Untersuchung des biologischen und sozioökonomischen Potenzials neu auftauchender Fischarten für die Expansion der europäischen Aquakulturindustrie – das DIVERSIFY-Projekt (EU FP7-GA603121)

von Rocio Robles, Verbreitungsleiter (CTAQUA, Spanien), Constantinos C. Mylonas, Projektkoordinator (HCMR, Griechenland), Costas Tsigenopoulos, Fortpflanzung &Genetik - Zanderführer (HCMR, Griechenland), Ivar Lund, Ernährung - Zanderführer (DTU, Dänemark), Pascal Fontaine, Larvenhaltung - Zanderführer (UL, Frankreich), Patrick Kestemont, Ausgewachsene Haltung - Zanderführer (FUNDP, Belgien)

Das DIVERSIFY-Projekt lief zwischen 2013 und 2018 und umfasste sechs europäische Flossenfischarten (siehe April-Ausgabe International Aquafeed). Die Kombination aus biologischem, Die im Rahmen von DIVERSIFY entwickelten technologischen und sozioökonomischen Forschungsaktivitäten sollen die Diversifizierung der EU-Aquakulturindustrie unterstützen und zur Ausweitung der Produktion beitragen, zunehmende Aquakulturprodukte und Erschließung neuer Märkte.

Nach den vorangegangenen internationalen Aquafeed-Ausgaben zum Projekt DIVERSIFY, in denen wir die Projektleistungen zu Heilbutt und Magerfisch vorgestellt haben, diesen Monat präsentieren wir die Projektergebnisse zum Zander (Sander lucioperca).

Zander IM DIVERSIFY PROJEKT

Zander, S. lucioperca, ist ein Süßwasserfisch mit dem höchsten Potenzial in Europa für die Diversifizierung der Binnenaquakultur (Abb.1). Zanderfleisch hat einen neutralen Geschmack, der verschiedene Zubereitungsarten ermöglicht. Außerdem, die Filets haben keine Knochen – im Gegensatz zu Karpfen, die im gleichen Marktsegment konkurriert. Die ganzjährige Produktion von Zander erfordert die Produktion in RAS (Recirculation Aquaculture Systems). Die RAS ermöglichen auch die Produktion mit hohen Dichten, 80-100 kg m-3. Anerkannt durch eine Umfrage an Fischzüchter, DIVERSIFY identifizierte heute die größten Engpässe für den weiteren Ausbau der Zanderkultur:(a) fehlende Kenntnisse über die genetische Variabilität der verwendeten Brutbestände, (b) geringe Überlebensrate der Larven (typischerweise 5-10 %); eine hohe Inzidenz von Missbildungen, und (c) hohe Empfindlichkeit gegenüber Stressoren, Handhabungs- und Haltungspraktiken, die zu hohen und plötzlichen Sterblichkeiten führen. All diese Engpässe wurden durch die im Rahmen von DIVERSIFY durchgeführten Untersuchungen angegangen.

Genetik

Identifizierung genetischer Beziehungen zwischen verschiedenen Brutbeständen, Inzuchtphänomene und der Verlust der Heterozygotie sind in der Aquakultur wichtig, da dies zu einem späteren Fortpflanzungs- und Produktivversagen führen kann (verringertes Überleben der Nachkommen, Wachstum, Nahrungsumwandlungseffizienz und erhöhte Häufigkeit von Missbildungen). Es ist auch wichtig zu wissen, wie sich die domestizierten Bestände von ihren wilden Artgenossen unterscheiden. die möglicherweise eine zukünftige Fischquelle für die Aufnahme in Zuchtprogramme sein könnte. Die Überwindung der oben genannten Engpässe ist sehr wichtig, um die Produktionskosten zu senken und deshalb, Ausbau der Aquakulturproduktion von Zander in der EU.

