CENIACUA phát triển tôm kháng WSSV tại Colombia

Kháng thuốc sẽ giảm nhanh nếu tôm không bị nhiễm vi rút có hệ thống

Hội chứng đốm trắng là nguyên nhân gây bệnh nghiêm trọng nhất trong ngành nuôi tôm toàn cầu. Virus đốm trắng (WSSV) lần đầu tiên được báo cáo ở Trung Quốc vào năm 1992, từ đó nó lây lan sang tất cả các quốc gia châu Á nuôi tôm Penaeid. Năm 1995, WSSV đã được báo cáo tại Hoa Kỳ về tôm đông lạnh nhập khẩu từ châu Á.

Đến năm 2000, đốm trắng được hình thành ở hầu hết các nước nuôi tôm lớn ở châu Mỹ, gây thiệt hại lớn cho người nuôi tôm. Trên bờ biển Pacific của Colombia, sự xuất hiện của WSSV trong tôm thẻ chân trắng vào năm 1999 đã gây tử vong gần 100% tại các trang trại nuôi tôm.

CENIACUA trước đây đã phát triển các quần thể tôm để tăng trưởng nhanh và đề kháng với virus hội chứng Taura trong một chương trình chọn lọc sinh sản trên bờ biển Caribê.

Chăn nuôi kháng thuốc

Bước đầu tiên để chống lại căn bệnh này ở Colombia, Corporación Centro de Investigación de la Acuacultura de Colombia (Trung tâm nghiên cứu nuôi trồng thủy sản Colombia, CENIACUA) đã khởi xướng một chương trình chọn tạo giống để phát triển tính kháng WSSV. Kinh nghiệm trước đây với các dòng phát triển nhanh có khả năng chống lại virus hội chứng Taura (TSV) cho rằng đây sẽ là một cách tiếp cận khả thi.

Các quần thể ban đầu là những quần thể được phát triển cho tính kháng TSV và tỷ lệ tăng trưởng cao trong một chương trình chọn lọc sinh sản trên bờ biển Caribê. Bảy lô khoảng 70 gia đình từng được thử thách bằng đường uống với thức ăn có chứa WSSV.

Khả năng di truyền của kháng WSSV luôn thấp đến mức không thể được sử dụng hiệu quả để có được quần thể kháng thuốc hợp lý một cách nhanh chóng. Hơn nữa, có một mối tương quan nghịch giữa kháng WSSV và tốc độ tăng trưởng, cho thấy rằng lợi ích kháng thuốc có thể liên quan đến tỷ lệ tăng trưởng giảm. Điều đó làm cho vấn đề còn tồi tệ hơn, cũng có vẻ như là một mối liên hệ tiêu cực giữa sức đề kháng và khả năng sinh sản, dẫn đến mất sức đề kháng nhanh chóng khi những thứ khác bằng nhau, dân số được nhân lên trong các cơ sở không có WSSV.

Không giống như trường hợp với TSV vài năm trước đó, tỷ lệ sống rất thấp trong sản xuất thương mại. Điều này cho thấy rằng các loài động vật có mức độ kháng thuốc rất hữu ích là cực kỳ hiếm, và tần số đạt của các gen kháng thuốc cũng rất thấp.

Áp lực nặng nề của sự lựa chọn 

Dựa trên tình hình này, CENIACUA đã phát triển một chiến lược lựa chọn khối lượng dựa trên áp lực lựa chọn cực kỳ nặng để sống sót trong các bể có số lượng lớn động vật. Rất ít loài sống sót từ các ao bị nhiễm WSSV thương mại, mà ban đầu thường có 100.000 động vật, được thu thập và duy trì ở chi nhánh CENIACUA nằm trên Pacific. Những cổ phiếu này được nuôi trong các bể nuôi, nơi chúng phát triển rất chậm.

Khi chúng đạt đến kích thước trưởng thành, hiệu suất sinh sản của chúng kém. Để cải thiện sự sinh sản, những con cái đã trưởng thành được thụ tinh một cách nghệ thuật với một hoặc hai tinh trùng. Mỗi lô con giống được sản xuất bởi những con còn sống sót đã bị thách thức với WSSV tại giai đoạn P.L.40. Tỷ lệ tử vong cao, cung cấp một áp lực lựa chọn là ít nhất 1: 10.000.

Những con sống sót từ mỗi lô đã được nuôi cấy để kích thước tôm bố mẹ để sản xuất thế hệ tiếp theo. Sau khi các thế hệ đã được sản xuất với chương trình này, sự gia tăng sự tồn tại cuối cùng đã được quan sát thấy trong sự hiện diện của WSSV.

Nghiên cứu giống

Trong một số thử nghiệm, các tác giả đã so sánh hiệu suất của các dòng được lựa chọn với các dòng được chọn để chứng minh tính hiệu quả của phương pháp nhân giống. Một thử nghiệm tiêu chuẩn thách thức giữ các dòng nhạy cảm và kháng riêng. Một thử nghiệm thứ hai thách thức một quần thể hỗn hợp của động vật nhạy cảm và kháng.

