CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
3.3. Bàn luận về kết quả nghiên cứu
3.3.4. Hoạt động của vi khuẩn và vi rút liên quan tới sức khỏe san hô
Mối tƣơng quan giữa các thông số về đặc điểm quần xã vi khuẩn, vi rút trong môi trƣờng chất nhầy san hô vùng nghiên cứu trên Bảng 3.8 cho thấy, có sự tƣơng quan thuận giữa mật độ vi khuẩn và vi rút. Kết quả này gợi ý rằng, vi rút có liên quan hay có vai trị kiểm sốt mật độ vi khuẩn, và có thể có sự liên quan tới hoạt động của vi khuẩn và tới sức khỏe của san hô. Trong mơi trƣờng nƣớc, bên cạnh nguồn dinh dƣỡng thì hai yếu tố sinh học có vai trị kiểm sốt số lƣợng vi khuẩn là sinh vật ăn chúng (chủ yếu là tảo roi dị dƣỡng - nanoflagellates và ciliates) (Sanders và cs, 1992) và quá trình sinh tan của vi rút (Fuhrman, 1999). Tuy nhiên, đối với vi khuẩn trên san hơ thì yếu tố ―sinh vật ăn chúng‖ không phải là yếu tố quyết định, vì vi tảo hai roi dị dƣỡng thƣờng rất hiếm và khó có khả năng tồn tại trong lớp chất nhầy san hô (Sweet và Bythell, 2012). Do đó, có thể cho rằng, q trình sinh tan của vi rút là cơ chế chính kiểm sốt quần thể vi khuẩn trong holobiont san hô. Hơn nữa, tỉ lệ giữa vi rút với vi khuẩn (VBR) đƣợc xem là một chỉ số đánh giá mối tƣơng quan giữa chúng, và giá trị VBR thƣờng cao trong các mơi trƣờng có điều kiện thuận lợi cho sinh trƣởng và phát triển của vi khuẩn, đồng thời khả năng phát triển, phát tán của vi rút trong mơi trƣờng đó cũng cao (Maurice và cs,
2010). Điều này phù hợp với kết quả trong nghiên cứu này: giá trị trung bình VBR trong chất nhầy san hô đạt 24,2 ± 40,1%, cao hơn rất nhiều so với trong môi trƣờng nƣớc (15,4 10,5%, ANOVA, p < 0,05; Bảng 3.2), tỉ lệ của giá trị VBR giữa môi trƣờng dịch nhầy so với trong môi trƣờng nƣớc là 1,6.
Mặt khác, hầu hết các công bố về vi rút trên san hô cho tới nay chỉ đề cập tới tới quá trình sinh tan (lysis), mà không thấy đề cập tới quá trình nhiễm tiềm tan (lysogeny) của vi rút trong holobiont san hơ. Trong đó, q trình tiềm tan của vi rút có thể là một phƣơng thức chính cho vi rút nói chung và thể thực khuẩn nói riêng phát tán rộng rãi trong san hô cũng nhƣ trong lớp chất nhầy, giống nhƣ trong màng sinh học (Abedon, 2011). Pha tiềm tan của vi rút thƣờng đƣợc xem nhƣ một giai đoạn ẩn của vi rút trong môi trƣờng sống bất lợi, và cũng là phƣơng thức phát tán rộng rãi trong quần xã sinh vật. Ví dụ, trong mơi trƣờng lạnh và nghèo dinh dƣỡng thì hoạt động và mật độ của vi khuẩn chủ thấp (Maurice và cs, 2013; Weinbauer, 2004). Trong chất nhầy san hô, kết quả của nghiên cứu này (Bảng 3.1) và một số công bố khác (Nguyen- Kim và cs, 2014; Rohwer và cs, 2002) đã chứng minh rằng, vi khuẩn cộng sinh với san hơ có hoạt tính cao và phong phú, nên kết quả này dƣờng nhƣ không phù hợp với sự hoạt động của vi rút chỉ có ở pha sinh tan. Mặt khác, pha tiềm tan của vi rút trong chất nhầy có thể giúp chúng phát tán nhanh chóng thơng qua q trình phân bào của vi khuẩn chủ, tạo ra nhiều thế hệ vi khuẩn có chứa vi rút ở dạng tiềm tan trong mơi trƣờng chất nhầy của san hô. Hơn nữa, do tính chất keo, nhớt… của chất nhầy san hô nên sự khuếch tán của vi rút trong đó cũng bị hạn chế (Stocker và Seymour, 2012), nên nếu theo phƣơng thức tiềm tan thì vi rút có thể phát tán nhanh hơn trong mơi trƣờng chất nhầy so với phƣơng thức sinh tan. Đây cũng là phƣơng thức sản xuất số lƣợng lớn vi rút cho vi khuẩn chủ cũng nhƣ đảm bảo tính ổn định mật độ vi rút trong môi trƣờng dịch nhầy san hô. Đặc biệt, làm cho vi khuẩn không bị
nhiễm bởi các vi rút khác (Paul, 2008; Weinbauer, 2004), điều này giúp hệ vi khuẩn cộng sinh trên san hô kháng lại sự tấn công của các loại vi rút khác. Do đó, chúng ta có lý do để tin rằng, phƣơng thức tiềm tan của vi rút là rất quan trọng đối với các hoạt động của chúng và của vi khuẩn trong lớp dịch nhầy san hơ và có liên quan tới sức khỏe của san hơ.