Die erste Aufgabe von DIVERSIFY für Zander bestand darin, die genetische Variabilität von Zuchtbeständen in Gefangenschaft in kommerziellen Betrieben in Europa, die in RAS betrieben werden, zu bewerten. und dann diese Variabilität mit der von Wildpopulationen vergleichen. Insgesamt wurden 21 Populationen/Brutbestände beprobt und analysiert, die 13 in Gefangenschaft gehaltene Brutbestände und acht Populationen wilden Ursprungs umfasste. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass einige Brutbestände eine ausreichende genetische Variation aufweisen, aber da einige von ihnen von wenigen Fischen stammen, In Zukunft sollte auf die Einrichtung von Zuchtprogrammen geachtet werden. Im Allgemeinen, es gab Übereinstimmung mit der Herkunft des Bestandes und unsere Studien erbrachten den Nachweis, dass Zanderpopulationen in Europa zu mindestens zwei genetisch differenzierten Gruppen gehören. Die erste Gruppe findet sich in Nordeuropa von den Niederlanden/Dänemark bis in den Westen, Polen (zumindest) im Osten, und Finnland im Norden. Die zweite Gruppe umfasst alle verbleibenden Populationen in Mitteleuropa bis nach Tunesien (und wahrscheinlich Spanien, Italien und Nordgriechenland). Basierend auf dieser Gruppierung Es kann festgestellt werden, dass die meisten analysierten Populationen Fische einer einzigen Herkunft zu enthalten schienen; Nichtsdestotrotz, in wenigen domestizierten Populationen variierte dieses Verhältnis von 5-19%, möglicherweise aufgrund der Vermischung von Fisch aus mehreren Quellen.

Ernährung

Im Bereich der Zanderernährung, Studien haben gezeigt, dass Zanderlarven sowohl hohe Aufnahmemengen an Phospholipiden als auch essentielle langkettige (LC) PUFAs benötigen, um optimal zu funktionieren. Diese Anforderung ist für Süßwasserfischlarven ungewöhnlich und wird häufiger bei marinen Arten beobachtet. Der Phospholipidspiegel ist in Nahrungsölen, die in Fischfutter verwendet werden, im Allgemeinen niedrig. Einige Fischöle können jedoch hohe Konzentrationen aufweisen. Phospholipide können bei Fischlarven besonders wichtig sein, da diese Lipide eine wichtige Funktion während der Larvenentwicklung haben und besonders im Larvenhirn und in den Zellmembranen vorhanden sind. Phospholipide können die Verdauung und die Lipidfutterverwertung verbessern und haben positive Vorteile bei der Larvenentwicklung. Daher war es wichtig, optimale Phospholipidgehalte und Gehalte an essentiellen FA (EFA) in Trockenfutter für Zanderlarven auf die Leistung und Entwicklung zu bestimmen.

Drei Phospholipidspiegel in der Nahrung wurden im Trockenfutter der Larven getestet:Der Gesamtphospholipidspiegel lag im Bereich von 3,7 % ww (PL1), 8,2 % ww (PL2) und 14,4 % ww (PL3), um ihre Wirkung auf das Wachstum und die Entwicklung der Larven zu bewerten. Zusätzlich, Ergänzung von EFA in drei anderen Diäten (PL1H1-PL3H3) wurde getestet:0,5 Gew.-% PL1H1, 2 Gew.-% PL2H2 und 3,4 Gew.-% PL3H3. Die Larven wurden 10 Tage bis 30 Tage nach dem Schlüpfen mit Trockenfutter gefüttert.

