Là nhiệm vụ nghiên cứu khoa học và công nghệ cấp Thành phố, do Trung tâm Công nghệ Sinh học TP.HCM chủ trì thực hiện, ThS. Lê Lưu Phương Hạnh làm chủ nhiệm, Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu năm 2021.

Cá tra (Pangasianodon hypopthalmus) là loài được nuôi phổ biến ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), là sản phẩm quốc gia được Thủ tướng chính phủ phê duyệt tại quyết định sô 439/QĐ-TTg ngày 16/4/2012 và là đối tượng chủ lực để thực hiện tái cơ cấu ngành nông nghiệp.

Tuy nhiên, việc sản xuất và cung ứng con giống cá tra, cũng như tình hình nuôi cá tra thịt để phục vụ chế biến và xuất khẩu đang bị ảnh hưởng nặng nề do chất lượng con giống suy giảm, tình hình dịch bệnh hoành hành và các biện pháp quản lý chưa có hiệu quả. Hầu hết các vùng nuôi đều xuất hiện bệnh phổ biến trên cá tra, nhất là bệnh gan thận mủ do vi khuẩn Edwardsiella ictaluri và bệnh xuất huyết do vi khuẩn Aeromonas hydrophila gây ra, với tỷ lệ chết cao, gây thiệt hại lớn cho người nuôi. Hai bệnh này xuất hiện ở hầu hết các vùng nuôi và có chiều hướng gia tăng trong những năm gần đây. Dù đã có những quy định về việc hạn chế sử dụng kháng sinh trong thủy sản, nhưng kháng sinh vẫn là biện pháp được sử dụng nhiều nhất ở Việt Nam để điều trị bệnh do vi khuẩn. Sự gia tăng vi khuẩn kháng kháng sinh và dư lượng kháng sinh trong môi trường nuôi thủy sản đã và đang trở thành mối quan ngại cho người nuôi cũng như người dùng. Sử dụng vắc-xin là phương pháp lý tưởng để ngăn ngừa việc lây nhiễm bệnh thủy sản trong quá trình nuôi, đã được nhiều quốc gia trên thế giới nghiên cứu và áp dụng, tuy nhiên phương pháp này được sử dụng còn hạn chế, đặc biệt ở các nước Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam.

Những năm gần đây, nhóm vi sinh vật có hoạt tính probiotic đang được sử dụng phổ biến trong nuôi trồng thủy sản để kiểm soát các tác nhân gây bệnh, giảm việc sử dụng kháng sinh, nhằm hướng tới một môi trường nuôi thân thiện và bền vững đang được quan tâm, đầu tư nghiên cứu cũng như đưa vào sử dụng rộng rãi. Do đó, việc chọn lựa được những chủng vi khuẩn có hoạt tính đối kháng mạnh nhằm tạo ra chế phẩm sinh học có khả năng ức chế đồng thời với cả 2 loại vi khuẩn gây nguy hiểm nhất cho cá tra hiện nay là E. ictaluri và A. hydrophia là hướng đi cần thiết.
Đề tài nêu trên được thực hiện nhằm nghiên cứu, phát triển chế phẩm sinh học có hoạt tính đối kháng đồng thời với 2 vi khuẩn gây bệnh xuất huyết và gan thận mủ, bao gồm các thông tin về cách thức hoạt động và tính đa dạng di truyền. Nhóm nghiên cứu tiến hành phân lập các dòng vi khuẩn đối kháng đồng thời với 2 vi khuẩn E. ictaluri và A. hydrophila; xác định cơ chế hoạt động đối kháng và tính đa dạng di truyền của các dòng vi khuẩn phân lập được; đánh giá hoạt tính của các dòng vi khuẩn khảo sát trên cá tra ở quy mô phòng thí nghiệm; phát triển chế phẩm sinh học ở quy mô phòng thí nghiệm.

Theo đó, từ 96 mẫu (bùn, nước ao, cá) thu được ở các tỉnh Tiền Giang, Đồng Tháp, An Giang, Cần Thơ, các tác giả đã phân lập và lựa chọn được 184 khuẩn lạc có hoạt tính đối kháng với cả E. ictaluri và A. hydrophila. Kiểm tra tính đa dạng di truyền của 184 khuẩn lạc bằng phương pháp rep-PCR theo cặp mồi BOX-A1R đã phân thành 25 nhóm và 41 dòng lẻ. Trong đó, 50/184 khuẩn lạc (có độ tương đồng 80%) đã được định danh và xây dựng cây phát sinh loài bằng cặp mồi F. Ba.seq/R.Ba.seq, xác định được 4 loài chính: B. amyloliquefaciens, B. velezensis, B. subtilis và B. siamensis. Ngoài ra có sự đa dạng khá lớn trong cùng một loài. Về tính an toàn, 19/184 dòng khuẩn lạc có dung huyết γ, an toàn cho người và động vật thử nghiệm. Ngoài ra 7/19 chủng này mọc yếu trên 7 loại kháng sinh Oxytetracyline, Trimethoprim, Oxolinic acid, Amoxycillin, Doxycilin, Tetracyline, Florfenicol (d ≥ 25mm) gồm: BCT 119, BMHH 421, BMHH 460, BCP 573, BCP 736, BPT 894, BPT 1008.

