Huỳnh Ngọc Thanh Tâm * Huỳnh Văn Thịnh

* Tác giả liên hệ (hnttam@ctu.edu.vn)

Abstract

This study is aimed to isolate beneficial Bacillus spp. strains for producing biological products to control pathogens. Twenty Bacillus spp. strains was isolated from digestive system of white leg shrimps (Litopenaeus vannamei) collected from shrimp ponds in Kien Giang province. The results show that 11 isolates acted as an antagonist of at least one of pathogenic strains including Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Aeromonas sp., and Pseudomonas sp. Eleven isolates have the potential production at least two extracellular enzymes including amylase, cellulase and protease. The AM2 and AM3 were selected to examine salinity and pH tolerance ability, and both strains represented their abilities to grow at the pH ranges from 4 to 9 and the salinity ranges from 1 to 5%. The results of 16S rRNA genotype sequencing for the two strains, AM2 and AM3 indicated that the AM2 sequence was homologous up to 99% with B. sutilis, and AM3 strain sequence was homologous up to 99% with Bacillus cereus and registered on GenBank with the code consecutively MN907469 and MN907471.
Keywords: Antibacterial activity, Bacillus, Bacillus subtilis, extracellular enzymes, white leg shrimp Litopenaeus vannamei

Tóm tắt

Nghiên cứu được thực hiện nhằm phân lập những dòng vi khuẩn Bacillus spp. có những đặc tính phù hợp để sản xuất chế phẩm sinh học nhằm kiểm soát các tác nhân gây bệnh. Từ hệ tiêu hóa của các mẫu tôm thẻ chân trắng thu từ ao nuôi thuộc địa bàn tỉnh Kiên Giang đã phân lập được 20 dòng vi khuẩn Bacillus spp. Kết quả có 11 trên tổng số 20 dòng thể hiện khả năng đối kháng với ít nhất 1 dòng vi khuẩn kiểm định gồm Escherichia coli, Staphyloccocus aureus, Aeromonas sp. và Pseudomonas sp. Kết quả cũng cho thấy cả 11 dòng vi khuẩn đều có khả năng sinh ít nhất 2 loại enzyme ngoại bào trong nhóm amylase, cellulase và protease. Dòng AM2 và AM3 được lựa chọn để khảo sát khả năng chịu mặn và chịu pH, kết quả cho thấy, cả 2 dòng đều có khả năng phát triển trong môi trường được bổ sung nồng độ muối từ 1 - 5% và pH từ 4 - 9, dòng AM2 và AM3 tương đồng 99% với dòng Bacillus subtilis và Bacillus cereus dựa trên kết quả giải trình tự 16S rRNA đã được đăng ký trên GenBank với mã số lần lượt là MN907469 và MN907471.
Từ khóa: Bacillus, Bacillus subtilis, enzyme ngoại bào, khả năng kháng khuẩn, tôm thẻ chân trắng

Article Details

Tài liệu tham khảo

Balcázar, J. L., de Blas, I., Ruiz-Zarzuela, I., Cunningham, D., Vendrell, D. and Múzquiz, J. L., 2006. The role of probiotics in aquaculture. Veterinary Microbiology, 11(3-4): 173-186.

Cotter, P. D., Ross, R. P., and Hill, C., 2013. Bacteriocins - a viable alternative to antibiotics? Nature Reviews Microbiology, 11(2): 95-105.

Cutting, S. M., 2011. Bacillusprobiotics. Food Microbiology, 28(2): 214-220.

Feliatra, F., Muchlisin, Z. A., Teruna, H. Y., Utamy, W. R., Nursyirwani, N. and Dahliaty, A., 2018. Potential of bacteriocins produced by probiotic bacteria isolated from tiger shrimp and prawns as antibacterial to Vibrio, Pseudomonas and Aeromonas species on fish. F1000 Research, 7:415, 18 pages.

