Xác định một số nấm gây bệnh trên trứng cá Bá Chủ (Pterapogon kauderni) trong quá trình ấp bằng phương pháp PCR và SEM
TÓM TẮT
Nghiên cứu này tập trung phân lập và định danh chủng nấm từ mẫu bệnh phẩm thu nhận từ 4 mẫu
trứng cá Bá Chủ (Pterapogon kauderni) bị hỏng trong quá trình ấp trứng và xác định sự tái nhiễm
lại nấm với mẫu trứng cá thông qua kĩ thuật SEM (Scanning Electron Microscope). Kết quả hình
thái học của khuẩn lạc, khuẩn ty và bào tử cho thấy có 3 chủng nấm sợi (M1, M1.1 và M4.1). Chủng
M1.1 có khả năng thuộc chi Fusarium, chủng M1 thuộc chi Lecanicillium và chủng M4.1 thuộc
chi Neurospora. Kết quả thu nhận bộ gene DNA và nhân bản vùng bảo tồn ITS của 3 chủng M1.1,
M1 và M4.1 cùng với so sánh các dữ liệu gene của các chủng trên ngân hàng gene NCBI cho thấy
chủng M1.1 có mức độ tương đồng với loài Fusarium incarnatum là 100%, chủng M1 có mức độ
tương đồng với loài Lecanicillium tenuipes là 100% và tương tự chủng M4.1 với loài Neurospora
crassa là 99%. Cảm nhiễm của 3 chủng nấm trên với trứng cá Bá Chủ thông qua kỹ thuật hình ảnh
SEM ghi nhận chỉ có chủng Neurospora crassa có khả năng xâm nhiễm vào trứng cá Bá Chủ gây
hỏng trứng trong quá trình ấp. Từ các kết quả nghiên cứu cho thấy nấm Neurospora crassa có khả
năng gây bệnh và làm hỏng trứng cá Bá Chủ.
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Tóm tắt nội dung tài liệu: Xác định một số nấm gây bệnh trên trứng cá Bá Chủ (Pterapogon kauderni) trong quá trình ấp bằng phương pháp PCR và SEM
n là thành phần chính nhân bản vùng gene phản ứng PCR bao gồm; Taq DNA polymerase, mồi ITS1F, mồi ITS4R, bộ gene DNA của cá Bá Chủ. Khuếch đại vùng gene ITS được thực hiện với 2 cặp mồi ITS1-F (M.Gardes, 1993) và ITS4 (T. J White, 1990) cho nhóm vi nấm có trình tự ITS1F 5’-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3’ và ITS4R 5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’). Chu trình phản ứng PCR 98oC trong 3 phút, 35 chu kỳ (94oC trong 45 giây, 55oC trong 50 giây, 72oC trong 1giây) và chu kỳ 72oC kéo dài 10 phút Sau khi PCR, kết quả sản phẩm nhân bản đoạn gene ITS sẽ được kiểm tra trên gel agarose 1%, với nguồn điện 100 vol trong thời gian 45 phút với thang 100bp (hãng Thermo). Sau cùng nhuộm gel với Ethidium Bromide trong 15 phút và xem kết quả sản phẩm PCR dưới UV. 2.2.4. Giải trình tự và định danh nấm sợi Sản phẩm giải trình tự gene được thực hiện bởi công ty Nam Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả giải trình tự được phân tích và thiết lập cây phát sinh loài bằng các phần mềm ChromasPro, MEGA 5, Seaview 4 và Ngân hàng gene NCBI. 2.2.5. Cảm nhiễm Phương pháp nuôi cấy để thu bào tử: nấm được nuôi cấy trong môi trường Peptone Yeast extract Glucose Salt Agar (PYGSA) gồm 0,125% Bacto peptone; 0,125% Bacto yeast extract; 0,3% glucose; 1,2% agar và 3,8% muối); thời gian nuôi cấy là 7-10 ngày tùy vào tốc độ phát triển của từng loài nấm; ủ ở nhiệt độ 25°C. Thu hoạch bào tử nấm bằng cách cho 10 ml nước muối sinh lí (0,85% NaCl) đã tiệt trùng vào đĩa petri nuôi cấy nấm, dùng que cấy cào nhẹ trên bề mặt của đĩa thạch để cho các bào tử tách ra từ các khuẩn ty. Sau đó dung dịch này được lọc qua phễu lọc đã tiệt trùng (phễu bằng thủy tinh có lót 2 lớp vải mùng dùng trong y khoa) để thu bào tử. Số lượng bào tử nấm được