Tên đề tài: “Ảnh hưởng của chiết xuất thảo dược lên đáp ứng miễn dịch và khả năng kháng bệnh vi khuẩn trên tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei)”.

Tác giả: Hồng Mộng Huyền, Khóa: 2016

Ngành: Nuôi trồng thủy sản; Mã số: 62620110. Nhóm ngành: Nông-Lâm-Ngư nghiệp

Người hướng dẫn: PGS.TS. Trần Thị Tuyết Hoa  - Trường Đại học Cần Thơ

1. Tóm tắt nội dung luận án

Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu xác định được loài thảo dược giúp tăng cường miễn dịch không đặc hiệu và khả năng kháng vi khuẩn gây bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND) trên tôm thẻ chân trắng. Nội dung nghiên cứu bao gồm: (1) Khảo sát tình hình và tiềm năng sử dụng thảo dược trong quá trình nuôi tôm biển ở tỉnh Cà Mau, Sóc Trăng thuộc vùng ĐBSCL; (2) Nghiên cứu sàng lọc chọn ra một số loài thảo dược có khả năng kháng vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus, V. harveyi gây bệnh trên tôm; (3) Xác định khả năng tăng cường miễn dịch trên tôm của một số chất chiết thảo dược; (4) Thử nghiệm sử dụng chất chiết thảo dược trong phòng bệnh hoại tử gan tụy cấp tính trên tôm thẻ chân trắng.

Thảo dược hay các sản phẩm thảo dược được sử dụng chủ yếu ở mô hình nuôi tôm thâm canh (chiếm 90,9%) và siêu thâm canh (chiếm 78,8%) ở Cà Mau và Sóc Trăng, áp dụng trên cả tôm sú và tôm thẻ chân trắng. Nghiên cứu xác định được 18 loài thực vật đang được sử dụng trong nuôi tôm. Trong đó, các loài thực vật được dùng phổ biến bao gồm: tỏi (Allium sativum) (73,6%); diệp hạ châu (Phyllanthus spp.) (45,8%); ổi (Psidium guajava) (12,5%); mật gấu (Vernonia amygdalina) (8,3%); thù lù (Physalis angulata) (8,3%). Các loài thảo dược tiềm năng tập trung ở bộ sơ ri (diệp hạ châu, mần ri), bộ cà (thù lù), bộ cúc (mật gấu, cỏ mực), bộ đào kim nương (ổi), bộ húng (ô rô).

Trong tổng số 15 loài thảo dược phổ biến ĐBSCL được lựa chọn để xác định hoạt tính kháng khuẩn thì có 6 loài thể hiện hoạt tính kháng khuẩn cao (nhạy) trên cả vi khuẩn V. parahaemolyticus (CM5) và V. harveyi (T2016-04). Cụ thể, chất chiết bàng, lựu, diệp hạ châu thân đỏ, diệp hạ châu thân xanh, bần ổi, bần chua có đường kính vòng kháng khuẩn dao động từ 14,7 mm đến 21,7 mm. Tất cả 6 chất chiết này đều có tính kìm khuẩn đối với vi khuẩn V. parahaemolyticus, V. harveyi với giá trị MIC (0,095 đến 1,56 mg/mL) và MBC (6,25 đến 25 mg/mL). Ngoài ra, 6 chất chiết thảo dược này cũng có hoạt tính kháng khuẩn cao đối với các chủng vi khuẩn phân lập từ ao nuôi tôm thuộc các vùng nuôi khác nhau ở ĐBSCL. Nghiên cứu cũng xác định chất chiết ổi chỉ có hoạt tính kháng khuẩn đối với V. parahaemolyticus nhưng không có hoạt tính kháng khuẩn đối với V. harveyi; ngược lại chất chiết tỏi có hoạt tính kháng V. harveyi nhưng không có hoạt tính kháng V. parahaemolyticus.

Tôm thẻ chân trắng ăn thức ăn bổ sung 1% và 2% chất chiết bàng, lựu, diệp hạ châu thân đỏ, bần ổi và bần chua liên tục trong 4 tuần không ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng, tỷ lệ sống và hệ số chuyển đổi thức ăn. Cụ thể, tăng trưởng hàng ngày dao động 0,14 đến 0,19 g/con, tốc độ tăng trưởng đặc biệt dao động từ 5,95 đến 6,71%/ngày. Hệ số chuyển đổi thức ăn dao động từ 0,95 đến 1,36. Tỷ lệ sống của tôm ở các nghiệm thức thí nghiệm dao động từ 80,3-90,4%.

