Tài liệu Xác định các tác nhân gây bệnh trên cá cảnh biển tại thủy cung vinpearl, bước đầu thử nghiệm khả năng kháng khuẩn của một số thực vật trên tác nhân gây bệnh cho cá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & MÔI TRƯỜNG TRẦN THỊ KHÁNH MAI XAÙC ÑÒNH CAÙC TAÙC NHAÂN GAÂY BEÄNH TREÂN CAÙ CAÛNH BIEÅN TAÏI THUÛY CUNG VINPEARL BÖÔÙC ÑAÀU THÖÛ NGHIEÄM KHAÛ NAÊNG KHAÙNG KHUAÅN CUÛA MOÄT SOÁ THÖÏC VAÄT TREÂN TAÙC NHAÂN GAÂY BEÄNH CHO CAÙ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC GVHD:ThS. VĂN HỒNG CẦM TS. ĐỖ LÊ HỮU NAM Nha Trang, 07/2013 LỜI CẢM ƠN Đề tài tốt nghiệp được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Vi sinh - Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường, trường Đại học Nha Trang trong thời gian từ ngày 20/2/2013 đến 15/6/2013. Để hoàn thành đề tài này, ngoài sự nỗ lực và cố gắng của bản thân, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ các thầy cô giáo. Đặc biệt, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ths. Văn Hồng Cầm đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều thời gian và công sức chỉ dạy cho tôi nhiều kiến thức và kỹ năng quý báu trong suốt quá trình thực tập và hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Tôi cũng xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến: Ban giám đốc Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường, thầy Đỗ Lê Hữu Nam và cô Trương Thị Thu Thủy - cán bộ quản lý Phòng Vi sinh đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Sinh học và Môi trường, trường Đại học Nha Trang đã truyền dạy những kiến thức nền tảng cho tôi trong suốt 4 năm trên giảng đường Đại học. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn sự quan tâm, dạy dỗ và động viên của gia đình cũng như sự giúp đỡ của bạn bè trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Trong thời gian thực hiện đề tài, mặc dù đã có rất nhiều cố gắng nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được sự quan tâm, góp ý của quý thầy cô giáo và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, tháng 6 năm 2013 Sinh viên thực hiện TRẦN THỊ KHÁNH MAI MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 3 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁ CẢNH BIỂN................................................................. 3 1.1.1 Đa dạng sinh học cá biển ............................................................................ 3 1.1.2 Giá trị kinh tế của cá cảnh biển .................................................................. 3 1.1.3 Một số bệnh thường gặp trên cá cảnh biển ................................................ 7 1.2 MỘT SỐ HỢP CHẤT TỰ NHIÊN CÓ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN TỪ THỰC VẬT ....................................................................................... 16 1.2.1 Những hạn chế của việc sử dụng thuốc kháng sinh trong việc phòng và trị bệnh nhiễm khuẩn trên thủy sản ....................................................................... 16 1.2.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng các hợp chất chiết xuất từ thực vật trong và ngoài nước ............................................................................................... 17 1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI .............................................................................. 19 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ........................................................................... 20 CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............. 21 2.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU ........................................... 21 2.1.1 Địa điểm nghiên cứu ................................................................................. 