xác định bằng cách sử dụng buồng đếm hồng cầu, xác định mật độ là 5x106 bào tử/ml dùng cho thí nghiệm gây cảm nhiễm. Trứng được thu từ miệng cá đực (P. kauderni) sau khi cá cái đẻ và được thụ tinh được 3 giờ. Sau khi trứng được kiểm tra không nhiễm nấm, tiến hành bố trí thí nghiệm cảm nhiễm với 3 chủng nấm đã phân lập (M1.1, M1 và M4.1) bằng phương pháp ngâm với bào tử có mật độ 5x105 bào tử/ml. Sau thời gian ngâm 7 ngày, tiến hành thu mẫu kiểm tra khả năng nhiễm của 3 chủng nấm trên bằng phương pháp SEM. 2.2.6. Phân tích hình ảnh tái nhiễm bằng kỹ thuật hình ảnh SEM Hình ảnh SEM được chụp tại Viện Công nghệ Hóa học. III. KẾT QUẢ 3.1. Hình thái của mẫu trứng cá Bá Chủ Kết quả hình ảnh trứng cá Bá Chủ phát triển bình thường có màu đỏ cam (Hình 1A) sau khi nhiễm bệnh trứng chuyển sang màu trắng đục (Hình 1B và 1C) trứng dai và cứng hơn so với trứng phát triển bình thường. 61TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 10 - THÁNG 12/2017 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II 3.2. Kết quả hình thái học các nấm gây hỏng trứng cá Bá Chủ Từ 4 mẫu trứng bị hỏng trong quá trình ấp trứng tại Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II, đã được phân lập, làm thuần và chọn lọc được 3 chủng nấm bệnh kí hiệu là M1.1, M1 và M4.1 (Hình 2). Hình 1. Hình ảnh mẫu trứng cá Bá Chủ, A: Mẫu trứng cá chưa bị nhiễm, B: Mẫu trứng cá nhiễm một phần và C: mẫu trứng cá bị nhiễm hoàn toàn. Độ phóng đại ảnh 20X. Hình 2. Hình ảnh mẫu nấm bệnh của chủng M1.1, M1 và M4.1 trên môi trường PDA trong 48 giờ và sợi khuẩn ty và bào tử dưới vật kính 40X. 62 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 10 - THÁNG 12/2017 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II Chủng nấm M1.1 được nuôi trên môi trường PDA ở nhiệt độ 28oC trong thời gian 48 giờ có kích thước khuẩn lạc là 20 – 24 mm, sợi nấm màu trắng, mặt trên màu trắng ở giữa màu vàng nhạt, mặt dưới có màu vàng cam, hơi hồng, rìa khuẩn lạc có dạng răng cưa. Dựa vào hình ảnh sự hình thành sợi khuẩn ty cho thấy sợi có dạng phân nhánh, hình thành vách ngăn và tạo tế bào phân đốt, cuống bào tử đính hình thành cấu trúc bó sợi và bào tử hơi cong với một tế bào đỉnh nhọn và một tế bào hình chân thể bình đơn. Kết hợp với hình thái khuẩn lạc cho phép kết luận sơ bộ về chủng M1.1 có thể thuộc chi Fusarium (dựa vào hệ thống phân loại nấm của CBS Course of Mycology). Tương tự với chủng nấm M1 cho thấy kích thước khuẩn lạc là 12 – 15 mm, sợi nấm màu trắng dạng mặt nhung mịn, mặt trên màu trắng, mặt dưới ở giữa màu hơi vàng, mép mỏng. Chủng M1 cũng có dạng sợi phân nhánh và có sự hình thành vách ngăn và tạo tế bào phân đốt. Kết hợp với hình thái khuẩn lạc cho phép kết luận sơ bộ về chủng M1 có thể thuộc vào chi Lecanicillium. Còn chủng nấm M4.1 phát triển nhanh và mọc tràn khắp đĩa peptri, khuẩn lạc không có hình dạng rõ rệt, màu trắng tơi như bông gòn. Sau 48 giờ, chủng M4.1 sinh bào tử có màu vàng cam. Kết hợp với hình thái khuẩn lạc cho phép kết luận sơ bộ về chủng M4.1 có thể thuộc vào chi Neurospora (Amita Pandey, et al., 2004). 