(Aquaculture.vn) – Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng vi tảo Chlamydomonas reinhardtii biểu hiện dsRNA kháng virus đầu vàng (YHV), tăng sức đề kháng và tỷ lệ sống trên tôm thẻ chân trắng. Hệ thống này có tiềm năng lớn trong các trang trại sản xuất giống tôm.
Vi tảo Chlamydomonas reinhardtii đã được nghiên cứu như một chất sản xuất tế bào để sản xuất nhiều loại phân tử sinh học. Chứng nhận GRAS (an toàn) của loài tảo này là việc không sản xuất nội độc tố cũng như các tác nhân lây nhiễm. Do đó, việc sử dụng vi tảo này làm nguyên liệu nuôi tôm là một giải pháp thay thế hấp dẫn mà không gây lo ngại về rủi ro sức khỏe hoặc ô nhiễm môi trường.
Tiềm năng của dsRNA được tạo ra từ bộ gen của C. reinhardtii để bảo vệ tôm khỏi virus đầu vàng YHV đã được nhiều nhà nghiên cứu trước đây. Ngoài ra, sự biến đổi lục lạp ở C. reinhardtii xảy ra thông qua tái tổ hợp tương đồng dẫn đến sự tích hợp gen biến đổi ở một vị trí cụ thể, trong khi sự tích hợp vào bộ gen hạt nhân xảy ra ngẫu nhiên gây ra sự bất ổn. Quan trọng hơn, biến đổi lục lạp có thể đạt được bằng cách sử dụng các chủng đột biến không quang hợp, cho phép tạo ra các chất biến đổi không có chất đánh dấu mà không cần dùng kháng sinh để chọn.
Trong nghiên cứu này đã tạo ra một chất biến đổi lục lạp C. reinhardtii đồng nhất, ổn định biểu hiện một dsRNA đặc hiệu đối với virus đầu vàng YHV trên tôm thẻ chân trắng và chứng minh hiệu quả của chất biến đổi tảo như một chất bổ sung thức ăn để kiểm soát bệnh tôm.
Phương pháp nghiên cứu
Tảo Chlamydomonas reinhardtii được các nhà nghiên cứu tạo ra có tên gọi TN72, đồng nhất biểu hiện một dsRNA đặc hiệu với virus gây bệnh YHV từ Đại học Minnesota, Hoa Kỳ.
Tôm thẻ chân trắng ở giai đoạn hậu ấu trùng (PL30) đã được sử dụng trong thử nghiệm cho ăn và thử nghiệm thách thức virus. Tôm nuôi thích nghi với độ mặn 10ppt, có sục khí ba ngày trước khi thí nghiệm. Tôm được chia ngẫu nhiên thành 4 nhóm (n=25) với 3 lần lặp lại cho mỗi nhóm:
- Nghiệm thức 1: Đối chứng âm (không điều trị tảo, không gây cảm nhiễm)
- Nghiệm thức 2: Đối chứng dương (chỉ gây nhiễm YHV)
- Nghiệm thức 3: Tôm được cho ăn tảo reinhardtiiSR – không có biểu hiện dsRNA (mật độ 5 × 105 tế bào/ml)
- Nghiệm thức 4: Tôm được cho ăn tảo reinhardtiiPYP – có biểu hiện dsRNA (mật độ 5 × 105 tế bào/ml).
Vào ngày thứ 3 của thí nghiệm, tôm ở nhóm 2, 3 và 4 được gây cảm nhiễm với virus đầu vàng YHV.
Kết quả nghiên cứu
Để chứng minh hiệu quả kháng virus của chất biến đổi PYP thể hiện dsRNA kháng virus YHV, một thử nghiệm đã được thực hiện bằng cách cho tôm ăn tảo PYP trước khi cảm nhiễm. Hình 1 cho thấy nghiệm thức 4 tỷ lệ sống của tôm được cho ăn bằng C. reinhardtii PYP cao hơn so với nghiệm thức 1 đối chứng âm (không điều trị tảo, không gây cảm nhiễm) và nghiệm thức 2 đối chứng dương (chỉ gây nhiễm YHV). Sau khi cảm nhiễm tôm với virus đầu vàng YHV, tôm trong nhóm nghiệm thức 2 với tỷ lệ sống 50% sau 6 ngày cảm nhiễm (dpi) và lên đến 84,1 ± 16,7% sau 8 ngày cảm nhiễm (dpi).