Franco, R., Mart, L., Arenal, A.,etal., 2016. Evaluation of two probiotics used during farm production of white shrimp Litopenaeusvannamei(Crustacea: Decapoda). Aquaculture Research, 48(4): 1936-1950.

Gingichashvili, S., Duanis-Assaf, D., Shemesh, M., Featherstone, J. D. B., Feuerstein, O. and Steinberg, D., 2017. Bacillus subtilisBiofilm Development - A computerized study of morphology and kinetics. Frontier Microbiology,8: 2072. doi: 10.3389/fmicb.2017.02072..

Hoben, H. and Somasegaran, P., 1982. Comparison of the pour, spread and drop plate methods for enumeration of Rhizobiumspp. in inculantsmade from presterilizedpeat. Applied and EnviromentalMicrobiology. 44(5): 1246-1247

Holt, J. H., Sneath, P. H. and Krieg, N. R., 1994. Bergey’sManual of determinative bacteriology 9th ed., Lippincott Williams and Wilkins, New York, 192-194.

Jesus, E. C., Arpini, C. M., Martins, J. D. L., etal., 2016. Isolation and evaluation of autochthonous Bacillus subtilisstrains as probiotics for fat snook (CentropomusparallelusPoey, 1860). Journal of Applied Ichthyology, 32(4): 682-686.

Kakou, A. C., Kambire, O., Boli, Z. B. A., Yoro, T. D., Koffi, N. R. and Koussemon, M., 2017. Diversity and enzymatic characterization of Bacillusspecies isolated from traditional cassava startersusedfor attiéképroduction. J. Biol. Chem. Sci, 11(2): 531-540.

Kannahi, M. and Eshwari, N. T., 2016. Extraction, purification and antibacterial activity of bioactive compounds from marine Bacillus species. International Journal of Pure Applied Bioscience, 4(4): 244-254.

Lee S., Lee J., Jin, Y. I., JeongJ. C., Chang Y. H., Lee Y., Kim, M. 2017. Probiotic characteristics of Bacillusstrains isolated from Korean traditional soy sauce. LWT-Food Science and Technology, 79: 581-524.

Lee, J., Park, I., Choi, Y. and Cho, J., 2012. Bacillusstrains as feed additives: In vitro evaluation of its potential probiotic properties. RevistaColombianade CienciasPecuarias, 25: 577-585.

Mitra A., Mukhopadhyay, P.K. and Homechaudhuri, S., 2014. Understanding probiotic potentials of Bacillus bacterial population isolated from Chitalachitala(osteoglossiformes; notopteridae) by comparing the enzyme activity in vitro. International Journal of Pure and Applied Zoology, 2(2): 120-127.

Nagler, K., Setlow, P., Li, Y. Q. and Moellera, R., 2013. High salinity alters the germination behavior of Bacillus subtilisspores with nutrient and nonnutrientgerminants. Applied and Environmental Microbiology, 80(4): 1314-1321.

NavinChandran, M., Iyapparaj, P., Moovendhan, S.et al., 2014. Influence of probiotic bacterium Bacillus cereusisolated from the gut of wild shrimp Penaeus monodonin turn as a potent growth promoter and immune enhancer in P. monodon. Fish & Shellfish Immunology, 36(1): 38-45.

Ngô Tự Thành và Bùi Thị Việt Hà, 2009. Nghiên cứu hoạt tính enzyme ngoại bào của một số dòng Bacillus mới phân lập và khả năng ứng dụng chúng trong xử lý nước thải. Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa Tự nhiên và Công nghệ, 25: 101-106.

NguyễnLân Dũng, Phạm Văn Tỵvà Dương Đức Tiến, 1975. Vi sinh vật học, NXB Đại Học và Trung Học Chuyên Nghiệp tập 1, 219 trang.

NguyễnTrọng Nghĩa, Đặng Thị Hoàng Oanh, Trương Quốc Phú và Phạm Anh Tuấn, 2015. Phân lập và xác định khả năng gây hoại tử gan tụy của vi khuẩn Vibrio paraheamolyticusphân lập từ tôm nuôi ở Bạc Liêu, Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 39: 99-107.