Hơn nữa, mật độ vi rút cịn có tƣơng quan nghịch với các thơng số về hoạt động của quần xã vi khuẩn (hoạt động hơ hấp, chuyển hóa chất hữu cơ) trong chất nhầy san hô (Bảng 3.8). Điều này cho thấy, vi rút khơng chỉ có vai trị kiểm sốt số lƣợng tế bào vi khuẩn trong lớp chất nhầy san hơ mà cịn kiểm soát hoạt động của vi khuẩn. Tƣơng quan nghịch giữa thông số CTC+ và mật độ vi rút còn cho thấy, khi mật độ vi rút càng cao, khả năng hoạt động sinh tan của chúng trong quần xã vi khuẩn càng nhiều, làm cho số lƣợng tế bào vi khuẩn bị vỡ (chết) càng cao, cuối cùng làm giảm số lƣợng tế bào có hoạt động (CTC+, chuyển hóa chất hữu cơ) trong quần xã (Bouvier và Maurice, 2011). Theo Atad và cộng sự (2012), sự tác động của một loại vi rút (gọi là BA3-thể thực khuẩn) làm ngừng tiến triển bệnh dải trắng trên san hơ Favia favus,
trong đó vi rút BA3 có tính đặc hiệu với vi khuẩn Thalassomonas loyana gây bệnh dải trắng trên san hơ (Efrony và cs, 2009). Ngồi ra, một số san hô trong tự nhiên có các vi rút có lợi và chúng có thể kháng lại sự nhiễm của các tác nhân gây bệnh (Atad và cs, 2012). Từ các kết quả thử nghiệm ban đầu trên trong việc sử dụng thể thực khuẩn điều trị bệnh cho san hơ cũng là một minh chứng cho vai trị của vi rút (thể thực khuẩn) trong việc kiểm soát các mầm bệnh trên san hô. Barr và cộng sự (2013) cũng cho rằng, vi rút sống trong chất nhầy san hô tạo thành một hàng rào chống lại vi khuẩn gây bệnh ngoại lai (Barr và cs, 2013a; Barr và cs, 2013c).
rút và vi khuẩn có thể đƣợc xem nhƣ những thành phần chính trong hệ thống miễn dịch và phịng vệ của san hơ, góp phần chống lại sự xuất hiện và phát triển của các vi khuẩn ngoại lai xâm nhập. Đặc biệt, thơng qua các q trình tiềm tan và sinh tan của vi rút, chúng có thể làm thay đổi đáng kể khả năng hoạt động trao đổi chất và cấu trúc của quần xã vi khuẩn trong lớp chất nhầy san hơ nói riêng và trong hệ sinh thái nói chung.