3.3. Kết quả thu nhận bộ gene và sản phầm PCR của vùng gene ITS Sau khảo sát hình thái học, tiếp tục li trích và thu nhận bộ gene DNA theo phương pháp CTAB rồi nhân bản đoạn gene ITS trên cặp mồi ITS1-F và ITS4-R, có kết quả sản phẩm trên gel agarose 1% ở Hình 3 với kích thước trong khoảng 500bp. Hình 3. Kết quả thu nhận bộ gene (A) và (B) sản phẩm PCR của gene ITS của chủng nấm M1.1. M1 và M4.1 trên gel agarose 1% và thang 100bp (hãng Thermo). Từ kết quả sản phẩm nhân bản vùng gene ITS, các mẫu DNA được gởi giải trình tự gene tại công ty Nam Khoa, sau đó các trình tự gene được sử dụng các phần mềm sinh học phân tử (ChromasPro, MEGA 5) và BLAST các dữ liệu gene khác có trên ngân hàng gene NCBI. Kết quả thu được cây phát sinh loài (Seaview 4) (Hình 4). 63TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 10 - THÁNG 12/2017 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II Tiến hành so sánh vùng gene của các mẫu phân lập được với vùng gene bảo tồn ITS của các chủng nấm sợi trên ngân hàng gene NCBI, các đặc điểm hình thái học của các chủng tương đồng và có được kết quả như sau. Chủng M1.1 có mối quan hệ gần nhất với loài Fusarium incarnatum KM519192.1, Penicillium expansum FJ008994.1 và Fusarium longipes AB820724.1 có mức độ tương đồng của trình tự vùng gene chủng M1.1 và 3 chủng trên đều là 100%. Chủng M1 có mối quan hệ gần nhất với loài Lecanicillium fusisporum KF766521.1 và Lecanicillium tenuipes JN036556.1 với mức độ tương đồng là 100%. Kết quả so sánh trình tự gene giống nhau trên và các nghiên cứu về đặc điểm hình thái thì chủng M1 là loài Lecanicillium tenuipes. Chủng M4.1 có mối quan hệ gần nhất với loài Neurospora Crassa FJ360521.1, Neurospora pannonica KF881757.1 và Neurospora tetrasperma FJ904922.1 với mức độ gene tương đồng là 99%. Kết quả so sánh trình tự gene là 99% trình tự DNA giống nhau với 3 chủng trên và kết hợp đặc điểm hình thái thì chủng M4.1 là chủng Neurospora crassa. Để kiểm chứng sự hiện diện và nguyên nhân gây nhiễm nấm trong trứng của chủng nấm M1, M1.1 và M1.4 trong quá trình ấp trứng cá Bá Chủ. Mẫu trứng cá Bá Chủ được cảm nhiễm theo phương pháp Koch (Koch, R. 1876) với 3 chủng trên từ hình ảnh SEM. Hình 4. Cây phát sinh loài dựa trên phân tích trình tự vùng gene ITS chủng được phân M1, M1.1 và M4.1 với các chủng nấm trên ngân hàng gene NCBI. 64 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 10 - THÁNG 12/2017 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II 3.4. Kết quả hình ảnh kĩ thuật SEM của bề mặt mẫu trứng cá Bá Chủ Kết quả hình ảnh bề mặt của trứng cá Bá Chủ được chụp qua kĩ thuật SEM xem Hình 5. Hình 5. Hình ảnh SEM bề mặt của trứng cá Bá Chủ với 100X (a) và 500x (b). Hình 6. Hình ảnh SEM của bề mặt của trứng cá Bá Chủ với 500X (a) và 1.000X (b) của mẫu nhiễm chủng nấm M4.1. Mẫu chủng M1(c) với độ phân giải là 1.000x và chủng M1.1 (d) với độ phân giải là 1.000X. Từ kết quả ban đầu phân lập được 3 chủng nấm M1., M1.1 và M4.1 trong các mẫu sản phẩm trứng bị hỏng tiếp tục kiểm tra nguyên nhân gây hỏng thực sự bằng thí nghiệm cảm nhiễm theo phương pháp Koch cho thấy chỉ có chủng nấm M1.4 có thể gây hỏng trứng và có 65TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 10 - THÁNG 12/2017 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II khả năng xâm nhiễm vào bên trong trứng thông qua hình ảnh SEM trên bề mặt trứng và bên trong trứng xem Hình 6. IV. THẢO LUẬN Theo kết quả so sánh trình tự gene và đặc điểm hình thái thì chủng M1.1 là loài Fusarium