The potential of bacteriophage for controlling Vibrio parahaemolyticus as in-vitro

Abstract

Vibrio parahaemolyticus infection is a major threat to Pacific white shrimp aquaculture, causing significant shrimp mortality. Bacteriophages (phages) provide a promising antibiotic alternative due to their specificity towards specific bacteria. This research includes essential steps isolating phages from shrimp pond water and characterizing them, including plaque morphology, spot tests, phage density evaluations, host range assessments, and in vitro studies targeting V. parahaemolyticus. In-vitro tests encompassed six treatments, each with three replicates: negative control (K-), positive control (K+), antibiotic control, phage density of 10⁷ (FB7), phage density of 10⁸ (FB8), and phage density of FB10⁹ (FB9). Phages were successfully isolated from shrimp pond water in Banyuwangi, indicated by plaque formation on double-layer agar media. These phages exhibited morphological characteristics, featuring small, round plaques (d= 0.02-0.5 ± 0.08 cm) with flat, wavy edges and clear plaque. Phage plaques were amplified with an average density of 3.5×10⁹ PFU/mL. Host range tests revealed that only V. parahaemolyticus Situbondo was susceptible to the isolated phages, while five other bacterial strains were not. In bacterial inhibition tests, treatments with different phage densities significantly outperformed the negative control, media control, and antibiotic control. However, the antibiotic control performed better than phage density treatments (0.61 ± 0.01). All phage density treatments effectively reduced V. parahaemolyticus density compared to the negative control, with the most favorable results observed in the FB9 treatment at a density of 10⁹ PFU/mL.

Keywords: Aquaculture, antibiotic, bacteriophage, vannamei shrimp, Vibrio parahaemolyticus

ABSTRAK

Penyakit akibat infeksi Vibrio parahaemolyticus menjadi perhatian utama dalam budidaya udang vaname saat ini karena dapat menyebabkan kematian massal pada udang. Penggunaan bakteriofage (fage) dapat menjadi alternatif solusi untuk menggantikan antibiotik, karena fage bersifat spesifik pada bakteri tertentu. Penelitian ini meliputi beberapa tahapan, yaitu isolasi fage dari beberapa sumber air tambak, karakterisasi fage meliputi morfologi plak fage, spot test, dan uji kisaran inang, serta uji in vitro penghambatan V. parahaemolyticus oleh fage. Uji in vitro dilakukan dengan enam perlakuan dan masing masing tiga ulangan yaitu kontrol negatif (K-), kontrol positif (K+), kontrol antibiotik, kepadatan fage 10⁷ (FB7), kepadatan fage 10⁸ (FB8), dan kepadatan fage 10⁹ (FB9).  Penelitian ini berhasil mengisolasi fage yang bersumber dari air tambak udang di Banyuwangi ditandai dengan terbentuknya plak pada media double layer agar, dengan ciri morfologisnya berbentuk titik-titik dan bulat besar (d= 0,02 ± 0,08 cm), tepian rata dan bergelombang serta memiliki warna plak yang bening. Plak fage dapat diperbanyak dengan densitas fage rata-rata 3,5×10⁹ PFU/mL. Untuk uji kisaran inang menggunakan 6 jenis bakteri dengan sumber dan strain yang berbeda, menunjukkan bahwa hanya bakteri V. parahaemolyticus Situbondo yang dapat lisis oleh fage hasil isolasi, sedangkan lima jenis bakteri lainnya tidak. Pada daya hambat bakteri, perlakuan dengan penambahan pada setiap densitas fage berbeda nyata dibandingkan dengan kontrol negatif, kontrol media dan kontrol antibiotik, walaupun kontrol antibiotik lebih baik dari perlakuan densitas fage (0,61 ± 0,01). Semua perlakuan kepadatan fage mampu mengurangi kepadatan V. parahaemolyticus dibandingkan dengan perlakuan kontrol negatif. Hasil terbaik terdapat pada perlakuan FB9 yaitu 10⁹ PFU/mL.

Kata kunci: akuakultur, antibiotik, bakteriofage, udang vaname, Vibrio parahaemolyticus