Die Ergebnisse zeigten entweder eine spezifische Wirkung des EFA, Ω-3-Fettsäuren oder eine kombinierte Wirkung von Phospholipiden und Fettsäuren. Kombinierte Supplementation von bis zu 14,5% Phospholipiden mit EFA, Ω-3-Fettsäuren führen zu höchstem Wachstum (Abb. 2) und niedrigsten Anomalien. Die Überlebensrate war bei Larvengruppen, die auf dem niedrigsten Phospholipidspiegel PL1 und PLH1 aufgezogen wurden, viel geringer. Der höchste Phospholipid-EFA-Spiegel verbesserte die enzymatische Aktivität im Verdauungstrakt der Larven, Dies war wahrscheinlich auf eine höhere Reifung des Darms gefolgt von einer Wachstumsverbesserung zurückzuführen. Mehrere der in der Leber (dem Hauptstoffwechselorgan des Körpers) exprimierten Proteine ​​wie FAS (Fettsäuresynthase) zeigten einen deutlichen Anstieg. wenn Larven niedrige EFA-Spiegel in der Nahrung erhielten, Dies deutet auf einen höheren Energiebedarf dieser kleinsten Larven hin. Ein Anstieg der Phospholipide in der Nahrung von 3,7 auf 8,2 % verringerte die Inzidenz von Skelettdeformitäten nicht, aber die Aufnahme von 14,5 % Phospholipiden reduzierte die Inzidenz schwerer Skelettanomalien signifikant, und war am niedrigsten bei Larven, die mit 14,5 % Phospholipiden + EFA gefüttert wurden.

Kombinationen von Ernährungsbedürfnissen und Haltungsbedingungen während der frühen Ontogenese sind beim Zander kaum untersucht. Der Ersatz von Meeresölen durch Pflanzenöle hat die Stresstoleranz reduziert und neurophysiologische Veränderungen bei Zanderlarven verursacht, aber die Auswirkungen von Umweltreizen sind begrenzt. Salzwasser beeinflusst eine Reihe physiologischer Funktionen während der frühen Ontogenese der Fischlarven und kann den FA-Stoffwechsel beeinflussen, damit Larven besser in der Lage sind, nicht-essentielle Fettsäuren in essentielle Fettsäuren umzuwandeln und somit einen geringeren Bedarf an essentiellen Fettsäuren aus der Nahrung haben (Abb. 3).

Ergebnisse eines Experiments mit Zanderlarven, die mit verschiedenen Quellen für nicht-essentielle Fettsäuren gefüttert und bei drei verschiedenen Salzgehalten aufgezogen wurden (0, 5 und 10 ppt) zeigten, dass der Salzgehalt keinen Einfluss auf die Wachstumsleistung der Larven hatte. Larven besaßen eine ausgeprägte Spezifität für den Einbau und die Veresterung essentieller Ω-3-Fettsäuren, insbesondere ARA (Arachidonsäure), EPA (Eicosapentansäure) und DHA (Docosahexansäure) zu Lipiden. Der Salzgehalt hatte keinen Einfluss auf die Fähigkeit der Larven, ungesättigte PUFA-Vorläufer zu verestern und einzubauen und somit Lipidklassen mit essentiellen Fettsäuren zu biosynthetisieren. Ein Stresstest in der Haft verursachte in allen Gruppen eine hohe akute Sterblichkeit (50-70 %), jedoch signifikant am niedrigsten für eine Kontrollgruppe mit hohen Gehalten an essentiellen Ω-3-Fettsäuren. Die Prävalenz schwerer Skelettanomalien war im Allgemeinen hoch, über 75% der Larvenpopulation mit negativen Auswirkungen durch Erhöhung des Salzgehalts betroffen.

Es wird empfohlen, essentielle Ω-3-Fettsäuren (EPA + DHA) mit der Nahrung von Zanderlarven für eine normale Entwicklung und zur Verringerung der Stressempfindlichkeit zuzuführen. Die Ergebnisse zeigten ein hohes Auftreten von Deformitäten und eine erhöhte Inzidenz bei höherem Salzgehalt.