incarnatum. Chủng F. incarnatum được phân lập từ tổn thương mang của tôm sú nuôi (Penaeus monodon), mỗi vụ thu hoạch trong thời gian 2000 - 2002 tại tỉnh Nghệ An, Việt Nam. Tôm bị nhiễm bệnh cho thấy dấu hiệu điển hình của bệnh mang đen và tỷ lệ chết khoảng một tháng trước khi thu hoạch (Khoa và ctv., 2004). Chủng L. tenuipes được phân lập từ 0,82% xác B. piniaria được tìm thấy trong đất và được phân loại như là một nấm Keratinophylic. Nó có thể được kết hợp với côn trùng hoặc tuyến trùng trong đất (Dalė Pečiulytė và ctv., 2010). Kết quả chụp SEM bề mặt mẫu trứng nhiễm chủng M1, M1.1 và M4.1 cho thấy sự thay đổi từ vùng không nhiễm sang vùng nhiễm nấm với độ phân giải 500X (Hình 6a) và vùng nhiễm nấm với độ phân giải 1000X (Hình 6b) so sánh với bề mặt trứng mẫu không nhiễm của chủng M1 (Hình 6c) và chủng M1.1 (Hình 6d) trong thời gian cảm nhiễm trong 3 ngày. Từ hình ảnh SEM và kết quả hình ảnh cảm nhiễm cho kết luận rằng chủng M4.1 (Neurospora crassa) là nấm có khả năng gây nhiễm và làm hỏng trứng cá Bá Chủ trong giai đoạn ấp trứng so với chủng M1 và M1.1. KẾT LUẬN Qua chọn lọc sơ bộ từ 4 mẫu trứng cá bị hỏng thu được kết quả 3 mẫu nấm trên trứng cá Bá Chủ là M1.1, M1 và M4.1. Kết quả hình thái học của khuẩn lạc, khuẩn ty và bào tử cho thấy rằng chủng M1.1 có khả năng thuộc chi Fusarium, chủng M1 thuộc chi Lecanicillium và chủng M4.1 thuộc chi Neurospora. Dựa vào kết quả thu nhận bộ gene DNA và nhân bản vùng bảo tồn ITS của 3 chủng M1.1, M1 và M4.1cùng với so sánh các dữ liệu gene của các chủng trên ngân hàng gene NCBI cho kết quả chủng M1.1 có mức độ tương đồng với loài Fusarium incarnatum là 100%, chủng M1 có mức độ tương đồng với loài Lecanicillium tenuipes là 100% và tương tự chủng M4.1 với loài Neurospora crassa là 99%. Kết quả cảm nhiễm của 3 chủng nấm với trứng cá Bá Chủ từ những hình ảnh bằng kĩ thuật SEM cho thấy rằng chủng Neurospora crassa có khả năng xâm nhiễm vào trứng cá Bá Chủ gây hỏng trứng trong quá trình ấp. LỜI CẢM ƠN Có được những kết quả trong nghiên cứu này, tôi xin chân thành cảm ơn Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh, các anh chị đồng nghiệp tại Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II và Phòng Vi sinh, Viện Sinh học Nhiệt đới đã hỗ trợ. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Đỗ Thị Hòa, Nguyễn Hữu Dũng, Bùi Quang Tề và Đỗ Thị Muội, 2004. Giáo trình Bệnh học thủy sản. Đại họcThủy sản Nha Trang, 2004, NXB Nông Nghiệp. Đặng Thị Hoàng Oanh và Trần Thị Tuyết Hoa, 2005. Giáo trình bệnh học thủy sản. Đại học Cần Thơ. Trang 73. Tài liệu tiếng Anh Pandey A., M. Gabriela Roca, Nick D. Read and N. Louise Glass, 2004. Role of a mitogen- activated protein kinase pathway during conidial germination and hyphal fusion in Newrospora crassa. American society for Microbiology. doi: 10.1128/EC.3.2.348-358.2004. Cites, 2007. Convention on international trade in endangered species of wild fauna và flora. Fourteenth meeting of the Conference of the Parties The Hague (N etherlvàs), 3-15. Pečiulytė D., I. Nedveckytė, V. Dirginčiūtė- Volodkienė, V. Būda, 2010. Pine defoliator Bupalus piniaria L. (Lepidoptera: Geometridae) and its entomopathogeneic fungi. Ekologija. Vol. 56. No. 1–2. P. 34–40. IUCN, 2007. Banggai cardinalfish (Pterapogon kauderni), 2007 