Россия
Аннотация. Быстрый рост индустрии аквакультуры с использованием современных интенсивных методов выращивания привел к возникновению ряда проблем, связанных с распространением инфекционных болезней рыб и качеством воды. Кишечная физиологическая микробиота рыб и окружающая водная среда составляют экосистему, баланс которой является ключевым фактором для поддержания здоровья аквакультуры. Тем не менее оптимизация микробиоты по-прежнему является сложной задачей из-за недостатка знаний о доминирующих микроорганизмах и о влиянии факторов окружающей среды. Цель – исследование структуры и таксономического состава культивируемого бактериального сообщества кишечника радужной форели Oncorhynchus mykiss в условиях садкового фермерского хозяйства «Ярославская форель». Методы. Для идентификации выделенных изолятов и характеристики состава общих бактериальных сообществ использовались фенотипические и биохимические характеристики, а также амплификация и секвенирование фрагментов гена 16S рРНК и последующий филогенетический анализ. Научная новизна. Получены данные о таксономическом разнообразии культивируемого микробиома кишечника радужной форели. Проведен сравнительный анализ микробиоценозов кишечника рыб и окружающей водной среды. Результаты и практическая значимость. В структуре изученных микробных сообществ доминировали гамма-протеобактерии. В составе микробиома как кишечника радужной форели, так и окружающей водной среды были обнаружены представители родов Pseudomonas, Stenotrophomonas и Aeromonas, которые являются условно-патогенными и в стрессовых условиях могут приводить к вспышке бактериальных инфекций. Однако исследования показали, что окружающий водный микробиом не отражает микробиом водных хозяев. Микробиота кишечника рыб отличалась большим разнообразием. Сравнительный анализ микробиомов пресноводной системы и кишечника радужной форели выявил способность организма-хозяина концентрировать полезные пробиотические микроорганизмы даже в условиях патогенной нагрузки. Полученная коллекция микроорганизмов в дальнейшем будет использована для скрининга потенциальных пробиотических культур.
аквакультура Oncorhynchus mykiss, радужная форель, микробиом, кишечник, пробиотики
1. Лагуткина Л. Ю., Пономарев С. В. Органическая аквакультура как перспективное направление развития рыбохозяйственной отрасли (обзор) // Сельскохозяйственная биология. 2018. № 53 (2). С. 326-336.
2. Тыщенко В. И., Терлецкий В. П. Oncorhynchus mykiss в аквакультуре: биотехнологические и генетические основы разведения и селекции // Международный научно-исследовательский журнал. 2021. № 7 (109). С. 141-144.
3. Ziarati M., Zorriehzahra M. J., Hassantabar F., Mehrabi Z., Dhawan M., Sharun K., Emran T. B., Dhama K., Chaicumpa W., Shamsi S. Zoonotic diseases of fish and their prevention and control // Veterinary Quarterly. 2022. Vol. 42. Iss. 1. Pp. 95-118. DOI:https://doi.org/10.1080/01652176.2022.2080298.
4. Авдеева Е. В. Условно-патогенные бактерии рыб в естественных и искусственных водоемах Калининградской области // Труды ВНИРО. 2017. № 167. С. 104-109.
5. Perry W. B., Lindsay E., Payne C. J., Brodie C., Kazlauskaite R. The role of the gut microbiome in sustainable teleost aquaculture // Proceedings of the Royal Society B. 2020. No. 287 (1926). Article number 20200184. DOI:https://doi.org/10.1098/rspb.2020.0184.
6. Santos L., Ramos F. Antimicrobial resistance in aquaculture: current knowledge and alternatives to tackle the problem // International Journal of Antimicrobial Agents. 2018. No. 52 (2). Pp. 135-143. DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2018.03.010.
7. Pérez-Pascual D., Vendrell-Fernández S., Audrain B., Bernal-Bayard J., Patiño-Navarrete R., Petit V., Rigaudeau D., Ghigo J. M. Gnotobiotic rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) model reveals endogenous bacteria that protect against Flavobacterium columnare infection // PLoS pathogens. 2021. No. 17 (1). Article number e1009302. DOI:https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1009302.
