Published May 19, 2023
| Version v1
Publication
Net cleaning impacts Atlantic salmon gill health through microbiome dysbiosis
Creators
- 1. University of Stirling
- 2. Kafrelsheikh University
- 3. University of Bergen
- 4. NORCE Norwegian Research Centre
Description
Introduction Net biofouling has a significant impact for the global salmon industry in the seawater grow-out stage in terms of its management. Current mitigation strategies occur primarily through the regular removal of biofouling using in situ cleaning. While in situ net cleaning is effective there is uncertainty as to whether the equipment or dispersed material has an impact upon the fish in the cages. Through direct contact with the environment, the significant surface area of the gill including its microbiome is directly exposed to the acute environmental changes generated by net cleaning. This study aimed to provide a detailed understanding of the impact of in situ net cleaning on Atlantic salmon (Salmo salar) and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) gill health. Methods Three field trials were conducted on commercial fish farms in western Norway. Fouling organisms on net pens and flushed particles during in situ cleaning were identified and screened for major fish pathogens. Hydrographic profile measurements were performed to measure the impact on water quality. Gill samples were examined for histopathological changes, immune gene expression, and the prevalence of major pathogens. 16S rRNA amplicon sequencing was employed to explore the impact of net cleaning on gill microbiome. Results and discussion Data obtained from these trials identified a diversity of fouling species including hydroids, algae, skeleton shrimps, and filter feeders on net pens, a direct impact on measured water quality indicators, a moderate change in gill inflammatory and antigen presentation activity at the level of mRNA, and a large significant change in gill microbiome. Observed changes in gill microbial community involved a decrease in bacterial richness coupled to an increase in identified bacterial genera related to negative health consequences. Parallel analyses for pathogens load in biofouling organisms and flushed particles highlighted the presence of several fish bacteria and parasites. However, minor changes were detected in salmon gill pathogen diversity and loading. Our results suggest that biofouling organisms may act as transient reservoirs for some fish pathogens but not viruses and that gill microbial dysbiosis could be related to the host stress response during and post net cleaning.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
مقدمة: صافي الحشف الحيوي له تأثير كبير على صناعة السلمون العالمية في مرحلة نمو مياه البحر من حيث إدارتها. تحدث استراتيجيات التخفيف الحالية في المقام الأول من خلال الإزالة المنتظمة للحشف الحيوي باستخدام التنظيف في الموقع. في حين أن التنظيف الصافي في الموقع فعال، هناك عدم يقين بشأن ما إذا كانت المعدات أو المواد المشتتة لها تأثير على الأسماك في الأقفاص. من خلال الاتصال المباشر مع البيئة، تتعرض المساحة السطحية الكبيرة للخياشيم بما في ذلك الميكروبيوم الخاص بها بشكل مباشر للتغيرات البيئية الحادة الناتجة عن تنظيف الشبكة. تهدف هذه الدراسة إلى توفير فهم مفصل لتأثير تنظيف الشبكة في الموقع على صحة السلمون الأطلسي (Salmo salar) وسمك السلمون المرقط قوس قزح (Oncorhynchus mykiss). الأساليب أجريت ثلاث تجارب ميدانية على مزارع الأسماك التجارية في غرب النرويج. تم تحديد وفحص الكائنات القاذورة على الأقلام الشبكية والجسيمات المتدفقة أثناء التنظيف في الموقع بحثًا عن مسببات أمراض الأسماك الرئيسية. تم إجراء قياسات الملف الهيدروغرافي لقياس التأثير على جودة المياه. تم فحص عينات الخياشيم بحثًا عن التغيرات النسيجية المرضية والتعبير الجيني المناعي وانتشار مسببات الأمراض الرئيسية. تم استخدام تسلسل 16S rRNA amplicon لاستكشاف تأثير التنظيف الصافي على ميكروبيوم الخياشيم. النتائج والمناقشة حددت البيانات التي تم الحصول عليها من هذه التجارب مجموعة متنوعة من الأنواع المتسخة بما في ذلك الهيدرويدات والطحالب والروبيان العظمي ومغذيات الترشيح على الأقلام الشبكية، وتأثير مباشر على مؤشرات جودة المياه المقاسة، وتغير معتدل في نشاط الالتهاب الخيشومي وعرض المستضد على مستوى الحمض النووي الريبوزي المرسال، وتغير كبير في ميكروبيوم الخيشوم. تضمنت التغييرات الملحوظة في المجتمع الميكروبي الخيشومي انخفاضًا في الثراء البكتيري إلى جانب زيادة في الأجناس البكتيرية المحددة المتعلقة بالعواقب الصحية السلبية. سلطت التحليلات المتوازية لحمل مسببات الأمراض في كائنات الحشف الحيوي والجزيئات المتدفقة الضوء على وجود العديد من بكتيريا الأسماك والطفيليات. ومع ذلك، تم اكتشاف تغييرات طفيفة في تنوع مسببات الأمراض في خياشيم السلمون وتحميلها. تشير نتائجنا إلى أن كائنات الحشف الحيوي قد تعمل كمستودعات عابرة لبعض مسببات أمراض الأسماك ولكن ليس الفيروسات وأن dysbiosis الميكروبية الخيشومية يمكن أن تكون مرتبطة باستجابة المضيف للإجهاد أثناء وبعد التنظيف الصافي.Translated Description (French)
