Khảo sát một số phương pháp tăng sinh khối giống tảo spirulina platensis qui mô phòng thí nghiệm xác định thành phần protein của virus gây bệnh hội chứng đốm trắng (white spot syndr)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ****0O0**** ĐOÀN BÌNH MINH XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PROTEIN CỦA VIRUS GÂY HỘI CHỨNG ĐỐM TRẮNG (White spot syndrome Virus - WSSV) NHÂN SINH KHỐI TRONG TẾ BÀO CÔN TRÙNG SEPODOTERA FRUGIPERDA (Sf9) NUÔI CẤY IN VITRO LUẬN VĂN KỸ SƢ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Thành phố Hồ Chì Minh -Tháng 9/2006- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ****0O0**** XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PROTEIN CỦA VIRUS GÂY HỘI CHỨNG ĐỐM TRẮNG (White spot syndrome Virus - WSSV) NHÂN SINH KHỐI TRONG TẾ BÀO CÔN TRÙNG SEPODOTERA FRUGIPERDA (Sf9) NUÔI CẤY IN VITRO LUẬN VĂN KỸ SƢ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giáo viên hƣớng dẫn Sinh viên thực hiện TS. VĂN THỊ HẠNH ĐOÀN BÌNH MINH TS. NGUYỄN NGỌC HẢI KHÓA: 2002 – 2006 CN. LÊ PHÚC CHIẾN Thành phố Hồ Chì Minh -Tháng 9/2006- MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC FACULTY OF BIOTECHNOLOGY  DETERMINING PROTEIN COMPONENT OF WHITE SPOT SYNDROME VIRUS (WSSV) MULTIPLIED LIVING MASS IN SF9 INSECT CELLS IN VITRO CULTURING GRADUATION THESIS MAJOR: BIOTECHNOLOGY Professor Student Ph.D. VAN THI HANH DOAN BINH MINH Ph.D. NGUYEN NGOC HAI TERM: 2002 - 2006 BSc. LE PHUC CHIEN HCMC, 09/2006 iv LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn: Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chì Minh, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ sinh học, cùng tất cả quý Thầy Cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trính học tại trƣờng. TS. Văn Thị Hạnh đã hết lòng hƣớng dẫn, truyền đạt kiến thức và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp. TS. Nguyễn Ngọc Hải đã truyền đạt kiến thức và tận tính giúp đỡ tôi trong quá trính thực tập tốt nghiệp. CN. Đỗ Thị Tuyến thuộc phòng Các Chất Có Hoạt Tình Sinh Học - Viện Sinh Học Nhiệt Đới. CN. Lê Phúc Chiến, chị Hạnh đã nhiệt tính giúp đỡ, truyền đạt nhiều kinh nghiệm thực tập quý báu cho tôi Các bạn bè thân yêu của lớp Công nghệ sinh học khóa 28 và các bạn cùng phòng đã chia sẻ cùng tôi những vui buồn trong thời gian học cũng nhƣ hết lòng hỗ trợ, giúp đỡ, động viên tôi trong thời gian thực tập. Tp Hồ Chì Minh, ngày 14 tháng 08 năm 2006. Đoàn Bính Minh v TÓM TẮT ĐOÀN BÌNH MINH, Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chì Minh. Tháng 8/2005. “XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PROTEIN CỦA VIRUS GÂY HỘI CHỨNG ĐỐM TRẮNG (White spot syndrome Viurs - WSSV) NHÂN SINH KHỐI TRONG TẾ BÀO CÔN TRÙNG Sepodotera frugiperda (Sf9) NUÔI CẤY IN VITRO”. Giáo viên hƣớng dẫn: TS. VĂN THỊ HẠNH TS. NGUYỄN NGỌC HẢI CN. LÊ PHÚC CHIẾN Ở Việt Nam, virus gây Hội chứng đốm trắng (White Spot Syndrom Virus – WSSV) đã và đang gây nhiều trở ngại cho ngành nuôi tôm và gây nhiều thiệt hại lớn trong nuôi nuôi trồng thủy sản ví chƣa có biện pháp chữa trị đặc hiệu. Ví thế, việc nghiên cứu các protein của WSSV là hết sức quan trọng để phục vụ cho các ứng dụng tiếp theo. Do đó, chúng tôi tiến hành “Xác định thành phần protein của WSSV nhân sinh khối trong tế bào côn trùng Sepodotera frugiperda (Sf9) nuôi cấy in vitro”. Những kết quả đạt đƣợc: Xác định đƣợc thành phần protein của một số phân lập WSSV nuôi cấy trong dịch tế bào côn trùng Sf9 bằng kỹ thuật điện di gel Sodium dodecylfate – Polyacrylamide (SDS-PAGE) và điện di miễn dịch (Western – Blot) Sử dụng dịch tế bào côn trùng Sf9 nhiễm virus WSSV gây nhiễm trở lại cho tôm sú ( Panaeus monodon) thành công. Chỉ thị đƣợc bệnh virus ở tôm giống và tôm thịt bằng phƣơng pháp Enzyme miễn dịch. vi MỤC LỤC CHƢƠNG TRANG Trang tựa Lời cảm tạ iv Tóm tắt v Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt viii Danh sách các hính ix Danh sách các bảng xi 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................................... 2 2.1. Lịch sử xuất hiện của dịch bệnh hội chứng đốm trắng trên tôm.. ......... 2 2.2. Tính hính bệnh và tác hại của bệnh đốm trắng đối với nghề nuôi tôm trên thế giới ..................................................................................... 2 2.3. Tính hính bệnh và tác hại của bệnh đốm trắng với nghề nuôi tôm ở Việt Nam ................................................................................................. 3 2.4. Ký chủ của WSSV .................................................................................. 4 2.5. Đặc trƣng cúa WSSV. ............................................................................ 6 2.5.1. Phân loại. .............................................................................. . . 6 2.5.2. Hính thái. .............................................................................. . . 6 2.5.3. Cấu trúc protein.. .................................................................. .. 7 2.5.4. Vật chất di truyền ................................................................. .. 13 2.5.5. Sự đa dạng về di truyền WSSV ........................................... .. 14 2.5.6. Đặc tình sinh học của WSSV ............................................... .. 15 2.6. Các con đƣờng lây nhiễm ....................................................................... 16 2.7. Cơ chế xâm nhập ..................................................................................... 16 2.8. Giới thiệu khái quát về tôm sú ................................................................ 17 2.9. Những biểu hiện của bệnh ...................................................................... 20 2.10. Một số phƣơng pháp phát hiện WSSV ................................................... 21 vii 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP TIẾN HÀNH ............................................... 22 3.1. Thời gian và địa điểm ............................................................................. 22 3.2. Vật liệu ................................................................................................... 