Chế độ ăn bổ sung chất chiết lá bàng (T. catappa) (1%), chất chiết quả bần chua (S. caseolaris) (1%, 2%) trong 4 tuần liên tục giúp tôm thẻ chân trắng tăng cường đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu thông qua tăng cường các chỉ số huyết học, hoạt tính PO, hoạt tính SOD, mức độ biểu hiện các gen miễn dịch (crustin, lysozyme và penaeidin-3a) và tăng tỷ lệ sống khi gây nhiễm thực nghiệm với V. parahaemolyticus. Tỷ lệ chết tích lũy ở nghiệm thức bổ sung 2% chất chiết bần chua (35,6%); 1% chất chiết bàng (44,5%); 1% chất chiết bần chua (46,7%) thấp hơn khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức đối chứng (71,1%).

Kết quả thử nghiệm ghi nhận chất chiết bàng (1%) và bần chua (1%) với nhịp bổ sung liên tục (trong tháng đầu thả nuôi) và nhịp bổ sung 2 tuần (tháng thứ 2) giúp cải thiện sức khỏe tôm thẻ chân trắng, gia tăng các thông số miễn dịch không đặc hiệu và gia tăng tỷ lệ sống khi cảm nhiễm với V. parahaemolyticus.

Chất chiết từ methanol của lá bàng và quả bần chua được xác định có chứa các hợp chất sinh học bao gồm alkaloids, flavonoids, steroid và triterpenoids, đường khử, tannins và sesquiterpene lactones.

2. Những kết quả mới của luận án

Khảo sát cho thấy tỷ lệ hộ nuôi sử dụng thảo dược trong nuôi tôm là rất cao ở mô hình sử dụng là thâm canh và siêu thâm canh, đối tượng áp dụng cả tôm sú và tôm thẻ chân trắng. Xác định được 18 loài thực vật đang được sử dụng trong nuôi tôm, trong đó tỏi là loài được sử dụng phổ biến nhất, tiếp theo là cây diệp hạ châu (Phyllanthus spp.), ổi (Psidium guajava), mật gấu (Vernonia amygdalina), thù lù (Physalis angulata).

Chất chiết bằng methanol của bàng, lựu, diệp hạ châu thân đỏ, diệp hạ châu thân xanh, bần ổi, bần chua có hoạt tính kháng khuẩn cao (14,7 - 21,7 mm) đối với V. parahaemolyticus và V. harveyi so với chất chiết methanol của cây tra, tía tô, cỏ lào, hoa ngũ sắc, đu đủ, thù lù, màn ri. Tất cả 6 chất chiết này đều có tính kìm khuẩn và có hoạt tính kháng khuẩn cao đối với các chủng vi khuẩn V. parahaemolyticus và V. harveyi phân lập từ ao nuôi tôm. Chất chiết ổi chỉ có hoạt tính kháng khuẩn đối với V. parahaemolyticus và chất chiết tỏi có hoạt tính kháng V. harveyi.

 Xác định được liều lượng và thời gian bổ sung chất chiết từ lá bàng và chất chiết xuất từ quả bần chua (1% và nhịp bổ sung 2 tuần) giúp tôm thẻ chân trắng tăng cường đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu và khả năng kháng V. parahaemolyticus gây bệnh hoại tử gan tụy cấp tính. Đồng thời với liều lượng và thời gian bổ sung các chất chiết này không ảnh hưởng đến tăng trưởng, tỷ lệ sống và hệ số chuyển đổi thức ăn của tôm thẻ chân trắng.

Đây cũng là kết quả đầu tiên xác định được chất chiết quả bần chua có hiệu quả trong tăng cường các thông số miễn dịch và khả năng kháng bệnh hoại tử gan tụy cấp tính trên tôm nuôi thương phẩm.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Kết quả ghi nhận tôm thẻ chân trắng ăn thức ăn bổ sung 1% và 2% chất chiết bàng, lựu, diệp hạ châu thân đỏ, bần ổi và bần chua liên tục trong 4 tuần không ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng (tăng trưởng hàng ngày từ 0,14 đến 0,19 g/con, tốc độ tăng trưởng đặc biệt từ 5,95 đến 6,71%/ngày), tỷ lệ sống (80,3-90,4%) và hệ số chuyển đổi thức ăn (0,95 - 1,36).