Introduction L'encrassement biologique des filets a un impact significatif sur l'industrie mondiale du saumon au stade de la croissance de l'eau de mer en termes de gestion. Les stratégies d'atténuation actuelles se produisent principalement par l'élimination régulière des salissures biologiques à l'aide d'un nettoyage in situ. Bien que le nettoyage des filets in situ soit efficace, il n'est pas certain que l'équipement ou le matériau dispersé ait un impact sur les poissons dans les cages. Par contact direct avec l'environnement, la surface importante de la branchie, y compris son microbiome, est directement exposée aux changements environnementaux aigus générés par le nettoyage des filets. Cette étude visait à fournir une compréhension détaillée de l'impact du nettoyage in situ des filets sur la santé des branchies du saumon atlantique (Salmo salar) et de la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss). Méthodes Trois essais sur le terrain ont été menés dans des piscicultures commerciales de l'ouest de la Norvège. Les organismes d'encrassement sur les enclos en filet et les particules rincées pendant le nettoyage in situ ont été identifiés et dépistés pour les principaux agents pathogènes des poissons. Des mesures de profil hydrographique ont été effectuées pour mesurer l'impact sur la qualité de l'eau. Les échantillons de branchies ont été examinés pour les changements histopathologiques, l'expression des gènes immunitaires et la prévalence des principaux agents pathogènes. Le séquençage de l'amplicon de l'ARNr 16S a été utilisé pour explorer l'impact du nettoyage net sur le microbiome branchial. Résultats et discussion Les données obtenues à partir de ces essais ont identifié une diversité d'espèces d'encrassement, y compris les hydroïdes, les algues, les crevettes squelettes et les filtreurs sur les enclos en filet, un impact direct sur les indicateurs de qualité de l'eau mesurés, un changement modéré de l'activité inflammatoire des branchies et de la présentation des antigènes au niveau de l'ARNm et un changement important du microbiome branchial. Les changements observés dans la communauté microbienne branchiale impliquaient une diminution de la richesse bactérienne associée à une augmentation des genres bactériens identifiés liés à des conséquences négatives sur la santé. Des analyses parallèles de la charge en agents pathogènes dans les organismes d'encrassement biologique et les particules évacuées ont mis en évidence la présence de plusieurs bactéries et parasites de poissons. Cependant, des changements mineurs ont été détectés dans la diversité et la charge des pathogènes branchiaux du saumon. Nos résultats suggèrent que les organismes d'encrassement biologique peuvent agir comme des réservoirs transitoires pour certains agents pathogènes des poissons, mais pas pour les virus, et que la dysbiose microbienne des branchies pourrait être liée à la réponse au stress de l'hôte pendant et après le nettoyage des filets.Translated Description (Spanish)
Introducción La bioincrustación neta tiene un impacto significativo para la industria mundial del salmón en la etapa de crecimiento del agua de mar en términos de su gestión. Las estrategias de mitigación actuales se producen principalmente a través de la eliminación regular de bioincrustaciones mediante la limpieza in situ. Si bien la limpieza de la red in situ es efectiva, existe incertidumbre sobre si el equipo o el material disperso tiene un impacto en los peces en las jaulas. A través del contacto directo con el medio ambiente, la superficie significativa de la branquia, incluido su microbioma, está directamente expuesta a los cambios ambientales agudos generados por la limpieza de la red. Este estudio tuvo como objetivo proporcionar una comprensión detallada del impacto de la limpieza de redes in situ en la salud de las branquias del salmón del Atlántico (Salmo salar) y la trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss). Métodos Se realizaron tres ensayos de campo en piscifactorías comerciales en el oeste de Noruega. Los organismos incrustantes en los corrales de redes y las partículas enjuagadas durante la limpieza in situ se identificaron y examinaron para detectar los principales patógenos de los peces. Se realizaron mediciones del perfil hidrográfico para medir el