22 3.3. Hóa chất và thuốc thử ............................................................................. 22 3.4. Dụng cụ và thiết bị sử dụng trong phòng thì nghiệm ............................. 23 3.5. Phƣơng pháp ........................................................................................... 24 3.5.1. Kỹ thuật điện di Sodium dodecylsulfate – Polyacrylamide gel (SDS-PAGE) ....................................... 24 3.5.2. Kỹ thuật Điện di miễn dịch (Western - Blotting) ................... 28 3.5.3. Gây nhiễm thực nghiệm cho tôm sú (Panaeus monodon) bằng dịch tế bào nuôi cấy nhiễm WSSV ................................ 31 3.5.4. Phƣơng pháp Dot - Blot chỉ thị protein .................................. 32 3.5.5. Tinh sạch protein bằng phƣơng pháp sắc ký lọc gel ............... 34 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................................. 36 4.1. Kết quả SDS-PAGE ............................................................................... 36 4.2. Kết quả điện di miễn dịch (Western - Blotting) ..................................... 38 4.3. Kết quả gây nhiễm trở lại trên trên tôm sú ............................................. 40 4.4. Kết quả Dot - Blot chỉ thị protein .......................................................... 43 4.5. Kết quả PCR ........................................................................................... 44 4.6. Kết quả sắc ký lọc gel ............................................................................. 45 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................................. 47 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 48 viii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1. APS : Ammmonium persulphate 2. APT : Acid phosphotungstic 3. bp: Base pair 4. DNA: Deoxyribonucleic acid 5. DAB: 3,3’- Diaminobenzidinetetrahydrochloride 6. FBS: Fetal Bovin Serum 7. HRP: Horseradish Peroxidase 8. IgY: Immunoglobulin of Yolk 9. Kb: Kilo base 10. KDa: Kilo Dalton 11. ORF: Open Reading Frame 12. PAb: Polyclonal Antibody 13. PBS: Phosphate Buffered Saline 14. PCR: Polymerase Chain Reaction 15. PEG: Polyethylene glycol 16. SDS-PAGE: Sodium Dodecylsulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis 17. Sf9: Sepodoptera frugiperda 18. TEMED: N, N, N’, N’ – tetramethylethylenediamine 19. TCID50: Tissue – Culture Infection Dose 20. VP28: Envelope protein (28kDa). 21. VP26: Nucleocapsid protein (26kDa). 22. WSSV: White Spot Syndrome Virus ix DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hính 2.1: Phân bố địa lý bệnh đốm trắng ................................................................. 20 Hính 2.2: Hính dạng của WSSV dƣới kình hiển vi điện tử ...................................... 7 Hính 2.3: Mô hính cấu trúc hạt virion của WSSV .................................................... 8 Hính 2.4: Nucleocasip của WSSV ............................................................................ 8 Hính 2.5: Cấu trúc nucleocapsid của WSSV ............................................................ 9 Hính 2.6: Vị trì của 39 gen mã hóa cho 39 protein cấu trúc trong genome của WSS ................................................................................................... 13 Hính 2.7: DNA của WSSV bị cắt bởi bởi enzyme giới hạn ..................................... 14 Hính 2.8: Hai đƣờng lây nhiễm của virus gây bệnh đốm trắng WSSV trong ao nuôi ...................................................................................................... 16 Hính 2.9: Vòng đời phát triển của tôm sú ................................................................. 18 Hính 2.10: Biểu hiện của tôm khi bị nhiễm WSSV ................................................... 21 Hính 3.1: Cơ chế hóa học về sự hính thành polyacrylamide .................................... 24 Hính 3.2: Hính cắt đứng và cắt ngang của miếng gel polyacrylamide ..................... 25 Hính 3.3: Hính dạng của protein trƣớc và sau khi sử dụng SDS ............................. 25 Hính 3.4: Hệ thống đệm không liên tục .................................................................... 26 Hính 3.5: Phƣơng pháp sử dụng buồng .................................................................... 28 Hính 3.6: Các bƣớc thực hiện Western blot .............................................................. 29 Hính 3.7: Sơ đồ hệ thống chẩn đoán miễn dịch ........................................................ 34 Hính 3.8: Sự di chuyển của các phân tử protein qua các hạt gel .............................. 35 Hính 4.1: Kết quả SDS-PAGE protein dịch tế bào Sf9 nhiễm WSSV từ tôm sú .................................................................................................... 37 Hính 4.2: Kết quả SDS – PAGE và Western – Blot mẫu W-STP6 .......................... 39 Hính 4.3: Biểu đồ thể hiện tỷ lệ sống sót ở các lô .................................................... 42 Hính 4.4: Tôm biểu hiện bệnh đốm trắng sau 23 ngày gây nhiễm .......................... 43 Hính 4.5: Phƣơng pháp Dot - Blot chỉ thị protein virus biểu hiện mức độ bệnh .............................................................................................. 44 Hính 4.6: Kết qủa Dot – Blot chỉ thị protein WSSV ................................................ 44 x Hính 4.7: Kết quả PCR ............................................................................................ 45 Hính 4.8: kết quả chạy sắc ký lọc gel từ mẫu dịch tế bào Sf9 không nhiễm WSS .................................................................................... 46 Hính 4.9: Kết quả chạy sắc ký lọc gel từ mẫu W-KHP5 .......................................... 46 Hính 4.10: Kết quả chạy sắc ký lọc gel từ mẫu W-CĐP7 .......................................... 47 xi DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Trọng lƣợng của 5 loại protein chình ở WSSV ........................................ 10 Bảng 2.2: Tên, khung đọc mã, số lƣợng acid amin, trọng lƣợng thực tế và trọng lƣợng lý thuyết của 39 loại protein ở WSSV ................. 