Entwicklung eines Probiotikums aus Mikroalgenkulturen und dessen Einfluss auf die Aufzucht mariner Fischlarven

Transkript

1 Entwicklung eines Probiotikums aus Mikroalgenkulturen und dessen Einfluss auf die Aufzucht mariner Fischlarven M.Sc. Cornelius Söder Gesellschaft für Marine Aquakultur mbh 8. Büsumer Fischtag

2 Bakterien in der Larvenkultur Bakterien = Probleme Erhöhte Mortalität Wachstumseinbußen Unsichere Jungfischproduktion

3 Bakterien in der Larvenkultur

4 Bakterien in der Larvenkultur Konventionelle Lösungsansätze: Wasseraufbereitung Desinfektion: Eier und Lebendfutter Wasser (UV, Ozon)

5 Bakterien in der Larvenkultur Konventionelle Lösungsansätze: Mechanische Wasseraufbereitung Desinfektion: Eier und Lebendfutter Wasser (UV, Ozon)

6 Bakterien in der Larvenkultur Konventionelle Lösungsansätze: Mechanische Wasseraufbereitung Desinfektion: Eier und Lebendfutter Wasser (UV, Ozon) = selektiver Druck auf Bakteriengemeinschaft Opportunisten im Vorteil Pathogene!

7 Bakterien in der Larvenkultur

8 Bakterien in der Larvenkultur Nährstoffeintrag

9 Bakterien in der Larvenkultur Nährstoffeintrag

10 Bakterien in der Larvenkultur Nährstoffeintrag Dominanz weniger Arten (Opportunisten)

11 Bakterien in der Larvenkultur Krankheitsausbruch Quorum-sensing Nährstoffeintrag Dominanz weniger Arten (Opportunisten)

12 Bakterien in der Larvenkultur Krankheitsausbruch Quorum-sensing Nährstoffeintrag Dominanz weniger Arten (Opportunisten)

13 Bakterien in der Larvenkultur Alternativer Lösungsansatz Larven Ökosystemansatz Bakterien Beeinflussung durch probiotische Bakterien

14 Wirkungsweise von Probiotika

15 Wirkungsweise von Probiotika Probiotikum

16 Wirkungsweise von Probiotika Probiotikum Nährstoffeintrag

17 Wirkungsweise von Probiotika Probiotikum Geringere Gefahr von Krankheitsausbrüchen Nährstoffeintrag Höhere Diversität

18 Wirkungsweise von Probiotika Probiotikum Geringere Gefahr von Krankheitsausbrüchen Nährstoffeintrag Anwesenheit von Spezialisten Höhere Diversität

19 Wirkungsweise von Probiotika Probiotikum Geringere Gefahr von Krankheitsausbrüchen Quorum-quenching Nährstoffeintrag Anwesenheit von Spezialisten Höhere Diversität

20 Wirkungsweise von Probiotika Probiotikum Geringere Gefahr von Krankheitsausbrüchen Quorum-quenching Nährstoffeintrag Anwesenheit von Spezialisten Höhere Diversität

21 Wirkungsweise von Probiotika Probiotikum Geringere Gefahr von Krankheitsausbrüchen Quorum-quenching Nährstoffeintrag Anwesenheit von Spezialisten Höhere Diversität

22 Entwicklung eines Probiotikums Mikroalgen als Ressource probiotischer Bakterien Verbesserte Wasserqualität Reduktion von Pathogenen Verbesserte Verdauungsaktivität Verbesserte Immunantwort (Vine et al. 2006, Balcazar et al. 2006) Nannochloropsis oculata - Kulturen

23 Entwicklung eines Probiotikums Mikrobiologisches Screening Sequenzierung Kultivierung Probiotische Eigenschaften? Nährstoffentzug Antibakterielle Substanzen Literatur

24 Entwicklung eines Probiotikums Mikrobiologisches Screening Sequenzierung Kultivierung Probiotische Eigenschaften? Nährstoffentzug Antibakterielle Substanzen Literatur (S. Keuter, E. Spieck)

25 Entwicklung eines Probiotikums

26 Entwicklung eines Probiotikums Haltbarkeit wenige Tage Bakterienaktivität Diversität Tonminerale als Trägersubstanz Diversität und Aktivität bis zu 2 Wochen stabil

27 Entwicklung eines Probiotikums

28 Entwicklung eines Probiotikums Test des Probiotikums im Larvensystem

29 Versuchsdesign Wolfsbarschlarven (Dicentrarchus labrax) Versuchsgruppen: Kontrolle: Nannochloropsis Zellen Ton: ½ Nannochloropsis + ½ Tonpartikel Prob. I: Ton + Bakterienkonzentrat Prob. II: Ton +3 Milchsäurebakterienarten