Mặt khác, tỉ lệ sống ở nghiệm thức 1 (không cảm nhiễm virus YHV) vẫn có ý nghĩa thống kê ở mức 70% vào ngày cuối cùng của thí nghiệm. Tôm cảm nhiễm cho ăn bằng C. reinhardtii SR (không có biểu hiện dsRNA-YHV) có tỷ lệ chết tương tự như nghiệm thức 2. Tuy nhiên, tôm được cho ăn cùng một lượng tế bào tảo PYP có thể duy trì tỷ lệ sống lên tới 50% sau 8 ngày. Có sự khác biệt đáng kể p<0,01 so với các phương pháp điều trị trong nghiệm thức 2 YHV và nghiệm thức 3 SR.
Trong thử nghiệm cho ăn, nhóm SR (được cho ăn tế bào tảo không có biểu hiện dsRNA), cho thấy tỷ lệ chết thấp hơn giữa ngày thứ 5 và ngày thứ 6, tuy nhiên, tỷ lệ chết sau đó tăng lên mức tương tự như được quan sát thấy ở nhóm nghiệm thức 2. Điều này cho thấy rằng rằng chính C. reinhardtii, cung cấp chất dinh dưỡng hoặc các sản phẩm tự nhiên, chẳng hạn như axit béo không bão hòa đa, giúp tôm chống lại sự lây nhiễm virus.
RT-PCR của nhóm nghiệm thức 2 với virus YHV cho thấy 88,9 ± 11,1% trong số 9 con tôm còn lại bị nhiễm bệnh đầu vàng và 100,0 ± 0,0% 9 con tôm còn lại trong nhóm nghiệm thức 3. Tôm được cho ăn tảo C. reinhardtii SR. Ngược lại, trong nhóm được cho ăn bằng tảo C. reinhardtii PYP, mức độ nhiễm YHV thấp hơn đáng kể (p<0,05) với tỷ lệ nhiễm 55,6 ± 11,1% đối với 27 con tôm còn lại từ tất cả các bể trong nhóm này (Hình 2).
Để cải thiện hơn nữa hệ thống tảo, việc sử dụng các chất kích thích khác có mức phiên mã lục lạp cao được nghiên cứu trước đó như psbA hoặc chất kích thích 16S rRNA có thể làm tăng sản lượng dsRNA và do đó, cải thiện khả năng bảo vệ virus của tôm. Một điểm quan trọng là khả năng mở rộng của tảo C. reinhardtii biến đổi gen, thiếu thành tế bào.
Nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng các chủng biến đổi gen, được tạo ra bằng phương pháp biến đổi lục lạp, có thể được thu nhỏ thành các lò phản ứng quang điện. Các nghiên cứu trong tương lai sẽ cần thiết để giải quyết những lo ngại về việc sử dụng các sinh vật biến đổi gen sống trong thức ăn nuôi trồng thủy sản. Đối với điều này, nên xem xét quá trình khử hoạt tính tế bào tảo trước khi bổ sung vào nguyên liệu tôm.
Tóm lại, các chất biến đổi lục lạp C. reinhardtii biểu hiện dsRNA được tạo ra trong nghiên cứu này cho thấy tiềm năng to lớn như một cách hiệu quả để chống lại các bệnh do virus trong nuôi tôm. Hệ thống này có tiềm năng lớn để được thực hiện trong các trang trại sản xuất giống sản xuất tôm PL. Ở giai đoạn này, tôm dễ bị ảnh hưởng nhất bởi sự thay đổi môi trường và mầm bệnh. Do đó, cải thiện sức đề kháng tổng thể đối với mầm bệnh của tôm PL là rất quan trọng để thúc đẩy nuôi tôm bền vững.
Hảo Mai (Lược dịch)
