Verbesserung der Resistenz von Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) im Frühstadium mit einer neuartigen Bakterienlösung

von Alexandre Brame, Innovationsmanager, Nolivade, Stephane Frouel, Aquakultur-Projektleiter und Maxime Hugonin, Produktmanager Aquakultur, Mischwissenschaft, Frankreich

Alexandre Brame, Stephane Frouel und Maxime Hugonin berichten über einen Feldversuch in Frankreich, um das Potenzial einer mikrobiellen Lösung zur vorteilhaften Modulation des Mikrobioms in Forellenzuchtsystemen und zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit und Leistung vom Schlüpfen der Eier bis zum frühen Jungtierstadium der Regenbogenforelle Oncorhynchus mykiss zu bewerten.

Unter den gezüchteten Wasserarten, Regenbogenforelle ist eine der wichtigsten. Einige Experten gehen davon aus, dass der weltweite Verzehr von Regenbogenforellen 950 erreichen wird. 000 Tonnen (mt) jährlich allein im ersten Quartal 2020. Der Großteil dieses Volumens wird von der Aquakultur bereitgestellt, mit einem weltweiten Verkaufsvolumen von gezüchteten Forellen von voraussichtlich rund 830, 000 Tonnen (t).

Aufgrund der weiterhin relativ hohen Kosten für Lachs hat sich die Regenbogenforelle als billigere Fischalternative etabliert. bietet viele der gleichen gesundheitlichen Vorteile. Die Spezialisten prognostizieren für die nächsten 10 Jahre eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate für den weltweiten Regenbogenforellenmarkt von etwa fünf Prozent.

Jedoch, Krankheiten sind ein Hauptproblem in der Forellenaquakultur und können deren wirtschaftliche Entwicklung in vielen Ländern stark beeinträchtigen. Die Entstehung einer Fischkrankheit ist das Ergebnis des Zusammenspiels von Krankheitserregern, Gastgeber und Umwelt. Zahlreiche Studien haben berichtet, dass die Wasseraufbereitung ein indirekter Faktor für die Bildung der Bakteriengemeinschaften in der Umwelt sein kann. Haut, Kiemen und Magen-Darm-Trakt, allgemein als „Mikrobiome“ bezeichnet, von Wassertieren.

Es wird angenommen, dass diese Mikroben eine wichtige Rolle bei der Wirtsentwicklung spielen. Immunität, Verdauung und Ernährung. Andererseits, schädliche Bakterien können eine umgekehrte Rolle spielen. Zu den bei Regenbogenforellen auftretenden Krankheiten gehören:Krankheiten, die durch Bakterien (Aeromonas spp., Yersinien spp., bakterielle Nierenerkrankung, Flavobacterium spp., …), Parasiten (Gyrodactylus, Chilodonellen, Trichodina, Epistyl, Trichophrya, Ichthyopthirius, Ichtyobodo, proliferative Nierenerkrankung, amöben Kiemenbefall, Coleps), Pilze (Saprolegnia), und Viren (infektiöse Pankreasnekrose, virale hämorrhagische Septikämie, und infektiöse hämatopoetische Nekrose).

Tritt eine Störung auf, die ein Ungleichgewicht verursacht, oder Dysbiose, im kommensalen Mikrobiom, die Fische können anfälliger für pathogene Infektionen sein. In der Tat, der Magen-Darm-Trakt, Neben der Haut, Kiemen und jede Veränderung des Umgebungswassers, sind bekanntermaßen die Haupteintrittswege für potenziell pathogene Mikroorganismen in Fischen.

Die Managementpraktiken, die das Auftreten von Krankheiten oder die Verschlechterung der Wasserqualität verhindern sollen, sind für ein erfolgreiches landwirtschaftliches System von entscheidender Bedeutung. Eine starke Biosicherheit/Prophylaxe zur Vermeidung des Auftretens von Krankheiten ist für eine erfolgreiche Produktion unabdingbar. Darunter, die Infektion könnte verhindert werden, indem Bruteier geschützt und die Wassermikroflora der frühen Stadien der Fische kontrolliert werden.

Die Auswirkungen neuartiger Produkte auf die Erhaltung eines stabilen und gesunden Mikrobioms von Zuchtsalmoniden, insbesondere solche von mikrobiellen Lösungen, erhalten mehr Aufmerksamkeit, da sich die Aquakulturpraktiken im Einklang mit den Beschränkungen für Antibiotika und Chemikalien zur Behandlung von Tier und Wasser weiterentwickeln.

Arten von Bacillus sp. sind sporenbildende Bakterien, die gegen aggressive physikalische und chemische Bedingungen resistent sind. Verschiedene Arten weisen ungewöhnliche physiologische Merkmale auf, die es ihnen ermöglichen, unter verschiedenen Umweltbedingungen zu überleben, einschließlich Süßwasser, Meeressedimente, Wüstensand, heiße Quellen, arktischen Böden und dem Magen-Darm-Trakt von Flossen- und Schalentieren.