NguyễnVăn Hảo, 2004. Hướng dẫn quản lí chất lượng nước trong ao nuôi tôm sú, Bộ Thủy sản.

NguyễnVăn Phúc và Phan Thị Phượng Trang, 2014. Phân lập, định danh và xác định các đặc tính có lợi của dòng Bacillusspp. từ ao nuôi tôm ở tỉnh Bến Tre. Tạp chí Khoa Học ĐHSP TPHCM, 64: 94-102.

Nicholson, W. J., Munakata, N., Horneck, G., Melosh, H. J. and Setlow, P., 2000. Resistance of Bacillusendospores to extreme terrestrial and extraterrestrial environments. Microbiology and Molecular Biology Review, 64(3): 548-572.

OrozovaP., Sirakov, I. ,Austin, D. A. and Austin, B., 2017. Recovery of Bacillusmycoides, B. pseudomycoidesand Aeromonas hydrophilafrom common carp (Cyprinus carpio) and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) with gill disease. Journal of Fish Diseases, 41(1): 125-129.

Padan, E., Bibi, E., Ito, M. and Krulwich, T. A., 2005. Alkaline pH homeostasis in bacteria: New insights. Biochimicaet BiophysicaActa 1717(2): 67-88.

Phạm Thị Tuyết Ngân và Trương Quốc Phú, 2010. Biến động các yếu tố môi trường trong ao nuôi tôm sú (Penaeus monodon) thâm canh tại Sóc Trăng. Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 15a: 179-188.

Ramesh, D., Vinothkanna, A., Rai, A. K. and Vignesh, V. S., 2015. Isolation of potential probiotic Bacillusspp. and assessment of their subcellular components to induce immune responses in Labeorohitaagainst Aeromonas hydrophila. Fish & Shellfish Immunology, 45: 268-276.

Sánchez-Ortiz, A. C., Luna-González, A., Campa-Córdova, A. I., Escamilla-Montes, R. Flores-Miranda, M. C. and Mazón-Suástegui, J. M., 2015. Isolation and characterization of potential probiotic bacteria from pustuloseark (Anadaratuberculosa) suitable for shrimp farming. Lat. Am. J. Aquat. Res., 43(1): 123-136.

Senthilraj, R., Prasad, G. S. and Janakiraman, K., 2016. Sequence-based identification of microbial contaminants in non-parenteral products. Brazilian Journal of Pharmaceutical Sciences, 52(2): 329-336.

Trần Thị Bích Quyên, 2012. Nghiên cứu và tuyển chọn một số chủng Bacilluslàm probiotic trong chăn nuôi. Luận văn Thạc sĩ Sinh học, Trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh.

Trần Vũ Đình Nguyên, NguyễnVăn Duy và Vũ Ngọc Bội, 2014. Hoạt tính probiotic, đặc điểm phân loại và điều kiện nuôi thích hợp của chủng Bacillus pumilusB3.10.2 phân lập từ tôm hùm bông. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản, 1: 177-183.

Wu, H. J., Sun, L.B., Li, C. B.,etal., 2014. Enhancement of the immune response and protection against Vibrio parahaemolyticusby indigenous probiotic Bacillusstrains in mud crab (Scylla paramamosain). Fish & Shellfish Immunology, 41: 156-162.

Zhang, X., Gao, J., Zhao, F., Zhao, Y. and Li, Z., 2014. Characterization of a salt-tolerant bacterium Bacillus sp. from a membrane bioreactor for saline wastewater treatment. Journal of Environmental Sciences, 26(6): 1369-1374.

Zokaeifar, H., Balcázar, J. L., Kamarudin, M. S., Sijam, K., Arshad, A. and Saad, C. R., 2012. Selection and identification of non-pathogenic bacteria isolated from fermented pickles with antagonistic properties against two shrimp pathogens. The Journal of Antibiotics, 65(6): 289-294.