21 2.1.2 Thời gian nghiên cứu ................................................................................. 21 2.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU..................................................................... 21 2.2.1 Đối tượng chính ......................................................................................... 21 2.2.2 Các chủng vi khuẩn kiểm định .................................................................. 21 2.2.3 Một số loại thực vật thí nghiệm ................................................................. 21 2.3DỤNG CỤ - HÓA CHẤT – MÔI TRƯỜNG ..................................... 22 2.3.1 Dụng cụ thí nghiệm.................................................................................... 22 2.3.2 Môi trường và hóa chất .............................................................................. 22 2.4PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................... 23 2.4.1 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát ....................................................................... 23 2.4.2 Phương pháp thu mẫu và phân lập các tác nhân gây bệnh ...................... 24 2.4.3 Thí nghiệm xác định độc lực của vi khuẩn và định danh chủng vi khuẩn đích gây bệnh ......................................................................................................... 26 2.4.4 Lập kháng sinh đồ ..................................................................................... 28 2.4.5 Thử nghiệm khả năng kháng khuẩn của thực vật..................................... 29 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................... 30 3.1 KẾT QUẢ..................................................................................................... 30 3.1.1 Kiểm định chỉ tiêu nấm và ký sinh trùng ................................................. 30 3.1.2 Phân lập vi khuẩn và định danh sơ bộ ...................................................... 30 3.1.3 Xác định độc lực của vi khuẩn và định danh vi khuẩn mục tiêu ............. 31 3.1.4 Kháng sinh đồ ........................................................................................... 36 3.1.5 3.2. Khả năng kháng khuẩn của một số loại thực vật ..................................... 37 THẢO LUẬN............................................................................................... 39 3.2.1 Định danh vi khuẩn dựa trên các đặc điểm sinh lý, sinh hóa .................. 39 3.2.2 Xác định tác nhân gây bệnh trên cá cảnh biển ......................................... 39 3.2.3. Khả năng mẫn cảm với một số loại kháng sinh ....................................... 43 3.2.4. Khả năng kháng khuẩn của dịch chiết từ một số loài thực vật ................ 44 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................... 45 4.1. KẾT LUẬN ................................................................................................... 45 4.2 KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 45 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ABIS Advanced Bacterial Identification Software (Phần mềm định danh vi khuẩn ) ATCC American Type Culture Collection (Bộ sưu tập chủng giống Hoa Kỳ) CFU Colony-forming unit (Số đơn vị khuẩn lạc) CLSI Clinical and Laboratory Standards Institude (Tiêu chuẩn cơ sở lâm sàng và phòng thí nghiệm) KIA Kligler Iron Agar LD50 Lethal Dose, 50% (liều lượng chất độc gây chết cho 50% số cá thể đem thí nghiệm) McF McFarland NA Nutrient Agar R Resistant (Kháng) S Susceptible (Nhạy cảm) TCBS Thiosulfate Citrate Bile salts Sucrose DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Tổng số cá cảnh biển giao dịch trên toàn cầu trong những năm 1990.......4 Bảng 1.2. Các nước xuất khẩu và nhập khẩu cá cảnh biển chính trên thế giới..........5 Bảng 3.1. Kết quả cảm nhiễm chủng D1-8 trên cá