Khảo sát cơ chế đối kháng (in vitro) cho thấy thành phần WCP (whole cell product) và ECP (extracellular product) có hoạt tính đối kháng với E. ictaluri và A. hydrophila. Thời gian tăng trưởng của vi khuẩn Bacillus spp. ảnh hưởng đến hoạt tính đối kháng: đường kính vòng đối kháng lớn nhất khi sử dụng WCP thu nhận sau 12 giờ (đối với A. hydrophila) và 16 giờ (đối với E. ictaluri); dịch ECP thu nhận sau 24 giờ nuôi đạt hoạt tính mạnh nhất (khảo sát trong 24 giờ).

Sử dụng WCP của Bacillus spp. với nồng độ bằng với vi khuẩn E. ictaluri thì ức chế hoàn toàn E. ictaluri sau 20 giờ. Sử dụng WCP của Bacillus spp. với nồng độ bằng hoặc hơn 10 lần so với A. hydrophila sẽ làm giảm nồng độ A. hydrophila xuống 1000 lần sau 48 giờ (nồng độ bằng) và ức chế hoàn toàn sau 36 giờ (nồng độ hơn 10 lần) trong môi trường đồng nuôi cấy.

Kết quả nghiên cứu đã định danh được hai chủng B. amyloliquefaciens BPT-894 và B. subtilis BMHH-421 và sử dụng trong các thử nghiệm trên cá tra. Cả hai chủng đều an toàn cho cá tra thử nghiệm, tỷ lệ sống của cá tra khi nuôi trong môi trường bổ sung B. amyloliquefaciens BPT 894 và B. subtilis BMHH 421 (trong 72 giờ) đạt 100% (103 – 105 CFU/mL). Cả 2 chủng B. amyloliquefaciens BPT 894 và B. subtilis BMHH 421 đều có hiệu quả bảo vệ cá tra kháng bệnh gan thận mủ và xuất huyết khi bổ sung vào môi trường nuôi. Chủng B. amyloliquefaciens BPT-894 và B. subtilis BMHH-421 hỗ trợ cá tra kháng bệnh sau 72 giờ xử lý, giảm tỷ lệ chết của cá khi cảm nhiễm với E. ictaluri và A. hydrophila, tỷ lệ sống tương đối RPS đạt 50 - 60% (tùy thuộc vi khuẩn gây bệnh).

Ngoài ra, B. amyloliquefaciens BPT-894 và B. subtilis BMHH-421 ức chế và kiểm soát độc lực của vi khuẩn E. ictaluri (sau 48 giờ), A. hydrophila (sau 72 giờ) và E. ictaluri + A. hydrophila (sau 72 giờ). RPS đạt 97,06% (E. ictaluri), 97,50% (A. hydrophila) và 92,68% (A. hydrophila + E. ictaluri).

Kết quả đề tài cũng phát triển được chế phẩm gồm 2 vi khuẩn B. amyloliquefaciens BPT- 894 và B. subtilis BMHH-421, mật độ 5,5 x 108 CFU/g. Bảo quản và duy trì mật độ trong 6 tháng ở nhiệt độ phòng (độ ẩm ≤10%MC). Việc phát triển chế phẩm sinh học bao gồm 2 chủng B. amyloliquefaciens BPT-894 và B. subtilis BMHH-421 có khả năng ứng dụng rất lớn, góp phần kiểm soát được bệnh gan thận mủ và xuất huyết trong ngành công nghiệp nuôi cá tra, giúp tăng sản lượng nuôi cũng như chất lượng sản phẩm. Từ đó nâng cao giá trị xuất khẩu, lợi nhuận, cải thiện nâng cao giá trị kinh tế cho người nuôi. Bên cạnh việc ức chế hoạt động của các tác nhân gây bệnh, những nghiên cứu trước đây cũng cho thấy vi khuẩn thuộc loài B. amyloliquefaciens và B. subtilis còn có lợi trong việc cải thiện hệ tiêu hóa và tăng trưởng của vật chủ, cải thiện chất lượng nước, sản sinh các enzym chống oxy hóa. Do đó, sử dụng chế phẩm sinh học bao gồm 2 chủng vi khuẩn này sẽ hỗ trợ xử lý chất lượng nước ao nuôi và thân thiện với môi trường.