Funksjonalitet i bakterie/torskelarve interaksjoner

Abstract

Ved produksjon av torskelarver (Gadus morhua) har man ofte opplevd problemer med lav reproduksjonen blant annet på grunn av bakterielle infeksjoner. For å forsøke å redusere bruken av antibiotika i oppdrettsnæringen forsøker man å finne ulike måter å kontrollere det mikrobielle miljøet rundt fiskelarvene. En type mikrobiell kontroll er tilsetning av probiotiske bakterier til vannet eller fôret for å kolonisere torskelarvene med ønskede bakterier. En annen type mikrobiell kontroll er å hindre patogene bakterier i å skade fiskelarvene ved å forstyrre quorum sensing prosessen.

Dette ble foretatt et 17 dagers startfôringsforsøk og et 5 dagers korttidsforsøk. Startfôringsforsøket ble gjennomført i 2 liters flasker med filtrert autoklavert sjøvann (FASV) (30 torskelarver L-1) med aktiv lufting og torskelarvene ble fôret hver dag fra dag 3 etter klekking. Korttidsforsøket ble gjennomført i flasker med 50 mL FASV (30 torskelarver) uten lufting og fôring. Systemene ble holdt gnotobiotiske under hele forsøket.

Microbacterium sp., Pseudoalteromonas sp. og Vibrio  sp., tre probiotiske kandidater ble undersøkt med hensyn til deres innvirkning på torskelarvers vekst, overlevelse og genuttrykk. Levende Microbacterium sp. og Pseudoalteromonas sp. hadde en negativ effekt på torskelarvenes overlevelse, mens Vibrio sp. hadde ingen effekt i forhold til den bakteriefri kontrollbehandlingen. De probiotiske kandidatene tilsatt som monokulturer hadde ingen probiotisk effekt på torskelarvene. Døde bakterier gav ingen respons med hensyn til torskelarvenes overlevelse, og det ble konkludert med at bakteriene må være levende/aktive for å ha en effekt.

8 ulike gener ble kvantifisert for torskelarvene fra startfôringsforsøket og to av genene ble kvantifisert for larvene fra korttidsforsøket med levende og døde probiotiske bakterier. Fiaf og Fdps er gener som er involvert i fiskens næringsmetabolisme. Uttrykket av disse genene var oppregulert i behandlingene med levende Microbacterium sp. Dette var også tilfellet for Cyp1a1 som er involvert i den xenobiotiske metabolismen. C3 og Gpx2  er begge gener som er koblet til immunsystemet, og disse hadde begge høyest uttrykk i larvene fra den bakteriefrie kontrollbehandlingen, og lavest uttrykk i larvene fra behandlingen med død Microbacterium sp. CLECT er også et gen som er involvert i fiskens immunrespons, men her var det ingen signifikante forskjeller mellom uttrykket i de ulike behandlingene. Det var det heller ikke for WARS, et gen involvert i fiskens proteinsyntese. Itgb1bp3 koder for integrinβ-1-binding protein, og dette var uttrykt høyest i behandlingene med levende Microbacterium sp. For torskelarvene fra korttidsforsøket ble genene C3 og Cyp1a1 kvantifisert, og begge gener var høyest uttrykt hos larvene fra behandlinger med L. anguillarum og Pseudoalteromonas sp. Behandlingene med døde bakterier gav generelt sett lavere respons enn behandlingene med levende bakterier.

Potensielle quorum sensing nedbrytende kandidater fra torskefeces ble anriket med cellefritt vann fra L. anguillarum og AHL-molekyler. Tre av anrikingssamfunnene ble benyttet i et korttidsforsøk med L. anguillarum som kjent patogen. Behandling med levende L.anguillarum førte til rask død etter bakterietilsetning, mens tilsetning av død L. anguillarum ikke hadde noen effekt på overlevelsen i forhold til en bakteriefri kontrollbehandling. Tilsats av de anrikede bakteriesamfunnene uten challenge av L. anguillarum hadde ingen effekt på torskelarvenes overlevelse, men alle tre samfunn hadde evnen til å utsette L. anguillarum sin patogene effekt med omtrent 3 dager. Bakteriesamfunnenes positive effekt på torskelarvene kom av deres evne til nedbryting av L. anguillarum’s quorum sensing signalmolekyler.