Bảng 3.8. Hệ số tƣơng quan Pearson giữa các đặc điểm của vi rút và quần xã vi khuẩn trong chất nhầy san hô ở khu vực nghiên cứu (Cát Bà, Long Châu)
Yếu tố [BAR] [VIR] CTC+ [OTU] [AWCD] [Vibrio] dƣỡng] [VK dị khuẩn Cầu
Trực khuẩn Phẩy khuẩn Xoắn khuẩn [BAR] 1 [VIR] 0,500 1 CTC+ -0,401 -0,611 1 [OTU] 0,169 0,187 -0,498 1 [AWCD] -0,690 -0,522 0,136 0,058 1 [Vibrio] -0,442 -0,374 0,276 -0,366 0,333 1 [VK dị dƣỡng] -0,328 -0,063 -0,100 -0,555 -0,057 0,111 1 Cầu khuẩn 0,623 0,032 -0,392 0,381 -0,025 -0,311 -0,423 1 Trực khuẩn -0,016 -0,246 0,012 0,162 0,215 -0,084 -0,211 0,000 1 Phẩy khuẩn 0,025 -0,238 0,010 0,060 0,582 0,230 -0,473 0,285 0,433 1 Xoắn khuẩn -0,459 -0,441 0,059 0,072 0,912 0,326 -0,205 0,223 0,125 0,687 1
Ghi chú: [BAR] - mật độ vi khuẩn, [VIR] – mật độ vi rút, [OTU] – đơn vị phân loại, [AWCD] – trung bình sự phát triển mầu trong giếng, giá trị tô đậm chỉ thị cho tương quan ý nghĩa (p < 0,05).
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
1) Các thông số về đặc điểm của quần xã vi sinh vật (mật độ của vi khuẩn tổng số, vi rút tổng số, vi khuẩn dị dƣỡng, vi khuẩn Vibrio; số lƣợng đơn vị
phân loại di truyền; tỉ lệ tế bào có hoạt động hơ hấp và khả năng chuyển hóa chất hữu cơ) trong chất nhầy san hơ khỏe mạnh ở vùng nghiên cứu có sự khác biệt giữa các lồi san hơ và có giá trị trung bình lần lƣợt đạt 5,4 ± 2,5 x 106 tế bào/ml; 10,6 ± 0,1 x 107 hạt/ml; 15,9 ± 4,1 x 103 CFU/ml; 2,7 ± 1,0 x 103 CFU/ml; 38 ± 1 OTU; 22,1 ± 1,6% và 31/31 chất thuộc 6 nhóm chất hữu cơ thí nghiệm đều đƣợc chuyển hóa.
2) Các thơng số về đặc điểm của quần xã vi sinh vật đã đƣợc nghiên cứu trong chất nhầy san hô khỏe mạnh đều có giá trị cao hơn so với trong môi trƣờng nƣớc xung quanh, ngoại trừ số lƣợng đơn vị phân loại di truyền của quần xã vi khuẩn là có sự biến động ngƣợc lại.
3) Các thông số về đặc điểm của quần xã vi sinh vật đã đƣợc nghiên cứu trong chất nhầy san hơ khỏe mạnh khơng có sự khác biệt giữa hai khu vực khác nhau về điều kiện môi trƣờng (Cát Bà, Long Châu), nhƣng quần xã vi sinh vật trong môi trƣờng nƣớc ở hai khu vực lại có sự khác biệt.
4) Các thơng số về đặc điểm của quần xã vi sinh vật đã đƣợc nghiên cứu trong chất nhầy san hơ có xu hƣớng giảm từ san hơ ở trạng thái khỏe mạnh tới bị bệnh, ngoại trừ số lƣợng đơn vị phân loại di truyền của quần xã vi khuẩn có xu hƣớng ngƣợc lại.
5) Trong chất nhầy san hô khỏe mạnh, mật độ vi rút có tƣơng quan thuận với mật độ vi khuẩn tổng số, tƣơng quan nghịch với sự hoạt động của vi khuẩn (hoạt động hơ hấp, chuyển hóa chất hữu cơ) và chúng có vai trị trong kiểm sốt số lƣợng, thành phần và hoạt động của vi khuẩn.
KIẾN NGHỊ
- Cần có những nghiên cứu và quan trắc với tần xuất khảo sát theo mùa vụ, trên các lồi san hơ có tính nhạy cảm với mơi trƣờng, trên nhiều loại bệnh ở các lồi san hơ khác nhau để có đƣợc sự hiểu biết cụ thể hơn về tác nhân và cơ chế hình thành bệnh của san hơ liên quan tới vi sinh vật.
- Cần có những thí nghiệm nghiên cứu mô phỏng áp lực từ các yếu tố môi trƣờng (nhiệt độ, ph, độ mặn, độ đục…) tới sự thay đổi cấu trúc quần xã vi sinh vật trong holobiont san hơ, nhằm tìm hiểu nguy cơ hình thành bệnh trên các lồi san hơ khác nhau dƣới tác động của các áp lực đó.
- Cần phân lập các vi rút khác nhau trên san hô khỏe mạnh nhằm nghiên cứu liệu pháp vi vút đối với các bệnh phổ biến và nguy hiểm trên san hô.
