Nghiên cứu đa dạng vi sinh vật trên loài rong sụn: Tiền đề cho phương thuốc chữa bệnh thối nhũn

Là nghề truyền thống được người dân ở xung quanh vịnh Vân Phong, Cam Ranh và Nha Trang (Khánh Hòa), trong nhiều năm gần đây việc nuôi trồng rong sụn đã góp phần xóa đói giảm nghèo cho cộng đồng ngư dân.

Việc trồng rong sụn hàng chục năm nay, theo TS. Lê Hữu Cường - Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, nhưng người trồng vẫn chỉ trồng theo kinh nghiệm và nhờ cả vào thời tiết có những vụ họ mất trắng vì bệnh thối nhũn ở rong, sợ quá, vụ sau không dám trồng lại, phải để hết nguồn bệnh.

Tìm đến những nghiên cứu cũ, TS. Lê Hữu Cường nhận thấy chưa có sử dụng các phương pháp mới để nghiên cứu về đa dạng vi sinh vật trên cây rong sụn và nguyên nhân gây ra bệnh thối nhũn. Trong khuôn khổ nghị định thư hợp tác giữa Đức và Việt Nam do Văn phòng các Chương trình KH&CN quốc gia hỗ trợ, nhóm nghiên cứu của TS. Lê Hữu Cường đã đề xuất cùng với các nhà khoa học của Trung tâm nghiên cứu biển nhiệt đới (ZMT) đến từ Đức để giải quyết bài toán này bằng công nghệ đang thịnh hành trên thế giới.

Phương pháp mà nhóm sử dụng là giải trình tự gen thế hệ mới (NGS), rDNA amplicon kết hợp với phương pháp sinh học phân tử truyền thống tạo thư viện gen, DGGE (điện di biến tính DNA) – để phân tích DNA hệ gen của tất cả các vi sinh vật từ rong sụn khỏe mạnh và rong bệnh thu mẫu tại các 3 vịnh ở Khánh Hoà cũng như một số vùng ở Ninh Thuận.

Với phương pháp đó, nhóm nghiên cứu biết được quần thể vi sinh vật trên cây rong khoẻ và rong bệnh khác nhau đến 70%. Sử dụng phương pháp phân lập vi sinh, gần 100 chủng vi khuẩn trên cây rong bệnh thối nhũn được phân lập trong số đó, hai chủng vi khuẩn Alteromonas và Tenacibaculum được xác định là nguyên nhân gây ra bệnh thối nhũn ở rong sụn. Qua sàng lọc bằng phương pháp hóa sinh-enzyme, hai loài này tiết enzym thủy phân carrageenan của vách rong sụn, tạo điều kiện các vi khuẩn cơ hội xâm nhập, tấn công làm cây bị thối nhũn, dẫn đến gẫy thân ảnh hưởng sản lượng. Nhiều chi vi khuẩn trên rong bệnh như Vibrio, Pseudoalteromonas, Flavobacterium không có hoạt tính phá vách tế bào rong, mặc dù nhiều công bố cho rằng, các loài thuộc chi này được gây bệnh thối nhũn ở một số nước lân cận.

Trong 2 loài gây bệnh, Alteromonas đã được một nhóm nghiên cứu ở Indonesia công bố hồi năm 2017. Điều đó cho thấy, kết quả của chúng tôi phù hợp với thực tế ở nhiều khu vực khác. Với chủng Tenacibaculum, đây là lần đầu tiên được phát hiện gây ra bệnh thối nhũn ở rong sụn, trước đó, nó chỉ được xác định gây bệnh đốm vàng ở cá. Ở một số khu vực trong nước, việc nuôi xen kẽ hay song song giữa cá và rong cũng nên đề phòng bởi ở rong bệnh có các vi khuẩn gây bệnh cho cá như Tenacibaculum, Vibrio. – TS. Lê Hữu Cường chia sẻ.