Larvenhaltung

Bisher haben mehrere Engpässe den Mindererfolg der Zanderlarvenaufzucht beeinflusst. Drei große Engpässe wurden identifiziert:(1) hohe Sterblichkeit hauptsächlich aufgrund von Kannibalismus, (2) hohe Deformierungsrate und (3) große Heterogenität zwischen Larvenkohorten in verschiedenen ontogenen Entwicklungsstadien. Mit einem Larvenaufzuchtsystem im Pilotmaßstab (RAS, zehn 700-Liter-Tanks, Abb. 4) und basierend auf bestehenden Protokollen der KMU, aufeinanderfolgende Experimente wurden unter Verwendung von faktoriellen Designs (4 Faktoren getestet mit 8 experimentellen Einheiten) durchgeführt, die effiziente Methoden sind, um Larvenprotokolle erfolgreich zu optimieren. Eine solche Methodik ermöglicht (i) die Integration der Auswirkungen jedes getesteten einfachen Faktors und der Wechselwirkungen zwischen ihnen, (ii) die durch Faktoren oder Wechselwirkungen induzierten Wirkungen einzustufen und zu bewerten, (iii) um schnell eine optimale Kombination von Faktoren zu identifizieren, die das Überleben der Larven erhöhen, und (iv) eine erste Modellierung des komplexen multifaktoriellen Determinismus von Ausgabevariablen zu erstellen. Diese Methode wurde bereits erfolgreich in der Fischlarvikultur angewendet. Unser Ziel war es, sukzessive die Auswirkungen von Umwelt-, Ernährungs- und Bevölkerungsvariablen. Für jeden Versuch, die Wahl dieser Faktoren war ein Kompromiss zwischen den in der Literatur verfügbaren Daten und den Beschränkungen unseres Systems (d. h. der Unmöglichkeit, die Temperatur in jedem Tank zu variieren). Von jedem Experiment, nach den erzielten Ergebnissen, die einflussreichsten Faktoren und Modalitäten wurden konserviert und in das folgende Experiment integriert, um das Protokoll zu optimieren.

Auswirkungen von Umweltfaktoren:Die Auswirkungen der Lichtintensität (5 oder 50 lx), Wassererneuerungsrate (50 oder 100 % pro Stunde), Die Richtung der Wasserströmung (am Boden oder der Oberfläche des Tanks) und der Zeitpunkt der Tankreinigung (morgens oder nachmittags) wurden untersucht. Das multifaktorielle Versuchsdesign basierte auf der Anwendung von 8 Kombinationen von Faktoren. Aus dem Laich eines domestizierten Brutbestandes 500, 000 frisch geschlüpfte Larven (<1 dph) wurden vom KMU Asialor (Pierrevillers, Frankreich). Dann wurden die Larven in 8 Tanks (62, 500 pro Tank, 90 Larven L-1), wobei die Wassertemperatur anfänglich bei 15-16°C gehalten wurde. Die Photoperiode wurde auf 12 h Licht und 12 h Dunkelheit mit einer progressiven Zunahme der Lichtintensität (von 0 auf 5 oder 50 lx) von 07:30 bis 08:00 Uhr und einer Abnahme der Lichtintensität (von 50 oder 5 auf 0 ) festgelegt lx) von 19:30 bis 20:00 Uhr. Die Temperatur stieg schrittweise um 1°C pro Tag auf 20°C an. Die Häufigkeit der Fütterung war eine Mahlzeit alle 1,5 Stunden während der Lichtperiode. Gelöster Sauerstoff wurde über 6 mg L-1 gehalten.

In diesem Experiment (39 Tage) es wurde gezeigt, dass in 5 Wochen entwöhnte Jungtiere von 0,50 ± 0,06 g durchschnittlichem Körpergewicht produziert werden können, aber die Überlebensraten (0,3-2,6%) waren sehr niedrig. Schließlich, Es scheint, dass ein Wassereinlass am Boden des Tanks besser ist, um die Größenheterogenität zu reduzieren. Angesichts der Wachstumsergebnisse, wir empfehlen eine Lichtstärke von 50 lx anzuwenden, eine Wassererneuerungsrate von 100 %, eine Reinigung des Tanks am Nachmittag und eine Wasserzuführung auf der unteren Ebene. Je nach Verhalten, Dieses erste Experiment ließ uns wissen, dass es möglich ist, die „Persönlichkeit“ von Zanderjugendlichen zu bestimmen und vielleicht in einem zukünftigen Experiment die Verbindung zwischen Persönlichkeit und Kannibalismus hervorzuheben.

