Published January 1, 2024 | Version v1
Publication Open

Effect of supersaturated dissolved oxygen on growth-, survival-, and immune-related gene expression of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei)

Creators

  • 1. Walailak University
  • 2. Tokyo University of Marine Science and Technology
  • 3. National Science and Technology Development Agency
  • 4. Chulalongkorn University
  • 5. National Center for Genetic Engineering and Biotechnology

Description

Oxygen concentration is an essential water quality parameter for aquaculture systems. Recently, supersaturated dissolved oxygen (DO) has been widely used in aquaculture systems to prevent oxygen depletion; however, the long-term effects of supersaturated DO exposure on aquatic animals have not been studied. In this study, we examined the effects of supersaturated DO on the growth, survival, and gene expression of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei).Specific pathogen-free shrimp with a body weight of 8.22 ± 0.03 g were randomly assigned to two groups with four replicates at a density of 15 shrimps per tank. Shrimp were cultivated in recirculating tanks containing 50 L of 15 ppt seawater in each replicate. Oxygen was supplied at 5 mg/L to the control tanks using an air microbubble generator and at 15 mg/L to the treatment tanks using a pure oxygen microbubble generator. Shrimp were fed commercial feed pellets containing 39% protein at 4% of their body weight per day for 30 days. Average daily growth (ADG) and feed conversion ratio (FCR) were determined on days 15 and 30. Shrimp molting was measured every day. Individual hemolymph samples were obtained and analyzed for total hemocyte count, differential hemocyte count, and expression of growth- and immune-related genes at the end of the experiment.Long-term exposure to supersaturated DO significantly affected shrimp growth. After 30 days of supersaturated DO treatment, the final weight and ADG were 14.73 ± 0.16 g and 0.22 ± 0.04, respectively. Shrimp treated with normal aeration showed significantly lower weight (12.13 ± 0.13 g) and ADG (0.13 ± 0.00) compared with the control group. FCR was 1.55 ± 0.04 in the treatment group and 2.51 ± 0.09 in the control group. Notably, the shrimp molting count was 1.55-fold higher in the supersaturated DO treatment than in the supersaturated DO treatment. The expression of growth-related genes, such as alpha-amylase, cathepsin L, and chitotriosidase, was 1.40-, 1.48-, and 1.35-fold higher, respectively, after supersaturated DO treatment. Moreover, the treatment increased the expression of anti-lipopolysaccharide factor, crustin, penaeidin3, and heat shock protein 70 genes by 1.23-, 2.07-, 4.20-, and 679.04-fold, respectively, compared to the controls.Supersaturated DO increased growth and ADG production and decreased FCR. Furthermore, enhanced immune-related gene expression by supersaturated DO may improve shrimp health and reduce disease risk during cultivation.