Bệnh TPD gây mất cân bằng môi trường nước và hệ vi sinh vật đường ruột tôm

Đánh giá bài viết

Một căn bệnh mới mang tên “Bệnh ấu trùng mờ” (Translucent post-larva disease – TPD) hay “Hội chứng thủy tinh hóa do vi khuẩn” (Bacterial vitrified syndrome – BVS) đã gây thiệt hại kinh tế rất lớn cho ngành công nghiệp giống tôm của Trung Quốc trong những năm gần đây. Bệnh này đặc trưng bởi đặc điểm bệnh ký như khối gan tụy và đường tiêu hóa nhợt nhạt hoặc mất màu.

Bệnh ấu trùng mờ chủ yếu ảnh hưởng đến ấu trùng post giai đoạn 4 đến 7 ngày tuổi (PL4 – PL7) với mức độ lây nhiễm rất nặng. Thông thường, tỷ lệ mắc bệnh của quần thể bị bệnh có thể lên tới 60% vào ngày thứ hai sau lần đầu tiên quan sát thấy những cá thể bất thường, và thậm chí lên tới 90 – 100% trong những trường hợp nặng vào ngày thứ ba. Kể từ tháng 3/2020, một số lượng lớn các ca bệnh TPD đã xảy ra ở một số trại sản xuất giống TTCT ở các tỉnh Quảng Đông và Quảng Tây, sau đó mới bắt đầu lan sang các vùng nuôi tôm lớn ở phía Bắc Trung Quốc thông qua quá trình mua bán, vận chuyển tôm giống.

Hình 1. Các dấu hiệu lâm sàng và phần mô học của tôm khỏe và tôm bị bệnh

Một số nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng Vibrio spp. có thể là mầm bệnh chính. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ những thay đổi nào đã xảy ra trong hệ vi sinh vật môi trường và đường tiêu hóa trong thời gian bệnh xuất hiện. Vì vậy, điều cần thiết là khám phá các dấu hiệu vi khuẩn trong nước ao và ruột tôm bị bệnh từ góc độ vi sinh thái để hiểu sâu hơn về căn bệnh này. Nghiên cứu gần đây nhất của Peng Yu và cộng sự (2022) đã đánh giá các triệu chứng, dấu hiệu vi khuẩn đường ruột của tôm PL bị bệnh với đặc điểm mờ và quần thể vi khuẩn tương ứng trong nước ao, đồng thời thảo luận về mối tương quan giữa những thay đổi của hệ vi sinh vật và bệnh.

Nghiên cứu

Tôm PL14 được thu thập từ trại giống ở tỉnh Hà Bắc (Trung Quốc). Kích thước mỗi ao là 68,6 m3 (7x7x1,4 m), nhiệt độ nước là 30oC và độ mặn là 28‰. Tôm bị bệnh có biểu hiện lâm sàng mờ điển hình. Các mẫu khỏe và bệnh được lấy từ 2 ao khác nhau, bao gồm nước ao nuôi tôm khỏe (HW), nước ao nuôi tôm bệnh (DW), ruột tôm khỏe (HG) và ruột tôm bệnh (DG). Tất cả ấu trùng tôm đều thuộc giống Primo (Texas Primo Broodstock Inc, Mỹ), có thời gian nuôi và phương thức quản lý giống nhau. Không có sự khác biệt đáng kể về chiều dài và trọng lượng cơ thể giữa tôm PL khỏe mạnh và tôm bị bệnh (P >0,05).

Ba điểm được lấy dọc theo đường chéo của ao làm điểm lấy mẫu, gồm 2 góc và giữa, khoảng cách giữa các điểm lấy mẫu liền kề là 4,9 m. Một mẫu tôm (2 – 4 g) và một mẫu nước (1.000 ml) được thu thập từ mỗi điểm lấy mẫu. Các mẫu nước được thu ở độ sâu 0,5 m và sử dụng màng lọc vô trùng 0,22 μm để lọc. Tôm PL được thu thập bằng bộ lọc và sau đó rửa sạch trong 30 giây bằng 50 ml dung dịch benzalkonium clorua 1% làm mát trước, sau đó rửa ba lần trong 30 giây bằng 50 ml nước biển vô trùng đã làm lạnh trước. Tôm PL được sử dụng tổng thể để chiết xuất DNA của hệ thực vật đường ruột, bao gồm ruột trước (dạ dày), ruột giữa (gan tụy) và ruột sau (ruột). Tất cả các mẫu được bảo quản ở -80°C ngay sau khi thu thập. Các đánh giá bao gồm: mô bệnh học, hệ vi sinh vật đường ruột của tôm, hệ vi sinh vật của ao nuôi đã được phân tích.

Hình 2. Kết quả kiểm tra thống kê về tính đa dạng alpha của hệ vi sinh vật bằng phép thử Welch’s t. (a) Chỉ số Shannon. (b) Chỉ số Simpson. (c) Chỉ số Chao. (d) Chỉ số Smithwilson. *P<0,05, **P<0,01, ***P<0,001.