12 Bảng 2.3: Các thời kỳ trong vòng đời của tôm sú .................................................... 18 Bảng 2.4: Các yếu tố môi trƣờng tối ƣu cho tôm sú phát triển ................................ 19 Bảng 4.1: So sánh trọng lƣợng các protein của WSSV sau khi SDS- PAGE và trọng lƣơng của các protein đã đƣợc công bố .......................... 38 Bảng 4.2: So sánh các vạch protein giữa bảng SDS-PAGE và bảng điện di miễn dịch .............................................................................................. 40 Bảng 4.3: Kết quả gây nhiễm thực nghiệm ............................................................... 41 1 PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Bệnh đốm trắng là một trong những bệnh đặc biệt nguy hiểm xảy ra trên rất nhiều đối tƣợng tôm nuôi và các loại giáp xác khác. Đặc trƣng của bệnh là tỷ lệ chết cao và chết hàng loạt trong một thời gian rất ngắn trên các ao nuôi. Bệnh hội chứng đốm trắng đã và đang gây nhiều thiệt hại cho ngành nuôi trồng thủy sản đặc biệt là ngành nuôi tôm trên thế ví chƣa có biện pháp chữa trị đặc hiệu. Ví vậy, việc nghiên cứu để hiểu rõ bản chất tác nhân gây bệnh là hết sức cần thiết, đặc biệt protein vỏ virus liên quan nhiều đến khả năng gây nhiễm của WSSV. Do đó chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Xác định thành phần Protein của virus gây bệnh Hội chứng đốm trắng (White Spot Syndrom Virus – WSSV) nhân trong tế bào côn trùng Sepodotera frugiperda (Sf9) nuôi cấy in vitro”. 1.2. Mục đích của đề tài Xác định thành phần protein của WSSV trong dịch tế bào côn trùng Sf9 nhiễm virus. 1.3. Nội dung thực hiện Sử dụng kỹ thuật điện di gel Sodium dodecylsulfate – Polyacrylamide (SDS- PAGE) và kỹ thuật điện di miễn dịch (Western - Blotting) để xác định thành phần protein của WSSV. Gây nhiễm thực nghiệm cho tôm sú bằng dịch tế bào côn trùng Sf9 nhiễm WSSV. Sử dụng phƣơng pháp Dot - Blot chỉ thi protein của WSSV trên tôm sú (Penaeus monodon). 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Lịch sử xuất hiện của dịch bệnh hội chứng đốm trắng trên tôm Bệnh đốm trắng xuất hiện lần đầu tiên ở vùng đông bắc của Đài Loan vào cuối năm 1991 đầu 1992. Đầu tiên virus này chỉ gây bệnh trên loài tôm Marsupenaeus japonicus. Sau đó bệnh lan truyền sang loài tôm sú Penaeus monodon. Sau đó bệnh hội chứng đốm trắng trên tôm nhanh chóng lan rộng ra các tỉnh ven biển từ bắc tới nam của Trung Quốc. Các loài tôm M. japonicus, P. monodon và Fenneropenaeus chinensis đều có thể bị bệnh này, sau đó dịch bệnh lan sang Nhật Bản (1993), Indonesia, Thái Lan, Malaysia, Ấn Độ, Bangladesh, Texas (Hoa Kỳ, 1995) kèm theo sự sa sút nghiêm trọng sản lƣợng tôm ở các quốc gia trên (Wang và cộng sự, 1998). Từ đầu năm 1999, hội chứng đốm trắng xuất hiện và lan nhanh từ Trung Mỹ đến Bắc Mỹ và sau đó bệnh đã lan khắp Châu Âu và Châu Úc. Hình 2.1: Phân bố địa lý bệnh đốm trắng (FAO Fishery Statistics, 2002) 2.2. Tình hình bệnh và tác hại của bệnh đốm trắng đối với nghề nuôi tôm trên thế giới Bệnh đốm trắng là một trong những bệnh nguy hiểm nhất đối với tôm nuôi hiện nay. Bệnh xảy ra ở tất cả các nƣớc nuôi tôm và ảnh hƣởng phần lớn đến nghề nuôi tôm công nghiệp trên thế giới (Nguyễn Văn Hảo, 2000). Trong thời gian qua, bệnh đốm trắng đã bùng phát ở nhiều khu vực nuôi tôm trên thế giới, đặc biệt là các nƣớc Châu Á. Bệnh đốm trắng đã gây tỷ lệ chết cao và 3 gây thiệt hại lớn cho nghề nuôi tôm công nghiệp ở Trung Quốc, Nhật Bản, In-đô-nê- xi-a và Ấn Độ. Trong thời gian 1994 – 1995, virus gây bệnh đốm trắng đã gây chết hầu hết tôm nuôi (P. monodon; P. indicus) dọc theo bờ biển phìa Đông Ấn Độ và phìa Tây Ấn Độ (Tạp chì thông tin KHCN và Kinh Tế Thủy Sản, số 4 – 2004). Ở Thái Lan, dịch bệnh đốm trắng bùng nổ đã làm giảm sản lƣợng tôm nuôi từ 225 000 tấn năm 1995 xuống 160 000 tấn năm 1996, làm thiệt hại trên dƣới 500 triệu USD. Ở các nƣớc Châu Á bệnh gây thiệt hại khoảng 3 tỷ USD mỗi năm (Nguyễn Văn Hảo, 2000). Thực tế hiện nay ở các nƣớc trong khu vực Đông Nam Á, bệnh đốm trắng đƣợc xem là phổ biến và nguy hiểm nhất. Ví vậy, hầu hết các nghiên cứu đều tập trung ngăn ngừa sự lây nhiễm và bùng nổ bệnh đốm trắng ở các ao nuôi (Nguyễn Văn Hảo, 2000). 2.3 Tình hình bệnh và tác hại của bệnh đốm trắng với nghề nuôi tôm ở Việt Nam. Việt Nam có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển nghề nuôi tôm biển. Sản lƣợng tôm xuất khẩu toàn quốc đã từng đạt 40-45 ngàn tấn/năm, chiếm gần 10% sản lƣợng tôm Châu Á, mang lại lợi ìch đáng kể cho ngƣời nuôi tôm (Lý Thị Thanh Loan 2001). Cùng với sự phát triển của nghề nuôi tôm trên qui mô công nghiệp, “dịch bệnh” tôm tại Việt Nam cũng đã bắt đầu xuất hiện ngay từ những năm đầu thập niên 90. Năm 2001, Bùi Quang Tề và cộng sự đã điều tra 483 hộ nuôi tôm sú thuộc 23 huyện của 8 tỉnh ven biển phìa Bắc (Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bính, Nam Định, Ninh Bính, Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh) có 166 hộ (34.3%) có tôm nuôi và tôm cua tự nhiên đã mang mầm bệnh đốm trắng và có 169 hộ (34.99%) có tôm chết ví bệnh đốm trắng. Năm 2003, Bùi Quang Tề và cộng sự phân tìch bệnh WSSV bằng kỹ thuật PCR của 145 mẫu tôm sú và tôm chân trắng nuôi ở các tỉnh ven biển miền Bắc (Quảng Ninh, Hải Phòng, Nam Định, Thanh Hoá và Hà Tĩnh) và tôm Postlarve (PL) đƣa từ Quảng Nam và Đà Nẵng chuyển ra Bắc. Kết quả cho thấy tỷ lệ nhiễm bệnh đốm trắng của tôm (PL) đƣa từ Đà Nẵng, Quảng Nam là 23,08%; tôm sú nuôi thƣơng phẩm ở các tỉnh phìa Bắc là 26,92%; tôm chân trắng là 13,33% (Tạp chì thông tin KHCN và Kinh Tế Thủy Sản, số 4 – 2004). Theo báo cáo kết quả nuôi trồng thủy sản (NTTS) năm 2003, cả nƣớc có 546.757 ha nuôi tôm nƣớc lợ thƣơng phẩm, trong đó diện tìch có tôm nuôi bị bệnh và chết là 30.083 ha. Các tỉnh, thành ven biển từ Đà Nẵng đến Kiên Giang có tới 29.200 4 ha nuôi tôm bị chết nhiều, chiếm 97,06% diện tìch có tôm bị chết trong cả nƣớc. Bệnh xảy ra với tôm chủ yếu là bệnh đốm trắng (WSS), bệnh MBV (Monodon Baculovirus), bệnh do vi khuẩn Vibrio. Kết quả kiểm tra bệnh ở tôm giống nhập về Hải Phòng và Quảng Ninh trong năm 2003 do Trạm nghiên cứu NTTS nƣớc