Chế độ ăn bổ sung chất chiết lá bàng (T. catappa) (1%), chất chiết quả bần chua (S. caseolaris) (1%, 2%) trong 4 tuần liên tục giúp tôm thẻ chân trắng tăng cường đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu và tăng khả năng kháng vi khuẩn V. parahaemolyticus gây bệnh hoại tử gan tụy cấp tính trên tôm.

Kết quả thử nghiệm ghi nhận chất chiết bàng (1%) và bần chua (1%) với nhịp bổ sung liên tục (trong tháng đầu thả nuôi) và nhịp bổ sung 2 tuần (tháng thứ 2) giúp cải thiện sức khỏe tôm thẻ chân trắng, gia tăng các thông số miễn dịch không đặc hiệu và gia tăng tỷ lệ sống khi cảm nhiễm với V. parahaemolyticus.

Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu:

Thử nghiệm nuôi tôm thẻ chân trắng ăn thức ăn bổ sung 1% chất chiết bàng và bần chua ở điều kiện ngoài ao để đánh giá về khả năng ứng dụng thực tế đối với các chất chiết này trong nuôi tôm.

Thí nghiệm đánh giá hiệu quả tăng trưởng, đáp ứng miễn dịch và kháng vi khuẩn gây bệnh của tôm thẻ chân trắng ăn thức ăn bổ sung hổn hợp chất chiết bàng và bần chua.

Cần xác định hoạt chất hóa học có trong chất chiết bàng và bần chua giúp tôm thẻ chân trắng tăng cường miễn dịch và kháng vi khuẩn gây bệnh.

Thesis title: Effect of herbal extracts on immune response and resistance to bacterial diseases in whiteleg shrimp (Penaeus vannamei)

Major: Aquaculture                                                                      Code: 62620301

Full name of PhD student: Hong Mong Huyen                          Year: 2016

Scientific supervisor: Assoc. Prof. Tran Thi Tuyet Hoa

Educational institution: Can Tho University

1. Content of thesis summary

The study aimed to determine medicinal plants that help whiteleg shrimp (Penaeus vannamei) enhance the immune response and disease resistance to Vibrio parahaemolyticus, causing AHPND. The research content includes (1) surveying the current status and potential of herb usage in shrimp farming in Ca Mau and Soc Trang provinces in the Mekong Delta; (2) screening for herbal extracts that are resistant to Vibrio parahaemolyticus and V. harveyi causing diseases in shrimp; (3) determining the efficiency of the screened extracts in shrimp immunity enhancement; (4) testing the screened extracts in whiteleg shrimp to prevent acute hepatopancreatic necrosis.

Herbs or herbal products are used mainly in intensive (90.9%) and super-intensive (78.8%) shrimp farming systems in Ca Mau and Soc Trang for both cultured species, black tiger shrimp and whiteleg shrimp. This study recorded 18 plant species that can be used for shrimp farming. In particular, the commonly used herbal species were garlic (A. sativum - 73.6%), chamber bitter (Phyllanthus spp. - 45.8%), guava leaf (P. guajava - 12.5%), bitter leaf (V. amygdalina - 8.3%), and cutleaf groundcherry (P. angulata - 8.3%). The majority of potential herbal species are Malpighiales (P. urinaria), Myrtales (P. guajava), Asterales (V. amygdalina), and Solanales (P. angulata).

Six out of fifteen herb extracts were determined to have high antibacterial activity (sensitivity) against both V. parahaemolyticus and V. harveyi. In particular, T. catappa, P. granatum, P. urinaria L., P. amarus, S. ovata, and S. caseolaris extracts obtained inhibition zones ranging from 14.7 mm to 21.7 mm. The six herbal extracts were bacteriostatic against V. parahaemolyticus and V. harveyi with MIC (0.095 to 1.56 mg/mL) and MBC (6.25 to 25 mg/mL). Furthermore, these six herbal extracts demonstrated significant antibacterial activity against Vibrio strains isolated from shrimp ponds in different farming regions of the Mekong Delta.

Whiteleg shrimp fed diets supplemented with 1% and 2% extracts of P. urinaria, P. granatum, T.catappa, S. ovata, S. caseolaris continuously for 4 weeks did not affect growth rate, survival rate, or feed conversion ratio (FCR). In particular, the daily growth rate ranged from 0.14 to 0.19 g/individual, the specific growth rate ranged from 5.95 to 6.71%/day, the survival rate of experimental shrimps ranged from 80.3 to 90.4%, and the FCR ranged from 0.95 to 1.36.