Khoang cổ đỏ (A. frenatus)......32 Bảng 3.2. Đặc điểm sinh lý và sinh hóa của chủng vi khuẩn D1-8..........................35 Bảng 3.3. Bảng kết quả xác định kháng sinh đồ của 2 chủng D1-8 và D2-10.........36 Bảng 3.4. Kết quả kháng khuẩn của dịch chiết một số loại thực vật.......................38 Bảng 3.5. Các đặc điểm sinh hóa của chủng D1-8 so sánh với các chủng Aeromonas phân lập từ một số nghiên cứu................................................................................ 40 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Mối quan hệ giữa các yếu tố gây bệnh cho động vật thủy sản...................7 Hình 1.2. Mối tương quan giữa vật chủ, môi trường, tác nhân gây bệnh và khả năng hình thành bệnh....................................................................................................... 10 Hình 1.3. Một số bệnh phổ biến do vi khuẩn gây ra trên cá biển............................. 13 Hình 1.4. Một số bệnh trên cá biển do ký sinh trùng gây ra.................................... 14 Hình 1.5. Các khối u trên cá do virus Lymphocystis gây ra.................................... 15 Hình 1.6. Bệnh hoại tử tuyến tụy do virus IPNV gây ra trên cá hồi........................16 Hình 1.7. Cá bị xung huyết trên thân....................................................................... 19 Hình 1.8. Cá bị đục mắt........................................................................................... 19 Hình 1.9. Bóng hơi (trái) và thành ruột (phải) bị xuất huyết...................................20 Hình 2.1. Sơ đồ phân lập các tác nhân gây bệnh tổng quát..................................... 23 Hình 2.2. Hình ảnh giải phẫu cá và các vị trí nội quan............................................ 25 Hình 2.3. Cá Khoang cổ đỏ (trái) và thao tác tiêm vi khuẩn vào cá (phải)..............28 Hình 3.1. Hình thái khuẩn lạc chủng D1-8 trên môi trường TCBS.........................31 Hình 3.2. Biểu đồ xác định chỉ số LD50 của chủng D1-8........................................ 33 Hình 3.3. Biểu độ xác định tỷ lệ chết tích lũy theo ngày của chủng D1-8...............33 Hình 3.4. Khả năng làm tan huyết của chủng D1-8................................................. 34 Hình 3.5. Kết quả kiểm tra đặc tính sinh hóa của chủng D1-8 bằng kit API-20E. . .34 Hình 3.6. Kết quả thử nghiệm khả năng kháng 8 loại kháng sinh của hai chủng D1-8 (trái) và D2-10 (phải).............................................................................................. 37 Hình 3.7. So sánh khả năng kháng khuẩn của dịch chiết từ 5 loài thực vật.............37 Hình 3.8. Hệ thống bể nuôi tuần hoàn khép kín tại Thủy cung Vinpearl.................42 Hình 3.9. Các sản phẩm kháng sinh Amoxicilin dùng cho cá cảnh.........................43 1 LỜI MỞ ĐẦU Bên cạnh những loài cá nước mặn cho giá trị về mặt dinh dưỡng, cá cảnh biển cũng là một trong những đối tượng mang lại giá trị mỹ thuật và có lợi ích kinh tế cao. Thủy cung – nơi trưng bày các loài cá và động thực vật thủy sinh ở quy mô lớn – là một trong những địa điểm du lịch thu hút đông đảo khách tham quan. Các thủy cung không những có vai trò kinh tế thông qua việc cung cấp dịch vụ giải trí và nghệ thuật mà còn là hình thức bảo tồn chuyển vị (exsitu conservation) giúp bảo tồn một số loài quý hiếm có nguy cơ đe dọa cao. Tại thành phố biển Nha Trang, một số thủy cung nổi tiếng được nhiều người biết đến như Thủy cung Vinpearl, Hồ cá Trí Nguyên và Bảo tàng Hải Dương học. Trong những năm gần đây, dịch bệnh trên cá mỗi ngày càng diễn biến phức tạp và khó kiểm soát. Cá cảnh trong các thủy cung cũng không tránh khỏi các vấn đề về dịch bệnh. Thủy cung Vinpearl thường phải đối mặt với tình trạng cá trong các bể thủy sinh chết hàng loạt không rõ nguyên nhân, làm thiệt hại lớn đến doanh thu của khu du lịch. Xác