lợ thực hiện cho thấy tỷ lệ nhiễm virus gây bệnh đốm trắng từ 25 - 46,6%, trung bính 38,9%. Theo số liệu từ Trung Tâm Môi Trƣờng và Dịch Bệnh (Viện nghiên cứu NTTS I), Thanh Hóa có hơn 40% diện tìch nuôi tôm bị bệnh, trong đó phần lớn thƣờng là bệnh đốm trắng. Bệnh này tập trung ở vùng nuôi tôm công nghiệp nhƣ khu công nghiệp Hoằng Phụ, với 70 / 110 ha nuôi tôm bị nhiễm bệnh. Ở Hà Tĩnh, trong số 150 ha nuôi tôm bị bệnh, có 67 ha bị bệnh đốm trắng, trong đó 27 ha có tôm nuôi bị chết. Theo kết quả nghiên cứu của Viện Nghiên Cứu NTTS II, tại các tỉnh Nam Bộ, tỷ lệ nhiễm bệnh đốm trắng trên mẫu tôm có biểu hiện bệnh thu ở đầm nuôi quảng canh cải tiến là 56%. Những ngày đầu năm 2004, tại nhiều tỉnh ở Đồng Bằng Sông Cửu Long đã xảy ra tính trạng tôm nuôi bị chết do virus gây bệnh đốm trắng gây nên và bệnh này lây lan nhanh ngay từ đầu vụ. Hiện nay, bệnh đốm trắng vẫn đang diễn ra và đã gây nhiều tổn thất cho nhiều hộ dân tại các tỉnh này (Tạp chì Thủy sản, số 3 – 2004). Nhín chung, tính hính dịch bệnh đốm trắng diễn ra ở Việt Nam rất nghiêm trọng và đã ảnh hƣởng lớn đến nghề nuôi tôm trong cả nƣớc. 2.4. Ký chủ của WSSV Cho đến nay đã tím thấy sự hiện diện mầm bệnh đốm trắng (WSSV):  Đối với tôm:  Ký chủ chình ( các loài mẫn cảm): Black tiger prawn (Penaeus monodon) Chinese white shrimp (Penaeus chinensis) Gulf banana prawn (Penaeus merguiensis) Indian banana prawn (Penaeus indicus) Kuruma prawn (Penaeus japonicus) Pacific white shrimp (Penaeus vannamei) Red claw freshwater crayfish (Cherax quadricarinatus) Blue shrimp (Penaeus stylirostris) 5 Green tiger prawn (Penaeus semisulcatus) (Nguồn:  Ký chủ gây nhiễm thực nghiệm: Rajendran và cộng sự (1999) đã nghiên cứu thực nghiệm ở bờ biển Đông Nam Ấn Độ bằng cách lấy virus bệnh đốm trắng từ tôm sú nhiễm bệnh tiêm hoặc cho ăn với 5 loài tôm nƣớc mặn (P. monodon, P. indicus,P. semisulcatus, Metapenaeus monoceros), 2 loài tôm nƣớc ngọt (Macrobrachium rosenbergii, M. idella), 4 loài cua (Scylla serrata, S. tranquebarica, Metapograpsus sp, Sesarma sp) và 3 loài tôm hùm (Panulirus homarus, P. ornatus, P. polyphagus). Tất cả các loài thì nghiệm đều nhiễm virus bệnh đốm trắng. Các loài tôm nhiễm bệnh thực nghiệm đều có dấu hiệu bệnh lý và mô bệnh học nhƣ tôm sú nhiễm bệnh tự nhiên. Tỷ lệ tôm chết trong vòng 5 – 7 ngày đối với tôm tiêm virus, 7 – 9 ngày đối với tôm cho ăn virus. Hai loài cua (S. serra và tranquebarica) và tôm hùm không có dấu hiệu bệnh lý.  Ký chủ có mầm bệnh nhƣng không bộc phát bệnh: tôm hùm.  Đối với các loài giáp xác khác:  Các loài cua: Charypdis feriatus C. natator Portunus pelagicus P. sanguilonentus (Kou và ctv, 1998) Scylla serrata (Chen và ctv, 2000)  Nhuyễn thể  Bộ chân kím (Nguồn: Ở Việt Nam, mầm bệnh WSSV nhiễm trên nhiều loài tôm he nuôi hoặc sống tự nhiên: tôm sú (P. monodon), tôm thẻ (P. indicus), tôm rảo (Metapenaeus ensis), tôm đất (M. lysianassa); tôm chân trắng (L. vannamei) nhập vào nuôi ở Việt Nam, (Tạp chì thông tin KHCN và Kinh Tế Thủy Sản, số 4 – 2004). 6 2.5. Đặc trƣng cúa WSSV 2.5.1 Phân loại Nghiên cứu phát sinh dịch bệnh hội chứng đốm trắng cho thấy có thể có ìt nhất 3 loại virus chịu trách nhiệm với bệnh hội chứng đốm trắng ở tôm là:  virus gây nhiễm hoại tử mô hạ bí và cơ quan tạo máu (Infection Hypedermal and Hematopoietic Necrosis Virus – IHHNV).  Bacolovirus hệ ngoại bí và trung bí (Systemic Ectodermal and Mesodermal Baculovirus- SEMBV).  Virus hội chứng đốm trắng (WSSV), trong đó WSSV tƣơng đối giống SEMBV. Tuy vậy, dấu hiệu lâm sàng chình là các đốm trắng ở tôm gây ra bởi WSSV, đã không thấy thể hiện đối với tôm nhiễm SEMBV (Chu Fang Lo,1996; trìch dẫn bởi Văn Thị Hạnh, 2001). Virus gây bệnh đốm trắng WSSV đầu tiên đƣợc phân loại thuộc họ Baculoviridae (Francki và cộng sự., 1991). Tuy nhiên, trong những phân tìch trính tự hệ gen WSSV gần đây cho thấy chúng mã hóa một số loại protein không giống protein của Baculovirus nhƣ protein ribonucleotide reductase (RR1 và RR2) (van Hulten và cộng sự, 2000). Protein capsid (VP26, VP28) (van Hulten và cộng sự, 2000) của WSSV không giống bất kí một protein của virus nào. Ngoài ra, trính tự nucleotide toàn bộ hệ gen WSSV cho thấy nhiều gen không giống gen của virus nào khác (van Hulten và cộng sự, 2001; Yang và ctv, 2001). Sự khác biệt về genome và phổ kì chủ rộng của WSSV chứng tỏ WSSV là đại diện cho một họ virus mới (van Hulten và cộng sự, 2000). Trong Hội nghị virus học quốc tế lần thứ 12 (Paris, 2002), các tác giả Just M. Vlak, Jean-Robert Bonami, Tim W. Flegel, Guang-Hsiung Kou, Donald V. Lightner, Chu-Fang Lo, Philip C. Loh và Peter J. Walker đã phân loại virus gây hội chứng đốm trắng thành một giống mới Whispovirus thuộc họ mới Nimaviridae. 2.5.2. Hình thái Virion của WSSV có dạng hính que đến elip hay hính trứng, một đầu bẹt (Vlak và ctv, 2002). Virion có kìch thƣớc lớn (80 - 120 x 250 - 380nm). Virion tinh sạch từ tôm sau khi nhuộm cho thấy có một phần phụ giống nhƣ đuôi (Woongteerasupaya và cộng sự, 1995; Wang, 1995). 7 Hình 2.2: Hình dạng của WSSV dƣới kính hiển vi điện tử A: Hình dạng đầy đủ của WSSV sau khi nhuộm âm bản dƣới kính hiển vi điện tử B: Hình dạng đầy đủ của WSSV sau khi nhuộm âm bản dƣới kính hiển vi điện tử (Nguồn: Can-hua Huang a,b và cộng sự ., 2001) Có hai giả thuyết về sự phát triển hính dạng WSSV. Theo một số tác giả (Durand và cộng sự., 1997), trƣớc khi phần lõi đi vào trong thí nucleocapsid đã đƣợc bao phủ bởi màng (envelop), để lại một khoảng hở. Phần lõi (nucleoprotein) dạng sợi chui vào trong capsid qua khoảng hở này. Khi phần lõi hoàn tất, phần bao thu hẹp đầu hở và tạo thành đuôi của virion trƣởng thành. Trái lại, một số tác giả khác lại cho rằng nucleocapsid hoàn chỉnh đƣợc lắp ráp đầu tiên, sau đó mới đƣợc bao lại (Wang và cộng sự., 2000). Sau khi lắp ráp, virion trƣởng thành có thể kết lại với nhau thành một dãy hoặc phân tán trong dịch nhân. Làm thế nào WSSV virion rời khỏi tế bào chủ vẫn chƣa đƣợc biết rõ nhƣng sau khi virion phá vỡ tế bào nhiễm bệnh thoát ra ngoài, chúng tiếp tục xâm nhập vào các tế bào bên cạnh hoặc theo phân thải ra môi trƣờng ngoài. Tôm ăn phải virus tự do trong bùn ao và nƣớc sẽ nhiễm bệnh (Chou và ctv, 1996; trìch bởi Trần Thị Hoàng Dung, 2001). 