Культивирование коловраток Brachionus plicatilis в Европе

Выращивание мальков, в частности их выкармливание, является наиболее сложным этапом в разведении рыбы или ракообразных. Традиционно, мальки рыб и ракообразных выкармливаются живыми подвижными организмами. Попытки выращивания на базе сухих кормов неизменно сопряжены с большими проблемами. Даже, если молодь принимает сухие смеси, низкая ферментативная активность и нефункциональный желудок не позволяют переварить пищевые частицы. Таким образом, центральной задачей для рыбоводства и в целом аквакультуры является улучшение доступности сухого корма для мальков, разработка более удобоваримых и в меньшей степени загрязняющих среду смесей. Перед её решением живые корма (фито- и зоопланктон) останутся важнейшим стартовым источником пищи для молоди, находящейся на ранней стадии развития.

Одним из наиболее распространенных пищевых объектов являются морские коловратки Brachionus plicatilis. Активизация развития ферм в Средиземноморье позволила усовершенствовать технологии культивирования данного вида (Candreva et al., 1996; Dehasque et al., 1998).

Коммерческие продукты на основе коловраток включают культуру этих первичноротых животных, обогащенных липидами и витаминами, поэтому они пользуются огромным спросом (Coutteau and Sorgeloos, 1997). Хотя теоретически возможно разводить брахионусов с высокой питательной ценностью, их качество часто далеко от оптимального, что связано с низким гигиеническим и общим состоянием культуры (низкая скорость плавания и размножения). В этом отношении особое значение приобретают достижения микробиологии, вовлеченные в выращивание коловраток (Rombaut et al., 1999).

Удивительно, но в промышленных масштабах предложено мизерное число улучшений технологий культивирования (Abu-Rezq et al., 1997; Yoshimura et al., 1996), и в основном в европейских хозяйствах мало внимания уделяется качеству воды. Среди наиболее частых проблем можно отметить непредсказуемость массового производства коловраток, сложность управления и сбора больших популяций, сложность производства чистых коловраток, свободных от загрязнений и патогенных микроорганизмов.

Помимо зоотехнических вопросов, которые оставлены без внимания, стоит также отметить отсутствие интереса к селекции этих организмов. Странно, что при культивировании выбор особей производится без каких-либо генетических методов, направленных на отбор нескольких привлекательных клонов.

Питательная среда
С точки зрения затрат эффективное культивирование коловраток опирается на дешевые питательные источники, поэтому пекарские дрожжи были и остаются основным компонентом питательных сред. При массовом производстве они применимы исключительно в нестерильных условиях, когда основные питательные вещества поступают от микроорганизмов (Hirayama, 1987). Однако хорошо известно, что на дрожжевом рационе коловратки испытывают недостаток незаменимых жирных кислот, необходимых для высоких показателей роста и выживаемости нескольких видов морских рыб (Watanabe, 1979, 1993; Watanabe et al., 1983; Lubzens et al., 1989).

Обогащение водорослями
Когда в большом количестве доступны высококачественные водоросли, они становятся отличным источником незаменимых жирных кислот для коловраток. Специфическое содержание эйкозапентаеновой (ЭПК 20:5n-3) и докозагексаеновой кислот (ДГК 22:6n-3) в некоторых микроводорослях, например, 20:5n-3 в Nannochloropsis occulata (Watanabe, 1979; Watanabe et al., 1983; Koven et al., 1990; Seto et al., 1992; Sukenik et al., 1993) и 22:6n-3 в видах Isochrysis galbana и Rhodomonas sp. (Lubzens et al., 1985; Ben-Amotz et al., 1987; Whyte and Nagata, 1990; Sukenik and Wahnon, 1991; Mourente et al., 1993), а также относительная легкость разведения, делают их востребованными в рыбоводческих хозяйствах. В культуре этих водорослей (примерно 5-25 х 106 клеток/мл) коловратки за несколько часов поглощают незаменимые жирные кислоты, достигая соотношения ЭПК/ДГК, более 2-х в случае Isochrysis и менее ½ в случае Tetraselmis. Тем не менее, значительную часть времени высококачественные водоросли не доступны в больших количествах, потому что слишком дороги для обогащения или их производство затратно (Coutteau and Sorgeloos, 1997). По этой причине перед скармливанием хищникам коловратки выдерживаются в масляной эмульсии. Позднее они могут помещаться в чистую, либо «зеленую воду». «Зеленая вода» включает ±0,2 х 106 водорослевых клеток/мл (Tetraselmis, Nannochloropsis, Isochrysis) и используется для поддержания соответствующего состава полиненасыщенных жирных кислот у коловраток перед их скармливанием (Dhert et al., 1998).

Появление непортящихся продуктов из водорослей (пасты и замороженная биомасса) привлекло большое внимание (Hamada et al., 1993; Lubzens et al., 1995). Лубзинс (1995) выделил несколько положительных сторон использования новых продуктов:

1. Продукты водорослевого происхождения могут транспортироваться и храниться долгое время (примерно 2 недели для паст), освобождая хозяйства от прямой потребности в них;
2. Водоросли могут культивироваться в условиях, которые гарантируют высокое качество;
3. Химический состав и качество могут быть определены заранее;
4. Обеспечивается высокая плотность культивирования коловраток.

Обогащение в масляных эмульсиях
Обогащение или выдерживание коловраток предусматривает несколько процедур: 1. Краткосрочное обогащение (менее 8 часов) с целью корректировки состава липидов и витаминов перед внесением коловраток рыбам; 2. Кормление коловраток полноценным рационом или длительное обогащение (более 24 часов).

Многие авторы развивают обе технологии, каждая из которых имеет преимущества и недостатки. Краткосрочное обогащение проводится быстро, однако очень часто получаются низкокачественные коловратки со слишком высоким содержанием липидов (Dhert et al., 1990; Støttrup and Attramadal, 1992) и низкой гигиеничностью. Самой большой проблемой данного способа культивирования является потеря части коловраток во время концентрирования при высокой плотности. При этом перенос загрязненной маслом популяции в емкость, где выращивается молодь рыб, приводит к ухудшению качества воды (Foscarini, 1988). Кроме того, время удержания питательных веществ, которые находятся, главным образом, в желудочно-кишечном тракте брахионусов, очень короткое и требует их немедленного скармливания.

Так как коловратки не избирательны при поглощении или катаболизме полиненасыщенных жирных кислот, высокий уровень этих кислот достигается без каких-либо проблем. В особенности это касается ДГК, которая накапливается в головном мозге рыб в раннем постэмбриональном развитии и улучшает функции нейронов (Bell et al., 1995). Данная кислота очень легко аккумулируется в коловратках, тогда как науплии артемий её катаболизируют (Dhert et al., 1993). Это обстоятельство обуславливает удлинение сроков кормления молоди брахионусами, обогащенными ДГК, в случаях, когда необходима интенсификация пигментации (Miki et al., 1990; Kanazawa, 1993; Reitan et al., 1994).

В отличие от n-3 полиненасыщенных жирных кислот, значение n-6 кислот в рационе морских рыб изучено плохо. Так, арахидоновая кислота (АРК, 20:4n-6) является превосходным субстратом для продукции эйкозаноидов (Tocher and Sargent, 1987; Sargent et al., 1995) и может смешиваться в оптимальных соотношениях с ДГК и ЭПК. При этом в составе коловраток она доставляется малькам в практических неизменных концентрациях, в отличие от артемии, катаболизирующих её (Estevez et al., 1999). Тем не менее, точное соотношение ДГК, ЭПК и АРК в рационе молоди требует дальнейших исследований (Estevez et al., 1999).

Как более богатый источник жирных кислот также испытывались эмульсии с фосфолипидами (McEvoy et al., 1996; Coutteau et al., 1997), которые, однако, сразу же разрушались внутри коловраток.