impacto en la calidad del agua. Las muestras de branquias se examinaron para detectar cambios histopatológicos, expresión génica inmunitaria y la prevalencia de los principales patógenos. Se empleó la secuenciación del amplicón de ARNr 16S para explorar el impacto de la limpieza de la red en el microbioma branquial. Resultados y discusión Los datos obtenidos de estos ensayos identificaron una diversidad de especies de incrustaciones que incluyen hidroides, algas, camarones esqueléticos y alimentadores de filtro en corrales de red, un impacto directo en los indicadores de calidad del agua medidos, un cambio moderado en la actividad inflamatoria branquial y de presentación de antígenos a nivel de ARNm, y un gran cambio significativo en el microbioma branquial. Los cambios observados en la comunidad microbiana de las branquias implicaron una disminución en la riqueza bacteriana junto con un aumento en los géneros bacterianos identificados relacionados con consecuencias negativas para la salud. Los análisis paralelos de la carga de patógenos en organismos bioincrustantes y partículas lavadas destacaron la presencia de varias bacterias y parásitos de peces. Sin embargo, se detectaron cambios menores en la diversidad y carga de patógenos branquiales del salmón. Nuestros resultados sugieren que los organismos de bioincrustación pueden actuar como reservorios transitorios para algunos patógenos de peces, pero no para los virus, y que la disbiosis microbiana branquial podría estar relacionada con la respuesta al estrés del huésped durante y después de la limpieza de la red.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يؤثر التنظيف الصافي على صحة خياشيم السلمون الأطلسي من خلال dysbiosis الميكروبيوم
- Translated title (French)
- Le nettoyage net a un impact sur la santé des branchies du saumon atlantique par le biais de la dysbiose du
- Translated title (Spanish)
- La limpieza neta afecta la salud de las branquias del salmón del Atlántico a través de la disbiosis del microbioma
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4377097490
- DOI
- 10.3389/faquc.2023.1125595
References
- https://openalex.org/W1546470278
- https://openalex.org/W1568922761
- https://openalex.org/W1599431825
- https://openalex.org/W1599572210
- https://openalex.org/W1608626454
- https://openalex.org/W1634688389
- https://openalex.org/W181586479
- https://openalex.org/W1969125948
- https://openalex.org/W1970841037
- https://openalex.org/W1987156555
- https://openalex.org/W1998713421
- https://openalex.org/W2013815056
- https://openalex.org/W2028642668
- https://openalex.org/W2034285706
- https://openalex.org/W2054976852
- https://openalex.org/W2056279562
- https://openalex.org/W2059235491
- https://openalex.org/W2066161213
- https://openalex.org/W2068044186
- https://openalex.org/W2069883667
- https://openalex.org/W2074603661
- https://openalex.org/W2080881373
- https://openalex.org/W2085968733
- https://openalex.org/W2092412435
- https://openalex.org/W2100701992
- https://openalex.org/W2107591061
- https://openalex.org/W2108718991
- https://openalex.org/W2110065044
- https://openalex.org/W2154927554
- https://openalex.org/W2156179217
- https://openalex.org/W2162351442
- https://openalex.org/W2165193821
- https://openalex.org/W2170558669
- https://openalex.org/W2315060501
- https://openalex.org/W2428679076
- https://openalex.org/W2495658451
- https://openalex.org/W2506954773
- https://openalex.org/W2510766756
- https://openalex.org/W2513536030
- https://openalex.org/W2517394686
- https://openalex.org/W2517824421
- https://openalex.org/W2529750952
- https://openalex.org/W2592551370
- https://openalex.org/W2606647986
- https://openalex.org/W2766452223
- https://openalex.org/W2778706978
- https://openalex.org/W2810504259
- https://openalex.org/W2869241011
- https://openalex.org/W2885946380
- https://openalex.org/W2905906834
- https://openalex.org/W2912260766
- https://openalex.org/W2914273227
- https://openalex.org/W2964266890
- https://openalex.org/W2996377351
- https://openalex.org/W3000080957
- https://openalex.org/W3005115234
- https://openalex.org/W3015831500
- https://openalex.org/W3047193490
- https://openalex.org/W3082969248
- https://openalex.org/W3088997030
- https://openalex.org/W3096903071
- https://openalex.org/W3113946399
- https://openalex.org/W3131746599
- https://openalex.org/W3159190756
- https://openalex.org/W3159823527
- https://openalex.org/W3184565990
- https://openalex.org/W4200117880
- https://openalex.org/W4309048317
- https://openalex.org/W611891451
- https://openalex.org/W625063318