Dietary supplementation of T. catappa (1%), S. caseolaris (1%, 2%) extracts for continuous 4 weeks can enhance the immune responses of whiteleg shrimp, including THC, GC, HC, PO activity, SOD activity, expression levels of immune genes (crustin, lysozyme, penaeidin-3a). Secondly, the cumulative mortality was significantly lower in the treatment supplemented with 2% S. caseolaris extract (35.6%), 1% T. catappa (44.5%), and 1% S. caseolaris extract (46.7%) than in the control treatment (71.1%).

The trial results revealed that T. catappa (1%) and S. caseolaris (1%) extracts with continuous supplementation (in the first month of stocking) and 2 weeks supplementation (in the second month after stocking) enhanced whiteleg shrimp non-specific immunological parameters, and increased survival rates when challenged with V. parahaemolyticus.

The methanolic extracts of T. catappa and S. caseolaris were determined to contain alkaloids, flavonoids, steroids and triterpenoids, glycosides, tannins, and sesquiterpene lactones.

2. The novel aspects from the thesis

The survey showed that the percentage of households using herbs in shrimp farming is very high in the intensive and super intensive farming systems, for both black tiger shrimp and whiteleg shrimp. A total of 18 plants being used in shrimp farming have been identified, of which garlic is the most commonly used species, followed by Phyllanthus spp., Psidium guajava, Vernonia amygdalina, Physalis angulata.

The extracts in methanol of Terminalia catappa, Punica granatum, P. urinaria L., Phyllanthus amarus Schumach & Thonn, Sonneratia ovata, S. caseolaris obtained  higher antibacterial activity (14.7 – 21.7 mm) against both V. parahaemolyticus and V. harvey than the ones of Thespesia populnea, Perilla frutescens, Chromolaena odorata, Ageratum conyzoides, Carica papaya, Physalis angulata L. and Cleome chelidonii. All six extracts (mentioned above) showed high antibacterial activity against strains of V. parahaemolyticus and V. harveyi isolated from shrimp ponds. Psidium guajava L. extract and Allium sativum extract were only active against V. parahaemolyticus and V. harveyi respectively.

Determination of dose and supplemented time of T. catappa and S. caseolaris (1% and 2 weeks of supplementation) to help whiteleg shrimp enhance non-specific immune responses and disease resistance against V. parahaemolyticus. Simultaneously, the dose and supplementation time of these extracts did not affect the growth, survival rates and feed conversion ratio of whiteleg shrimp.

This is also the first result to determine that S. caseolaris is effective in enhancing immune parameters of whiteleg shrimp and improving their survival rate after being challenged by V. parahaemolyticus.

3. Application prospect and suggestions for further study

The results showed that whitleg shrim fed with 1% and 2% of the extracts of Terminalia catappa, Punica granatum, P. urinaria L., Sonneratia ovata, and S. caseolaris did not affect growth rate, survival rate, or feed conversion ratio (FCR). In particular, the daily growth rate ranged from 0.14 to 0.19 g/individual, the specific growth rate ranged from 5.95 to 6.71%/day, the survival rate of experimental shrimps ranged from 80.3 to 90.4%, and the FCR ranged from 0.95 to 1.36 during 4 continuous weeks.

Diets supplemented with the extracts of T. catappa (1%) and S. caseolaris (1%, 2%) helped whiteleg shrimp fed strengthen non-specific immunity and improve resistant properties against Vibrio parahaemolyticus causing AHPND for 4 weeks.

The trial results revealed that T. catappa (1%) and S. caseolaris (1%) extracts with continuous supplementation (in the first month of stocking) and 2 weeks supplementation (from the 2^nd month of stocking) enhanced whiteleg shrimp non-specific immunological parameters, and increased survival rates when challenged to V. parahaemolyticus.

Issues that need further research:

Whiteleg shrimp farming trials fed feed supplemented with 1% extracts of T. catappa and S. caseolaris in pond conditions to assess the practical application of these extracts in shrimp farming.

Determination of the effect of mixture extracts of T. catappa and S. caseolaris on the growth performance, immune response, and disease resistance of whiteleg shrimp.

The chemical substances in T. catappa and S. caseolaris extracts that enhance immunity and disease resistance in whiteleg shrimp should be identified.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)