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تركيز الأكسجين هو معيار أساسي لجودة المياه لأنظمة الاستزراع المائي. في الآونة الأخيرة، تم استخدام الأكسجين المذاب المفرط التشبع (DO) على نطاق واسع في أنظمة الاستزراع المائي لمنع استنفاد الأكسجين ؛ ومع ذلك، لم يتم دراسة الآثار طويلة الأجل للتعرض المفرط التشبع للأكسجين المذاب على الحيوانات المائية. في هذه الدراسة، درسنا آثار DO المفرط التشبع على النمو والبقاء والتعبير الجيني للجمبري الأبيض في المحيط الهادئ (Litopenaeus vannamei). تم تعيين الجمبري الخالي من مسببات الأمراض المحددة بوزن جسم 8.22 ± 0.03 جم بشكل عشوائي إلى مجموعتين مع أربعة تكرارات بكثافة 15 جمبري لكل خزان. تمت زراعة الروبيان في خزانات معاد تدويرها تحتوي على 50 لترًا من 15 جزء في البوصة من مياه البحر في كل نسخة. تم توفير الأكسجين عند 5 ملغ/لتر لخزانات التحكم باستخدام مولد فقاعات دقيقة للهواء وعند 15 ملغ/لتر لخزانات المعالجة باستخدام مولد فقاعات دقيقة للأكسجين النقي. تم تغذية الروبيان بكريات العلف التجارية التي تحتوي على 39 ٪ من البروتين بنسبة 4 ٪ من وزن الجسم يوميًا لمدة 30 يومًا. تم تحديد متوسط النمو اليومي (ADG) ونسبة تحويل الأعلاف (FCR) في اليومين 15 و 30. تم قياس ذوبان الروبيان كل يوم. تم الحصول على عينات دم لمفية فردية وتحليلها من أجل إجمالي عدد خلايا الدم، وعدد خلايا الدم التفاضلية، والتعبير عن الجينات المرتبطة بالنمو والجينات المناعية في نهاية التجربة. وقد أثر التعرض طويل الأجل للدم المفرط التشبع بشكل كبير على نمو الجمبري. بعد 30 يومًا من علاج DO المفرط التشبع، كان الوزن النهائي و ADG 14.73 ± 0.16 جم و 0.22 ± 0.04، على التوالي. أظهر الروبيان المعالج بتهوية طبيعية وزنًا أقل بكثير (12.13 ± 0.13 جم) و ADG (0.13 ± 0.00) مقارنة بالمجموعة الضابطة. كان معدل الترشيح الكبيبي 1.55 ± 0.04 في مجموعة العلاج و 2.51 ± 0.09 في مجموعة التحكم. والجدير بالذكر أن عدد ذوبان الروبيان كان أعلى بمقدار 1.55مرة في علاج DO المفرط التشبع منه في علاج DO المفرط التشبع. كان التعبير عن الجينات المرتبطة بالنمو، مثل ألفا أميلاز، وكاثيبسين ل، وكيتوتريوسيداز، 1.40-، 1.48-، و 1.35 - أعلى، على التوالي، بعد علاج DO المفرط التشبع. علاوة على ذلك، زادت المعالجة من التعبير عن عامل عديد السكاريد الشحمي، والقشرة، والبناليدين 3، وبروتين الصدمة الحرارية 70 بنسبة 1.23-، 2.07-، 4.20-، و 679.04 ضعفًا، على التوالي، مقارنةً بعناصر التحكم. زيادة التشبع DO زيادة النمو وإنتاج ADG وانخفاض FCR. علاوة على ذلك، فإن التعبير الجيني المعزز المرتبط بالمناعة عن طريق DO المفرط التشبع قد يحسن صحة الروبيان ويقلل من خطر الإصابة بالأمراض أثناء الزراعة.