2.5.3. Cấu trúc protein Hạt virus cấu trúc bao gồm 3 phần: Bao màng (envelope), capsid và vật chất di truyền. Mỗi nucleocapsid có đƣờng kình 65-70 nm và chiều dài 300-350 nm, có 5 protein chình VP28, VP26, VP24, VP29, VP15 và còn nhiều protein khác. (van Hulten at el., 2001a). 8 Hinh 2.3: Mô hình cấu trúc hạt virion của WSSV (Nguồn: Hình 2.4: Nucleocasid của WSSV đã nhuộm âm đƣợc quan sát dƣới kính hiển vi điện tử (Nguồn: Can-hua Huang a,b và cộng sự ., 2001) 9 Hình 2.5: Cấu trúc nucleocapsid của WSSV (Nguồn: Can-hua Huang a,b và cộng sự ., 2001) Kích thước trung bình của nucleocapsid bên trong lớp vỏ thứ hai là 80 x 350 nm, có 15 đường xoắn ốc rõ ràng và quấn quanh trục dài, mỗi đường xoắn ốc có hai đường kẻ sọc gồm có 7 cặp capsomer hình cầu, mỗi capsomer hình cầu có đường kính 8 nm, khoảng cách giữa các đường xoắn ốc là 7 nm Năm 2000, bốn loại protein cấu trúc của WSSV đã đƣợc xác định và đƣợc gọi tên theo trọng lƣợng phân tử khi điện di trên gel SDS-Polyacrylamide là VP28 (có trọng lƣợng phân tử 28 kDa), protein VP26 (26 kDa), protein VP24 (24 kDa) và protein VP19 (19 kDa). Trong đó, VP19 và VP28 đựơc xác định là hiện diện tại vỏ của virus, còn VP24 và VP26 thí hiện trong nucleocapsid. Có sự tƣơng đồng về trính tự acid amin giữa VP28 và VP26 là 41% , VP28 và VP24 là 46% (van Hulten và cộng sự., 2000b) Năm 2001, một protein cấu trúc khác của WSSV đã đƣợc xác định là VP15 có trọng lƣợng phân tử 15 kDa hiện diện trong nucleocapsid (van Hulten và cộng sự., 2001) 10 Bảng 2.1: Trọng lƣợng phân tử của 5 loại protein chính ở WSSV (Nguồn: van Hulten.,và Vlak., 2000) Kìch thƣớc lý thuyết Kìch thƣớc thật sự Nadala and., 1998 Hameed et al., 1998 Wang et al., 2000 Shih et al., 2001 Huang et al., 2001 204aa 22 kDa 28 kDa VP28 27.5 kDa 27 kDa 25 kDa 28 kDa 28 kDa 204 aa 22 kDa 26 kDa VP26 23 kDa 208 aa 23 kDa 24 kDa VP24 23.5 kDa 22 kDa 24 kDa 23 kDa 121 aa 13 kDa 19 kDa VP19 19 kDa 18 kDa 19 kDa 19 kDa 19 kDa 61 aa 7 kDa 15 kDa VP15 15 kDa (VP15?) 16 kDa Trính tự axit amin của năm loại protein trên (từ NCBI sequence viewer) VP28:"MDLSFTLSVVSAILAITAVIAVFIVIFRYHNTVTKTIETHTDNI ETNMDENLRIPVTAEVGSGYFKMTDVSFDSDTLGKIKIRNGKSDAQMKEEDADLVITP VEGRALEVTVGQNLTFEGTFKVWNNTSRKINITGMQMVPKINPSKAFVGSSNTSSFTP VSIDEDEVGTFVCGTTFGAPIAATAGGNLFDMYVHVTYSGTETE" AY324881 VP26:"GNLTNLDVAIIAILSIAIIALIVIMVIMIVFNTRVGRSVVANYD QMMRVPIQRRAKVMSIRGERSYNTPLGKVAMKNGLSDKDMKDVSADLVISTVTAPRTD PAGTGAENSNMTLKILNNTGVDLLINDITVRPTVIAGNIKGNTMSNTYFSSKDIKSSS SKITLIDVCSKFEDGAAFEATMNIGFTSK" AJ937861 VP24:"MHMGGVNAAILAGLTLILVVISIVVTNIVLNQKLDQXDKDAYPD ESDIIXLTINGAARVHHFNFVYGTLQTRNYGKVYVAGQGTSDSELVKKKGDIILTSLL GDGDHTLNVNKAESKELELYARVYNNTKRDITVDSVSLSPGLNATGREFSANKFVLYF KPTVLKKNRINTLVFGATFDEDIDDTNRHYLLSMRFSPGNDLFKVGEK" DQ196431 VP19:"MATTTNTLPFGRTGAQAAGPSYTMEDLEGSMSMARMGLFLIVAI SIGILVLAVMNVWMGPKKDSDSDTDKDTDDDDDTANDNDDEDKYKNRTRDMMLLAGSA LLFLVSAATVFMSYPKRRQ" AY316119 VP15:"MVARSSKTKSRRGSKKRSTTAGRISKRRSPSMKKRAGKKSSTVR RRSSKSGKKSGARKSRR" AY374120 Những nghiên cứu sâu hơn trên protein vỏ VP28 đã chỉ ra protein này có vai trò nhƣ là chía khóa giúp WSSV xâm nhiễm vào cơ thể tôm (van Hulten et al., 2001b) Trong kiểm soát bệnh thí hiện nay ngƣời ta đã dựa vào protein vỏ để tạo ra kháng thể chống lại sự xâm nhập của WSSV, chủ yếu là kháng thể chống lại VP28, ví 11 kháng thể này có thể làm mất khả năng xâm nhập của WSSV (van Hulten và cộng sự., 2001). Theo Jeroen Witteveldt và cộng sự khi so sánh giữa 2 kháng thể chống lại VP28 và VP19 thí ông cho rằng kháng thể chống lại VP28 giúp tôm chống lại bệnh rất hiệu quả còn kháng thể chống lại VP19 thí hầu nhƣ không có khả năng giúp tôm chống lại bệnh (Jeroen Witteveldt và cộng sự., 2003). Ngoài 5 protein chình đã đƣợc công bố thí theo một số nhà khoa học thí ở WSSV có thêm các protein sau:  VP281: là protein vỏ chứa 281 axit amin. Trọng lƣợng phân tử lý thuyết là 31.5 kDa và là 37 kDa khi xác định thực nghiệm bằng SDS-PAGE. Protein này đƣợc mã hóa bởi ORF1050 trên bộ gen chứa 843 nucleotid từ vị trì 290363 đến 289998 (GenBank AF 411634), (Huang C và cộng sự., 2002).  VP292 : là protein vỏ chứa 292 axit amin, đƣợc mã hóa bởi ORF948 (GenBank AF411634). Trọng lƣợng phân tử theo lý thuyết của protein này là 33 kDa (Huang C và cộng sự., 2002).  VP466 : là protein vỏ chứa 466 axit amin, có trọng lƣợng phân tử lý thuyết là 51.2 kDa. Protein này đƣợc mã hóa bởi ORF trên bộ gen chứa 1398 nucleotid từ vị trì 177124 đến 178521 (GenBank AF 395545),( Huang C và cộng sự., 2002).  VP35 : là protein nucleocapsid, protein đƣợc mã hóa bởi ORF trên bộ gen chứa 687bp và trọng lƣợng phân tử của VP35 tái tổ hợp khi điện di trên gel SDS- PAGE là 35 kDa.( Chen LL và cộng sự., 2001).  VP39: là protein vỏ chứa 283 axit amin, protein này đƣợc mã hóa bởi ORF339 trên bộ gen chứa 849bp, trọng lƣợng thực tế của protein này khi điện di trên SDS-PAGE là 39 kDa.( Zhu YB và cộng sự., PMID: 16132182 [PubMed - indexed for MEDLINE ).  VP110: là protein vỏ có trọng lƣợng phân tử khi điện di trên gel SDS-PAGE là 110 kDa (Li L và cộng sự., PMID: 16760393 [PubMed - in process]).  VP664: là protein ở nucleocapsid có dạng cụm vòng đơn độc, có một ORF khổng lồ chứa 18.234 nucleotide mã hóa một polypeptide gồm 6.077 axit amin với chức năng chƣa biết (Leu và cộng sự., PMID: 15596810 ). 