| dc.description.abstract | Resirkulerende akvakultursystemer (RAS) øker i populæritet for produksjon av laksefisk. Vannet resirkuleres i et RAS, sammenlignet med gjennomstrømningssystemer (FTS) hvor det er behov for konstant tilførsel av nytt vann. Oppdrett av arktisk røye (Salvelinus alpinus) er forsatt i oppstartsfasen, og forkunnskap om oppdrett av andre laksefisk som atlantisk laks og regnbueørret er derfor avgjørende. Mikrobielle samfunn er viktige determinanter for vannkvalitet ved å for eksempel bidra i vannrenseprosesser. Siden fisken er i konstant kontakt med vannet i systemet er kunnskap om mikrober som finnes på mucusoverflater som skinn, gjelle og tarm viktig for å opprettholde optimal fiskehelse. Mucus er den første forsvarslinjen fra det omkringliggende vandige miljøet, og miljøet kan inneholde både kommensale og/eller opportunistiske bakterier. Kunnskapen om hvordan bakteriesamfunnene i miljøet påvirker mucus hos oppdrettsfisk er imidlertid begrenset.
Denne studien hadde som mål å karakterisere og overvåke de mikrobielle samfunnene i vertens mucus og opprettsmiljøet til Arktisk røye i et kommersielt landbasert akvakulturanlegg. For å studere disse mikrobielle samfunnene ble det tatt prøver for mikrobiell samfunnsanalyse månedlig over en periode på seks måneder fra fiskeskinn-, gjelle-, og tarmmucus, samt inntak og tankvann, biofilm i tank- og biofilter. Totalt 432 prøver, fra et anlegg som opererer med både RAS og FTS, ble utsatt for DNA-ekstraksjon, kvantifisering, kvalitetskontroll og 16S rRNA-genamplikonsekvensering ved bruk av Illuminametodikk. Bioinformatisk prosessering av de sekvenserte dataene blr utført ved bruk av QIIME2 og tilsvarende statistiske analyser ble utført i R for systematisk spatiotemporal mikrobiomprofilering av mucusoverflater og miljøet rundt oppdretsfisken.
Gjennom undersøkelse av alfadiversitet, ble skinnprøver funnet å ha de høyeste alfa-diversitetsmålene av fiskeprøvene i alle de tre overvåkede produksjonssystemene i anlegget. Det bygde miljøet viste imidlertid totalt sett høyere verdier for observert og estimert artsmangfold og høyere Shannon diversitetsindeks enn fiskeprøvene. Inntaksvannet viste betydelig høyere artsmangfold og Shannon diversitet enn både fiske- og miljøprøver. På ASV nivå ble det funnet signifikant forskjell i mikrobiell sammensetning mellom fiskeprøver, og mellom miljøprøver. Videre ble det funnet signifikant forskjell i mikrobiell sammensetning av fiskeprøver mellom de to RAS-systemene og FTS. Prøver fra det bygde miljøet ble funnet å være signifikant forskjellige i mikrobiell sammensetning på tvers av de tre systemene.
Selv om det ikke ble funnet signifikante forskjeller over tid for alfadiversitet, ble det funnet signifikant forskjell i mikrobiell sammensetning mellom prøvetakingsmånedene i fiskeprøvene. Ingen signifikante endringer ble funnet over tid for miljøprøvene.
Den mest dominernede taksonomiske slekten i skinn- og gjellemucus var Pseudomonas, mens Mycoplasma var den mest dominerende taksonomiske slekten i tarmmucus. Flavobacterium var den mest dominerende slekten i tankvann og biofilter biofilm, mens Arcicella dominerte i tank biofilm og Crenothrix i kildevannet. Det ble imidlertid funnet individuelle forskjeller mellom de tre ulike produksjonssystemene.
Denne oppgaven har gitt betydelig kunnskap om bakteriesamfunn i oppdrett av røye, og denne kunnskapen kan brukes som grunnlag for ny forskning som tar sikte på å ytterligere forbedre landbasert sjømatsproduksjon. | |
| dc.description.abstract | Recirculating aquaculture systems (RAS) are receiving increased attention in the production of salmonids. The water is recirculated in a RAS, compared to flow-through systems (FTS) where constant supply of new water is needed. Farming of Arctic charr (Salvelinus alpinus) is still in its infantry, and the prior knowledge of rearing of other salmonids such as Atlantic salmon and rainbow trout is, therefore, crucial. Microbial communities are important determinants of water quality by for example participating in water purification processes. Since the fish is in constant contact with its surrounding water, knowledge of microbes present on mucosal surfaces such as the skin, gill, and gut of the fish is important for maintaining optimal fish health. The mucus is the first line of defense from its surrounding environment, and it can harbor both commensal and/or opportunistic bacteria. However, knowledge on how the bacterial communities in the environment affect the mucosal surfaces in farmed fish is limited.
This study aimed to characterize and monitor the microbial communities in host mucus and the rearing environment of Arctic charr in a commercial land-based aquaculture facility. To study the microbial communities, samples for microbial community analysis were collected monthly over a period of 6 months from the skin, gill, and gut mucus, as well as intake and tank water, biofilm in tank and biofilter. A total of 432 samples, from a facility employing both RAS and FTS, were subjected to DNA-extraction, quantification, quality control and 16S rRNA gene amplicon sequencing employing Illumina methodology. Bioinformatic processing of the sequenced data was performed using QIIME2 and corresponding statistical analyses were executed in R for systematic spatiotemporal microbiome profiling in mucosal surfaces and environments of the farmed fish.
Through investigation of alpha diversity, skin samples were found to have the highest alpha diversity measures of the fish samples throughout the three monitored production systems in the facility. However, the built environment samples displayed overall higher values for observed and estimated richness, and higher Shannon’s diversity index than the fish samples. The intake water displayed significantly higher richness and Shannon diversity than both fish and built environment samples. On ASV level, significant differences were found in microbial composition between fish samples, and between environment samples. Furter, there were also found significant differences in microbial composition of fish samples between the two RAS and the FTS. Built environment samples were found to be significantly different in microbial composition between the three systems.
Even though no significant temporal differences were found throughout the sampling period for alpha diversity measures, significant differences in microbial composition were found between sampling months in the fish samples. No significant temporal changes were found for environment samples.
The most prominent taxonomic genus in skin and gill mucus was Pseudomonas, whereas Mycoplasma was the most prominent genus across gut mucus. Flavobacterium was the most dominant genus in tank water and biofilter biofilm, while Arcicella dominated in tank biofilm, and Crenothrix in the source water. However, individual differences were found between the three different production systems.
This thesis has provided significant knowledge on bacterial communities in farming of Arctic charr, and this knowledge can be used as a basis for new research aiming to further improve land-based seafood production. | |