định nguyên nhân gây bệnh và đề ra biện pháp phòng và điều trị bệnh là cần thiết. Hiện nay, kháng sinh đã và đang được sử dụng rộng rãi để phòng và trị bệnh trên động vật nói chung (Feinman, 1998; Barbosa và Levy, 2000; Blackman, 2002) và trong nuôi trồng thủy sản (Reilly và Kaeferstein, 1997) nói riêng. Tuy nhiên do việc sử dụng kháng sinh không đúng quy cách, lạm dụng thuốc quá mức đã gây nên hiện tượng tạo ra và lây lan các dòng vi khuẩn kháng thuốc (Feinman, 1998; Levy, 1998; Witte, 1998), làm giảm hiệu quả sử dụng, tăng khả năng kháng bệnh của vi khuẩn; ngoài ra còn tác động xấu đến môi trường nuôi và làm giảm sức sống của cá (Nguyễn Thị Vân Thái và cs., 2003; Mai Văn Tài, 2004; Nguyễn Thị Vân Thái, 2004). 2 Do đó, trong vòng hai thập kỉ gần đây, xu hướng quay lại sử dụng các sản phẩm thuốc có nguồn gốc từ thực vật đã trở nên phổ biến hơn, được xem như một giải pháp có biên độ an toàn cao để phòng và trị bệnh trên động vật thủy sản (Nguyễn Ngọc Phước và cs., 2007a). Từ nhu cầu tìm hiểu nguyên nhân gây bệnh, tìm ra cách phòng và điều trị bệnh cho thủy cung Vinpearl, chúng tôi nghiên cứu đề tài “Xác định các tác nhân gây bệnh trên cá cảnh biển tại thủy cung Vinpearl. Bước đầu thử nghiệm khả năng kháng khuẩn của một số thực vật trên tác nhân gây bệnh cho cá” nhằm mục đích: 1. Xác định được các tác nhân gây bệnh cho cá cảnh biển tại các bể nuôi Vinpearland gặp sự cố từ đó đưa ra biện pháp trị và phòng bệnh hiệu quả. 2. Xác định hoạt tính kháng khuẩn của dịch chiết thô từ một số loài thực vật tác động lên các chủng vi khuẩn phân lập được. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁ CẢNH BIỂN 1.1.1 Đa dạng sinh học cá biển Theo FishBase (http://www.fishbase.org) - trang Cơ sở dữ liệu loài cá toàn cầu, mỗi năm có khoảng 250 loài cá được phát hiện và tính đến tháng 12/2012 đã có 32.400 loài được mô tả, trong đó có hơn 58% là cá nước mặn. Hầu hết các loài cá biển thường sống ở những vùng biển gần bờ hoặc thềm lục địa (chiếm 78%), chỉ có khoảng 13% sống ở các đại dương và 7% sống dưới vùng nước biển sâu (Cohen, 1970). Việt Nam thuộc vùng có khí hậu nhiệt đới, với đường bờ biển dài 3.260 km 2 và vùng đặc quyền kinh tế rộng trên 1 triệu km cùng những vùng biển có các rạn san hô lớn như Hải Vân - Sơn Trà, Cù Lao Chàm, vịnh Nha Trang, Ninh Hải, Cà Ná, quần đảo Trường Sa, Hoàng Sa, Hà Tiên... đã mang trong mình nguồn tài nguyên sinh vật biển khá phong phú (Nguyễn Thị Thu Hương, 2006). Theo Vũ Cẩm Lương (2008), tổng số loài sinh vật biển đã biết ở Việt Nam có khoảng 11.000 loài, trong đó cá biển có đến 2.458 loài, trong đó có 130 loài có giá trị kinh tế. Khảo sát của Viện Hải dương học Nha Trang (Nguyễn Hữu Phụng và cs., 2001) cho biết cá cảnh biển rạn san hô ở vùng biển Nha Trang đa dạng bậc nhất ở nước ta với 398 loài. Theo nghiên cứu của Nguyễn Nhật Thi và Nguyễn Văn Quân (2004), quần đảo Trường Sa ngoài khơi tỉnh Khánh Hòa cũng là nơi có nhiều rạn san hô với 219 loài cá thuộc 44 họ, trong đó có 159 loài đặc hữu. Các loài cá quí hiếm như: mao tiên, bàng chài, họ cá thia đang rất được ưa chuộng ở các nước Philippines, Indonesia, Nhật Bản, Úc,... đều có ở Việt Nam (Nguyễn Hữu Phụng và Nguyễn Văn Long, 1994). 1.1.2 Giá trị kinh tế của cá cảnh biển Mỗi năm, thế giới tiêu thụ khoảng 35 triệu cá cảnh biển, doanh thu đạt được từ 200 - 330 triệu USD (Larkin và Degner, 2001; Chapman và cs., 2007) và đã cung cấp được hàng nghìn việc làm cho những người dân ở các nước đang phát triển. Giá 4 trị thương mại của các loài cá cảnh biển phụ thuộc nhiều vào màu sắc và họa tiết trên cá, cá càng có màu sắc sặc sỡ và sống động thì càng được ưa chuộng trên thị trường (Ramamoorthy và cs., 2010). Theo thống kê, ước tính khoảng 1,5 – 2 triệu người trên khắp thế giới đang sở hữu những hồ cá cảnh biển cho riêng mình (Green, 2003), chỉ tính