Pengendalian Infeksi Bakteri Vibrio parahaemolyticus pada Budidaya Udang Vaname Penaeus vannamei melalui Sistem Bioflok

Abstract

Udang vaname (Penaeus vannamei) merupakan salah satu komoditas utama akuakultur di Indonesia dan dunia. Peluang pengembangan budidaya udang vaname masih sangat besar terutama karena terbukanya target pasar yang luas. Meskipun tren produksi yang cenderung meningkat, kegiatan budidaya udang vaname masih terkendala dengan serangan penyakit terutama penyakit vibriosis yang disebabkan oleh infeksi bakteri Vibrio parahaemolyticus. Beberapa tahun terakhir, infeksi V. parahaemolyticus strain yang memiliki toksin PirA dan PirB dapat menyebabkan penyakit Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease (AHPND) serta mendapat perhatian khusus secara global karena penyebarannya yang luas, menyebabkan kerugian ekonomi yang sangat besar, dan menjadi isu keamanan pangan dari produk akuakultur yang perlu diperhatikan. Selanjutnya diketahui patogenisitas V. parahaemolyticus diatur melalui suatu mekanisme quorum sensing (QS), yang memfasilitasi bakteri berkomunikasi melalui molekul-molekul sinyal (autoinducer) untuk dapat mengekspresikan berbagai gen secara bersamaan pada kondisi kepadatan populasi bakteri tertentu, salah satunya untuk mengatur faktor virulensi dan juga patogenisitas. Berdasarkan hal tersebut, salah satu strategi yang dapat dilakukan untuk mengendalikan infeksi V. parahaemolyticus adalah melalui penghambatan mekanisme QS menggunakan teknologi bioflok. Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mengevaluasi potensi bioflok dalam mengendalikan infeksi V. parahaemolyticus pada budidaya udang vaname melalui penghambatan quorum sensing dan faktor virulensi V. parahaemolyticus. Rangkaian penelitian ini dilaksanakan dalam empat tahap. Penelitian tahap pertama bertujuan untuk mendapatkan informasi terkait mekanisme aksi penghambatan QS dan faktor virulensi bakteri V. parahaemolyticus dengan penambahan suspensi bioflok (in vitro). Pada penelitian ini suspensi bioflok ditambahkan ke dalam kultur isolat V. parahaemolyticus dengan kepadatan bakteri 103, 105, dan 107 CFU mL-1. Hasil pengamatan menunjukkan suspensi bioflok mampu menurunkan ekspresi gen opaR, pirB, dan T6SS2 pada kepadatan 103 dan 105 CFU mL-1. Selanjutnya bioflok mampu menghambat dan mendestruksi formasi biofilm. Suspensi bioflok secara umum mampu menurunkan aktivitas eksoenzim amilase, protease, dan kitinase V. parahaemolyticus. Penelitian tahap kedua bertujuan untuk mengevaluasi ekspresi gen virulensi V. parahaemolyticus dan imunitas udang vaname yang dibudidayakan pada sistem bioflok serta diuji tantang dengan V. parahaemolyticus. Udang vaname berukuran 0.50±0.09 g dipelihara dalam toples kaca dengan volume air 2.5 L dengan kepadatan 20 ekor L-1. Udang dipelihara selama 5 hari dengan masing-masing perlakuan meliputi perlakuan bioflok (C/N rasio 10), tanpa bioflok, dan masing-masing diuji tantang dengan perendaman (kepadatan 103, 105, dan 107 CFU mL-1) pada hari pertama. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan bioflok dapat menurunkan ekspresi gen regulator opaR, pirB, T6SS1 dan T6SS2 pada media pemeliharaan. Sistem bioflok juga dapat meningkatkan ekspresi gen imunitas dan sintasan udang vaname. Penelitian tahap ketiga bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh aplikasi bioflok terhadap performa pertumbuhan, efek proteksi, dan komposisi mikrobiota usus udang vaname yang diuji tantang V. parahaemolyticus. Udang dengan bobot 0.66±0.02 g dipelihara dalam akuarium kaca (volume air 22 L) dengan kepadatan udang 150 m-3. Udang dipelihara selama 28 hari dengan perlakuan bioflok (C/N rasio 10) dan kontrol, masing-masing dilanjutkan dengan uji tantang terhadap V. parahaemolyticus melalui perendaman (kepadatan 105 CFU mL-1) pada hari ke-15. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan bioflok secara signifikan dapat meningkatkan performa pertumbuhan (pertambahan bobot mutlak, laju pertumbuhan spesifik, rasio konversi pakan, sintasan, dan aktivitas enzim pencernaan), memproteksi udang, dan memodulasi komposisi mikrobiota air dan usus udang sekaligus menurunkan kelimpahan V. parahaemolyticus pada usus udang. Meskipun telah diuji dengan V. parahaemolyticus. Penelitian tahap keempat bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh suplementasi probiotik P. piscicida 1Ub pada budidaya udang vaname sistem bioflok untuk mengoptimalkan imunitas dan resistansi udang vaname terhadap infeksi V.parahaemolyticus. Udang vaname dengan bobot rata-rata 0.50±0.09 g dipelihara menggunakan toples kaca dengan volume air 2.5 L dengan kepadatan udang 20 ekor L-1. Udang dipelihara selama 5 hari dengan masing-masing perlakuan meliputi sistem bioflok, sistem bioflok dengan penambahan probiotik 106 CFU mL-1, dan tanpa sistem bioflok sebagai kontrol. Semua perlakuan diuji tantang dengan V. parahaemolyticus masing-masing pada kepadatan 103; 105; dan 107 CFU mL-1, untuk perlakuan kontrol negatif dilakukan pemeliharaan udang tanpa penambahan V. parahaemolyticus. Hasil penelitian menunjukkan kepadatan V. parahaemolyticus yang dikultur bersama dengan P. piscicida 1Ub mengalami penurunan. Selain itu kepadatan V. parahaemolyticus pada media pemeliharaan dan tubuh udang pada perlakuan probiotik lebih rendah. Kelangsungan hidup dan respons imun udang dengan penambahan probiotik lebih tinggi dibandingkan kontrol positif (p<0.05), begitu juga suplementasi probiotik pada sistem bioflok mampu melindungi hepatopankreas udang dari kerusakan yang disebabkan oleh infeksi V. parahaemolyticus. Hasil seluruh tahapan penelitian ini menunjukkan bahwa bioflok mampu mengendalikan infeksi V. parahaemolyticus pada udang vaname melalui penghambatan ekspresi gen regulator QS, toksin, dan faktor virulensi V. parahaemolyticus sekaligus meningkatkan respons imun, ekspresi gen imunitas, dan resistansi udang vaname terhadap infeksi V. parahaemolyticus. Selanjutnya bioflok mampu meningkatkan performa pertumbuhan dan memodulasi keragaman mikrobiota udang. Suplementasi probiotik P. piscicida 1Ub pada budidaya udang vaname sistem bioflok mampu mengoptimalkan imunitas udang vaname.