Anwendung von Bacillus spp. B. als Probiotika in Futtermitteln oder zur biologischen Aufbereitung von landwirtschaftlichen Gewässern haben großes Potenzial für eine nachhaltige Aquakultur. Arten von Bacillus spp. kann eine wünschenswerte Rolle bei der Aufrechterhaltung einer optimalen Wasserqualität und eines optimalen Gleichgewichts spielen, das bedeutet Stressabbau, führt zu einem verbesserten immunphysiologischen Gleichgewicht, höhere Darmbalance, besseres Wachstum und verbessertes Überleben bei Zielwassertieren.

In der vorliegenden Untersuchung haben wir das Potenzial einer mikrobiellen Lösung auf Basis ausgewählter Bacillus sp. Stämme (Nolivade, Frankreich) direkt im Zuchtgewässer von Regenbogenforellen im Frühstadium angewendet.

Da angenommen wurde, dass die Ergänzung von landwirtschaftlichem Wasser mit mikrobieller Lösung die Struktur der Darmmikrobiota modulieren würde, Das primäre Ziel dieser Studie war die Charakterisierung der Darmmikrobiota von gezüchteten Regenbogenforellen mit oder ohne mikrobielle Lösung im Produktionssystem. Deswegen, Das sekundäre Ziel dieser Forschung war die Bewertung der Fähigkeit nützlicher Bakterien, die Sterblichkeit oder den Verlust der zootechnischen Leistung während einer hygienischen Herausforderung zu verhindern (pathogene Bakterien, Pilze oder Viren).

Versuch auf der Forellenlaufbahn

Der Regenbogenforellenversuch wurde in einer privaten Forellenfarm in Frankreich in Indoor-Rennwegen mit 1300 Liter (l) Fassungsvermögen durchgeführt. Es wurde ein kontinuierlicher Wasserfluss (mit einer durchschnittlichen Belastung von 0,6 l/s) angewendet. Alle Versuchskanäle waren mit einer gemeinsamen Dekantiereinheit verbunden, die das Wasser mechanisch filtern sollte. Temperatur, Salzgehalt, und Sauerstoffgehalt basierten auf den Umgebungsbedingungen des Flusses, der mit der Farm verbunden war. Vier Laufbahnen wurden für die Kontrolle (CTRL) und vier andere für das experimentelle Nolivade-Produkt (EXP) verwendet.

Vor dem Schlüpfen, 50, 000 Forelleneier wurden auf speziellen Regalen abgelegt, die in jedem Laufweg versandt wurden. Anfänglich, die Eier wurden einen Tag lang in eine Lösung eingetaucht, die die mikrobielle Lösung enthielt (2 g Produkt verdünnt in 10 l Wasser), und dann wurde es in seiner ursprünglichen Pulverform aufgetragen, direkt in Wasser vom ersten Tag nach dem Schlüpfen bis zum 60. Tag. Diese mikrobielle Lösung wurde in einer Dosis appliziert, die 1,10e5 KBE/l Laufbahnwasser äquivalent war.

An Tag 60, zur Mikrobiota-Analyse, Pro Gruppe wurden 12 junge Jugendliche beprobt, mit sterilem Wasser gespült und dann zerkleinert, um DNA zu extrahieren, um Veränderungen in der Struktur der Mikrobiota der Regenbogenforelle nachzuweisen.

Die Proben wurden bis zur Verarbeitung im Gefrierschrank bei –80°C gelagert. Für die vollständige DNA-Extraktion, das kommerzielle QIAamp® DNA Stool Mini Kit (QIAGEN) wurde gemäß den Anweisungen des Herstellers verwendet. Dann, die V4-Region des 16S-Ribosom-Untereinheitsgens wurde mit Primern amplifiziert, die eine überlappende Region mit Illumina-Plattform-Primern enthielten.

Nach Überprüfung der Amplikon-Qualität, Proben wurden unter Verwendung der Illumina MiSeq-Plattform (Paired-End-Bibliothek) mit dem 250-Zyklen-V2-Kit sequenziert. Die bioinformatische Analyse wurde mit der Software MOTHUR v.1.36.1 durchgeführt. Die taxonomische Klassifizierung wurde unter Verwendung der SILVA-Datenbank erhalten.

Schließlich, die kumulative Mortalität und die Wachstumsleistung wurden gemessen. Während des gesamten Versuchs wurde eine Veterinärdiagnostik durchgeführt, um Krankheiten zu identifizieren, die während des Versuchszeitraums im Betrieb aufgetreten sind, und um zu beobachten, wie sie sich auf die Fische auswirken.