12 Theo Jyh-Ming Tsai, và cộng sự., 2004: thí ở WSSV có 39 protein Bảng 2.2: Tên, khung đọc mã, số lƣợng axit amin, trọng lƣợng thực tế và trọng lƣợng lý thuyết của 39 loại protein ở WSSV (nguồn: Jyh-Ming Tsai, và cộng sự., 2004) STT TÊN WSSV ORF Amino acid Trọng lƣợng lý thuyết (kDa) Trọng lƣợng thực tế (kDa) 1 VP664 WSSV419 6077 664 664, 186, 161 2 VP180 WSSV052 1684 169 3 VP136A WSSV326 1219 135 136 4 VP136B WSSV524 1243 138 136 5 VP110 WSSV092 972 108 110 6 VP95 WSSV502 800 89.4 95 7 VP75 WSSV388 786 87.6 75 8 VP73 WSSV275 674 76.2 73 9 VP60A WSSV381 465 51.1 60 10 VP60B WSSV474 544 61.8 60 11 VPS5 WSSV051 448 50.2 12 VP53A WSSV067 1301 144 53 13 VP53B WSSV171 968 108 53 14 VP53C WSSV324 489 56.3 53 15 VP51A WSSV294 486 51.5 51 16 VP51B WSSV311 384 43.2 51 17 VP51C WSSV364 466 51.9 51 18 VP41A WSSV293 292 33.2 41 19 VP41B WSSV298 300 34.4 41 20 VP39A WSSV362 419 47.5 39 21 VP39B WSSV395 283 32 39 22 VP38A WSSV314 309 35.5 38 23 VP38B WSSV449 321 35.8 38 24 VP36A WSSV134 297 33.1 36 25 VP36B WSSV309 281 31.6 36 26 VP35 WSSV019 228 26.3 27 VP32 WSSV253 278 31.4 32 28 VP31 WSSV396 261 30 31 29 VP28 WSSV480 204 22.1 29, 27, 26 30 VP26 WSSV367 204 22.2 24 31 VP24 WSSV058 208 23.2 22 32 VP22 WSSV359 891 100 33 VP19 WSSV473 121 13.2 18 34 VP15 WSSV269 80 9.2 35 VP13A WSSV339 100 11.1 13 36 VP13B WSSV377 117 13.1 13 37 VP12B WSSV445 68 6.8 12 38 VP12A WSSV065 95 11 39 VP11 WSSV394 433 48.2 11 13 2.5.4. Vật chất di truyền Virus đốm trắng có DNA bộ gen mạch đôi dạng vòng. Bộ gen của WSSV đã đƣợc giải trính tự năm 2001 (Yang và ctv, 2001). Bộ gen của WSSV có nguồn gốc từ Thái Lan có kìch thƣớc là 292.967bp, chứa 184 khung đọc mở (open reading frame, ORF) (van Hunlten và cộng sự., 2001). DNA bộ gen của WSSV có nguồn gốc tử Trung Quốc có kìch thƣớc là 305.107bp chứa 181 khung đọc mở (GenBank Accession No. AF332093). Trính tự DNA toàn bộ của WSSV phân lập ở Đài Loan là 307287bp chứa 532 khung đọc mở (Theo Jyh-Ming Tsai và cộng sự., 2004). Hình 2.6: Vị trí của 39 gen mã hóa cho 39 protein cấu trúc trong genome của WSSV (Nguồn: Jyh-Ming Tsai và cộng sự., 2004) 14 Bộ gen của WSSV khi cắt với các enzyme cắt khác nhau sẽ cho các band khác nhau: Hình 2.7: DNA của WSSV bị cắt bởi bởi enzyme giới hạn: giếng 1: Sal I, giếng 2: BamH I, giếng 3: Hind III, giếng 5: Sac I, giếng 6: XhoI (Nguồn: Can-hua Huang a,b và cộng sự ., 2001) 2.5.5. Sự đa dạng về di truyền WSSV Theo Marks và cộng sự (2003) cho đến nay WSSV đƣợc phân lập từ tôm penaeids ở các vùng địa lý khác nhau thí rất giống nhau về hính thái và protein chức năng, chỉ khác nhau một chút trong sự đa hính về độ dài đoạn giới hạn (restriction fragment length polymorphism - RFLP) chủ yếu do có nhiều đoạn chèn nhỏ (insertions) và một đoạn loại bỏ (deletion) lớn (khoảng 12 kbp) (Chen và cộng sự, 2002). Mark và cộng sự (2003) đã xác định đƣợc trên bản đồ di truyền những khác biệt giữa ba dòng WSSV: Dòng Thái Lan (WSSV – TH), dòng Trung Quốc (WSSV – CN) và dòng Đài Loan (WSSV – TW). Các dòng virus này có nucleotide tổng số giống nhau đến 99,32%. Sự khác biệt chủ yếu là trên cùng một vùng gen tƣơng ứng của 3 dòng có sự loại bỏ khoảng 13 kb ở dòng WSSV – TH, 1 kb ở dòng WSSV – CN và 15 không có gí thay đổi ở dòng WSSV – TW. Sự khác biệt thứ hai liên quan đến một vùng biến đổi di truyền khoảng 750 bp. Tất cả những sai biệt khác > 2 bp giữa 3 dòng đều nằm ở những vùng lặp lại dọc theo genome, chủ yếu ở những ORFs (trừ vùng đồng dạng hr1, hr3, hr8 và hr9). Theo Dieu và ctv (2004), sự khác biệt nói trên đã đƣa đến một giả thuyết là đã có một sự phân nhánh virus từ một dòng tổ tiên bắt nguồn từ eo biển Đài Loan đến Thái Lan nhƣng cần tiến hành thêm nhiều phân tìch khác biệt giữa nhiều dòng ở các vùng địa lý khác nữa mới khẳng định đƣợc giả thuyết. Các nhà khoa học này đã phân tìch RFLP tám dòng WSSV Việt Nam (VN), trong đó có 6 dòng thu từ bờ biển miền Trung và 2 dòng từ bờ biển miền Nam và cho thấy sự khác biệt trính tự ở các vị trì biến đổi đã đƣợc đề cập. Những vị trì này đƣợc phân tìch chi tiết bằng PCR, tạo dòng và đọc trính tự. Tƣơng ứng với dòng WSSV-TW, tất cả những dòng từ miền Trung đều mất 85 kb ở vùng biến đổi chình ORF23/24, trong khi đó những dòng từ miền Nam thí lại mất 115 hay 122 kb tƣơng tự nhƣ sự loại bỏ 12 hay 132 kb ở WSSV-CN và WSSV-TH. Ở vùng biến đổi phụ ORF14/15, so với dòng WSSV-TH, tất cả các dòng Việt Nam đều mất đoạn với kìch thƣớc khác nhau. Dữ liệu cho thấy các dòng VN và dòng WSSV-TH có cùng nguồn gốc từ WSSV-TW và WSSV-CN, và WSSV đã xâm nhập vào Việt Nam theo nhiều đƣờng khác nhau. 2.5.6. Đặc tính sinh học của WSSV Virus đốm trắng ký sinh ở các tổ chức ngoại bí, trung bí, mang, cơ quan lymphoid và biểu bí dƣới vỏ kitin. Virus xâm nhập vào nhân tế bào gây hoại tử và sƣng to. Virus sống và tồn tại trong nƣớc có độ mặn từ 5 – 40‰, độ pH từ 4 – 10, có khả năng chịu đựng đƣợc nhiệt độ từ 0 – 800C (Trần Thị Việt Ngân, 2002). Cũng nhƣ đa số các virus, virus gây bệnh đốm trắng WSSV có sức chịu đựng yếu với các yếu tố môi trƣờng (Chang và cộng sự ,1996):  Sau 48 –72 giờ sau khi tiếp xúc môi trƣờng nƣớc mà không tím đƣợc vật chủ thí WSSV sẽ bị phân hủy.  Virus mất khả năng gây nhiễm sau 60 phút dƣới tia UV (Ultraviolet) 9 x 105 µWs/cm2.  Trong khoảng nhiệt độ 55 – 750C trong 5 – 90 phút, virus mất khả năng gây nhiễm.  Ozone ở nồng độ 0,5 µg/ml sẽ làm bất hoạt WSSV ở 250C. 16 2.6. Các con đƣờng lây nhiễm Bệnh đốm trắng do virus WSSV lây lan rất nhanh qua hai đƣờng chình:  Lây lan theo chiều dọc (Vertical transmission): từ bố mẹ nhiễm bệnh truyền cho con  Lây lan theo chiều ngang (Horizontal transmission): bị nhiễm virus từ nguồn nƣớc nuôi, từ cua, còng mang virus từ ao này sang ao kia, từ dùng cụ sản xuất còn mang mầm bệnh, từ tôm chết, do ngƣời hoặc chim, cò vô tính đƣa vào ao,…(Trần Thị Việt Ngân, 2002) Lây nhiễm theo chiều dọc Lây nhiễm theo chiều ngang Hình 2.8: Hai đƣờng lây nhiễm của virus gây bệnh đốm trắng WSSV trong ao nuôi (theo Passano L. M., 1960) (Nguồn: Trần Thị Việt Ngân, 2002) 2.7. Cơ chế xâm nhập Virus gây hội chứng đốm trắng khi xâm nhập vào tôm sẽ cƣ trú ở nhiều bộ phận của tôm nhƣ mô nội bí, mô dạ dày, mang, buồng trứng, tinh hoàn, hệ thống thần kinh, mắt, chân bơi và các bộ phận khác. Sau khi xâm nhập vào tế bào chủ, virus này tiến hành tự nhân bản dựa trên cơ sở vật chất và năng lƣợng của tế bào. Thông qua quá trính này, số lƣợng thể virus tăng lên rất nhanh, đồng thời làm thay đổi hoạt động bính thƣờng của tế bào. Khi quan sát dƣới kình hiển vi, các tế bào bị nhiễm virus thƣờng có nhân phính to. Virus phát triển đến giai đoạn phá vỡ nhân và giết chết tế bào, virus lan truyền ra môi trƣờng nƣớc, đi tím ký chủ khác và lại tiếp tục xâm nhập và tấn công (Trần Thị Việt Ngân, 2002). 