Công việc tới đây thực tế mới chỉ đi được một phần ba chặng đường. Một nghiên cứu chỉ thực sự làm hài lòng các nhà khoa học khi có thể tìm kiếm được những chủng vi khuẩn kháng lại vi sinh vật gây bệnh. Dù phải thừa nhận rằng, đây không phải chuyện dễ dàng, đôi khi phụ thuộc vào may mắn nhưng TS. Lê Hữu Cường cùng nhóm nghiên cứu ở cả Việt Nam và Đức thu thập gần 30 loài rong tại các vùng vịnh của Nha Trang, Ninh Thuận và sử dụng phương pháp phân lập vi sinh, nhóm đã có bộ sưu tập hơn 300 chủng vi khuẩn trên các loài rong này. Đây là một trong những đóng góp quan trọng của công trình nghiên cứu. Từ bộ sưu tập này, họ không chỉ tìm được 2 loài vi khuẩn Bacillus có khả năng đối kháng lại được 2 chủng vi khuẩn gây bệnh thối nhũn, mà còn sàng lọc được nhiều vi sinh vật có ý nghĩa đối với ngành công nghệ sinh học (sinh enzyme carrageenanse, fucoidanase, tiết các chất hoạt tính sinh học khác). Sau nghiên cứu này, các nhà khoa học khác có thể sử dụng bộ sưu tập thu được để tiếp tục sàng lọc tùy theo mục đích phục vụ y dược, nông nghiệp…

TS. Lê Hữu Cường hồ hởi nói: “Thành công lớn nhất ở bước này là việc sàng lọc được chủng nấm Bacillus có thể ức chế bệnh trắng nhũn thân ở cây rong sụn và phát hiện hai chủng nấm có hoạt tính y dược như gây độc tế bào ung thư, ức chế các enzyme liên quan đến bệnh tiểu đường, tim mạch, alzheimer, hay sinh chất kháng sinh. Các nấm này thuộc chi Chaetomium, Eurotium, Aspergillus…

Các kết quả này có thể trở thành tiền đề quan trọng cho những nghiên cứu tiếp theo với tính ứng dụng cao hơn mà việc đầu tiên chính là có thể tạo ra các chế phẩm sinh học chứa Bacillus giúp phòng ngừa bệnh thối nhũn rong, chế phẩm chứa nấm Chaetomium phòng bệnh cây trồng, chế phẩm chứa Eurotium làm probiotic cho động vật và người.

“Ngoài các phương pháp truyền thống để hạn chế bệnh thối nhũn rong, các phương pháp bón phân hóa học, hay hồ chế phẩm với dịch chiết rong nâu chưa phù hợp với tình hình sản xuất hiện tại. Chế phẩm sinh học sẽ bổ sung các chủng vi khuẩn Bacillus đối kháng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh (tiết enzyme phá vách tế bào) rong và đảm bảo an toàn cho môi trường biển” – TS. Lê Hữu Cường giải thích. Ông cũng cho biết, để áp dụng thực tế cũng cần thêm một bước nghiên cứu nữa liên quan đến phương thức, liều lượng sử dụng để đảm bảo chế phẩm không gây ra những tác động thứ cấp.

Bên cạnh đó, việc vượt qua những thói quen canh tác truyền thống của người nông dân cũng không dễ dàng. Các nhà khoa học có thể sẽ phải tiến hành các thử nghiệm thực tế, chứng minh được hiệu quả kinh tế cụ thể mới có thể thuyết phục người dân.

Một thành quả khác thu được từ bộ sưu tập hơn 300 loài vi sinh vật mà nhóm nghiên cứu phát hiện ra chính là 3 chủng nấm thuộc Chaetomium, Aspergillus và Eurotium được dự đoán có tính ứng dụng cao, và có thể mang lại hiệu quả kinh tế khi phát triển sản phẩm và sử dụng chúng. TS. Lê Hữu Cường tiết lộ: “Ba chủng nấm này đã được các nhà khoa học chứng minh an toàn về mặt sinh học và được sử dụng đề gia tăng giá trị dinh dưỡng với các hoạt chất có lợi cho các sản phẩm nông sản. Chúng tôi chưa tìm thấy có tài liệu nào ở Việt Nam công bố 3 loại nấm nội sinh này trong cây rong biển. Vì thế, nó có ý nghĩa cả về khoa học lẫn thực tiễn”. Trong tương lai, TS. Cường dự kiến sẽ tiếp tục phát triển thêm các nghiên cứu khác theo hướng ứng dụng 2 loại nấm này trong thực tế và sàng lọc thêm các loại vi sinh vật có ích theo các hướng từ bộ sưu tập vi sinh vật mà ông và nhóm nghiên cứu đã dày công xây dựng.