Ngày 10/12/2013, tại Việt Nam, Liên minh Nuôi trồng thủy sản toàn cầu (GAA) đã tổ chức 1 buổi hội thảo trực tuyến “Hội chứng tôm chết sớm (EMS): Quản lý dịch bệnh gây tôm chết hàng loạt. Hội thảo có phần trình bày của Chủ tịch GAA, Giáo sư George Chamberlain và trả lời hỏi đáp của Giáo sư Donald Lightner từ Đại học Arizona (Hoa Kỳ) về EMS.

Sau đây là một số nội dung chính của buổi hội thảo:

EMS - hội chứng tôm chết sớm, hay còn gọi là hội chứng hoại tử gan tụy cấp tính (AHPNS) – là một dịch bệnh phá hủy hệ tiêu hóa của tôm và làm tôm chết sau 30 ngày thả nuôi. EMS lần đầu tiên được phát hiện ở Trung Quốc vào năm 2009, bùng phát ở Việt Nam năm 2010, sau đó xuất hiện ở bán đảo Malaysia và phía đông Malaysia (khu vực phía bắc của đảo Borneo) năm 2011. Dịch bệnh này xuất hiện ở Thái Lan năm 2012 và lan sang Mexico năm 2013. Hiện đã có thông tin về dịch EMS bùng phát ở Ấn Độ tuy nhiên thông tin này chưa được chính thức xác nhận.

EMS đã ảnh hưởng như thế nào tới ngành nuôi tôm toàn cầu?

Năm 2013, sản lượng tôm thế giới giảm khoảng 15% so với năm 2011. Nếu ngành dự kiến tăng trưởng 5%/năm, sản lượng thực tế dưới mức kỳ vọng 23%. Sản lượng tôm toàn cầu dự kiến đạt khoảng 4 triệu tấn/năm. Nếu giảm 25%, có nghĩa là giảm 1 triệu tấn. 1 triệu tấn tương đương với 1 tỷ kilogram. Giả sử 5 USD/kg, ngành nuôi tôm nuôi đã mất khoảng 5 tỷ USD.

Một trong những bước tiến đầu tiên trong nghiên cứu về EMS là xác định được những dấu hiệu cơ bản của bệnh. Điều này rất quan trọng vì người nuôi thường coi bất kỳ bệnh nào xuất hiện ngay sau khi thả nuôi đều là EMS. Sau khi các dấu hiệu cơ bản được xác định, giai đoạn cấp tính được cho là giai đoạn sinh ra độc tố, xuất hiện hoạt động khác thường ở gan tụy và làm suy yếu các tế bào biểu mô hình ống. Sau giai đoạn cấp tính là giai đoạn cuối của bệnh, lúc này vi khuẩn có cơ hội tấn công gan tụy đã bị tổn thương, khiến tôm chết. Bước tiếp theo là xác định xem bệnh có thể lây truyền sang các con tôm khác hay không.

Trong giai đoạn đầu của nghiên cứu về EMS, có một phát hiện lớn về tác nhân gây bệnh. Một số người cho rằng đó là do 1 loại virut, một số người khác cho rằng đó là một chất độc. Tảo độc, chất tiêu diệt thủy sản có vỏ và những chất độc ở đất đều được cho là những nguyên nhân gây bệnh. Tất cả các tác nhân này đều được chứng minh sẽ khiến tôm chết. Cũng có nhiều nghiên cứu về mức độ lan truyền bệnh EMS bằng cách sử dụng mô tôm đông lạnh nhưng không thành công. Sau đó, vào mùa hè năm 2012, Quỹ Nuôi trồng có trách nhiệm (Responsible Aquaculture Foundation) và Ngân hàng Thế giới đã đề xuất một đoàn công tác đến Việt Nam điều tra về dịch bệnh ở các trại ương giống và các trại nuôi. Đoàn đã rất tích cực trong việc cung cấp nhiều thông tin về diễn biến của bệnh và lấy mẫu tôm bệnh. Sau đó, đã có một bước tiến lớn ở Việt Nam khi TS. Trần Hữu Lộc thực hiện thành công việc truyền bệnh sử dụng mô tươi. Mô tươi được cấy vào tôm khỏe trong vòng 5 ngày và khiến tôm mang các dấu hiệu điển hình của bệnh EMS. Mô này chỉ hoạt động khi mô dạ dày từ tôm bị bệnh EMS được cấy vào tôm khỏe, điều này cho kết luận rằng EMS là 1 bệnh truyền nhiễm do tác nhân vi khuẩn được tìm thấy ở dạ dày tôm bệnh gây ra. Mầm bệnh tấn công dạ dày tôm và sinh ra chất độc phá hủy gan tụy của tôm.