IUCN Red lish of threatened species. IUCN The word conservation union. Khoa, L. V., K. Hatai, và T. Aoki, 2004. Fusarium 66 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 10 - THÁNG 12/2017 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II incarnatum isolated from black tiger shrimp Penaeus monodon Fabricius, with black gill disease cultured in Vietnam. Journal of Fish Diseases 27: 507-515. Koch, R., 1876. Investigations into bacteria: V. The etiology of anthrax, based on the ontogenesis of Bacillus anthracis. Cohns Beitrage zur Biologie der Pflanzen (2): 277–310. Vagelli, A., 2007. Synopsis of the biology và conservation status of the Banggai cardinalfish Pterapogon kauderni. Indonesian CITES Authorities, Jakarta. Yanong, R. P. E., 2003. Fungal diseases of fish. Vet Clin Exot Anim. 6: 377–400. Wang, Y., Lu, L., Weng, S., Juang, J., Chan, S.-M., and He, J., 2007. Molecular epidemiology and phylogenetic analysis of a marine fish infectious spleen and kidney necrosis virus-like (ISKNV- like) virus. Arch. Virol. 152, 763-773. Weber, S., Waltzek, T., Young, D., Twitchell, E., Gates, A., Vagelli, A., Risatti, G., Hedrick, R., and Frasca, S., 2009. Systemic iridovirus infection in the Banggai cardinalfish (Pterapogon kauderni). J. Vet. Diag. Invest. 21, 306-320. IDENTIFICATION OF FUNGI CAUSING INFECTION IN Pterapogon kauderni EGG DURING INCUBATION USING PCR AND SEM METHODS Nguyen Thi Thuy Tien1, Vo Minh Son2 , Le Quynh Loan3, Nguyen Hoang Dung3, Hoang Quoc Khanh3, Ngo Duc Duy 3* ABSTRACT The goal of this study is to isolate and identify fungi strains from four specimen samples of Pterapogon kauderni eggs which were infected during incubation. The results were confirmed from the challenge test of fungi with eggs by technical SEM. Based on morphology, mycelium and spore characteristics, three filamentous fungi strains (M1, M1.1 and M4.1) were identified. The M1 strain belongs to Fusarium species, M1.1 strain belongs to Lecanicillium species and M4.1 strain belongs to Neurospora. The results of sequencing analysis of ITS (Internal Transcribed Spacer) gene region of M1, M1.1 and M4.1 strains and comparison with database on NCBI (National Center for Biotechnology Information ) showed that there was 100% similarity between M1 strain and Lecanicillium tenuipes, 100% similarity between M1.1 strain and Fusarium incarnatum and 99% similarity between M4.1 strain and Neurospora crassa. The results from the challenge of these three strains with Pterapogon kauderni eggs on technical SEM (Scanning Electron Microscope) pictures showed that only Neurospora crassa species can penetrate inside Pterapogon kauderni eggs during incubation. It can be concluded that Neurospora crassa species may cause infection and stop the hatching of Pterapogon kauderni eggs. Keywords: fish eggs, fungi, ITS gene, Pterapogon kauderni, SEM. Người phản biện: TS. Nguyễn Ngọc Du Ngày nhận bài: 02/11/2017 Ngày thông qua phản biện: 20/11/2017 Ngày duyệt đăng: 12/12/2017 1 Biotechnology Center of Ho Chi Minh City 2 Research Institute for Aquaculture No.2 3 Insititute of Tropical Biology, Vietnam Academy Sciences and Technology *Email: ngoduy007itb@gmail.com.
File đính kèm:
- xac_dinh_mot_so_nam_gay_benh_tren_trung_ca_ba_chu_pterapogon.pdf