8. Ikeda-Ohtsubo W., Brugman S., Warden C. H., Rebel J. M. J., Folkerts G., Pieterse C. M. J. How can we define “optimal microbiota?”: A comparative review of structure and functions of microbiota of animals, fish, and plants in agriculture // Frontiers in nutrition. 2018. No. 5 (90). DOI:https://doi.org/10.3389/fnut.2018.00090.
9. Vasemägi A., Visse M., Kisand V. Effect of environmental factors and an emerging parasitic disease on gut microbiome of wild salmonid fish // MSphere. 2017. No. 2 (6). Article number e00418-17. DOI:https://doi.org/10.1128/mSphere.00418-17.
10. Xiong J. B., Nie L., Chen J. Current understanding on the roles of gut microbiota in fish disease and immunity // Zoological research. 2019. No. 40 (2). Pp. 70-76. DOI:https://doi.org/10.24272/j.issn.2095-8137.2018.069.
11. Butt R. L., Volkoff H. Gut microbiota and energy homeostasis in fish // Frontiers in Endocrinology (Lausanne). 2019. No. 10. Pp. 6-8. DOI:https://doi.org/10.3389/fendo.2019.00009.
12. Pérez-Pascual D., Pérez-Cobas A. E., Rigaudeau D., Rochat T., Bernardet J. F., Skiba-Cassy S., Marchand Y., Duchaud E., Ghigo J. M. Sustainable plant-based diets promote rainbow trout gut microbiota richness and do not alter resistance to bacterial infection // Animal microbiome. 2021. No. 3 (1). Pp. 1-13. DOI:https://doi.org/10.1186/s42523-021-00107-2.
13. Sehnal L., Brammer-Robbins E., Wormington A. M., Blaha L., Bisesi J., Larkin I., Martyniuk C. J., Simonin M., Adamovsky O. Microbiome composition and function in aquatic vertebrates: small organisms making big impacts on aquatic animal health // Frontiers in microbiology. 2021. No. 12. Article number 567408. DOI:https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.567408.
14. Хоулт Дж., Криг Н. Определитель бактерий Берджи: в 2-х томах. Том 1 / Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига ; пер. с англ. под ред. акад. РАН Г. А. Заварзина. Изд. 9-е. Москва: Мир, 1997. 429 с.
15. Tamura K., Nei M. Estimation of the number of nucleotide substitutions in the control region of mitochondrial DNA in humans and chimpanzees // Molecular Biology and Evolution. 1993. No. 10 (3). Pp. 512-526.
16. Kumar S., Stecher G., Tamura K. MEGA7: molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets // Molecular Biology and Evolution. 2016. No. 33 (7). Pp. 1870-1874.
17. Letunic I., Bork P. Interactive Tree Of Life (iTOL): an online tool for phylogenetic tree display and annotation // Bioinformatics. 2007. No. 23 (1). Pp. 127-128. DOI:https://doi.org/10.1093/nar/gkab301.
18. Кушникова Л. Б., Ануарбеков С. М., Евсеева А. А. Лимитирующие факторы при садковом выращивании рыбы в горных водоемах Восточного Казахстана // Вестник НГАУ. 2018. № 1 (46). С. 127-135.
19. Морозова М. А., Дьяченко М. А., Абросимова Н. А., Чемисова О. С., Степанова Ю. В., Пархоменко Ю. О. Микрофлора паренхиматозных органов у молоди карповых рыб в товарных рыбоводных хозяйствах // Комплексные исследования в рыбохозяйственной отрасли: материалы IV Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Владивосток, 2018. С. 80-85.
20. Bisht A., Singh U. P., Pandey N. N. Comparative study of seasonal variation in bacterial flora concomitant with farm raised fingerlings of Cyprinus carpio at tarai region of Uttarakhand // Journal of Environmental Biology. 2014. No. 35 (2). Pp. 363-367.
21. Gomez J. A., Primm T. P. A Slimy Business: the Future of Fish Skin Microbiome Studies // Microbial Ecology. 2021. No. 82. Pp. 275-287. DOI:https://doi.org/10.1007/s00248-020-01648-w.
22. Tyagi A., Singh B., Billekallu Thammegowda N. K., Singh N. K. Shotgun metagenomics offers novel insights into taxonomic compositions, metabolic pathways and antibiotic resistance genes in fish gut microbiome // Archives of microbiology. 2019. No. 201 (3). Pp. 295-303. DOI:https://doi.org/10.1007/s00203-018-1615-y.