Các nghiên cứu sâu hơn từ phòng thí nghiệm của Giáo sư Lightner tại Đại học Arizona cho thấy vi khuẩn gây bệnh được xác định là Vibrio parahaemolyticus. Nghiên cứu của ông cũng chứng tỏ dòng vi khuẩn V. parahaemolyticusgây bệnh trên tôm không chứa chất độc gây bệnh cho người. Điều này có nghĩa là vi khuẩn không ảnh hưởng tới người. Nghiên cứu này cũng mở đường cho các thử nghiệm chẩn đoán dựa trên kỹ thuật sao chép sinh hóa (PCR) để xác định bệnh ở trại ương giống và vật nuôi. Thử nghiệm chẩn đoán dự kiến sẽ được áp dụng cho phòng thí nghiệm tư nhân đầu tháng 1/2014.

Việc nghiên cứu một căn bệnh do vi khuẩn tương tự gây ra cũng rất quan trọng. Ví dụ, vi khuẩn phát quang Vibrio có tên gọi là “Vibrio harveyi” đã phá hủy ngành nuôi tôm ở Philippines vào đầu những năm 1990. Một số bài học liên quan cũng được rút ra từ nghiên cứu này. Ví dụ, ở trại ương giống, người ta phát hiện Vibrio harveyi tấn công trứng tôm. Người ta buộc phải rửa trứng để khi ấu trùng được ương, ấu trùng sẽ có tỉ lệ sống nhiều hơn. Điều này có nghĩa là việc kiểm soát cơ sở ương giống sẽ rất quan trọng trong việc ngăn ngừa EMS phát tán từ giống bố mẹ sang tôm post.

Tiếp tục đề cập đến một số kinh nghiệm thực tế về EMS thông qua thông tin được chia sẻ vào tháng 10/2013 bởi Agrobest, một trại nuôi tôm lớn ở Malaysia do Noriaki Akazawa quản lý. Ông Akazawa đã mô tả Agrobest đã tăng dần sản lượng tôm sú như thế nào tuy nhiên khi nó chuyển sang tôm chân trắng, sản lượng tăng nhanh hơn đạt 11.000 tấn cuối năm 2009. Sau đó, đầu năm 2010, trại nuôi bị thiệt hại bởi EMS, sản lượng bị giảm xuống 1 nửa. Sự bùng phát dịch ở Agrobest có liên quan tới lô tôm post từ một trại ương giống. Một số trại nuôi khác có dịch bệnh cho thấy mật độ tảo xanh quá nhiều, khiến nồng độ pH trong ao cao. Bằng cách kiểm soát chặt chẽ ao nuôi để kiểm soát không cho tảo phát triển quá mạnh, kiểm soát bùn đáy và chất lượng nước, Agrobest đã có thể phục hồi dần dần và tăng sản lượng lên 14 tấn/ha. Tuy nhiên sau đó, giữa năm 2013, trại nuôi này lại bị thiệt hại do dịch EMS bùng phát lần hai và phải tìm ra các giải pháp kiểm soát mới. Các cuộc thử nghiệm ở Agrobest chỉ ra rằng tôm sú không bao giờ bị nhiễm EMS, ngay cả khi chúng được nuôi trong các ao gần với ao nuôi tôm chân trắng bị bệnh. Các trại nuôi chủ yếu nhập tôm post từ tôm giống bố mẹ tự nhiên, rất nhiều trong số đó bị nhiễm Baculovirus và các bệnh khác. Trại nuôi gặp khó khăn trong việc mua đủ tôm sú post sạch bệnh để đáp ứng chỉ tiêu sản lượng. Một nguồn tôm sú post tin cậy sạch bệnh là rất cần thiết đối với trại nuôi.

CP Group đã có nhiều thử nghiệm về EMS và doanh nghiệp này đã thành lập một trung tâm để thử nghiệm nhiều cách chữa trị khác nhau cho tôm nhiễm bệnh. Phòng thí nghiệm của Giáo sư Lightner cũng có một trung tâm tương tự. Hoạt động của CP và Giáo sư Lightner đang đóng góp những thông tin hữu ích về khả năng chữa bệnh EMS. Một trong những điều mà họ rút ra được là mầm bệnh Vibrio parahaemolyticusphát triển rất nhanh. Trên thực tế, nó có thể nhanh chóng cạnh tranh với các vi khuẩn khác. Khi ao nuôi được tẩy trùng bằng clo trước khi thả nuôi để diệt khuẩn, V. parahaemolyticus có thể phục hồi nhanh hơn nhiều các vi khuẩn cạnh tranh, do vậy bệnh này có thể phát triển mạnh hơn sau khi khử trùng bằng clo. Nếu không sử dụng kịp thời vi khuẩn có lợi để khôi phục tính đa dạng của cộng đồng vi khuẩn, nó có xu hướng xâm lấn tới bề mặt. Vi khuẩn này được tìm thấy ở đáy ao và sản xuất ra chất độc cực mạnh nhưng vi khuẩn này không sinh ra độc tố cho tới khi chúng đạt được một mật độ nhất định. Chúng không sinh ra độc tố cho tới khi chúng có sức phá hủy đủ mạnh. Do vậy EMS được coi là “Tác nhân gây chết tôm hoàn hảo”.

Yếu tố thuận lợi và không thuận lợi cho EMS phát triển

Tập đoàn CP phát hiện ra một số điểm thuận lợi và không thuận lợi cho EMS. Ví dụ, EMS không ưa độ mặn thấp. Với độ mặn dưới 5/1000, EMS không phải là một vấn đề, do đó các trại nuôi may mắn nằm gần nguồn nước ngọt dường như không gặp vấn đề với bệnh EMS. Với độ mặn trên 5/1000, EMS sẽ nhanh chóng trở thành một vấn đề, nếu độ mặn tăng lên 10/1000 EMS sẽ có tác động mạnh nhất. Nhiệt độ cũng là một yếu tố tác động đến EMS. EMS ưa thời tiết nóng và môi trường nước ấm và phát triển nhanh hơn rất nhiều khi gặp những điều kiện này. Cũng tương tự như thế với độ pH, mức độ pH cao khiến tảo xanh phát triển dày đặc và EMS rất ưa môi trường nhiều tảo. EMS cũng ưa các loại phân bón sử dụng trong ao nuôi như urea, nitrogen, carbon và phosphorous, những loại này được sử dụng để khích thích sự phát triển của sinh vật nổi trong ao. Chất dinh dưỡng cũng có thể thúc đẩy sự phát triển của các khuẩn gây bệnh EMS. EMS ưa nguồn nước chảy ra – vào nơi tập trung nước của các ao nuôi hơn nước ngầm hoặc nước dẫn từ ngoài biển vào. EMS sẽ trở nên nghiêm trọng hơn ở những khu vực có các trại nuôi sử dụng cùng một khu vực mặt nước, đặc biệt là nhiều trại nuôi lấy nước và xả nước thải trên cùng một nhánh sông.

Tập đoàn CP cũng phát hiện ra rằng tôm nuôi trong lồng đặt cách xa đáy ao có ít nguy cơ bị nhiễm EMS hơn. Khuẩn gây bệnh EMS ưa phát triển ở môi trường đáy ao. Nếu tôm được giữ cách xa đáy ao, chúng sẽ ít có nguy cơ phơi nhiễm bệnh hơn. Ngoài ra cũng có một số thực thể thường là nơi tập trung khuẩn gây bệnh. Ví dụ như bryozoan, một loại động vật thủy sinh sống trong các hốc đá nhỏ dưới đáy ao, chuyên lọc nước để lấy thức ăn và có xu hướng tập trung vi khuẩn gây bệnh trong cơ thể. Tôm có thể bị nhiễm khuẩn  này khi ăn bryozoan.

Tại Thái Lan, tập đoàn CP phát hiện ra EMS phổ biến nhất không phải tại vùng duyên hải nơi nước nuôi tôm thường được dẫn trực tiếp từ biển vào, hay khu vực sâu trong đất liền nơi có độ mặn thấp hơn. Khu vực bị EMS tấn công mạnh nhiều nhất là vùng đất nằm giữa hai vùng trên, nơi có nguồn nước lợ và nhiều trại nuôi bơm dẫn nước vào và xả thải trong cùng một nguồn nước. Đây là khu vực khuẩn EMS tập trung nhiều nhất và gây bùng phát nhiều đợt dịch.

Về vấn đề quản lý dịch bệnh, CP đã xem xét lại các chiến lược quản lý độ mặn và an toàn vệ sinh vì bệnh do vi khuẩn chứ không phải virut gây ra. Với những bệnh do virut gây ra, chúng ta kiểm soát vật chủ - và vi khuẩn – do vi khuẩn không phát triển bên ngoài vật chủ. Ví dụ với virut gây bệnh đốm trắng, nếu chúng ta tránh không cho giáp xác mang khuẩn vào ao nuôi thì chỉ trong một số ngày các virut tự do sẽ không phát triển được. Tuy nhiên, vi khuẩn gây bệnh EMS lại là trường hợp khác hẳn, khuẩn này sống trong môi trường nước, bên ngoài vật chủ.

Cách nào để phòng tránh EMS?

Hãy xem lại một số các biện pháp có hiệu quả.

1. Nuôi tôm cỡ lớn hơn dường như ít bị nhiễm dịch hơn. Điều đó không có nghĩa là chúng được miễn dịch, mà là do cách thức cho tôm ăn ở những giai đoạn đầu phát triển khác với cách cho tôm trưởng thành hơn ăn. Tôm trưởng thành hơn ít bị phơi nhiễm bệnh EMS hơn vì chúng ăn thức ăn theo cách khác. Do đó, một trong những kỹ thuật là sử dụng công nghệ nuôi trong hệ thống nước chảy hoặc nuôi ương trước khi thả tôm vào nuôi trong ao.

2. Chuyển sang nuôi loài khác. Tôm sú dường như ít bị nhiễm EMS hơn tôm chân trắng. Điều đó không có nghĩa là chúng được miễn dịch. Các thí nghiệm cho thấy tôm chân trắng vannamei và tôm sú monodon đều chết khi ăn thức ăn có EMS, nhưng khi nuôi trong ao, tôm sú ít bị ảnh hưởng hơn. Lại một lần nữa điều này có thể cũng liên quan đến phương pháp cho tôm ăn. Điều này có thể dẫn đến sự phục hồi của tôm sú.

3. Nuôi ghép cá rô phi với tôm, giống như phương pháp nuôi ghép hai loài này đế tránh virut gây bệnh đốm trắng.

4. Việc sử dụng công nghệ sinh học biofloc để đa dạng hóa quần thể sinh vật trong các ao nuôi tôm cũng được quan tâm rất nhiều. Tuy chưa có các nghiên cứu giám sát về phương pháp này, nhưng trong khuôn khổ nhóm công tác của Ngân hàng Thế giới/Quỹ Nuôi trồng thủy sản có trách nhiệm, chúng ta đã được nghe rất nhiều ví dụ về việc biofloc giúp tôm ít bị nhiễm EMS hơn. Điều này khá hợp lý bởi việc xuất hiện nhiều loài cạnh tranh với nhau trong ao nuôi sử dụng biofloc có thể thay thế khuẩn gây bệnh EMS.

Theo báo cáo từ Trung Quốc, các ao nuôi tôm thâm canh cỡ nhỏ có ít bùn và độ mặn giảm xuống còn 4/1000 đã thả nuôi tôm thành công với mật độ 450 con tôm post/m2. Tôm cho năng suất cao thậm chí cả khi có xuất hiện bệnh EMS. Ngoài ra, hệ thống lọc tuần hoàn cũng được sử dụng để tránh EMS.

5. Nuôi tôm đã kháng được bệnh EMS. Kỹ thuật này đã được sử dụng thành công trong nuôi tôm kháng lại bệnh Taura, IMNV và đốm trắng. Có khả năng trong tôm tồn tại gen kháng EMS nên biện pháp nuôi tôm đã kháng được EMS có thể mang lại hiệu quả.

Phần Hỏi & Đáp

Tiến sĩ Lightner đã trả lời một số câu hỏi liên quan đến EMS:

Câu hỏi: Độc tố đang gây chết tôm là gì?

Tiến sĩ Lightner: Phòng thí nghiệm của tôi đang tiến hành nghiên cứu về vấn đề này. Hiện tại chúng tôi chưa thực sự xác định được độc tố đó là gì và vẫn đang tiếp tục nghiên cứu. Cho đến giờ, chúng tôi mới chỉ đoán rằng đó là một loại protein.

Câu hỏi: Liệu Ấn Độ có bị EMS?

Tiến sĩ Lightner: Phòng thí nghiệm của tôi đang làm việc với các cơ quan ở Ấn Độ và cố gắng để khẳng định liệu nước này có bị bệnh EMS. Không may là hầu hết các mẫu tôm chúng tôi nhận được cho đến nay đều bị nhiễm virus gây bệnh đốm trắng nên chúng tôi không thể khẳng định Ấn Độ có bị EMS không.

Câu hỏi: Có một số thông tin cho rằng thực khuẩn hoặc plasmid (ADN dạng mạch kép) ảnh hưởng đến độc tố của vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus. Vậy riêng dòng Vibrio có đủ để gây bệnh EMS, hay phải có cả sự tham gia của một vi khuẩn khác nữa, ví dụ như thực khuẩn?

Tiến sĩ Lightner: Chúng tôi đã rất vui mừng khi phát hiện một thực khuẩn kết hợp với vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus. Chúng tôi nghĩ rằng thực khuẩn này có thể liên quan đến độc tính của virut này và EMS, tuy nhiên, thực tế không phải vậy, do đó một số thông báo được phòng thí nghiệm công bố lúc đầu là không chính xác.

Chúng tôi cũng đang tiến hành nghiên cứu với những vật liệu được gọi là "contigs" bởi chúng tôi không biết nếu plasmid hoặc các loại vật liệu truyền nhiễm khác có khả năng gây EMS hay không. Các xét nghiệm PCR đối với EMS được dựa trên vật liệu được chúng tôi đặt tên là “contig-89”, và chúng tôi cho rằng phiên bản thương mại của thử nghiệm đó sẽ sẵn sàng để sử dụng vào đầu tháng 1 năm 2014. Chúng tôi đã phát hiện EMS trong trại giống tôm post từ một số quốc gia, nhưng EMS dường như không gây bệnh tại các trại giống

Câu hỏi: Một chủng vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus có gây bệnh EMS không, hay phải nhiều chủng mới gây bệnh?

Tiến sĩ Lightner: Chúng tôi đang tìm kiếm những sự khác biệt dù rất nhỏ giữa các chủng Vibrio parahaemolyticus đang gây bệnh EMS. Những sự khác biệt này vô cùng nhỏ. Chúng đều là khuẩn Vibrio parahaemolyticus nhưng lại có chút khác nhau khi phản ứng trong thí nghiệm PCR khi chúng tôi dùng các vật liệu khác nhau thí nghiệm đối với các phần khác nhau của gen extrachromosomal (plasmid chứa ADN nằm ngoài nhiễm sắc thể). Chỉ có một chủng gây nên dịch bệnh toàn cầu này, nhưng các chủng chỉ khác nhau rất ít.

Thông tin khác từ Phần Hỏi & Đáp

• Có thể không phải khuẩn Vibrio parahaemolyticus được truyền trong thức ăn nuôi tôm thương phẩm, bởi thức ăn đã qua xử lý nhiệt và không có khả năng mang mầm bệnh.

• Thí nghiệm nhiều lần cho thấy mô đông lạnh không thể truyền bệnh cho tôm trong tình trạng khỏe mạnh, thí nghiệm thậm chí còn cho kết quả rõ hơn với hàu đã nhiễm khuẩn Vibrio parahaemolyticus và V. vulnificus. Hàu được cấp đông và giữ trong kho lạnh trong 3 tuần làm giảm vi khuẩn tới mức không còn xuất hiện. Tôm NK đông lạnh được vận chuyển trong 3 tuần có thể an toàn.

• Những lý do chính khiến Indonesia không có dịch EMS là nhờ hạn chế việc NK các sản phẩm tôm sống. Việc vận chuyển động vật sống từ nước này sang nước khác có thể là lý do EMS lây lan sang năm hoặc sáu quốc gia như hiện nay.

Kim Thu (Theo shrimpnews) - Vasep, 19/12/2013

Ghi chú: Dưới đây là bài gốc của ShrimpNews:

ShrimpNews, December 11, 2013

Vietnam: EMS - The Perfect Killer - A Webinar

On December 10, 2013, from Vietnam, the Global Aquaculture Alliance (GAA) aired a one-hour webinar titled “Early Mortality Syndrome: Managing the Perfect Killer”.  It featured a thirty-minute, 53-slide show narrated by GAA President Dr. George Chamberlain and was followed by a thirty-minute question and answer session in which Chamberlain and the University of Arizona’s Dr. Donald Lightner answered questions about the current status of the EMS epidemic.

Following are some excerpts from the webinar:

EMS, early mortality syndrome, also known as AHPNS, acute hepatopancreatic necrosis syndrome, is an epidemic disease that damages the digestive system of shrimp and causes mortality, often within thirty days of stocking.  EMS was first detected in China in 2009.  It moved to Vietnam in 2010 and then jumped to peninsular Malaysia in 2011 and East Malaysia (the northern part of the island of Borneo) in 2011.  It landed in Thailand in 2012, and then, remarkably, jumped all the way to Mexico in 2013.  Now there is news of an outbreak of EMS in India, although it has not been officially confirmed, yet.

How has EMS affected the global shrimp farming industry?  In 2013, the global production of shrimp declined by about 15% from 2011 levels, but considering that the industry was expected to grow by about five percent a year, production was actually 23 percent below market expectations.  In rough numbers, global production of farmed shrimp is about four million metric tons a year.  If it were down 25%, that’s a million metric tons.  A million metric tons is a billion kilograms.  Assuming a value of five dollars a kilogram, that’s a five billion dollar loss to the industry at the farm gate.

One of the first advances in EMS research was identifying the clinical signs of the disease.  This was important because farmers were calling any disease that occurred shortly after stocking “EMS”.  After the clinical signs were identified, an acute phase was recognized in which a toxin was released, causing the hepatopancreas to dysfunction and slough off tubal epithelial cells.  The acute phase lead to a terminal phase in which opportunistic bacteria colonized the damaged hepatopancreas, often leading to mortality.  The next step was to determine if the disease could be transmitted to other shrimp.

In the early period of EMS research, there was tremendous speculation about the possible cause of the disease.  Some were convinced that it was a virus; others though it was a toxin.  Toxic algae, crusticides and soil toxins were all suggested as possible causes.  All of them proved to be dead ends.  Trying to transmit the disease using frozen tissue from dead animals failed.  Then in the summer of 2012, the Responsible Aquaculture Foundation and the World Bank initiated a mission to Vietnam to investigate the disease at hatcheries and farms.  That mission was tremendously helpful in providing a lot of information about the progression of the disease and getting samples of infected animals, and it subsequently led to the breakthrough when Vietnam’s Dr. Loc succeeded in transmitting the disease using fresh tissue.  The fresh tissue was offered to healthy shrimp for five days and induced the typical clinical signs of EMS pathology.  It only worked when stomach tissue from EMS-infected shrimp was fed to healthy shrimp, which lead to the conclusion that EMS was an infectious disease caused by a bacterial agent found in the stomach of sick shrimp.  The pathogen colonizes the shrimp’s stomach and releases a toxin that damages the shrimp’s hepatopancreas.

Further work at Dr. Lightner’s lab at the University of Arizona succeeded in identifying the bacterial pathogen as Vibrio parahaemolyticus.  His work also demonstrated that the strain of V. parahaemolyticus that infected shrimp does not include human toxins, meaning that it does not affect people.  Further work lead to the development of a PCR diagnostic test for identifying the disease in hatchery and farm animals.  The diagnostic test is expected to become available for private sector as early as January 2014.

At this point, it’s valuable to look at an analogous bacterial disease caused by a luminescent Vibrio that essentially shut down the shrimp farming industry in the Philippines in the early 1990s called “Vibrio harveyi”.  Some very relevant lessons have been learned from that research.  For example, in the hatchery, Vibrio harveyi was found to colonize shrimp eggs.  It became very important to rinse the eggs, so that when the nauplii hatched, the nauplii would have a better chance of survival.  This means that controls in the hatchery will probably be very important in preventing EMS from being passed from broodstock to postlarvae.

Now let’s jump to a little practical experience with EMS through some information shared by Agrobest, a large shrimp farm in Malaysia, managed by Noriaki Akazawa, who was part of GOAL 2013 GAA meeting in Paris, France, in October 2013.  Mr. Akazawa described how Agrobest steadily increased its giant tiger shrimp (Penaeus monodon) production, but when it switched to white shrimp (P. vannamei), production increased even more rapidly, jumping to 11,000 metric tons by the end of 2009.  Then, in early 2010, the farm was hit by early mortality syndrome, which basically cut its production in half.  The outbreak at Agrobest was associated with a batch of postlarvae from a particular hatchery.  Other outbreaks at the farm were associated with dense blue-green algal blooms that triggered very high pH levels in the ponds.  By carefully managing the ponds to control algal blooms, bottom sludge and water quality, Agrobest was able to slowly recover and increase production to 14 mertic tons per hectare.  But then, in the middle of 2013, the farm was hit with a second outbreak of EMS and had to develop new management solutions.  Trials at Agrobest showed that tiger shrimp were never infected by EMS, even when they were raised in ponds adjacent to ponds with infected white shrimp.  The farms primary source of postlarvae is from wild broodstock, many of which are infected with monodon baculovirus and other diseases.  The farm found it difficult to buy enough clean tiger shrimp postlarvae to meet its production goals.  A reliable source of pathogen free monodon postlarvae is needed.

The CP Group has done an enormous amount of work on EMS, and it has established a challenge center where it can test a variety of treatments on shrimp that are intentionally exposed to the disease.  Dr. Lightner’s lab has a similar challenge center.  The work at CP and Dr. Lightner’s lab is leading to a vast accumulation of information about possible treatments for EMS.  One of the things that they learned is that the Vibrio parahaemolyticus pathogen grows very fast.  In fact, it can quickly out compete other bacteria.  When shrimp ponds are chlorinated before stocking to eliminate bacteria, V. parahaemolyticus can bounce back much faster than competing bacteria, so the disease can be worse after chlorination—if there isn’t immediate use of an appropriate probiotic to restore the diversity of the microbial community.  It’s also a colonizer and tends to stick to surfaces.  It’s found on the bottom of ponds and produces a very potent toxin, but the colonies don’t release the toxin until they reach a certain density.  They have a quorum sensing capability, which means they only release their toxins when they reach a density of log five or six.  That’s ten to the fifth or ten to the sixth colony forming units, and they do it all at once.  They don’t release the toxin until they can do major damage, giving them the name “The Perfect Killer”.

The CP Group has uncovered some interesting facts about EMS’s likes and dislikes.  For example, EMS does not like low salinities.  At salinities of less that five parts per thousand, EMS is not a problem, so those farms that are fortunately enough to be operating in nearly fresh water seem to have no problems with EMS.  At salinities above five parts per thousand, EMS becomes progressively more of a problem up to ten parts per thousand when it’s pretty much at full strength.  Temperature is another factor that affects EMS.  It likes hot weather and warm water, and multiplies much faster when it gets them.  It seems to be indifferent to pH, but high pH levels favor dense blue-green algae blooms and EMS does well in those blooms.  It also likes pond fertilizers, like urea, nitrogen, carbon and phosphorous, that are used to stimulate the growth of plankton in the pond.  The nutrients may actually inadvertently stimulate the growth of the EMS pathogen.  It likes water that has been flowing in and out of a concentration of ponds better than ground water or water pumped directly from the sea.  EMS is more of a problem in areas where farms share the same surface water, especially where multiple farms are using the same tributary for the intake and discharge of their water.

The CP Group also found that shrimp raised in cages that were off the pond bottom were much less susceptible to EMS.  The pathogen likes pond bottoms because it attaches to surfaces.  If shrimp are kept off the bottom, they have less exposure to the disease.  Then there are certain organisms that tend to concentrate the pathogen.  For example, bryozoans, organisms that live in small calcareous tubes in the bottom of the pond, filter the water and tend to concentrate the pathogen in their bodies.  When the shrimp eat the bryozoans, they can get a lethal dose of the pathogen.

In Thailand, the CP Group has found that the disease has been most prevalent in the intermediate zone, not in the coastal area where water is taken directly from the sea and not in inland areas where the salinities are lower, but in the area between the two where the water is brackish and many farms are pumping and discharging water from the same source.  That’s where the load of the EMS pathogen is the greatest and where the most damaging outbreaks occur.

In terms of managing this disease, we have to rethink our sanitary and hygiene strategies because this disease is caused by bacteria, not a virus.  With viral diseases, we must control the host—and the pathogen—because the pathogen doesn’t replicate outside the host.  For example, with the whitespot virus, if we prevent crustacean carriers from entering the pond then we know that the free viral particles will deactivate with in a matter of a few days.  This is not the case with the EMS pathogen.  It thrives in the water, outside of the host.

How do we move forward?  Let’s review some of the management practices that are working.  One is that larger shrimp seem to be less affected by the disease.  It’s not that they are immune; it’s that the feeding behavior of early stage shrimp is different from that of older shrimp.  Older shrimp are less exposed to the disease because their eating behavior is different.  Therefore, one technique is to use raceways or nurseries to head start the shrimp before releasing them into ponds.  Another technique is to stock postlarvae into cages in the pond and then release them when they get larger.  Another is to use a different species.  Giant tiger shrimp seem to be less affected by EMS than white shrimp.  It’s not that they are immune.  Challenge trials show that when vannamei and monodon are fed a dose of EMS, they both die, but when they’re both put into ponds the giant tiger shrimp seem less affected.  Once again this may be related to feeding behavior.  This could lead to a resurgence in giant tiger shrimp farming.  Another technique is rearing tilapia with shrimp.  This is reminiscent of the strategy of raising shrimp and tilapia together to avoid the whitespot virus.

There’s a lot of interest in the use of bioflocs to diversify the microbial community in shrimp ponds.  There have not been controlled studies on this, but during the World Bank/Responsible Aquaculture Foundation mission to Vietnam, we heard lots of anecdotal evidence about bioflocs making shrimp less susceptible to EMS, which makes sense because presumably the many competing species of bacteria in a biofloc pond would tend to displace the EMS pathogen.

There have also been reports from China that small intensive ponds with little sludge and salinities reduced to four parts per thousand have been successful with stocking densities of up to 450 postlarvae per square meter.  High yields are being achieved, even in the presence of EMS.  There is also some work being done on using recirculating system to avoid EMS.  Another technique is to breed disease resistant shrimp.  This technique has been successful in producing shrimp that are resistant to Taura, IMNV and whitespot.  There does seem to be a genetic component to EMS tolerance, which means breeding for EMS resistance would probably work.

Question and Answer Session

During the question and answer session, Dr. Lightner answered a number of questions:

Question: What is the toxin that is killing the shrimp?

Dr. Lightner: My laboratory is working on that.  We don’t really know what the toxin is at this time.  We’re still working on it.  We think it’s a protein, but that’s about all we know, so far.

Question: Does India have EMS?

Dr. Lightner: My lab has been working with agencies in India and trying to confirm whether or not India has EMS.  Unfortunately, most of the samples that were received to date were so contaminated with the whitespot virus that we have not been able to confirm that India has EMS.

Question: There’s been some talk about the possible presence of a bacterial phage or plasmid affecting the virulence of Vibrio parahaemolyticus.  Is the Vibrio strain alone enough to cause EMS, or is the presence of another pathogen, for example, a bacterial phage, also required?

Dr. Lightner: We were very excited when we found a bacteria phage associated with Vibrio parahaemolyticus.  We thought that it might be related to its virulence and EMS, however, it turned out not to be the case, so some of the early announcements that were made by my laboratory were incorrect.

We are also working with things called “contigs” because we don’t know if plasmids or other kinds of transmissible material are capable of causing EMS.  The PCR test for EMS is based on something that we call “contig-89”, and we think the commercial version of that test will be ready for use as early as January 2014.  We have detected EMS in hatchery postlarvae from some countries, but EMS does not seem to cause disease in hatcheries.

Question: Is one strain of Vibrio parahaemolyticus causing EMS, or are several strains causing it?

Dr. Lightner: We are finding some very minor differences among the strains of V. parahaemolyticus that are causing EMS.  The differences are very, very minor.  They all key out to V. parahaemolyticus, but they do differ slightly in their PCR reaction when we use different primers to different parts of the extrachromosomal genes.  There appears to be just one strain that is causing the global epidemic, but within that strain, there are some very minor differences.

Other Information from the Question and Answer Session

• It’s not likely that Vibrio parahaemolyticus is being transmitted in growout feeds.  The feeds are heat-treated and are not likely to carry the disease.

• Repeated trials show that frozen tissue failed to transmit the disease to healthy shrimp, but maybe even more relevant is some work done with oysters that were infected with Vibrio parahaemolyticus and V. vulnificus.  The combination of freezing and holding oysters in cold storage for three weeks reduced the bacteria to undetectable levels.  Imported frozen shrimp that has been in transit for three weeks should be safe.

• The primary reasons that Indonesia does not have EMS is that it restricts the import of live shrimp products.  The transport of live animals from one country to another is probably why EMS is now in five or six countries.

Sources: 1. Early Mortality Syndrome: Managing the Perfect Killer, a webinar organized by the Global Aquaculture Alliance and sponsored by SeafoodSource.com.  Ho Chi Minh City, Vietnam.  December 10–13, 2013.  2. Bob Rosenberry, Shrimp News International, December 11, 2013.