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN
1. Bettarel Yvan, Bouvier Thierry, Nguyen Kim Hanh, Pham The Thu (2014), ―The versatile nature of coral-associated viruses‖, Environmental Microbiology. 17: 3433–3439. doi: 10.1111/1462-2920.12579. (SCI; IF: 6,24).
2. Phạm Thế Thƣ (2014), ―Đặc trƣng của quần xã vi khuẩn và sức khỏe san
hơ‖, Tạp chí Nơng nghiệp & Phát triển Nông Thôn 16, Tr. 53-58. ISSN: 1859-4581.
3. Phạm Thế Thƣ, Bùi Thị Việt Hà, Nguyễn Đăng Ngải (2014), “Điều kiện
môi trƣờng và quần xã vi khuẩn trong dịch nhầy san hô khu vực ven đảo Cát Bà và Long Châu, Việt Nam‖, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ Biển 14 (3),
Tr. 255-265. ISSN: 1859-3097.
4. Phạm Thế Thƣ (2014), “Biến động quần xã vi sinh vật trên san hô bị bệnh
dải trắng (White Flague) ở vùng ven đảo Cát Bà – Long Châu, Hải Phịng‖,
Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ Biển 14 (3A), Tr. 127-136. ISSN: 1859- 3097.
5. Phạm Thế Thƣ (2014), ―Tƣơng quan giữa vi rút và vi khuẩn trong lớp dịch
nhầy san hô vùng Cát Bà và Long Châu, Việt Nam‖, Tạp chí Sinh học 36(3), Tr. 301-308, ISSN: 0866-7160.
6. Pham The Thu, Chu Van Thuoc, Cung Thi Ngọc Mai, Bui Thi Viet Ha,
Nguyen Thanh Thuy, Tran Quang Huy, Bouvier Thierry, Bouvier Corinne, Justine Brune, Bettarel Yvan (2015), ―Coral-associated viruses and bacteria in the Halong bay (Vietnam)‖, Aquatic Microbial Ecology. 76:149-161.doi: 10.3354/ame01775. (SCI; IF: 1,90).
TÀI LIỆU THAM KHẢO A. Tài liệu tiếng Việt
1. Lƣu Văn Diệu (2005), "Hiện trạng và xu thế biến động chất lƣợng nƣớc biển ven bờ vùng biển phía Bắc", Tuyển tập báo cáo Hội thảo Mơi trường
tồn quốc 2005, Trang 112 - 119.
2. Nguyễn Kim Giao (2005), Hiển vi điển tử truyền qua, Nhà xuất bản Đại
học Quốc gia Hà Nội.
3. Nguyễn Đăng Ngải, Hoàng Ngọc Hà, Đào Duy Giáp (2008), San hô Vịnh
Hạ Long, Nhà xuất bản Giáo Dục.
4. Nguyễn Đăng Ngải (2011), "Hiện trạng và xu thế của các rạn san hô khu vực Hạ Long, Cát Bà", Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học và Cơng nghệ biển tồn quốc lần thứ V 4, pp. 217-224.
5. Võ Sĩ Tuấn, Nguyễn Huy Yết, Nguyễn Văn Long (2005), Hệ sinh thái rạn
san hô biển Việt Nam, Nxb KH&KT Thành Phố Hồ Chí Minh.
B. Tài liệu tiếng Anh
6. Abedon S.T. (2011), Bacteriophages and biofilms. In: Biofilms: Formation, Development and Properties, Editor: WIlliam C. Bailey, Nova
Science Publishers, Inc.
7. Ainsworth T.D., Fine M., Roff G., Hoegh-Guldberg O. (2008), "Bacteria are not the primary cause of bleaching in the Mediterranean coral Oculina patagonica", The ISME journal 2, pp. 67-73.
8. Ainsworth T.D., Kramasky-Winter E., Loya Y., Hoegh-Guldberg O., Fine M. (2007), "Coral disease diagnostics: what's between a plague and a band?", Applied and environmental microbiology 73, pp. 981-992.
9. Alagely A., Krediet C.J., Ritchie K.B., Teplitski M. (2011), "Signaling- mediated cross-talk modulates swarming and biofilm formation in a coral pathogen Serratia marcescens", The ISME journal 5, pp. 1609-1620.