riêng ở Hoa Kỳ đã chiếm hơn 33% với gần 600 nghìn hộ dân có bể cá cảnh trong nhà (Lewbart và cs., 1999). Ngành công nghiệp cá cảnh bắt đầu vào những năm 1930 tại Sri Lanka như một ngành ngư nghiệp xuất khẩu cá cảnh biển quy mô nhỏ (Jonklaas, 1985). Năm 1953 đã mở rộng đến Hawaii (Walsh, 1999) và năm 1957 lan đến Philippines (Fleras, 1984), các đại lý bắt đầu xuất khẩu cá thông qua đường hàng không. Đến những năm 1970, nghề xuất khẩu cá cảnh biển đã trở nên phổ biến khắp các quốc gia nhiệt đới và cận nhiệt đới ở Ấn Độ Dương và Đại Tây Dương. Vào đầu thập niên 1980, giá trị xuất khẩu cá cảnh biển hằng năm của 40 quốc gia đạt từ 24 - 40 triệu USD (Wood, 1985). Đến những năm 1990, ngành xuất khẩu cá cảnh biển tiếp tục được mở rộng và tăng trưởng nhanh (Bảng 1.1). Sản lượng xuất khẩu cá cảnh biển của hơn 45 quốc gia trên thế giới ước tính khoảng từ 14 - 30 triệu cá thể, đạt doanh thu giá trị bán buôn lên đến 44 triệu USD và giá trị bán lẻ gần 300 triệu USD (Wood, 2001). Bảng 1.1. Tổng số cá cảnh biển giao dịch trên toàn cầu trong những năm 1990 Năm 1991 1992 1993 1994 1995 530.612 639.070 541.063 467.715 550.028 1996 1997 1998 1999 2000 812.661 629.847 1.326.953 Tổng số cá thể cá cảnh biển Năm Tổng số cá thể cá cảnh biển 1.383.106 1.695.4141 5 Theo tài liệu thu thập được của Cơ sở dữ liệu thủy cung toàn cầu GMAD (Global Marine Aquarium Database), tổng cộng 1.471 loài cá cảnh biển đang được giao dịch trên toàn cầu. Số liệu thống kê trong khoảng thời gian từ năm 1997 đến 2002 cho thấy Philippines, Indonesia, quốc đảo Solomon, Sri Lanka, Australia, Fiji, Maldives và Palau là các quốc gia xuất khẩu cá cảnh biển lớn, cung cấp hơn 99% tổng số cá cảnh biển trên thế giới; trong khi đó Hoa Kỳ, Vương quốc Anh, Hà Lan, Đài Loan, Nhật Bản, Hồng Kông, Pháp và Đức là các quốc gia nhập khẩu quan trọng khi chiếm gần 99% tổng sản lượng cá cảnh biển xuất khẩu trên thị trường (Bảng 1.2) (Wabnitz và cs., 2003). Cũng theo thống kê từ năm 1997 - 2002, một số loài cá cảnh biển được ưa chuộng nhất trên thị trường bao gồm: cá hề (Amphiprion ocellaris), cá trinh nữ xanh (Chrysiptera cyanea), cá rô đá (Dascyllus aruanus), cá thia lá mạ (Chromis viridis), cá thia đồng tiền ba chấm (Dascyllus trimaculatus), cá đuôi gai vàng (Zebrasoma flavescens), cá mào gà vện (Salarias fasciatus),… Bảng 1.2. Các nước xuất khẩu và nhập khẩu cá cảnh biển chính trên thế giới Nước xuất Tổng số cá Nước nhập Tổng số cá khẩu xuất khẩu khẩu nhập khẩu Philippines 1.523.854 43 Hoa Kỳ 3.054.273 60 Indonesia 943.059 26 Vương quốc Anh 874.557 17 416.262 12 Hà Lan 264.976 5 Sri Lanka 183.537 5 Đài Loan 244.454 5 Australia 173.323 5 Nhật Bản 223.613 4 Fiji 131.746 4 Hồng Kông 152.738 3 Maldives 78.018 2 Pháp 132.439 3 Palau 63.482 2 Đức 119.739 2 Tổng cộng 3.513.281 99 Tổng cộng 5.066.789 99 Tỷ lệ (%) Tỷ lệ (%) Quốc đảo Solomon 6 Trong những năm gần đây, Việt Nam cũng bắt đầu nghề đánh bắt và kinh doanh cá cảnh biển. Từ nguồn cá cảnh tại các tỉnh miền Trung và miền Nam, cá được xuất khẩu sang một số nước như Nga, Nhật Bản, Hồng Kông, Singapores, Hoa Kỳ và các nước châu Âu, ước tính hằng năm đem lại doanh thu khoảng 400.000 USD, chiếm khoảng 10% trong tổng doanh thu xuất khẩu cá cảnh của nước ta. Lợi nhuận thu được từ việc kinh doanh cá cảnh biển rất lớn: trong khi 1 tấn cá dùng cho thực phẩm chỉ trị giá khoảng 6.000 USD thì 1 tấn cá cảnh biển lên đến 496.000 USD khi xuất khẩu. Các loài cá cảnh biển có giá trị xuất khẩu cao là cá hoàng đế (50 - 100 USD/con), cá ngựa (30 - 40 USD/con) và một số loài trong nhóm cá rồng biển có giá đến 10.000 đôla Hồng Kông (Trinh Mai, 2009). Không chỉ cung cấp cho xuất khẩu, cá cảnh biển còn là mặt hàng giải trí đang rất được ưa chuộng tại thị trường nội địa, nhất là Thành phố Hồ Chí Minh một trung tâm kinh tế dịch vụ lớn nhất của Việt Nam cùng