Ứng dụng công nghệ vi tảo kiểm soát dịch bệnh trên tôm cá

Ngành nuôi trồng thủy sản đặc biệt là nuôi cá và động vật giáp xác, là ngành đóng góp lớn cho nền kinh tế của nhiều quốc gia và đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thực phẩm toàn cầu. Tuy nhiên, dịch bệnh do vi khuẩn, virus vẫn là một thách thức đối với ngành công nghiệp này. Bài viết này cung cấp các ứng dụng tiềm năng của công nghệ vi tảo trong việc kiểm soát các dịch bệnh cho động vật thủy sản.

Việc quản lý dịch bệnh bằng cách sử dụng thuốc kháng sinh hoặc các loại hóa chất khác nhằm mục đích tiêu diệt tác nhân gây bệnh là khá phổ biến trong nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, giải pháp đó không đủ khả năng bảo vệ tôm/cá chống lại các bệnh do virus, có khả năng gây hại cho môi trường, đồng thời làm tăng mối lo ngại về sự tồn dư kháng sinh cũng như sự xuất hiện và lây lan kháng thuốc giữa các tác nhân gây bệnh. Một chiến lược tốt hơn và an toàn hơn cho việc kiểm soát dịch bệnh là tiêm vaccine và một số vaccine đã được chứng minh là có hiệu quả cao chống lại các tác nhân gây bệnh do virus hoặc vi khuẩn cụ thể. Tuy nhiên, có những thách thức kinh tế, kỹ thuật và quy định liên quan đến tiêm vaccine như: việc cung cấp liều vaccine hiệu quả cho từng con vật, quá trình bắt, xử lý, gây mê và tiêm cá tốn rất nhiều thời gian, công sức và có thể gây tổn thương cho cá. Hơn nữa, tiêm vaccine không phải là khả thi đối với cá nhỏ, chưa trưởng thành hoặc cho động vật giáp xác và không thực tế khi cần chủng ngừa lại.

Phương pháp đơn giản nhất và được nghiên cứu nhiều nhất là cung cấp vaccine bằng đường miệng thông qua thức ăn nuôi trồng thủy sản. Cách tiếp cận này cho phép cung cấp vaccine hàng loạt cho tất cả các kích cỡ, không gây căng thẳng, đòi hỏi ít kỹ năng kỹ thuật bởi người vận hành và cho phép dùng liều lặp lại. Hạn chế quan trọng của biện pháp này là sự không chắc chắn về hiệu quả của liều được cấp, vì vaccine có thể bị thất thoát trong nước trước khi cho ăn và trong ruột cá qua quá trình tiêu hóa trước khi hấp thu bởi mô miễn dịch ở hạ đường ruột. 

Ứng dụng vi tảo trong nuôi trồng thủy sản

Vi tảo là nguồn thức ăn tự nhiên cho nhiều loài thủy sản nhỏ bao gồm: ấu trùng tôm cá, cua… Các loài tảo phổ biến là: Chlorella , Tetraselmis , Isochrysis , Pavlova , Phaeodactylum , Chaetoceros , Nannochloropsis , Skeletonema và Thalassiosira với sự kết hợp của các loài khác nhau thường được sử dụng để cung cấp sự cân bằng hàm lượng protein, chất béo và vi chất thiết yếu.

Đối với cá tôm trưởng thành việc bổ sung thức ăn có nguồn gốc từ tảo góp phần bổ sung giá trị dinh dưỡng và cũng cung cấp các sắc tố cần thiết như astaxanthin.

Ngoài các lợi ích dinh dưỡng vốn có, một số loài vi tảo có các hợp chất chống vi khuẩn tự nhiên hoặc chứa các phân tử sinh học có thể sử dụng như là chất kích thích miễn dịch nhờ đó tăng khả năng chống lại các tác nhân gây bệnh.

Các công nghệ kỹ thuật di truyền mới trong vi tảo cung cấp khả năng sản xuất "phụ gia thức ăn chức năng" trong đó có các hoạt chất sinh học mới và như chất kích thích tăng trưởng cá, kháng vi khuẩn, virus...

Việc đánh giá các công nghệ như vậy đối với các ứng dụng nông nghiệp là một bước quan trọng trong việc phát triển nuôi trồng thủy sản bền vững trong tương lai.

Công nghệ di truyền vi tảo trong nuôi trồng thủy sản

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Mahidol, Trung tâm Kỹ thuật Di truyền và Công nghệ Sinh học Quốc gia (BIOTEC) cùng Đại học London (Vương quốc Anh) đã phát triển phương pháp nghiên cứu để ứng dụng công nghệ vi tảo nhằm kiểm soát dịch bệnh trong nuôi trồng thủy sản.

Những tiến bộ gần đây trong kỹ thuật di truyền của một loạt các loài vi tảo là có thể phát triển các chủng vi tảo riêng biệt với tác nhân kháng vi khuẩn, cũng như các phân tử tái tổ hợp có lợi khác như promoter tăng trưởng và enzyme phytases và cellulases.

Cho đến nay, tiến bộ trong việc phát triển vi tảo chuyển gen làm nền tảng cho việc phân phối sinh học phân tử quản lý mầm bệnh nuôi trồng thuỷ sản còn hạn chế nhưng đáng khích lệ. Đó là việc tạo ra các kháng nguyên virus, các peptit kháng khuẩn và RNA chuỗi kép (dsRNA) bằng cách biến đổi hạt nhân và lục lạp của một số loài tảo.

Trong một nghiên cứu, cho cá Medaka ăn với Nannochloropsis oculata biểu hiện kháng thể lactoferricin - một peptid kháng khuẩn phổ rộng có thể giết chết hoặc vô hiệu hóa nhiều mầm bệnh do vi khuẩn, virus và nấm sau 6 giờ trước thử thách với mầm bệnh V. parahaemolyticus cho thấy tỉ lệ sống tăng lên 70-85% so với 5% trong nhóm cá đối chứng. 

Có hơn 10.000 loài vi tảo biển và nước ngọt được xác định cho đến nay, nhưng chỉ một phần nhỏ đã được ứng dụng cho nuôi trồng thủy sản, rõ ràng đây là một nguồn tài nguyên chưa được khai thác hết. Kỹ thuật di truyền tảo và sinh học tổng hợp mở ra cánh cửa cho các chiến lược thay thế kháng sinh đầy hứa hẹn nhằm bảo vệ động vật thủy sản chống lại  tác nhân gây bệnh cũng như quản lý dịch bệnh trên tôm/cá. Việc áp dụng công nghệ sinh học đang nổi lên này sẽ giúp đóng góp cho ngành nuôi trồng thủy sản bền vững và thúc đẩy an ninh lương thực toàn cầu.

Toàn văn bản tại: http://www.mdpi.com/2079-7737/7/2/24/htm