Translated Description (French)

La concentration en oxygène est un paramètre essentiel de la qualité de l'eau pour les systèmes aquacoles. Récemment, l'oxygène dissous sursaturé (OD) a été largement utilisé dans les systèmes aquacoles pour prévenir l'épuisement de l'oxygène ; cependant, les effets à long terme de l'exposition à l'OD sursaturé sur les animaux aquatiques n'ont pas été étudiés. Dans cette étude, nous avons examiné les effets de l'OD sursaturé sur la croissance, la survie et l'expression génique de la crevette blanche du Pacifique (Litopenaeus vannamei). Des crevettes exemptes de pathogènes spécifiques d'un poids corporel de 8,22 ± 0,03 g ont été réparties au hasard dans deux groupes avec quatre réplicats à une densité de 15 crevettes par réservoir. Les crevettes ont été cultivées dans des cuves de recirculation contenant 50 L d'eau de mer à 15 ppt dans chaque réplique. L'oxygène a été fourni à 5 mg/L aux réservoirs de contrôle à l'aide d'un générateur de microbulles d'air et à 15 mg/L aux réservoirs de traitement à l'aide d'un générateur de microbulles d'oxygène pur. Les crevettes ont été nourries avec des granulés alimentaires commerciaux contenant 39% de protéines à 4% de leur poids corporel par jour pendant 30 jours. La croissance quotidienne moyenne (ADG) et le taux de conversion alimentaire (FCR) ont été déterminés aux jours 15 et 30. La mue des crevettes était mesurée tous les jours. Des échantillons individuels d'hémolymphe ont été obtenus et analysés pour le nombre total d'hémocytes, le nombre différentiel d'hémocytes et l'expression des gènes liés à la croissance et au système immunitaire à la fin de l'expérience. L'exposition à long terme à l'OD sursaturé a affecté de manière significative la croissance des crevettes. Après 30 jours de traitement DO sursaturé, le poids final et l'ADG étaient de 14,73 ± 0,16 g et 0,22 ± 0,04, respectivement. Les crevettes traitées avec une aération normale présentaient un poids significativement inférieur (12,13 ± 0,13 g) et un ADG (0,13 ± 0,00) par rapport au groupe témoin. Le FCR était de 1,55 ± 0,04 dans le groupe de traitement et de 2,51 ± 0,09 dans le groupe témoin. Notamment, le nombre de mues de crevettes était 1,55fois plus élevé dans le traitement DO sursaturé que dans le traitement DO sursaturé. L'expression des gènes liés à la croissance, tels que l'alpha-amylase, la cathepsine L et la chitotriosidase, était 1,40, 1,48 et 1,35fois plus élevée, respectivement, après un traitement DO sursaturé. De plus, le traitement a augmenté l'expression des gènes du facteur anti-lipopolysaccharide, de la crustine, de la pénaeidine3 et de la protéine de choc thermique 70 de 1,23, 2,07, 4,20 et 679,04 fois, respectivement, par rapport aux témoins. Le DO sursaturé a augmenté la croissance et la production d'ADG et diminué le FCR. En outre, l'expression accrue des gènes liés au système immunitaire par l'OD sursaturé peut améliorer la santé des crevettes et réduire le risque de maladie pendant la culture.

Translated Description (Spanish)

La concentración de oxígeno es un parámetro esencial de la calidad del agua para los sistemas de acuicultura. Recientemente, el oxígeno disuelto sobresaturado (OD) se ha utilizado ampliamente en los sistemas de acuicultura para prevenir el agotamiento del oxígeno; sin embargo, no se han estudiado los efectos a largo plazo de la exposición al OD sobresaturado en animales acuáticos. En este estudio, examinamos los efectos de la DO sobresaturada en el crecimiento, la supervivencia y la expresión génica del camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei) .Los camarones libres de patógenos específicos con un peso corporal de 8,22 ± 0,03 g se asignaron al azar a dos grupos con cuatro réplicas a una densidad de 15 camarones por tanque. Los camarones se cultivaron en tanques de recirculación que contenían 50 L de 15 ppt de agua de mar en cada réplica. Se suministró oxígeno a 5 mg/L a los tanques de control utilizando un generador de microburbujas de aire y a 15 mg/L a los tanques de tratamiento utilizando un generador de microburbujas de oxígeno puro. Los camarones fueron alimentados con pellets de alimento comercial que contenían 39% de proteína al 4% de su peso corporal por día durante 30 días. El crecimiento diario medio (ADG) y la relación de conversión alimenticia (FCR) se determinaron en los días 15 y 30. La muda de camarones se midió todos los días. Se obtuvieron muestras individuales de hemolinfa y se analizaron para el recuento total de hemocitos, el recuento diferencial de hemocitos y la expresión de genes relacionados con el crecimiento y el sistema inmunitario al final del experimento. La exposición a largo plazo a DO sobresaturado afectó significativamente el crecimiento del camarón. Después de 30 días de tratamiento con DO sobresaturado, el peso final y ADG fueron 14.73 ± 0.16 g y 0.22 ± 0.04, respectivamente. Los camarones tratados con aireación normal mostraron un peso significativamente menor (12,13 ± 0,13 g) y ADG (0,13 ± 0,00) en comparación con el grupo de control. La FCR fue de 1,55 ± 0,04 en el grupo de tratamiento y de 2,51 ± 0,09 en el grupo de control. En particular, el recuento de muda de camarones fue 1.55veces mayor en el tratamiento de DO sobresaturado que en el tratamiento de DO sobresaturado. La expresión de genes relacionados con el crecimiento, como alfa-amilasa, catepsina L y quitotriosidasa, fue 1.40, 1.48 y 1.35veces mayor, respectivamente, después del tratamiento con DO sobresaturado. Además, el tratamiento aumentó la expresión de los genes del factor antilipopolisacárido, crustina, penaeidina3 y proteína de choque térmico 70 en 1,23, 2,07, 4,20 y 679,04 veces, respectivamente, en comparación con los controles. El DO sobresaturado aumentó el crecimiento y la producción de ADG y disminuyó la FCR. Además, el aumento de la expresión génica relacionada con el sistema inmunitario por la DO sobresaturada puede mejorar la salud del camarón y reducir el riesgo de enfermedades durante el cultivo.