các thủy cung lớn đã và đang được thiết lập. Với thu nhập ngày càng tăng, nhu cầu giải trí của người dân do đó cũng ngày càng được nâng cao, vì vậy thị trường cá cảnh biển cũng đang phát triển nhanh chóng (Nguyễn Minh Đức, 2013). Chi phí cho việc thiết lập, chăm sóc và duy trí các bể cá cảnh biển là khá cáo; mặt khác, hàng năm, để đáp ứng nhu cầu, thị hiếu của du khách, các thủy cung thường chi những khoản tiền không nhỏ để thu mua cá cảnh với số lượng lớn nhằm làm mới và thay thế các thế hệ cá đã già. Hầu hết các loại sinh vật biển nói chung và cá cảnh biển nói riêng hiện nay đều được đánh bắt từ tự nhiên (Chapman và cs. , 2007). Vì chưa có nguồn cá sinh sản nhân tạo hay nhập khẩu nhiều, giá trị kinh tế của cá cảnh biển ngày càng tăng. 7 1.1.3 Một số bệnh thường gặp trên cá cảnh biển 1.1.3.1 Điều kiện phát sinh bệnh trên cá cảnh biển Động vật thủy sản nói chung và cá cảnh biển nói riêng là những sinh vật sống trong nước, do đó chúng rất nhạy cảm và có mối quan hệ chặt chẽ với tất cả những yếu tố vô sinh và hữu sinh tồn tại trong môi trường nước. Vì vậy, sự xuất hiện bệnh trên cá sẽ là kết quả tương tác giữa tác nhân gây bệnh, sức đề kháng của vật chủ và môi trường. Snieszko (1973) đã mô tả 3 mối tương quan nói trên bằng 3 vòng tròn giao nhau (Hình 1.1). Theo đó, bệnh chỉ xảy ra khi có sự tương tác qua lại của cả 3 yếu tố cơ bản: vật chủ, môi trường và tác nhân gây bệnh. Để cá sống và phát triển tốt thì ngoài môi trường sống thuận lợi không tồn tại các tác nhân gây bệnh thì đồng thời bản thân cá cũng phải có khả năng thích ứng với môi trường. Nếu môi trường sống xảy ra theo chiều hướng không có lợi, những cá thể nào có khả năng thích ứng sẽ duy trì được sự sống, những cá thể không thích nghi được sẽ bị mắc bệnh và chết. Tác nhân Vật chủ (H) gây bệnh (P) Môi trường sống (E) Bệnh xuất hiện (Disease) Hình 1.1. Mối quan hệ giữa các yếu tố gây bệnh cho động vật thủy sản 8 a. Vật chủ (Host - H) Vật chủ là các đối tượng luôn bị các yếu tố ngoại cảnh tác động, có sức đề kháng hoặc mẫn cảm với các tác nhân gây bệnh. Cơ thể của vật chủ mang một số đặc điểm có liên quan trực tiếp đến sự xuất hiện bệnh khi tiếp xúc với các tác nhân gây bệnh trong điều kiện môi trường bất lợi (Herdick, 1998) bao gồm: kiểu gen, kích thước, độ tuổi, các giai đoạn phát triển (LaPatra và cs., 1990) hoặc chế độ dinh dưỡng, tình trạng sinh sản, hành vi và trạng thái miễn dịch (sức đề kháng) của vật chủ trước những thay đổi của 2 nhân tố còn lại (Anderson, 1990). b. Môi trường sống (Enviroment - E) Đối với động vật thủy sản, chất lượng môi trường sống là chất lượng nước, bao gồm hàm lượng oxy hòa tan (DO), pH, dòng chảy, nhiệt độ, độ mặn, độ kiềm tổng số, độ cứng tổng số, độ đục, các khí CO 2, NH3, H2S, NO2, kim loại nặng, thuốc trừ sâu,… đều có khả năng ảnh hưởng đến quá trình nuôi cá, tỷ lệ sống sót và khả năng sinh sản của cá (Herdick, 1998). i. Nhiệt độ: Cá thuộc nhóm động vật biến nhiệt (động vật máu lạnh) nên nhiệt độ cơ thể của chúng phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ môi trường nước. Mỗi loài cá có một khoảng nhiệt độ tối thiểu và tối đa của riêng mình và nếu nhiệt độ môi trường vượt ra ngoài khoảng giới hạn cho phép đó một cách đột ngột thì sức khỏe cá sẽ bị ảnh hưởng hoặc thậm chí có thể dẫn đến chết hàng loạt (Becker và Fujihara, 1978; FishDoc site, 2009). ii. Độ mặn: Nước biển có độ mặn trong khoảng từ 30 - 35‰. Nếu độ mặn trong nước tăng hoặc giảm đột ngột vượt quá giới hạn thích nghi của cá thì sẽ làm rối loạn cơ chế trên khiến cá bị sốc hoặc thậm chí có thể chết. Như theo nghiên cứu của Trần Văn Phước và cs. (2012), cá Khoang cổ đỏ (Amphiprion frenatus) được nuôi ở các độ mặn khác nhau từ 15‰ đến 40‰, cá đạt tỷ lệ sống cao (≥ 92%) và có tốc độ tăng trưởng gần như nhau; nhưng trong quá trình nuôi nếu giảm xuống dưới 