17 2.8. Giới thiệu khái quát về tôm sú (Panaeus monodon) Tên địa phƣơng: tôm sú, tôm cỏ, tôm he, tôm giang (Trần Minh Anh, 1989). Tiếng Anh: Black tiger shrimp, Tiger prawn, Giant tiger prawn, Grass shrimp, Tumbo prawn (Nguyễn Văn Chung, 2000). Tôm sú là loài có kìch thƣớc lớn nhất của họ tôm he (Penaeidae). Kìch thƣớc lớn nhất có thể đạt đến 290 – 305 mm (200 – 250 gram), trung bính đạt từ 190 – 195 mm, nặng 150 gram. Chúng ƣa sống ở những nơi có đáy bùn cát, độ trong, độ mặn cao và ổn định. Tuy nhiên, tôm sú có khả năng thìch ứng với độ mặn rộng ngay trong thời kỳ trƣởng thành, ví vậy rất thuận lợi cho nghề nuôi tôm trong các đầm mặn, lợ ven biển. Mùa vụ sinh sản từ tháng 11 - 4 năm sau (Bộ Thủy Sản, 1996). 2.8.1. Phân loại Theo Phạm Văn Tính (2001), tôm sú đƣợc định loại nhƣ sau: Ngành: Arthropoda - Ngành chân khớp Lớp: Crustacea - Lớp giáp xác Bộ: Decapoda - Bộ mƣời chân Họ chung: Penaeidae Họ: Penaeidae - Họ tôm he Giống: Penaeus Loài: Penaeus monodon 2.8.2. Vùng phân bố Theo chiều ngang: Phân bố rộng rãi trên thế giới, ở vùng Ấn Độ Dƣơng, Tây Thái Bính Dƣơng, từ Pakistan tới Nhật, từ quần đảo Malaysia đến Úc, đặc biệt phân bố tập trung ở vùng Đông Nam Á nhƣ Việt Nam, Philipines, Indonesia và Malaysia (Trần Minh Anh, 1989). Theo chiều dọc: Ở giai đoạn ấu trùng và ấu niên Penaeus monodon sống nổi, dần thìch nghi sống đáy. Ở vùng cửa sông, tôm ấu niên và thiếu niên sống ở tầng mặt trong khi phần lớn tôm trƣởng thành sống ở mực nƣớc sâu khoảng 70 m (ngoài khơi Philippines), hay 30 – 39 m (vịnh Thái Lan) , ở nhiệt độ là 340 C và độ mặn là 35‰ (Trần Minh Anh, 1989) 18 2.8.3. Vòng đời tôm sú Tôm mẹ họ Penaeidae đẻ trứng ngoài biển sâu. Trứng nở thành ấu trùng, trôi nổi theo dòng nƣớc và đƣợc sóng biển đƣa vào gần bờ, nơi có nƣớc sông ngòi đổ ra tạo thành môi trƣờng nƣớc lợ với độ mặn 15 – 25 ppt. Ấu trùng trải qua nhiều giai đoạn biến thái để thành post-larvae (Hính 2.1). Tổng thời gian từ khi nở đến post- larvae 1 (PL1) kéo dài khoảng 10 – 12 ngày. Tại môi trƣờng nƣớc lợ post-larvae sống khoảng vài tuần rồi bơi ngƣợc ra biển, tiếp tục tăng trƣởng và sinh đẻ, hoàn tất chu trính tăng trƣởng của loài tôm. (Theo Vũ Thế Trụ, 1995) Hình 2.9. Vòng đời phát triển của tôm sú (Panaeus monodon) (Nguồn: Bảng 2.3. Các thời kỳ trong vòng đời của tôm sú (Lục Minh Diệp, 2001) Thời kỳ Bắt đầu lúc Cách sống Kéo dài Kìch thƣớc (mm) (CL) Nơi sống Phôi Thụ tinh Nổi 12-24 giờ Đƣơng kình trứng: 290 m Ngoài khơi Ấu trùng Nở Nổi 20 ngày 0.5-2.2 Ngoài khơi- Vùng triều Ấu niên Hoàn thiện mang Đáy 15 ngày 2.2-11 Cửa sông Thiếu niên Ổn định tỷ lệ thân, phát triển cơ quan sinh dục ngoài Đáy 4 tháng Đực: 11-30 Cái: 11-37 Cửa sông Sắp trƣởng thành Chìn sinh dục, giao vĩ lần đầu Đáy 4 tháng 30-37 37-47 Vùng triều- Ngoài khơi Trƣởng thành Chìn sinh dục hoàn toàn Đáy 10 tháng 37-71 47-81 Ngoài khơi 19 8.2.4. Tính ăn của tôm: theo Lục Minh Diệp (2001). Tình ăn của tôm thay đổi theo giai đoạn phát triển  Giai đoạn nauplius: tôm dinh dƣỡng bằng lƣợng noãn hoàng dự trữ, chƣa ăn thức ăn ngoài. Đến cuối N6, hệ tiêu hóa bắt đâu có sự chuyển động nhu động.  Giai đoạn Zoea: ấu trùng thiên về ăn lọc, ăn mồi liên tục, thức ăn là thực vật nổi chủ yếu là tảo silic nhƣ Skeletonema costatum, Chaetoceros, Navicula….  Giai đoạn Mysis: bắt mồi chủ động, thức ăn chủ yếu là động vật nổi nhƣ luân trùng, N-Copepoda, N-Artemia, ấu trùng động vật và thân mềm  Giai Post-larvea: bắt mồi chủ động, thức ăn là động vật nổi nhƣ Brachionus plicatilis, ấu trùng của giáp xác, của động vật thân mềm nhƣ: Copepoda, Cladocera, Artemia…  Thời kỳ ấu niên đến trƣởng thành: ăn tạp, thiên về thức ăn động vật nhƣ giáp xác, nhuyễn thể, giun nhiều tơ, cá nhỏ, một số loài rong tảo, mùng xác hữu cơ, xác động vật thực vật chết, thân hạt thực vật chết… Bảng 2.4. Các yếu tố môi trƣờng tối ƣu cho tôm sú phát triển Số thứ tự Các thông số tối ƣu Penaeus monodon 1 pH 7,7 – 8,5 2 Nhiệt độ 250C – 300C 3 Oxy hòa tan 4 mg/l 4 Nitrite < 0,1 mg/l 5 Độ mặn 15 – 25‰ (Theo Chanratchakook P., 1995 và Brock J.A., Main K.L., 1994). 2.8.4. Đặc điểm hệ thống miễn dịch của tôm Môi trƣờng nƣớc gồm một loạt các thông số tác động đến sự sinh trƣởng và tái sản xuất của sinh vật. Ở điều kiện bính thƣờng thí giữa sinh vật (vật chủ), nguồn bệnh và môi trƣờng giữ trạng thái cân bằng, bất cứ sự phá vỡ cân bằng nào đều có thể gây bệnh. Trong hầu hết các trƣờng hợp, nguồn gốc chình của việc phát sinh bệnh là vấn đề môi trƣờng dù rằng trong bản thân nội tại của vật chủ có sự tồn tại của mầm bệnh, đây không nên xem là nguyên nhân chình sinh ra bệnh. Cơ chế kháng bệnh của tôm chủ yếu là miễn dịch không đặc hiệu. Điều này có hạn chế so với động vật có xƣơng sống do sự khác biệt tiến hoá biểu hiện ở chỗ không có và không tạo ra đƣợc kháng thể đáp ứng lại kháng nguyên lạ xâm nhập. Các phân tử có hoạt tình miễn dịch trong huyết tƣơng (hemolymph) của tôm gồm hai dạng chủ yếu là huyết bào (hemocyte) và các phân tử lectin. 20 Từ máu của giáp xác có thể phân lập đƣợc ba nhóm tế bào là bạch cầu không hạt, bạch cầu bán hạt và bạch cầu có hạt. Trong đó bạch cầu không hạt chủ yếu là những thực bào loại bỏ các thể lạ xâm nhập bao gồm virus, vi khuẩn và các tế bào nấm. Số lƣợng tế bào thực bào chiếm từ 2 - 28 % trong tổng số các tế bào máu. Sự thực bào có thể xảy ra tại nơi bị tổn thƣơng, trong các mô và cơ quan lọc của hệ thống tuần hoàn và đôi khi cả chình trong thể dịch. Hiệu quả của sự thực bào phụ thuộc vào tác nhân xâm nhập, cũng nhƣ các yếu tố sinh lý của ký chủ và môi trƣờng. Bạch cầu bán hạt đóng vai trò đầu tiên trong việc phát hiện và bắt giữ các thể lạ có kìch thƣớc lớn, và trợ giúp cho hoạt động thực bào thông qua sự hoạt hóa của hệ thống Pro-phenoloxydase. Kết quả của quá trính hoạt hóa này là các sản phẩm oxy hoá đƣợc hính thành có hoạt tình cao và do đó rất độc đối với vi sinh vật. Ngoài các bạch cầu kể trên thí ở giáp xác có các tiểu quần thể bạch cầu đảm nhiệm chức năng nhƣ tế bào diệt tự nhiên, tiêu diệt tế bào ung thƣ, tế bào nhiễm virus và tế bào ngoại lai. Lectin là phân tử glycoprotein có khả năng gắn với phần đƣờng của các phân tử khác, đặc biệt ở các tác nhân lạ. Điều kỳ lạ là vi khuẩn, virus, độc tố cũng có thể có lectin bề mặt. Các phân tử lectin này một mặt có thể giúp nối kết tác nhân