Einfluss der mikrobiellen Lösung auf die Darmmikrobiota, Krankheitsresistenz und Leistung von Forellen

Umfassende taxonomische Basislinien mikrobieller Taxa können einen guten Überblick über den Gesundheitszustand der Regenbogenforelle geben. Es wird angenommen, dass Bakteriengattungen, die häufig im Darm von Fischen vorkommen, einschließlich Vibrio, Aeromonen, Clostridium, Flavobakterium, Edwarsiella, Pseudomonas, Photobakterium, Renibakterium, Serratia, Yersinien, sind Stämme, die Krankheiten verursachen können.

Viele dieser Mikroben enthalten oft kleinere Bestandteile des Darmmikrobioms und treten nur als Opportunisten auf, wenn der Fisch gestresst oder sein Immunsystem geschwächt ist. Ein Großteil der Literatur bezieht sich oft auf Ungleichgewichte oder Störungen in der Darmmikroflora von Fischen und die möglichen negativen Auswirkungen, die sich daraus ergeben können.

In der vorliegenden Studie, nach 61 Tagen Behandlung, Die Biodiversität des Darms und die Häufigkeit des Forellendarms wurden durch die mikrobielle Lösung eindeutig moduliert und es traten Unterschiede zwischen den CTRL- und EXP-Gruppen auf.

Bakterien der Gattung Aeromonas, Clostridium und Serratia waren in der Kontrollgruppe signifikant oder zumindest zahlenmäßig häufiger vorhanden, was darauf hindeutet, dass der Gesundheitszustand der Forellen der Kontrollgruppe möglicherweise verändert war und Fische anfälliger für während der Wachstumsphase auftretenden externen Stress waren.

Ein wichtiges hygienisches Ereignis trat zwischen Tag 23 und Tag 30 des Experiments auf, als im Darm der Kontrollgruppe ein bedeutendes Auftreten von Saprolegnia spp in Verbindung mit einer hohen Präsenz von Aeromonas diagnostiziert wurde. Diese Krankheitserreger werden meistens nur dann fischpathogen, wenn die Fische gestresst sind. verletzt, in einem schlechten Ernährungszustand, Temperatur geschockt, oder anderweitig geschwächt.

An der Entwicklung einer Pilzinfektion bei Fischen sind eine Reihe prädisponierender Faktoren beteiligt – die Faktoren wirken sich sowohl auf den Fisch als auch auf den Pilz aus. und eine Kombination von Faktoren und nicht eine einzelne Bedingung führt letztendlich zu einer Infektion. Längst wird angenommen, dass die für die Saprolegniasis verantwortlichen Pilze sekundäre Krankheitserreger sind, und Läsionen werden häufig nach der Handhabung und nach traumatischen Schäden der Haut gesehen, die durch überfüllte Bedingungen oder in Verbindung mit Umweltverschmutzung oder bakteriellen oder viralen Infektionen verursacht werden könnten. Haut- und Kiemenläsionen werden bei weitem am häufigsten beobachtet, aber es gibt auch Berichte über Infektionen innerer Organe.

Die Anwendung der mikrobiellen Lösung auf den Eiern und direkt im Wasser in den frühen Stadien der Forellenentwicklung hatte eine schützende Wirkung gegen den Befall der Jungfische durch Saprolegnia und Aeromonas, da die Fische weniger verletzt wurden und die Überlebensrate am Ende des Jahres deutlich besser war Versuch. Daher, am Ende der Kindergartenzeit, die durchschnittliche Sterblichkeit betrug 14,3 Prozent für experimentelle Laufbahnen, während sie 21,1 Prozent für Kontrolllaufbahnen erreichte, das bedeutet eine relative Verbesserung von 33 Prozent.

Dieser Schutz der Fische durch die mikrobielle Lösung hatte positive Auswirkungen auf die endgültige Wachstumsleistung, da das Endgewicht der Versuchsgruppe etwas höher war als die der Kontrollgruppe. Das durchschnittliche Endgewicht der Kontrollgruppe betrug 1,58 g gegenüber 1,65 g der Versuchsgruppe. das bedeutet eine relative Verbesserung von 4,2 Prozent.

Abschluss

Sollten die Fische von Pilzen befallen werden, die mit opportunistischen Bakterien assoziiert sind, eine Vielzahl von externen Desinfektionsmitteln kann verwendet werden. Dazu gehören die Verwendung von Malachitgrün, Kupfersulfat, Kaliumpermanganat, und Formalin. Alle diese Produkte sind umstritten, da sie negative Auswirkungen auf die Umwelt haben können.

Dieses von Nolivade entwickelte mikrobielle Produkt scheint ein neuer und vielversprechender Weg als vorbeugende Lösung in Forellenzuchtsystemen zu sein. Diese Studie hat gezeigt, dass es wirksam ist, die Anfälligkeit der Fische in den frühen Phasen ihres Lebens zu reduzieren. bei Umweltveränderungen und bei hohem Krankheitsdruck.