Auswirkungen von Ernährungsfaktoren:Ein zweites Experiment (53 Tage) wurde durchgeführt, um die Auswirkungen von vier Fütterungsfaktoren zu bewerten:Zeitpunkt des Beginns der Entwöhnung (bei 10 oder 16 dph), die Art der Nahrungsverteilung (kontinuierlich oder diskontinuierlich während der Beleuchtungsperiode), die Umsetzung oder Nichteinführung eines Co-Feeding-Konzepts (6 Tage vor der Entwöhnungsphase) und die Dauer der Entwöhnung (3 oder 9 Tage). Larven (240, 000, 30, 000 Larven pro Becken ca. 43 Larven L-1) wurden vom KMU Asialor (Pierrevillers, Frankreich). Die Ergebnisse legen nahe, dass ein späteres Einsetzen und eine längere Dauer der Entwöhnung gefolgt von diskontinuierlicher Fütterung das Überleben der Larven verbessert, Wachstum und Verringerung von Missbildungen in Zanderpopulationen.

Auswirkungen von Populationsfaktoren:Ein drittes Experiment (52 Tage) getestet, die Auswirkungen der anfänglichen Larvendichte (50 oder 100 Larven L-1), Fischspringer aussortieren (ja oder nicht), Besatzgeschwister oder nicht geschwisterliche Larvengruppe (Larven von einem oder zwei Weibchen) und Weibchengewicht (<2,8 kg oder> 3,3 kg). Larven (420, 000) wurden von der SARL Asialor (Pierrevillers, Frankreich) und auf die UL-Versuchsplattform (UR AFPA, Vandœuvre-lès-Nancy, Frankreich). Die in den Plattformlarvenanlagen erhaltenen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die höhere Endbiomasse mit einer höheren anfänglichen Larvendichte (100 Larven L-1) und der Verwendung von Larven, die von größeren Weibchen geliefert werden, korreliert werden könnte. aber unabhängig von der Jumpersortierung und der Verwendung von Geschwisterpopulationen.

Identifizierung optimaler Faktorenkombinationen

Nach den besten Ergebnissen, die in den vorherigen Experimenten erzielt wurden, eine optimale Kombination von Faktoren (Tabelle 1) wurde vorgeschlagen, um die Aufzucht von Zanderlarven zu verbessern, und im selben Aufzuchtsystem mit 7 Wiederholungen (52 Tage) getestet.

Umweltbedingungen wachsen heraus

der Bereich des Auswachsens, Die Studien identifizierten die optimalen Bedingungen für die Verbesserung von Wachstum und Wohlergehen des Zanders in der Aquakultur und charakterisierten die Auswirkungen wichtiger Haltungs- und Umweltfaktoren auf das Wachstum und den physiologischen Zustand dieser Art. ein Screening-Experiment, Acht Faktoren, die für das Wohlergehen des Zanders als relevant erachtet wurden, wurden in zwei Modalitäten unter Verwendung eines fraktionierten multifaktoriellen Designs verglichen (28-4). Jede experimentelle Einheit repräsentierte eine Kombination von acht Faktoren in zwei Modalitäten, darunter Benotung, Besatzdichte (15 vs 30 kg/m3), Futterart (schwimmend vs. sinkend), Lichtintensität (10 vs 100 Lux), Lichtspektrum (Rot vs. Weiß), Photoperiode (lang vs. kurz), gelöster Sauerstoff (60 vs. 90 %) und Temperatur (21 vs. 26°C). An den Tagen 36 und 63 wurden Fischproben genommen. Stressmarker – Glukose, Cortisol und serotonerge Aktivität im Gehirn – und Veränderungen der humoralen Immunaktivität und der Immungenexpression in der Niere wurden untersucht. Lichtintensität und Futterart traten eindeutig als richtungsweisende Faktoren für die Zanderkultur auf (Abb. 5). Die Verwendung eines sinkenden Futters führte zu den besten Ergebnissen in Bezug auf das endgültige Einzelgewicht, die spezifische Wachstumsrate und die Gewichtsheterogenität. Hohe Lichtintensität beeinflusste das Überleben. Den Haupteinfluss auf den physiologischen und Immunstatus haben die Lichteigenschaften, einschließlich Intensität, Spektrum und Photoperiode, sowie Temperatur.