Thử nghiệm đầu tiên được thực hiện tại Phòng thí nghiệm bệnh học thủy sản của Đại học Arizona. Tôm vị thành niên có trọng lượng từ 1 đến 2 g mỗi con được giữ trong các bể riêng biệt và được thử nghiệm với WSSV trong thức ăn. Ba bể đã tổ chức tuyến CENIACUA 1 (CNK1) và ba bể chứa CENIACUA tuyến 2 (CNK2). Ba bể được sử dụng cho nhóm đối chứng, tôm từ dòng Kona mầm bệnh (SPF) đặc hiệu, trong khi ba bể bổ sung được sử dụng làm biện pháp kiểm soát âm tính, với một bể cho mỗi nhóm.

Các quần thể kiểm soát được thử thách đều đã chết sau sáu ngày. Không loài động vật nào bị chết trong các bể đối chứng. Ngược lại với các dòng SPF, sự tồn tại của dòng được lựa chọn sau 17 ngày là 36% đối với CNK1 và 47% đối với CNK2 (Hình 1).

Hình 1: Sự sống sót tích lũy của ba quần thể tôm thẻ chân trắng bị nhiễm WSSV (P <0,001).

Thử thách sống chung

Dựa trên những kết quả này, các con giống CNK sẽ hoạt động như thế nào khi trộn lẫn với con giống nhạy cảm, có khả năng xảy ra trong một hoạt động nuôi thương mại? Thử nghiệm sống thử được thực hiện tại phòng thí nghiệm sinh học thử nghiệm của CENIACUA. Các dòng CNK1 và CNK2 tương tự đã được trộn lẫn với con giống Sức khỏe Cao (H.H.), vốn chưa bao giờ được chọn cho kháng WSSV. Ba dòng này được gắn nhãn riêng biệt với các chất đàn hồi huỳnh quang, sau đó được đặt thành các quần thể hỗn hợp trong hai bể tương tự. Ở đó chúng đã được thử thách với một lần cho ăn mô băm bị nhiễm đốm trắng WSSV với tỷ lệ 5% trọng lượng cơ thể. Như một kiểm soát tiêu cực, một bể chứa một quần thể hỗn hợp không bị nhiễm bệnh đã được thiết lập.

Tỉ lệ sống sót cuối cùng trong nhóm H.H. không được chọn là 2,5% vào ngày thứ 13 sau thử thách. Đồng thời, 30,0% của CNK1 và 39% tôm CNK2 vẫn còn sống. Sự tồn tại cuối cùng của cả hai dòng đã chọn và không được chọn là 100% trong các bể không nhiễm (Hình 2).

Hình 2: Sự sống sót tích lũy trong hai bể tôm thẻ chân trắng bị nhiễm WSSV (P <0,001).

Xác định bằng bệnh lý

Theo Tiến sĩ Don Lightner, một nhà nghiên cứu bệnh học nổi tiếng của tôm nuôi và cá vây tại Khoa Khoa học thú y và Đại học Arizona, các thách thức WSSV được thực hiện tại Đại học Arizona thường dẫn đến tỷ lệ tử vong gần 100%. Sự tồn tại của các dòng được chọn CENIACUA cao hơn nhiều so với các thử nghiệm khác và lớn hơn nhiều so với các dòng không được chọn, tất cả đều chết.

Tôm sống sót trong cả hai thử nghiệm được phân tích bằng phản ứng chuỗi polymerase (PCR) và mô học. Tất cả các loài động vật hoang dã phân tích hiển thị các cơ quan bao gồm nội nhân ưa bazơ điển hình của WSS. Ngoài ra, các chân bơi từ tất cả các tôm chết là tích cực cho WSSV. Ngược lại, những con sống sót không hiển thị các cơ quan bao gồm cũng như kết quả dương tính bằng PCR. Điều này cho thấy các loài động vật có khả năng chống nhiễm WSSV, hơn là chúng sống sót sau nhiễm trùng

Sự tồn tại cuối cùng của các dòng kháng WSSV tương tự nhau ở cả hai thử nghiệm: 41% và 34,7%. Với sự sống chung của tôm kháng và tôm nhạy cảm trong cùng một đơn vị thí nghiệm, tải lượng virus WSSV có khả năng lớn hơn trong các bể chỉ có dòng kháng, vì tôm nhạy cảm dễ bị nhiễm virus hơn. Ngoài ra, khi chúng chết, chúng sẽ bổ sung vi sinh vật vào bể. Trong một tình huống thương mại thực tế, kịch bản này là trường hợp có khả năng nhất, bởi vì trong một quần thể cụ thể, chỉ một phần nhỏ sẽ có sức đề kháng di truyền đối với một mầm bệnh, trong trường hợp này là WSSV. Tuy nhiên, ngay cả trong những điều kiện này, tỷ lệ sống còn tương tự như tỷ lệ sống trong các bể riêng biệt.

Quan điểm

Công trình này đã khẳng định rằng chương trình nhân giống Colombia đã tạo ra các quần thể tôm có khả năng kháng WSSV tốt hơn nhiều so với các quần thể không được chọn cho WSSV. Sự khó khăn vẫn còn cho dù nó có thể để duy trì sức đề kháng với WSSV mà không liên tục phơi nhiễm tôm đối với WSSV.

Các tác giả cho rằng do tỷ lệ sinh sản của động vật kháng thấp và thực tế là vẫn chưa thể tạo ra các quần thể kháng 100%, sức đề kháng của tôm được chọn sẽ giảm nhanh nếu chúng không được tiếp xúc với WSSV một cách có hệ thống. Điều này làm cho nó rất khó mà nó sẽ có thể sản xuất con giống vừa không nhiễm bệnh vừa kháng bệnh.