Обогащение витаминами
Содержание витамина C в коловратках отражает уровень аскорбиновой кислоты после культивирования и обогащения. Популяции, культивируемые на пекарских дрожжах, содержат мало аскорбиновой кислоты (150 мг/г сухой массы), тогда как популяция в среде с хлореллой содержит аскорбиновой кислоты от 1000 до 2300 мг/г сухой массы, в зависимости от качества водоросли. В хозяйствах, занимающихся морскими рыбами, применяются различные продукты для культивирования коловраток и последующего обогащения их витаминами. Жирорастворимые витамины или производные водорастворимых витаминов (аскорбилпальмитат для аскорбиновой кислоты) включаются в коммерческие продукты для обогащения липидами. Биологически не активный аскорбилпальмитат накапливается в коловратках вместе с масляной эмульсией и за счет ферментов этих первичноротых животных переводится в свободную аскорбиновую кислоту. Было показано, что при 5%-ой концентрации аскорбилпальмитата в эмульсии обогащение в течение 24 часов приводит к накоплению аскорбиновой кислоты в концентрации 1700 мг/г от сухой массы брахионусов (Merchie et al. 1995). Данный уровень витамина сохраняется в течение следующих 24 часов при содержании культуры в морской воде. С момента внедрения технологии обогащения на фермах по разведению леща в Средиземноморье проблемы стресса и деформации жаберных крышек начали отходить на задний план. Это указывает на особую роль витамина C в составе живого корма (Merchie et al., 1997).

Обогащение белками
Имеются немногочисленные сообщения об обработке коловраток белковыми смесями и питательной ценности полученных пищевых культур (Watanabe et al., 1983; Øie and Olsen, 1997). Содержание белка в брахионусах варьирует от 28 до 67% от сухой массы, в то время как аминокислотный профиль различных пищевых коловраток, по всей видимости, постоянен и не зависит от качества питательной среды (Lubzens et al., 1989; Øie and Olsen, 1997). Изменения уровня белка отражает пищевой статус коловраток, стратегии выкармливания и их общее состояние, в частности, скорость размножения. Эта вариабельность оказывает большое влияние на выкармливание мальков, особенно морских видов рыб. В одной из работ (Øie and Olsen, 1997) исследователи улучшили соотношение белок/липиды путем краткосрочного выдерживания коловраток в среде, обогащенной липидами с постоянным содержанием белка, приводящему к низкому соотношению белок/липиды. Стоит отметить, что во время культивирования это соотношение положительно коррелировало со скоростью роста коловраток. Так как эти организмы культивируются партиями, в которых темпы роста сильно снижаются к концу выращивания, соотношение белок/липиды варьировало на 150-200% в зависимости того, использовали коловраток сразу после обогащения или в конце периода культивирования. Особую важность представляет обеспечение мальков морских видов рыб качественными брахионусами, пищевая ценность которых сильно снижается при перевозке и хранении в чистой воде (Øie et al., 1995; Olsen et al., 1993; Reitan et al., 1993).

Использование смесей в качестве питательных сред
Длительное обогащение включает непрерывное введение незаменимых питательных веществ в популяцию. Это гарантирует, что не только содержимое пищеварительного тракта животных, но и состав всего их организма будут стремиться к составу питательных веществ, находящихся в среде. Коловратки, культивируемые согласно данной стратегии, более стабильны в отношении своей пищевой ценности и при хранении очень медленно утрачивают её. Этот подход характерен для постоянных культур или установок замкнутого водоснабжения. В частности, японская модель предусматривает использование паст на основе хлореллы с витаминами и полиненасыщенными жирными кислотами (Fu et al., 1997; Yoshimura et al., 1997a), тогда как в европейских хозяйствах распространены рецептурные питательные смеси.

Широко используемым рецептурной смесью для коловраток является Culture Selcow® (CS). Она имеет великолепный состав полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), соответственно, 5,4; 4,4 и 15, 6 мг/г от сухой массы для ЭПК, ДГК и (n-3 или омега-3) ПНЖК. По сравнению со смесями на основе водорослей и пекарских дрожжей эта композиция позволяет значительно повысить соотношение ЭПК/ДГК в коловратках (Leger et al., 1989). Уровень общих липидов примерно на 18% ниже, чем в случае масляной эмульсии. Наряду со смесью CS, которая позволяет напрямую обогащать брахионусов без трудоемкой процедуры биоинкапсуляции, вносятся дополняющие смеси Protein Selcow ® (PS) и DHA Culture Selcow ® (DHA-CS), которые обеспечивают высокий уровень белка и ЭПК. Существуют различные преимущества прямого (длительного) обогащения: профиль жирных кислот стабилен и воспроизводим; содержание липидов сопоставимо с тем, которое наблюдается у зоопланктона в природе; можно избежать потерь коловраток и трудозатраты на их культивирование. Кроме того, для высокой плотности коловраток предложены новые рецептурные смеси (Suantika et al., 2000b; De Wolf et al., 1998).

Условия культивирования
В 1964 году Японская ассоциация морского рыбоводства (Japanese Sea-Farming Fisheries Association, JSFFA, Yashima Station), используя «ежедневную пересадку в емкости», приступила к массовому культивированию морских видов хлореллы (Chlorella) и коловраток (Hirata, 1980). Эти коловратки скармливались синеротому морскому окуню (Fukusho, 1989). С этого времени спрос на брахионусов (Brachionus) сильно возрос, поэтому начали развиваться новые методы культивирования (Fukusho, 1983, 1989). Вплоть до конца 80-х годов большинство популярных методов лабораторного или промышленного культивирования можно было отнести к разведению партиями (Walz et al., 1997) и полунепрерывному (Snell, 1991). Позднее появились более сложные непрерывные системы с несколькими уровнями механизации и автоматизации (Morizane, 1991; Fu et al., 1997; Abu-Rezq et al., 1997), культуры водорослей и коловраток с очень высокой плотностью (Yoshimura et al., 1996), а также искусственные добавки для питательных сред (Suantika et al., 2000a).

Культивирование партиями
Культивирование партиями, благодаря своей простоте, вероятно является наиболее распространенным типом разведения коловраток (Fukusho, 1983; Nagata and Hirata, 1986; Snell, 1991). Данный метод предполагает поддержание неизменного объема культуры с возрастанием плотности популяции, либо поддержания неизменной плотности популяции за счет увеличения объема культуры. В конце разведения часть популяции используют на корм рыбам, а другу часть в качестве затравки для новой культуры (Hirata, 1980; Lubzens, 1987). При использовании искусственной питательной смеси (например, Culture Selcow ®) плотность культуры в течение 4 дней возрастает с 200-250 до 600 особей/мл (Dhert, 1996; Suantika et al., 2000a). Как правило, культивирование партиями можно производить в различных емкостях, от 500-1000 литров до 10-тонных бетонных конструкций. данный способ имеет несколько недостатков: высокая вариабельность ростовых показателей и биохимического состава популяции, нестабильность физико-химических параметров воды, низкая эффективность в отношении трудозатрат и используемой инфраструктуры.

Эти проблемы делают условия культивирования нестабильными, непредсказуемыми, дорогостоящими с относительно низким выходом продукта (Walz et al., 1997). С целью создания более стабильных культур и производства коловраток сделано множество улучшений. Развиваются системы с ферментером непрерывного действия (турбидостат) (Benneth, 1988, Walz et al., 1997). В ней производство коловраток стабильно за счет поддержания постоянной концентрации водорослей через контроль оптической плотности среды. Также возрастает интерес к искусственным питательным средам. Эти смеси более эффективны и обеспечивают надежный производственный цикл (Candreva et al., 1996; De Wolf et al., 19980.

Полунепрерывное культивирование
Полунепрерывные культуры также известны как «разжиженные», потому что плотность коловраток постоянна за счет их периодического отлова (Coves et al., 1990; Girin and De- vauchele, 1974). В отличие от культивирования партиями, в данном случае на протяжении 7-14 дней поддерживается низкая плотность без обновления воды (Lubzens, 1987). Объемы емкости обычно больше, чем используемые при разведении партиями. Объем затравки составляет от 50 до 200 особей/мл. При использовании водорослей ли пекарских дрожжей плотность популяции может достигнуть 300-1000 особей/мл в течение 3-7 дней.