Files

6.pdf.pdf

Files (226 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:5360980bad11bf9723da89687501effc
226 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير الأكسجين المذاب المفرط التشبع على التعبير الجيني المرتبط بالنمو والبقاء والمناعة للروبيان الأبيض الهادئ (Litopenaeus vannamei)
Translated title (French)
Effet de l'oxygène dissous sursaturé sur la croissance, la survie et l'expression génique liée au système immunitaire de la crevette blanche du Pacifique (Litopenaeus vannamei)
Translated title (Spanish)
Efecto del oxígeno disuelto sobresaturado en la expresión génica relacionada con el crecimiento, la supervivencia y el sistema inmunitario del camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4390673074
DOI
10.14202/vetworld.2024.50-58

Is supplement to
https://openalex.org/W4390562976 (Other)
https://openalex.org/W4251082108 (Other)
https://openalex.org/W4214642348 (Other)
https://openalex.org/W3148703840 (Other)
https://openalex.org/W2945158084 (Other)
https://openalex.org/W2770172812 (Other)
https://openalex.org/W2355282155 (Other)
https://openalex.org/W2093045691 (Other)
https://openalex.org/W2064556025 (Other)
https://openalex.org/W1498447266 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1692550889
  • https://openalex.org/W1802107548
  • https://openalex.org/W1966043496
  • https://openalex.org/W1969269104
  • https://openalex.org/W1971506411
  • https://openalex.org/W1989415481
  • https://openalex.org/W2000561387
  • https://openalex.org/W2022896980
  • https://openalex.org/W2029378995
  • https://openalex.org/W2043710882
  • https://openalex.org/W2054217242
  • https://openalex.org/W2066295351
  • https://openalex.org/W2073880286
  • https://openalex.org/W2089652171
  • https://openalex.org/W2098227572
  • https://openalex.org/W2104386709
  • https://openalex.org/W2107277218
  • https://openalex.org/W2111729310
  • https://openalex.org/W2116861659
  • https://openalex.org/W2116946015
  • https://openalex.org/W2128294099
  • https://openalex.org/W2141261198
  • https://openalex.org/W2147328271
  • https://openalex.org/W2149269960
  • https://openalex.org/W2192080449
  • https://openalex.org/W2307916653
  • https://openalex.org/W2314781239
  • https://openalex.org/W2323961982
  • https://openalex.org/W2469918831
  • https://openalex.org/W2752774885
  • https://openalex.org/W2788813591
  • https://openalex.org/W2791905659
  • https://openalex.org/W2801172539
  • https://openalex.org/W2803688763
  • https://openalex.org/W2809211493
  • https://openalex.org/W2906921734
  • https://openalex.org/W2909334078
  • https://openalex.org/W2920673746
  • https://openalex.org/W2937953029
  • https://openalex.org/W2969068664
  • https://openalex.org/W2969390561
  • https://openalex.org/W2969462243
  • https://openalex.org/W2972670926
  • https://openalex.org/W2995923356
  • https://openalex.org/W3006788405
  • https://openalex.org/W3015166766
  • https://openalex.org/W3023516992
  • https://openalex.org/W3040745813
  • https://openalex.org/W3080091042
  • https://openalex.org/W3082969338
  • https://openalex.org/W3089219482
  • https://openalex.org/W3103220631
  • https://openalex.org/W4297003850