23. Gao Y. M., Zou K. S., Zhou L., Huang X. D., Li Y. Y., Gao X. Y., Chen X., Zhang X. Y. Deep insights into gut microbiota in four carnivorous coral reef fishes from the South China Sea // Microorganisms. 2020. No. 8 (3). Article number 426. DOI:https://doi.org/10.3390/microorganisms8030426.
24. Rangel F., Enes P., Gasco L., Gai F., Hausmann B., Berry D., Oliva-Teles A., Serra C. R., Pereira F. C. Differential Modulation of the European Sea Bass Gut Microbiota by Distinct Insect Meals // Frontiers in microbiology. 2022. No. 13. Article number 831034. DOI:https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.831034.
25. Wu F., Chen B., Liu S., Xia X., Gao L., Zhang X., Pan Q. Effects of woody forages on biodiversity and bioactivity of aerobic culturable gut bacteria of tilapia (Oreochromis niloticus) // PLoS ONE. 2020. No. 15 (7). Article number e0235560. DOI:https://doi.org/10.1371/journal.pone.0235560.
26. Abd El-Rhman A. M., Khattab Y. A., Shalaby A. M. Micrococcus luteus and Pseudomonas species as probiotics for promoting the growth performance and health of Nile tilapia, Oreochromis niloticus // Fish and Shellfish Immunology. 2009. No. 27 (2). Pp. 175-180. DOI:https://doi.org/10.1016/j.fsi.2009.03.020.
27. Sharifuzzaman S. M., Rahman H., Austin D. A., Austin B. Properties of probiotics Kocuria SM1 and Rhodococcus SM2 isolated from fish guts // Probiotics and Antimicrobial Proteins. 2018. No. 10 (3). Pp. 534-542. DOI:https://doi.org/10.1007/s12602-017-9290-x.
28. Poteshkina V. A., Uskova I. V. Enzymatic potential of the indigenous microbiota of the intestine of rainbow trout Parasalmo mykiss (= Oncorhynchus) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. No. 539 (1). Article number 012200. DOI:https://doi.org/10.1088/1755-1315/539/1/012200.
29. Kononova S. V., Zinchenko D. V., Muranova T. A., Belova N. A., Miroshnikov A. I. Intestinal microbiota of salmonids and its changes upon introduction of soy proteins to fish feed // Aquaculture International. 2019. No. 27 (2). Pp. 475-496. DOI:https://doi.org/10.1007/s10499-019-00341-1.
30. Terova G., Gini E., Gasco L., Moroni F., Antonini M., Rimoldi S. Effects of full replacement of dietary fishmeal with insect meal from Tenebrio molitor on rainbow trout gut and skin microbiota // Journal of Animal Science and Biotechnology. 2021. No. 12 (30). DOI:https://doi.org/10.1186/s40104-021-00551-9.
31. Evdokimov E. G., Zaitseva Yu. V., Flerova E. A., Dokolin D. A., Zlobin I. V. Influence of conditions of the aquatic environment on the immuno-physiological status of the organism and the microbiome of the rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) in cage farming // Veterinaria i kormlenie. 2022. No. 6. Pp. 28-32.
32. Simón R., Docando F., Nuñez-Ortiz N., Tafalla C., Díaz-Rosales P. Mechanisms used by probiotics to confer pathogen resistance to teleost fish // Frontiers in Immunology. 2021. No. 12. Article number 653025. DOI:https://doi.org/10.3390/microorganisms8030426.
33. Lazado C. C., Caipang C. M., Rajan B., Brinchmann M. F., Kiron V. Characterization of GP21 and GP12: Two Potential Probiotic Bacteria Isolated from the Gastrointestinal Tract of Atlantic Cod // Probiotics and Antimicrobial Proteins. 2010. No. 2 (2). Pp. 126-34. DOI:https://doi.org/10.1007/s12602-010-9041-8.
34. Wanka K. M., Damerau T., Costas B., Krueger A., Schulz C., Wuertz S. Isolation and characterization of native probiotics for fish farming // BMC Microbiology. 2018. No. 18 (1). Pp. 1-13. DOI:https://doi.org/10.1186/s12866-018-1260-2.
