulence of V. parahaemolyticus strain on L. vannamei postlarvae (online), viewed 01/06/2021, from: