Evaluation of Environmental Treatment and Antimicrobial Activity of Probiotic Bacteria from Aquaculture Ponds Against Flavorbacterium columnare

Date Received: 10-02-2025

Date Accepted: 26-06-2025

Date Published: 27-06-2025

##submissions.doi##: https://doi.org/10.31817/tckhnnvn.2025.23.6.04

Views

36

Downloads

7

Issue: Vol. 23 No. 6 (2025): Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam

Section:

CHĂN NUÔI – THÚ Y – THỦY SẢN

How to Cite:

Hoài, T., Hoa, D., Trinh, T., Nhinh, D., Hong, D., Chung, D., & Yen, N. (2025). Evaluation of Environmental Treatment and Antimicrobial Activity of Probiotic Bacteria from Aquaculture Ponds Against Flavorbacterium columnare. Vietnam Journal of Agricultural Sciences, 23(6), 734–743. https://doi.org/10.31817/tckhnnvn.2025.23.6.04

Evaluation of Environmental Treatment and Antimicrobial Activity of Probiotic Bacteria from Aquaculture Ponds Against Flavorbacterium columnare

Trương Đình Hoài (*) , Dang Thi Hoa 1 , Tran Thi Trinh 1 , Doan Thi Nhinh 1 , Do Thi Hong 2 , Do Thi Chung 2 , Nguyen Thi Hai Yen 1

  • Tác giả liên hệ: [email protected]
  • 1 Khoa Thủy sản, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
  • 2 Phòng Nghiên cứu và Phát triển, Công ty TNHH Bio-floc

    • Keywords

    Bacillus, Lactobacillus, water treatment, bactericidal, Flavobacterium columnare

    Abstract


    This study aimed to evaluate beneficial bacterial strains with the potential for environmental water treatment and resistance to the bacterium Flavobacterium columnare, which poses a threat to various species of freshwater fish. A total of 11 strains of Bacillus sp. and 8 strains of Lactobacillus sp. were successfully isolated from 15 sediment samples from cultured shrimp, fish and natural lakes. Assessment of the protein, cellulose, and starch degradation capabilities of Bacillus strains, along with the calcium carbonate dissolution activity of Lactobacillus strains, indicated that 4 out of the 19 strains exhibited significant degradation potential. Identification of these 4 strains through
    16S rRNA sequencing revealed 2 strains of Bacillus subtilis, 1 strain of Bacillus amyloliquefaciens, and 1 strain of Lactobacillus plantarum. The evaluation of the antagonistic effects of these strains against 6 F. columnare strains isolated from freshwater fish demonstrated inhibition zone diameters ranging from 9.9 to 11.5 mm for B. subtilis,
    13.1 to 14.9mm for B. amyloliquefaciens, and 24.8 to 28.4mm for L. plantarum. The results highlight the potential of these four isolated microbial strains for developing formulations aimed at environmental remediation and prevention disease related to F. columnare in freshwater aquaculture.

    References

    Adel M., El-Sayed A.-F.M., Yeganeh S., Dadar M. & Giri S.S. (2017). Effect of potential probiotic Lactococcus lactis subsp. lactis on growth performance, intestinal microbiota, digestive enzyme activities, and disease resistance of Litopenaeus vannamei. Probiotics and antimicrobial proteins. 9: 150-156.

    Artha O., Pramono H. & Sar L. (2019). Identification of extracellular enzyme-producing bacteria (proteolytic, cellulolytic, and amylolytic) in the sediment of extensive ponds in Tanggulrejo, Gresik. Earth and Environmental Science. 236(1): 012003.

    Bonev B., Hooper J. & Parisot J. (2008). Principles of assessing bacterial susceptibility to antibiotics using the agar diffusion method. Journal of antimicrobial chemotherapy, 61(6): 1295-1301.

    Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường (2000). TCVN 6663-13: 2000. (ISO 5667-13 : 1997) về chất lượng nước - lấy mẫu - phần 13 - hướng dẫn lấy mẫu bùn nước, bùn nước thải và bùn liên quan

    da Cruz Ramos G.F., Ramos P.L., Passarini M.R.Z., Vieira Silveira M.A., Okamoto D.N., de Oliveira L.C.G., Zezzo L.V., Marem A., Santos Rocha R.C., da Cruz J.B., Juliano L. & de Vasconcellos S.P. (2016) Cellulolytic and proteolytic ability of bacteria isolated from gastrointestinal tract and composting of a hippopotamus. AMB Express. 6(1): 17.

    Đặng Quang Hải & Trần Thị Thanh Thuỷ (2022). Phân lập, tuyển chọn và định danh một số chủng vi sinh vật có lợi và bước đầu ứng dụng trong xử lý chất thải rắn hữu cơ làm phân bón hữu cơ sinh học. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng. 20(5): 56-61.

    Das B., Neha Nidhi R., Roy P., Muduli A., Swain P., Mishra S. & Jayasankar P. (2014). Antagonistic activity of cellular components of Bacillus subtilis AN11 against bacterial pathogens. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci. 3(5): 795-809.

    Đoàn Thị Nhinh, Trần Thị Trinh Đặng Thị Hóa, Nguyễn Ngọc Tuấn, Nguyễn Thị Hương Giang, Kim Văn Vạn, Đặng Thị Lụa & Trương Đình Hoài. (2023). Nghiên cứu phân lập và một số đặc điểm bệnh học của Flavobacterium columnare gây bệnh trên cá rô phi (Oreochromis spp.) tại miền Bắc, Việt Nam. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 65(2).