10. Alves J.N., Neto O.S.M., Silva B.S., De Moura R.L., Francini-Filho R.B., Barreira e Castro C., Thompson F.L. (2010), "Diversity and pathogenic potential of vibrios isolated from Abrolhos Bank corals", Environmental microbiology reports 2, pp. 90-95.
11. Ankrah N.Y.D., May A.L., Middleton J.L., Jones D.R., Hadden M.K., Gooding J.R., LeCleir G.R., Wilhelm S.W., Campagna S.R., Buchan A. (2013), "Phage infection of an environmentally relevant marine bacterium alters host metabolism and lysate composition", The ISME journal 8, pp.
1089–1100.
12. Antonius A. (1973), " New observations on coral destruction in reefs",
10th Meeting Assoc Isl Mar Lab Carib. University of Puerto Rico 10:3.
13. Arotsker L., Siboni N., Ben-Dov E., Kramarsky-Winter E., Loya Y., Kushmaro A. (2009), "Vibrio sp. as a potentially important member of the Black Band Disease (BBD) consortium in Favia sp. corals", FEMS microbiology ecology 70, pp. 515-524.
14. Atad I., Zvuloni A., Loya Y., Rosenberg E. (2012), "Phage therapy of the white plague-like disease of Favia favus in the Red Sea", Coral Reefs 31, pp. 665-670.
15. Baker A.C., Glynn P.W., Riegl B. (2008), "Climate change and coral reef bleaching: An ecological assessment of long-term impacts, recovery trends and future outlook", Estuarine, Coastal and Shelf Science 80, pp. 435-471. 16. Balser T.C., McMahon K., Bart D., Bronson D., Coyle D., Craig N., Flores-Mangual M., Forshay K., Jones S., Kent A. (2006), "Bridging the gap between micro-and macro-scale perspectives on the role of microbial
17. Bansil R., Turner B.S. (2006), "Mucin structure, aggregation, physiological functions and biomedical applications", Current Opinion in
Colloid & Interface Science 11, pp. 164-170.
18. Barr J.J., Auro R., Furlan M., Whiteson K.L., Erb M.L., Pogliano J., Stotland A., Wolkowicz R., Cutting A.S., Doran K.S., Salamon P., Youle M., Rohwer F. (2013a), "Bacteriophage adhering to mucus provide a non- host-derived immunity", Proceedings of the National Academy of Sciences
of the United States of America 110, pp. 10771-10776.
19. Barr J.J., Youle M., Rohwer F. (2013b), "Innate and acquired bacteriophage-mediated immunity", Bacteriophage 3, p. e25857.
20. Baudoux A.-C., Veldhuis M.J., Brussaard C.P. (2006), "Virally induced mortality of Phaeocystis globosa during two spring blooms in temperate coastal waters", Aquatic Microbial Ecology 44, p. 207.
21. Beklioglu M., Telli M., Gozen A.G. (2006), "Fish and mucus - dwelling bacteria interact to produce a kairomone that induces diel vertical migration in Daphnia", Freshwater Biology 51, pp. 2200-2206.
22. Ben-Haim Y., Rosenberg E. (2002), "A novel Vibrio sp. pathogen of the coral Pocillopora damicornis", Mar. Biol. 141, pp. 47-55.
23. Bettarel Y., Sime-Ngando T., Bouvy M., Arfi R., Amblard C. (2005), "Low consumption of virus-sized particles by heterotrophic nanoflagellates in two lakes of the French Massif Central", Aquatic Microbial Ecology 39, pp. 205-209.
24. Bettarel Y., Thuy N.T., Huy T.Q., Hoang P.K., Bouvier T. (2013), "Observation of virus-like particles in thin sections of the bleaching scleractinian coral Acropora cytherea", Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom 93, pp. 909-912.
25. Bourne D., Iida Y., Uthicke S., Smith-Keune C. (2008), "Changes in coral- associated microbial communities during a bleaching event", The ISME journal 2, pp. 350-363.
26. Bourne D.G., Muirhead A., Sato Y. (2011), "Changes in sulfate-reducing bacterial populations during the onset of black band disease", The ISME journal 5, pp. 559-564.
27. Bourne D.G., Munn C.B. (2005), "Diversity of bacteria associated with the coral Pocillopora damicornis from the Great Barrier Reef", Environmental
microbiology 7, pp. 1162-1174.
28. Bouvier T., Maurice C.F. (2011), "A single-cell analysis of virioplankton adsorption, infection, and intracellular abundance in different