Kết quả

Dấu hiệu lâm sàng và phân tích mô bệnh học của tôm bệnh

Gan tụy và ruột của ấu trùng tôm khỏe mạnh được xác định rõ (Hình 1a), với các đặc điểm mô học bình thường (Hình 1b, c). Ruột tôm bị bệnh trống rỗng, trong khi gan tụy có dấu hiệu bị mòn, nhợt nhạt và trong mờ (Hình 1d). Phân tích mô bệnh học cho thấy gan tụy của tôm bị bệnh bị teo, tế bào biểu mô bị hoại tử và bong tróc, số lượng tế bào B và R giảm, nhân có mủ và nhuộm màu sâu (Hình 1e). Chất chứa trong ruột rõ ràng là ít hơn và thành ruột bị tổn thương (Hình 1f).

Đặc điểm chung về sự đa dạng, cấu trúc và thành phần của cộng đồng vi khuẩn

Tổng cộng có 534.449 chuỗi chất lượng cao, thuộc về 223 OUT ở mức độ tương tự 97% sau khi chuẩn hóa, được lấy từ 12 mẫu. Độ đồng đều (chỉ số Smithwilson) và tính đa dạng (chỉ số Shannon) của quần thể vi khuẩn trong nước ao nuôi cao hơn đáng kể so với trong ruột ấu trùng tôm, bất kể tôm có bị bệnh hay không (P < 0,01, Hình 2a, d). Khi tôm khỏe mạnh, chỉ số Simpson vi sinh vật trong nước ao thấp hơn đáng kể so với trong ruột tôm (P<0,001, Hình 2b). Sự xuất hiện của bệnh không ảnh hưởng đáng kể đến các chỉ số độ giàu vi sinh vật (Chao), độ đồng đều (Smithwilson) và độ đa dạng (Shannon, Simpson) trong nước ao nuôi (P>0,05). Tuy nhiên, cộng đồng vi khuẩn trong ruột tôm bị bệnh cho thấy sự đa dạng cao hơn đáng kể (chỉ số Shannon) và độ đồng đều (chỉ số Smithwilson) so với tôm khỏe mạnh (P<0,05), không có sự thay đổi đáng kể về độ phong phú (chỉ số Chao) (P > 0,05, Hình 2c).

Theo kết quả Phân tích thành phần chính (PCA) ở cấp độ chi, 4 loại mẫu được tách ra và tạo thành 4 cụm riêng biệt và phép thử phân tích độ tương tự (ANOSIM) đã chứng minh rằng sự khác biệt giữa 4 loại mẫu là đáng kể (R = 0,9444, P=0,001). Ngoài ra, khoảng cách phân cụm cấu trúc cộng đồng vi khuẩn giữa các mẫu DG và DW gần hơn so với khoảng cách giữa các mẫu HG và HW. Có 104 OTU được chia sẻ giữa các mẫu CTNH và DW và 132 OTU được chia sẻ giữa các mẫu HG và DG, chiếm lần lượt 64,20% và 71,74% tổng số. OTU vi sinh vật được chia sẻ giữa ruột tôm khỏe mạnh và nước ao tương ứng chiếm 39,71% trong tổng số, trong khi tỷ lệ này tăng lên 55,50% khi tôm bị bệnh.

Các nhóm vi khuẩn chiếm ưu thế trong 4 loại mẫu bao gồm Proteobacteria và Bacteroidota ở cấp độ ngành và hàm lượng Proteobacteria trong các mẫu khỏe mạnh (nước ao và ruột) cao hơn so với các mẫu bị bệnh. Actinobacteriota trong các mẫu DW và Firmicutes trong các mẫu DG cũng chiếm ưu thế. Rhodobacteraceae có độ phong phú cao ở cả 4 loại mẫu. Algoriphagus rất phong phú trong tất cả các mẫu khỏe mạnh và Phaeodactylibacter là một trong những loài vi khuẩn chiếm ưu thế trong tất cả các mẫu nước ao. Ralstonia chiếm ưu thế tuyệt đối (77,75%) trong các mẫu HG, trong khi hàm lượng Vibrio cao nhất (50,04%) trong các mẫu DG.

Phân lập và xác định vi khuẩn chiếm ưu thế trong đường ruột của tôm bị bệnh

Hầu hết các khuẩn lạc phân lập từ tôm bị bệnh đều có đặc điểm tương tự trên đĩa thạch TCBS. Sau nhiều thế hệ tinh chế, người ta đã thu được một chủng thuần chủng có tên là TPDS. Kết quả giải trình tự cho thấy trình tự 16S rDNA của chủng TPDS (số đăng nhập GenBank ON566023) là 1509 bp. So sánh trình tự tương đồng được thực hiện trong cơ sở dữ liệu RDP và thu được 20 chủng loại có liên quan chặt chẽ, tất cả đều là Vibrio. Phân tích cây phát sinh gen cho thấy chủng TPDS có liên quan chặt chẽ nhất với V. owensii và V. hyugaensis.

Xuân Chinh

(Lược dịch)