30 Versuchsdesign Versuchsablauf Artemien Co -Feeding Microdiet Verabreichung der Treatments Tage nach Schlupf (DPH) Erfasste Parameter: Wachstum (Länge, Gewicht), Kondition, Mortalität, Wasserparameter (TOC, DOC, TN), Bakterienaktivität(BactiQuant)

31 Versuchsdesign Versuchsablauf Artemien Co -Feeding Microdiet Regelmäßige Wasserwechsel Verabreichung der Treatments Tage nach Schlupf (DPH) Erfasste Parameter: Wachstum (Länge, Gewicht), Kondition, Mortalität, Wasserparameter (TOC, DOC, TN), Bakterienaktivität(BactiQuant)

32 Bakterienaktivität Abb. 1: Bakterienaktivität im Haltungswasser bis 26 DPH verschiedene markieren signifikante Unterschiede (p<0,05), n=3. BactiQuant-Werte = Kontrolle = Ton = Prob.I = Prob.II dfy dsf DPH Signifikant höhere Aktivität in Prob.II bei 9 DPH

33 Bakterienaktivität Abb. 2: Bakterienaktivität bis 26 DPH über alle Versuchsgruppen Ohne Prob.II an 9 DPH, n=9. BactiQuant-Werte DPH Anstieg der Bakterienaktivität bis 17 DPH

34 Verhältnis Organischer Kohlenstoff zu Gesamtstickstoff Abb. 3: TOC-TN-Verhältnis im Haltungswasser bis 26 DPH verschiedene markieren signifikante Unterschiede innerhalb eines Treatments (p<0,05), n=3. Prob.I Kontrolle TOC/TN TOC/TN Prob.II Ton DPH DPH Indikator für bakterielles Wachstumspotential Nach 17 DPH im stark C-limitierten Bereich

35 Gelöster Organischer Kohlenstoff (DOC) Abb. 4: Konzentration des DOC im Haltungswasser bis 26 DPH verschiedene markieren signifikante Unterschiede innerhalb eines Treatments (p<0,05), n=3. Prob.I Kontrolle / [mg/l] [mg/l] Prob.II Ton DPH Abfall der DOC Konzentration zwischen 5 und 12 DPH Hinweis auf verstärkte bakterielle Aktivität in allen Versuchsgruppen DPH

36 Zusammenfassung Anstieg bakterieller Aktivität von 5 bis 17 DPH Verlauf des TOC/TN Voraussetzungen für schnelles bakterielles Wachstum gegeben Abfall des DOC zwischen 5 und 12 DPH in allen Treatments Bakterielle Aktivität = wichtige Kohlenstoffsenke Nicht erfasster Anstieg bakterieller Aktivität bis 12 DPH in allen Versuchsgruppen Prob.II massiver Anstieg der Bakterienaktivität

37 Wachstum und Überleben Abb. 5: Trockengewicht und Gesamtlänge bei 50 DPH verschiedene kennzeichnen signifikant verschiedene Werte (p<0,05), n= 30. Trockengewicht [mg] Gesamtlänge [mm] Prob.I Kontrolle Prob.II Ton Prob.I Kontrolle Prob.II Ton Unterschiede zwischen den Treatments erst bei 50 DPH Signifikant höheres Längenwachstum und Gewichtszunahme Gewicht: Prob.I vs. Kontrolle Verdopplung 29,155±11,399 mg vs. 13,412±7,342 mg Überleben: niedrige Überlebensrate (Ø 8,36±8,07%) Keine signifikanten Unterschiede zwischen Versuchsgruppen

38 Kondition Abb. 6: Kondition der Larven zwischen 20 und 38 DPH verschiedene markieren signifikante Unterschiede innerhalb eines Treatments (p<0,05), n=30. Prob.I Kontrolle [mg/mm] [mg/mm] Prob.II Ton DPH Prob.I und Ton stabile Konditionsverbesserung Kontrolle Einbruch während und nach der Umstellung auf Trockenfutter DPH

39 Fazit Positiver Effekt auf das Wachstum der Larven durch Probiotikum aus Nannochloropsis-Kulkturen Stetiger Anstieg der Kondition bei Umstellung auf partikuläres Futter Hinweis auf probiotischen Effekt im Darmtrakt Stabilisierender Effekt durch Diversifizierung der Bakteriengemeinschaft? Sequenzierungen der Bakteriengemeinschaften im Haltungswasser

40 Vielen Dank Projekt MiBi-Fisch Universität Hamburg Abteilung Mikrobiologie und Biotechnologie PD Dr. Eva Spieck Jennifer Hüpeden Dr. Sabine Keuter GMA Büsum Prof. Dr. Carsten Schulz Dr. Stefan Meyer (KNAQ-SH) Dr. Sebastian Lippemeier Dr. Daniela Martensen-Staginnus