15‰ sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe cá. 9 iii. pH: Tuy phạm vi thích ứng độ pH của cá tương đối rộng, khoảng từ 7,5 – 9,0 là tối ưu khi pH của nước biển dao động từ 8,0 – 8,3 (Charles và Raabe, 2011) nhưng nếu pH xuống thấp hơn 4 hoặc tăng cao hơn 11 thì sẽ có thể làm cá sốc và chết (Bùi Quang Tề, 2006). iv. Hàm lượng oxy hòa tan trong nước: Cá là động vật sống trong nước nên hàm lượng oxy hòa tan rất cần thiết cho đời sống của chúng. Nhu cầu oxy hòa tan trong nước tối thiểu của cá là 3mg/l, nếu oxy hòa tan thấp hơn mức gây chết kéo dài sẽ làm cá bị sốc, ảnh hưởng xấu đến tỷ lệ sống, tăng trưởng và phát dục của chúng (Bùi Quang Tề, 2006). Ví dụ, theo nghiên cứu của Tookwinas và cs (1986), cá chẽm (cá vược) nuôi lồng ở Songkhla, Thái Lan đã chết khi lượng oxy hòa tan vào ban đêm giảm xuống còn 1,3 mg/l do môi trường nước bị nhiễm bẩn. Vì vậy, bất kỳ sự biến động nào của các yếu tố môi trường trong tự nhiên hoặc trong nuôi trồng cũng đều có thể khiến các hoạt động sống bình thường của cá bị rối loạn, làm cơ thể mất đi sự cân bằng dẫn đến khả năng thích nghi với môi trường giảm hoặc tạo điều kiện thuận lợi để các tác nhân gây bệnh phát triển và tấn công vào các cá thể cá (Trung tâm giống thủy đặc sản, 2012). Theo đó, sự hiểu biết và cách thức quản lý tốt môi trường sẽ là chìa khóa để nuôi trồng thành công động vật thủy sản nói chung và cá cảnh biển nói riêng (Warren, 1983). c. Tác nhân gây bệnh (Pathogen-P) Tác nhân gây bệnh là các yếu tố hữu sinh gây bệnh cho động vật thuỷ sản, được chia thành 3 nhóm chính: - Nhóm tác nhân gây bệnh truyền nhiễm: virus, vi khuẩn, nấm. - Nhóm tác nhân gây bệnh ký sinh: giun sán, giáp xác, nhuyễn thể, nguyên sinh động vật, đỉa cá,... - Nhóm địch hại: côn trùng, cá dữ, thực vật, rong tảo độc,... Tùy theo sức đề kháng của vật chủ và độc tính của các tác nhân gây bệnh mà thời gian ủ và phát bệnh sẽ khác nhau ở từng loài, như có thể dao động từ 2 - 3 10 ngày đối với bệnh Columnaris (Becker và Fujihara, 1978) hoặc thậm chí kéo dài đến nhiều tháng đối với bệnh thận cá hồi (Bacterial Kidney Disease) do vi khuẩn Renibacterium salmoninarum gây ra (Fryer và Sanders, 1981). d. Mối tương quan giữa 3 yếu tố vật chủ (H), môi trường sống (E) và tác nhân gây bệnh (P) Trong trường hợp hội đủ cả 3 yếu tố trên thì động vật thủy sản nói chung và cá cảnh biển nói riêng mới có thể mắc bệnh, nếu thiếu 1 trong 3 nhân tố trên thì cá sẽ không bị mắc bệnh. Nếu cá có mang mầm bệnh nhưng môi trường nuôi thuận lợi cho cá và bản thân cá có sức đề kháng với mầm bệnh, thì bệnh có thể sẽ không phát sinh được (Hình 1.2). Vật chủ Tác nhân Môi trường Bệnh không xuất hiện Bệnh ở mức độ nhẹ Bệnh trở nên nghiêm trọng Hình 1.2. Mối tương quan giữa vật chủ, yếu tố môi trường, tác nhân gây bệnh và khả năng hình thành bệnh [1] Vì vậy, khi xem xét nguyên nhân gây bệnh cho cá không nên chỉ xem xét và kiểm tra 1 yếu tố đơn độc mà phải kiểm tra cả 3 yếu tố: vật chủ, môi trường và tác nhân gây bệnh. Đồng thời, khi đưa ra các biện pháp phòng và trị bệnh cũng phải quan tâm đến cả 3 nhân tố trên. Ví dụ, cần tạo môi trường tốt cho cá sinh trưởng và phát triển là một biện pháp phòng bệnh. Tiêu diệt các tác nhân gây bệnh sẽ giúp ngăn chặn được bệnh không phát triển được. Mặt khác, nên chọn những cá thể cá khỏe, có sức đề kháng tốt với những bệnh thường gặp (Bùi Quang Tề, 2006). 