EnglishisÍslenska

Member institutions

Search in


ThesisUniversity of Iceland>Heilbrigðisvísindasvið>Doktorsritgerðir>

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1946/7125

Titles
  • Preventive Measures in Aquaculture: Isolation, Application and Effects of Probiotics on Atlantic cod (Gadus morhua L.) Rearing at Early Stages

  • is

    Forvarnir í þorskeldi: Einangrun, notkun og áhrif bætibaktería á fyrstu stigum þorskeldis

Published
December 2010
Abstracts
  • Survival problems are encountered at early stages of intensive fish rearing and antibiotics are widely used to remedy the situation. Probiotics may provide a potential alternative method to protect larvae from opportunistic and pathogenic bacteria and promote a balanced environment. This research work was undertaken to promote survival and larval development at early stages of Atlantic cod (Gadus morhua L.) rearing.
    The first part of the study was designed to search for probiotics to target this critical period in cod rearing. Potential probionts were selected from the natural microbiota of cod larviculture at an experimental station in Iceland, based on several in vitro tests. Our study demonstrated that 14% of screened bacteria (n=188) had antagonistic properties towards fish pathogens. The majority of the isolates were Gram-positive (81%), belonging to Firmicutes (69.2%) and Actinobacteria (11.5%) phyla based on 16S rRNA gene sequencing. Only six (3.2%) of 188 isolates could inhibit all three pathogens tested, Vibrio anguillarum, Aeromonas salmonicida ssp. achromogenes and Aliivibrio salmonicida. Differences observed in activity intensity and spectrum among inhibitory isolates emphasise the need to develop probiotic mixtures for efficient prophylactic methods.
    Successively, three bacterial strains were tested in vivo as a mixture added to the rearing water from an early postfertilisation stage in the experimental cod hatchery. Two of the added bacteria (Arthrobacter bergerei isolated from an algal concentrate and Enterococcus thailandicus from cod larval rearing water) were re-isolated in larvae at the end of the experiment, contributing to increased survival, growth, vitality and microbiota control. A different microbial rotifer treatment was attempted to introduce putative probiotics during larval first-feeding but was not successful and led to high larval mortality. Further, the dominant culturable microbiota was characterised as influenced by specific treatments applied during two spawning seasons. Current hatchery practices (ova disinfection and antibiotic treatment of unhealthy larvae) were evaluated, as well as specific putative probionts either applied to ova and larvae or to rotifers as the delivery vector to larvae. Further, virulence-related phenotypic traits, including haemolysin, siderophores and AHLs, were studied among bacterial isolates and related to larval survival. The results clearly demonstrate the influence of exogeneous feeding and treatments on larval gastrointestinal microbiota, and the role of bacteria in larval survival.
    During the third spawning season, the combined application of the two prospective probionts was validated by their addition via the rearing water from the prehatch stage till 28-dph larvae. This bacterial bathing treatment was compared to groups fed rotifers supplemented with a commercial probiotic (Remus®) and those untreated. Effects of treatments on the microbial load in rearing systems, larval growth, survival and development were evaluated. The results suggest that Arthrobacter and Enterococcus probionts affected the larval GI microbiota and contributed to growth, development and digestion, either directly or indirectly.
    Finally, an intervention study was conducted at an early cod juvenile stage to confirm the properties of the two probionts applied as a mixture or singly via dry feed (107-9 CFU g-1) to older fish for a shorter (28 days) or longer (55 days) period. This involved the development of probiotic feed, its viability and quality assessment under different storage conditions (-20, 4 and 15 °C), as well as the evaluation of effects on juvenile growth, survival, feed conversion ratio, microbial load of rearing water, juvenile gills and gut. Juveniles fed the Enterococcus-probiotic feed grew significantly faster and had significantly lower gut Vibrio counts than control juveniles (P<0.05). Overall, the results suggest that both probionts, especially the Enterococcus strain, modified the gut microbiota and contributed to enhanced juvenile growth and survival.