Zander reagiert empfindlich auf seine Lichtumgebung. Seine Vorliebe für dunkle Umgebungen wird durch spezifische Anpassungen seiner Netzhaut erklärt, einschließlich eines Tapetum lucidum, das ein spezifisches anatomhistologisches Gewebe ist, das die Lichtempfindlichkeit des Auges stark verstärkt. Es wurde gezeigt, dass sowohl Lichtintensität als auch Lichtfarben das Sehvermögen verschiedener Fischarten beeinflussen können. die Nahrungsaufnahme beeinflussen, Reproduktion, Wachstum und sogar Überleben. Daher ist es wichtig, die Fische in einer optimalen Lichtumgebung zu halten. Jedoch, die Auswirkungen der Lichtumgebung, einschließlich der Lichtintensität und des Lichtspektrums, zur Physiologie und Immunität des Zanders, und allgemeiner von Teleost, sind schlecht dokumentiert. Und wenn man die Ergebnisse des multifaktoriellen Experiments betrachtet, ein In-vivo-Experiment wurde durchgeführt, um die Auswirkungen der Lichtintensität und der Lichtspektren auf den Stressstatus weiter zu validieren und zu vertiefen, humorale angeborene Immunantwort und Expressionsprofile immunrelevanter Gene beim Zander.

Ein Bestand von 1000 Zanderjuvenilen wurde in 24 Indoor-100-l-Tanks einer Aquakultur-Umlaufanlage verteilt. Nach einer Akklimatisierung von 30 Tagen unter konstanten Bedingungen (Spektrum:weiß; Lichtintensität an der Wasseroberfläche:10 lx; ​​Photoperiode:12L(8:00-20:00)/12D) wurden neue Lichtbedingungen angewendet, mit sechs Tanks pro Versuchsbedingung:10‐lx weiß; 10 Lux rot; 100 lx weiß; und 100 lx rot. Die Lichtintensität wurde an der Wasseroberfläche gemessen und die Spektren umfassten ein weißes (industrielles Weiß – Osram, kaltweiß 840 Lumilux) und eine rote Farbe (Rotfilter, 610 nm; Loomis). Die Probennahmen erfolgten während der Skotophase um 04:00 Uhr und der Photophase um 16:00 Uhr. an Tag 1 und Tag 30. Um wiederholte Stressereignisse bei Fischen und potenzielle Artefakte bei den Ergebnissen zu vermeiden, 12 Tanks (drei pro Bedingung) wurden zu jedem Zeitpunkt der Probenahme zugewiesen.

Die Ergebnisse zeigten, dass auf die Anwendung einer hohen Lichtintensität Langzeitstress und eine Immunsuppression folgten. Das Lichtspektrum hat nur geringe Einflüsse. Zusätzlich, Die Ergebnisse zeigten, dass ein hoher Stressstatus die Melatoninproduktion und -sekretion durch das Pinealorgan beeinflusst haben könnte. Der Abfall des zirkulierenden Melatonins und der Anstieg des Stressstatus können beide an der Immunsuppression beteiligt sein.