lạ với huyết bào tôm, hoạt hóa chúng làm tăng hoạt động thực bào và hoạt tình kháng khuẩn. Mặt khác vi khuẩn, virus cũng có thể sử dụng lectin để sáp nhập vào tế bào tôm ở vị trì các thụ thể để khởi đầu cho quá trính nhiễm trùng. Nhƣ vậy tôm cũng có đáp ứng miễn dịch tế bào và dịch thể đối với tác nhân virus nhƣng không có tế bào tạo ra kháng thể và không có sự bảo vệ đặc hiệu chống lại tác nhân lạ. Ví vậy sự nhiễm virus dai dẳng tồn tại hiển nhiên trong cơ thể tôm. Ví thế việc tăng cƣờng sức đề kháng cho các đối tƣợng nuôi thủy sản thuộc nhóm giáp xác không thể dựa vào việc sử dụng các loại vaccin mà chủ yếu là các biện pháp tăng cƣờng hiệu quả đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu thông qua cải thiện điều kiện môi trƣờng nuôi và sử dụng các chất kìch thìch miễn dịch. 2.9. Những biểu hiện của bệnh Đặc trƣng của bệnh: có các đốm trắng ở mặt trong vỏ kitin, đƣờng kình 0,2 – 3 cm, triệu chứng bệnh tự nhiên: suy giảm đột ngột lƣợng thức ăn tiêu thụ, lớp vỏ kitin lỏng, thân thƣờng chuyển sang màu đỏ hồng. 21 Đặc điểm của mô học: nhân phồng do sự phát triển và tìch lũy virion bên trong nhân. Đây là dấu hiệu đặc trƣng của bệnh, có mặt các thể ẩn ƣu kiềm trong nhân tế bào biểu bí, ruột trƣớc mang và hệ lympho. Mô đìch của virus là những mô có nguồn gốc ngoại bí (biểu bí, da, thần kinh, tuyến anten …) và trung bí (cơ, gan, tụy và hệ tiêu hóa) (Stephanie D,1996; trìch dẫn bởi Văn Thị Hạnh, 2001). Tuy nhiên cũng cần phân biệt những trƣờng hợp bệnh lý giống nhƣ bệnh đốm trắng. Trong trƣờng hợp, những đốm trắng xuất hiện loang lỗ trên thân tôm và tôm chỉ chết rải rác hoặc kéo dài, khi lột xác xong, các đốm trắng bong ra khỏi vỏ và tôm hoạt động trở lại bính thƣờng. Dấu hiệu này là do pH cao hoặc do tôm bị nhiễm vi khuẩn ( benhdomtrang.htm). Hình 2.10: Biểu hiện của tôm khi bị nhiễm WSSV (Nguồn: 2.10. Một số phƣơng pháp phát hiện WSSV  Phƣơng pháp mô học  Phƣơng pháp lai phân tử  Phƣơng pháp PCR  Phƣơng pháp miễn dịch 22 PHẦN 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP TIẾN HÀNH 3.1. Thời gian và địa điểm Từ 01/03/2006 đến 20/07/2006 tại phòng Công Nghệ Tế Bào Động Vật, Viện Sinh Học Nhiệt Đới 3.2. Vật liệu 3.2.1. Một số phân lập WSSV từ tôm nhân qua tế bào Sf9 3.2.2. Kháng thể:  Kháng thể sơ cấp: Kháng thể đa dòng đặc hiệu với virus WSSV (K1) đƣợc sản xuất tại phòng Công nghệ tế bào động vật, Viện sinh học Nhiệt đới.  Kháng thể thứ cấp: IgG kháng huyết thanh thỏ kháng IgY, đƣợc đánh dấu enzyme Peroxidase (K2) (A 9046- SIGMA). 3.3. Hóa chất và thuốc thử 3.3.1. Các dung dịch gốc để thực hiện SDS- PAGE  Monomere solution (30.8 % T, 2.7% C)  4X Running Gel Buffer (1.5 M Tris HCl, pH 8.8)  4X Stacking Gel Buffer (0.5 M Tris HCl, pH 6.8)  SDS 10%  Ammonium Persulfate 10%  2X Treatment buffer (0.125 Tris HCl, 4% SDS, 20% Glycerol, 0.2M DTT, 0.02% Bromophenol Blue, pH 6.8)  Tank buffer ( 0.025M Tris HCl, 0.1% SDS, 0.192M Glycine, pH 8.3) 3.3.2. Các dung dịch gốc để nhuộm gel  Dung dịch nhuộm (0.025% Coomassie brillant blue R250, 40% Methanol, 7% acid acetic)  Dung dịch giải nhuộm I (Destaining solution I) (40% Methanol, 7% Acid acetic)  Dung dịch giải nhuộm II (Destaining solution II) (55 Methanol, 7% Acid acetic) 23 3.3.3. Các dung dịch gốc để thực hiện kỹ thuật Western - Blotting  Towbin transfer buffer ( 25 mM Tris, 192 mM glycine, 20% MeOH, 0.1% SDS)  Phosphate buffer saline (PBS): 10 mM Sodium phosphate, 0.9% NaCl  Tween PBS (TPBS)  Tris buffer saline (TBS): 100 mM Tris/HCl, 0.9% NaCl  Blocking buffer: Tween TBS (TTBS), TTBS có 5% skim milk 3.3.4. Các dung dịch cho hệ thống sinh màu  Peroxidase assay buffer  DAB  CoCl2  Hydrogen peroxidase 3.3.5. Hóa chất dùng trong phƣơng pháp Dot - Blot  Đệm rửa (A1): 10 mM Na2 H PO4 pH 7.2, 150 mM NaCl.  Đệm rửa (A2): 0.05% Tween 20 trong dung dịch A 1.  Dung dịch Bloking (B): 1% Casein trong dung dịch A 2.  Dung dịch cơ chất và thuốc nhuộm (DAB): DAB 0.01 % /0.03% H2O2 3. 3.6. Hóa chất dùng sắc ký lọc gel  Gel “Biogel P100”  Dung dịch đệm phosphate 3.4. Dụng cụ và thiết bị sử dụng trong phòng thí nghiệm:  Bộ điện di The Mini Protean 3 cell  Bộ nguồn chạy điện di  Tủ lạnh -200C, 40C  Máy sắc ký lọc gel: Biologic LP System (731-8300 “100/120v”)  Máy đo pH  Cân thƣờng, cân điện tử  Máy vortex  Beccher, pipet, các loại micropipette, tube eppendoft, găng tay cao su… 24 3.5. Phƣơng pháp 3.5.1. Kỹ thuật điện di Sodium dodecylsulfate–Polyacrylamide gel (SDS- PAGE) 3.5.1.1. Nguyên tắc SDS Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE) là phƣơng pháp điện di đứng để phân tách đƣợc các thành phần protein theo trọng lƣợng phân tử. Gel acrylamide là lƣới gel đƣợc hính thành do các sợi polymer của acrylamide (polyacrylamide) liên kết lại với nhau bằng các cầu nối đồng hóa trị (khác với lƣới gel của agarose là sự liên kết các sợi polymer phân tử đƣờng bằng các cầu nối không đồng hóa trị). Gel polyacrylamide đƣợc pha từ hai thành phần chình là acrylamide và biacrylamide Hình 3.1: Cơ chế hóa học về sự hình thành polyacrylamide (Nguồn: Các sợi polyacrylamide đƣợc hính thành nhờ tác nhân hóa học hay tác nhân quang học. Có hai tác nhân hóa học cần thiết đó là: Ammonium persulfate làm vai trò chất peroxide khởi động (innitator peroxide) và quaternary amine. N,N,N’,N- tetramethylethylenediamine( TEMED) làm vai trò tác nhân xúc tác. Tác nhân quang học là ánh sáng UV bƣớc sóng dài phối hợp với riboflavin làm tác nhân khởi động. Và TEMED làm tác nhân xúc tác. Sự hính thành polyacrylamide để tạo lƣới gel là một quá trính có sinh nhiệt. Do vậy, cần phải tối ƣu hàm lƣợng tác nhân khởi động và tác nhân xúc tác để quá trính này hoàn tất không nhanh quá, mà trong vòng từ 20-60 phút là vừa 25 Hình 3.2: Hình cắt đứng (A) và cắt ngang (B) của miếng gel polyacrylamide (Nguồn: macampbell@davidson.edu) Nhờ Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) hoạt động nhƣ một chất tẩy mà làm biến tình đƣợc protein bằng cách bọc quanh phân tử protein. Ví vậy đã tạo thành một lớp bọc điện tìch âm chung quanh phân tử protein, phân tử protein lúc này trở thành dạng que và mang điện tìch âm nhiều hay ìt tùy thuộc vào chi