Bacterial impact on growth, health and disease of farmed Atlantic salmon and lumpfish

• Main Author: Klakegg, Øystein
• Other Authors: Sørum, Henning, Salonius, Kira
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: Norwegian University of Life Sciences, Ås 2021
• Subjects: Bacteria; Atlantic salmon; Lumpfish; Tenacibaculum dicentrarchi; Aliivibrio; Probiotic; Norway
• Online Access: https://hdl.handle.net/11250/2788428

Despite considerable efforts to improve production with regard to animal welfare, disease control and sustainability in Norwegian aquaculture, both losses and feed conversion rate have not declined during the last 10 years. Lumpfish, used to control sea lice infestation in farmed Atlantic salmon, are lost to an even larger extent than Atlantic salmon. In both salmon and lumpfish, bacterial diseases are among the most important causes of death, and ulcer caused by bacteria contribute much to this. At the same time, new knowledge in both mammals and fish regarding the interaction between many bacteria and hosts and the good, probiotic effects of some bacteria, have shown that bacteria are important for increasing robustness, disease resistance and growth. A better understanding of the interaction between bacteria and between bacteria and eukaryotes will probably help to make living conditions that promote health, growth and sustainability. This thesis was initiated to investigate what impact adding potential probiotic bacteria to the two most abundant fish species in Norwegian aquaculture, lumpfish and Atlantic salmon has, and examine the effects regarding resistance to disease, survival and growth with an objective also to do some investigation regarding causality in bacterial diseases causing ulcer in Norwegian aquaculture. Tenacibaculum dicentrarchi was isolated from a natural disease outbreak in post-smolts. The bacteria were characterized by bacterial cultivation and Multi-locus Sequence Analysis (MLSA). The disease was reproduced in a challenge trial. This is the first time that T. dicentrarchi has been shown to cause disease in salmon in Norway. Bath treatment of Atlantic salmon by supplying probiotic Aliivibrio spp. (A. njordis NCIMB 42593 (VL1), A. balderis NCIMB 42592 (VL2) and A. nannie NCIMB 42594 (VL3)) to the rearing water indicated a significantly (p <0.05) lower mortality, greater resistance to natural Moritella viscosa infection, less ulcers, faster growth and better feed conversion rate. In lumpfish, bathing with the same probiotic bacteria indicated a significantly (p <0.05) lower mortality, less ulcers, and increased resistance to M. viscosa infection. The knowledge that bathing Atlantic salmon and lumpfish with probiotic Aliivibrio spp. results in lower mortality, increased resistance to some bacterial diseases and larger growth will probably advance animal welfare and sustainability in the aquaculture industry. På tross av stor innsats for å bedre dyrevelferd og bærekraft i norsk lakseoppdrett, har ikke dødelighet eller fôrfaktor i norsk oppdrettsnæring blitt nevneverdig redusert de siste 10 år. Blant rognkjeks, som de siste årene er mye brukt for å redusere antall lakselus hos oppdrettslaks, er tapene enda større enn hos laks. Både hos laks og rognkjeks er sykdommer forårsaket av bakterier blant de viktigste årsakene til tap, og sår forårsaket av bakterier bidrar mye til dette. Ny kunnskap hos både pattedyr og fisk om samspillet mellom bakterier og vert og mange bakteriers gode, probiotiske egenskaper har samtidig vist at bakterier også er viktige for å bedre robusthet, sykdomsresistens og tilvekst. Når vi bedre forstår samspillet mellom bakterier og mellom bakterier og eukaryoter, vil vi være bedre i stand til å lage levemiljø som fremmer helse, vekst og bærekraft. Dette PhD-prosjektet ble satt i gang for å undersøke hva slags effekt tilførselen av probiotiske bakterier til de to vanligste oppdrettsartene i Norge, rognkjeks og atlantisk laks, hadde, og for å se hvilken effekt det fikk på overlevelse, tilvekst og motstandskraft mot sykdom, og også undersøke årsaken til enkelte bakterielle sykdomsutbrudd med sår og forøket dødelighet hos oppdrettsfisk i Norge. Tenacibaculum dicentrarchi ble isolert og karakterisert fra et sykdomsutbrudd på nyutsatt postsmolt ved hjelp av bakteriedyrkning og multi-lokus sekvensanalyse (MLSA). Sykdommen ble reprodusert i smitteforsøk. Dette er første gang T. dicentrarchi er påvist å gi sykdom hos laks i Norge. Badebehandling med tilførsel av probiotiske Aliivibrio spp. (A. njordis NCIMB 42593 (VL1), A. balderis NCIMB 42592 (VL2) og A. nannie NCIMB 42594 (VL3)) i vannet til laks gav signifikant (p<0.05) lavere dødelighet, større motstandskraft mot naturlig Moritella viscosa infeksjon, færre sår, raskere tilvekst og lavere fôrfaktor. Hos rognkjeks gav badebehandling med de samme probiotiske bakteriene signifikant (p<0.05) lavere dødelighet, færre sår og økt motstandskraft mot M. viscosa infeksjon. Kunnskap om at bading av laks og rognkjeks med probiotiske Aliivibrio spp. gir lavere dødelighet, økt motstandskraft mot enkelte bakteriesykdommer og større tilvekst håper vi vil bidra til å bedre dyrevelferden og bærekraften i oppdrettsnæringen. Previwo AS