11 1.1.3.2 Những bệnh thường gặp trên cá biển a. Bệnh do vi khuẩn Bệnh do vi khuẩn gây ra trên cá biển rất đa dạng về tác nhân bao gồm 5 nhóm chính (Sindermann, 1990): - Nhóm vi khuẩn Gram âm: Vibrio, Pseudomonas, Aeromonas, Pasteurella gây xuất huyết và nhiễm trùng huyết trên cá; được xem là tác nhân quan trọng và chính yếu nhất. - Nhóm vi khuẩn Gram dương: Steptococcus spp. và Renibacterium salmoninarum gây nhiễm trùng cục bộ hoặc toàn thân cá. - Vi khuẩn Mycobacterium và Nocardia. - Vi khuẩn kỵ khí (Eubacterium) gây nhiễm trùng toàn thân. - Myxobacteria (Flexibacter) gây thối vây và mang, loét da. Một số bệnh thường gặp trên cá biển do vi khuẩn gây ra: i. Bệnh thối vây (Fin Rot) Bệnh do 3 chủng vi khuẩn thuộc nhóm Gram âm là Aeromonas, Pseudomonas và Vibrio gây ra. Bệnh thường xảy ra khi chất lượng nước trong bể nuôi bị ô nhiễm (Bullock và Snieszko, 1975; Ziskowski và Murchelano, 1975; Minchew và Yarbrough, 1977). Cá bị nhiễm bệnh sẽ có các biểu hiện như: bơi chậm, đầu vây xuất hiện những đốm hoại tử nhỏ, chán ăn, phân cá có hiện tượng tạo thành sợi. Bệnh tiến triển tương đối chậm; nhưng nếu không điều trị kịp thời, vây và đuôi cá sẽ cụt dần khiến cá bơi lội khó khăn, bỏ ăn, phần thân viêm tấy, phù nề; sau khoảng từ 5 - 7 ngày cá sẽ chết. ii. Bệnh lao cá (Fish tuberculosis) Bệnh do vi khuẩn Mycobacterium bacteria gây ra, chủng vi khuẩn này có vùng phân bố rất rộng, chúng có mặt trong môi trường nước mặn lẫn nước ngọt. 12 Cá bị nhiễm vi khuẩn này trong giai đoạn đầu rất khó phát hiện vì bệnh không gây ra các dấu hiệu đặc trưng bên ngoài. Cá có thể ủ bệnh trong nhiều năm trước khi bị phát bệnh và chết với các triệu chứng: da viêm và lở loét, vây sờn, mắt sưng, bỏ ăn, đờ đẫn, cơ thể sưng phù dẫn đến biến dạng. iii. Bệnh loét da (Skin ulcer) Bệnh do nhiều chủng vi khuẩn gây ra như Aeromonas, Pseudomonas, Vibrio và Mycobacterium xâm nhập vào cơ thể cá thông qua các vết thương hoặc những tổn thương trên da với các biểu hiện: cá bỏ ăn, xuất hiện các vết loét da hai bên sườn, phát triển dần vào các khối cơ của cá, nếu không xử lý đúng và kịp thời vết loét có thể phá huỷ vùng mép mang, hàm dưới và vùng bụng làm chết cá. iv. Bệnh do chủng Vibrio gây ra (Vibriosis) Bệnh Vibriosis được phát hiện trên cả cá nước mặn và cá nước lợ; tương tự như bệnh thối vây, bệnh này cũng thường xảy ra khi môi trường nước bị ô nhiễm (Rødsaether và cs., 1977). Nhiều bệnh trên các loài thủy sản nước mặn do một số loài thuộc Vibrio gây ra như: V. anguillarum, V. ordalii, V. harveyi, V. fischeri, V. alginolyticus,…đã được nghiên cứu. Bệnh thường gây ra các triệu chứng đặc trưng như bỏ ăn, xuất huyết da, dần dần sẽ hình thành các vết loét trên da và ăn sâu vào cơ gây chết cá. Hình a. Bệnh thối vây [2] Hình b. Bệnh lao cá [3] 13 Hình c. Bệnh loét da [4] Hình d. Bệnh Vibriosis [5] Hình 1.3. Một số bệnh phổ biến do vi khuẩn gây ra trên cá biển b. Bệnh do ký sinh trùng i. Bệnh đốm trắng (Marine Ich) (Noga, 2000) Bệnh đốm trắng do một loại động vật đơn bào có lông mao là Cryptocaryon irritans gây ra. Loài ký sinh trùng này có khả năng lây nhiễm rất cao và thường gây tử vong cho cá trong vòng từ 3 đến 5 ngày. Biểu hiện bệnh: Vào thời kỳ đầu, ngoài sự xuất hiện của các đốm trắng, vây bị sờn; cá còn tăng tiết nhớt do hay chà sát cơ thể vào các vật xung quanh nhằm loại bỏ sinh trùng ra khỏi da. Vào giai đoạn sau, cá bỏ ăn, lờ đờ và thường nằm dưới đáy hồ; khi ký sinh trùng xâm nhập vào sâu bên trong cơ thể phá hủy các tế bào mang màu sắc làm cá bị mất màu. Khi đó, cá sẽ dễ bị vi khuẩn và vi nấm cơ hội xâm nhập vào và gây bệnh thông qua các vết thương khiến cá chết nhanh hơn. ii. Bệnh đốm đen (Black Ich) Bệnh do một hay hay nhiều chi của lớp giun dẹp (Turbellarian) gây ra, với 2 chi Paravortex và Piscinquilinus subcutaneous được biết đến là nguyên nhân chính (Syromiatnikova, 1949). Theo nghiên cứu của Justine và cs. (2009), bệnh thường lây lan giữa các cá thể cá cùng thuộc một loài với nhau. Các loài giun dẹp này sẽ tấn công vào da và mang của cá. Một khi chúng bắt đầu ăn sâu vào cơ thể cá sẽ làm xuất hiện những điểm chấm đen như hạt muối trên da và màng vây. Các vết lở loét này có thể gây nhiễm trùng dẫn đến viêm và xuất huyết trên da, gây nhiễm trùng thứ cấp do các vi sinh vật cơ hội tấn công.