    Hoai T.D., Nhinh D.T., Giang N.T.H., Van Van K. & Dong H.T. (2025). First report on Flavobacterium columnare causing disease outbreaks in cultured black carp, Mylopharyngodon piceus, in Northern Vietnam. Microbial Pathogenesis. 202: 107413.

    Jones R.J., Hussein H.M., Zagorec M., Brightwell G. & Tagg J.R. (2008). Isolation of lactic acid bacteria with inhibitory activity against pathogens and spoilage organisms associated with fresh meat. Food Microbiology. 25(2): 228-234.

    Kandler O. & Weiss (1986). Genus Lactobacillus Beijerinck 1901, 212AL. In: Bergeys Manual of system Bacteriology. P. H. A. Sneath, N. S. Mair, M. E. Sharp, and J.G. Holt (Eds): 2, Baltimore: Williams and Wilkins. pp. 1209-1234.

    Lê Thị Ngọc Hân, Võ Thị Ngọc Điệp, Trịnh Thị Tuyết Hoa & Nguyễn Văn Thành (2021). Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn Bacillus sp. có khả năng sinh tổng hợp protease từ các sản phẩm đậu nành lên men. Tạp chí Khoa học kỹ thuật và CÔNG nghệ. 63(8): 49-54.

    Li X., Huang Z., Liu H., Wang X., Chen J., Dai L., Dong S., Xiao Y., Yang L. & Liu W. (2022). Screening of antagonistic bacteria against Flavobacterium columnus and its effects on growth performance and immune function of Carassius auratus. Reproduction and Breeding. 2(4): 138-148.

    Logan N.A. & Rodríguez‐Díaz M. (2006). Bacillus spp. and related genera. Principles and practice of clinical bacteriology. pp. 139-158.

    Messi P., Bondi M., Sabia C., Battini R. & Manicardi G. (2001). Detection and preliminary characterization of a bacteriocin (plantaricin 35d) produced by a Lactobacillus plantarum strain. International Journal of Food Microbiology.64(1-2): 193-198.

    Ngô Thị Tường Châu, Phạm Thị Ngọc Lan, Phan Thị Thảo Ly, Lê Văn Thiện & Nguyễn Ngân Hà (2016). Phân lập, tuyển chọn và sử dụng vi sinh vật ưa nhiệt trong phân hủy sinh khối bùn thải nhà máy tinh bột sắn FOCOCEV Thừa Thiên Huế. Tạp chí Khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội: Các Khoa học Trái đất và Môi trường. 32(1S).

    Nguyễn Vũ Phong, Biện Thị Lan Thanh, Lê Văn Vương, Phạm Thiên Hải, Đặng Thị Ngọc Mai & Nguyễn Thị Thảo Nguyên (2020). Phân lập và xác định vi khuẩn lactic từ đất trồng rau tại Đà Lạt, Lâm Đồng. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển. 19(4): 1-9.

    Rengpipat S., Tunyanun A., Fast A.W., Piyatiratitivorakul S. & Menasveta P. (2003). Enhanced growth and resistance to Vibrio challenge in pond-reared black tiger shrimp Penaeus monodon fed a Bacillus probiotic. Diseases of aquatic organisms. 55(2): 169-173.

    Ringø E., Van Doan H., Lee S.H., Soltani M., Hoseinifar S.H., Harikrishnan R. & Song S.K. (2020). Probiotics, lactic acid bacteria and bacilli: interesting supplementation for aquaculture. Journal Of Applied Microbiology. 129(1): 116-136.

    Soltani M., Ghosh K., Hoseinifar S.H., Kumar V., Lymbery A.J., Roy S. & Ringø E. (2019). Genus Bacillus, promising probiotics in aquaculture: aquatic animal origin, bio-active components, bioremediation and efficacy in fish and shellfish. Reviews in Fisheries Science & Aquaculture. 27(3): 331-379.

    Stackebrandt E. (2006). Taxonomic parameters revisited: tarnished gold standards. Microbial Today. 33: 152.

    Thu N.T., Khue N.T., Huy N.D., Tien N.Q. & Loc N.H. (2020). Characterizations and fibrinolytic activity of serine protease from Bacillus subtilis C10. Current pharmaceutical biotechnology.21(2): 110-116.

    Trương Đình Hoài, Đoàn Thị Nhinh, Trần Thị Trinh, Đặng Thị Hóa, Nguyễn Ngọc Tuấn & Kim Văn Vạn (2022). Phân lập và đánh giá độ nhạy với kháng sinh của vi khuẩn Flavobacterium

    columnare gây bệnh trên cá Trắm cỏ nuôi tại miền Bắc. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. 20(6): 732-740.

    Từ Thanh Dung, Freddy Haesebrouck, Partrick Sorgeloos, Margo Baele, Annemie Decostere & Nguyễn Anh Tuấn (2012). Nghiên cứu tác nhân gây bệnh trắng đuôi trên cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) và giải pháp điều trị. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. (22c): 136-145.

    Verschuere L., Rombaut G., Sorgeloos P. & Verstraete W. (2000). Probiotic bacteria as biological control agents in aquaculture. Microbiology and molecular biology reviews. 64(4): 655-671.

    Yi Y., Zhang Z., Zhao F., Liu H., Yu L., Zha J., & Wang G. (2018). Probiotic potential of Bacillus velezensis JW: antimicrobial activity against fish pathogenic bacteria and immune enhancement effects on Carassius auratus. Fish & shellfish immunology. 78: 322-330.

    Zhang W., Tong Q., You J., Lv X., Liu Z. & Ni L. (2021). The application of Bacillus subtilis for adhesion inhibition of Pseudomonas and preservation of fresh fish. Foods. 10(12): 3093.