  • is

    Léleg afkoma á fyrstu stigum stríðeldis er vandamál við framleiðslu þorskseiða (Gadus morhua L.) en á undanförnum árum hefur notkun sýklalyfja verið helsta úrræðið. Notkun bætibaktería er talin vera mögulegur valkostur sem fyrirbyggjandi aðferð til að hindra vöxt tækifærissýkla og sjúkdómsvaldandi baktería, og stuðla að stöðugleika í eldisumhverfi og bættri heilsu eldisdýra. Megintilgangur þessa rannsóknaverkefnis var að auka lifun og stuðla að þroskun þorsklirfa á fyrstu eldisstigum.
    Í fyrsta hluta verkefnisins var hannað skimunarferli til að velja bætibakteríur úr eldisumhverfi þorsks. Niðurstöður sýna að 14% rannsakaðra baktería (n=188) höfðu hindrandi eiginleika gagnvart þremur bakteríum sem sýkja fisk, Vibrio anguillarum, Aeromonas salmonicida ssp. achromogenes og Aliivibrio salmonicida. Flestar valdar bakteríur voru Gram-jákvæðar (81%) og tilheyrðu Firmicutes (69.2%) og Actinobacteria (11.5%) fylkingum samkvæmt 16S rRNA hlutaraðgreiningu. Einungis sex (3.2%) rannsakaðra baktería hindruðu alla þrjá fisksýklana. Mismunur var á styrk og eðli hindrunar hjá bakteríunum. Fimm þeirra voru valdar til áframhaldandi rannsókna. Mikilvægt er að þróa blöndur af bætibakteríum til þess að auka líkur á áhrífaríkum forvörnum.
    Í fyrsta tilraun var blanda þriggja valinna baktería notuð við reglulega böðun þorskhrogna og lirfa. Tvær þeirra, Arthrobacter bergerei (einangruð úr þörungaþykkni) og Enterococcus thailandicus (einangruð úr eldisvökva þorsklirfa), fundust við lok tilraunarninnar í meðhöndluðum lirfum sem höfðu aukna lifun, meiri vöxt og lífsþrótt auk takmakaðrar örveruflóru. Aðrar bætiörverur voru notaðar við auðgun hjóldýra sem notuð voru við startfóðrun lirfa, en sú meðhöndlun olli mikinn dauða hjá lirfunum og þeim tilraunum var því hætt. Einnig voru áhrif mismunandi meðhöndlunar á ræktanlega og ríkjandi örveruflóru þorskeldisins á tveimur klaktímabilum skoðuð. Þetta voru bæði aðferðir sem eru í notkun (sótthreinsum hrogna og lyfjameðferð) og nýjar aðferðir byggðar á notkun bætibaktería við meðhöndlun hrogna og lirfa eða hjóldýra. Ennfremur voru nokkrir eiginleikar tengdir sýkingarmætti rannsakaðir hjá bakteríum sem voru einangraðar úr eldisumhverfinu. Niðurstöðurnar sýna að bæði fóðrun og mismunandi meðferðir höfðu áhrif á örveruflóru í meltingarvegi lirfa og einnig að samsetning örveruflórunnar tengist velgengni í lirfueldi.
    Í seinni hluta verkefnisins voru nefndar tvær bakteríur aftur notaðar við böðun hrogna og lirfa. Þetta var gert til að staðfesta getu þeirra til að efla forvarnir á fyrstu stigum í þorskeldi. Til viðmiðunar voru notaðar ómeðhöndlaðar eldiseiningar og aðrar sem fengu hjóldýr meðhöndluð með bætibakteríublöndu sem er á markaði (Remus®). Niðurstöðurnar gefa til kynna að A. bergerei og Ent. thailandicus seú bætibakteríur, því þær hafa áhrif á örveruflóru í meltingarvegi lirfa og stuðla að vexti, þroskun og bættri meltingu lirfa með beinum eða óbeinum hætti.
    Að lokum var framkvæmd rannsókn í seiðaeldi til að staðfesta eiginleika þessara tveggja baktería sem bætibaktería. Seiðum var gefið meðhöndlað þurrfóður í 28 eða 55 daga. tímabil. Þurrfóðrið var úðað með bætibakteríunum (107-9 CFU g-1) og lífvænleiki þeirra kannaður við 8 vikna geymslu við mismunandi hitastig (-20, 4 og 15 °C). Áhrif bætibakteríanna á gæði fóðurs voru líka metin. Síðan voru metin áhrif mismunandi fóðurs (ómeðhöndlaðs eða meðhöndlaðs með Ent. thailandicus og/eða A. bergerei) á vöxt og lifun seiða. Ennfremur var fóðurstuðull metinn og örveruflóra eldisvökva og seiða könnuð. Í ljós kom að seiðin sem fengu Enterococcus-fóðrið uxu marktækt hraðar og höfðu marktækt lægri fjölda Vibrio tegunda í meltingarveginum en ómeðhöndluðu seiðin (P<0.05).
    Heildarniðurstöður rannsóknanna benda til þess að Ent. thailandicus og A. bergerei séu bætibakteríur, sem hafi áhrif á örveruflóru meltingarvegs þorsks á fyrstu stigum eldis og stuðli að auknum vexti og lifun.

Issued Date
22/12/2010


Artifacts
Name[Sortable]Size[Sortable]Visibility[Sortable]Description[Sortable]Format
HL_Lauzon_printed ... .pdf5.89MBOpen Complete Text PDF View/Open