Культуры высокой плотности
На основе хлореллы в качестве питательной среды японские ученые разработали интенсивное культивирование коловраток при высокой плотности (от 20000 до 35000 особей/мл) (Yoshimura et al., 1995, 1997a; Fu et al., 1997). Не смотря на то, что данная технология позволяет значительно повысить эффективность производства, высокие темпы внесения подкормки приводят к накоплению органических отходов в воде (Yoshimura et al., 1997b,c). Опасность токсичного аммиака становится очевиднее в среде с низким значением pH (Yoshimura et al., 1995). Излишнее образование пены контролируется пеногасителем, который ядовит для коловраток (Yoshimura et al., 1996). Кроме того, в среде с высокой плотностью сильно снижается обмен кислорода и питание коловраток.

Для решения проблем с качеством воды, укрепления стабильности культуры, снижения трудозатрат и используемых мощностей разрабатываются новые методы непрерывного культивирования. В хемостате достигается ежедневное производство 2 х 109 особей/м3 (Abu-Rezq et al., 1997). Данная система позволяет в течение 3 месяцев культивирования поддерживать pH в диапазоне 7.5-8.1 и уровень растворенного кислорода 6.8-5.6 млн-1. В одном из исследований (Fu et al., 1997) для улучшения стабильности при массовом разведении система была разделена зоны фильтрации, культивирования и сбора. В ней очищенная вода и пища (Chlorella vulgaris) непрерывно поступали в емкость с коловратками, в то время как аналогичное количество воды выпускалось в емкость сбора. В зависимости от типа конструкции, ежедневно вылавливалось 2,1 х 109 (S-тип) или 1,7 х 108 (L-тип) особей/м3. Яшимура с коллегами (Yoshimura et al., 1997a) создали установку, в которой имелся фильтр для предотвращения осаждения органических отходов и бактерий, и загрязнения сборочной сети во время отлова коловраток.

Наконец, последний прогрессивный шаг был сделан в установках замкнутого водоснабжения. Начала практиковаться установка флотатора с генератором озона в цикле движения воды до погружаемого биофильтра. Данный биофильтр заражался нитрифицирующими бактериями непосредственно перед запуском культуры. Комбинация современных пищевых добавок и новой конструкции культиватора позволила достичь плотности популяции в 23000 особей/мл. Установка промышленного производства включала 1 тонные емкости и позволяла получать 3,4 х 1010 коловраток в течение 21 дня при ежедневном сборе 2,1 х 109 особей/мл (примерно 30% от объема затравки). Во время использования этой системы поддерживался низкий уровень аммиака (0-0,8 мл/л) и нитрита (0,2-3,5 мг/л). Благодаря введению карбонатных пластинок в биофильтр удалось сохранить pH на уровне 7.3 на весь период культивирования. Микробное число оставалось стабильным и было в 10-100 раз ниже, чем в случае культивирования партиями.

Микробные условия
Бактерии всегда присутствуют при массовом производстве коловраток. Они могут вызвать непредсказуемую гибель или замедлить рост популяции. В некоторых случаях бактерии не оказывают никакого влияния на саму культуру, однако снижают выживаемость и рост личинок рыб, при скармливании им коловраток (Perez-Benavente and Gatesoupe, 1988b; Gate- soupe, 1989). Хотя большинство бактерий не являются патогенными для коловраток, необходимо избегать их развития, так как они накапливаются и переносятся по пищевой цепочке и пагубно влияют на хищников (Dhert, 1996).

Коловратки в качестве переносчиков бактерий
Предполагается, что коловратки, вносимые в качестве стартового корма малькам рыб, являются основными переносчиком бактерий (Muroga and Yasunobu, 1987; Munro et al., 1993a, 1994). Хотя в большинстве хозяйств прикладываются усилия к поддержанию частоты культур, миллиарды коловраток и содержащаяся в них пища неминуемо создают высокую органическую нагрузку органическими веществами, которые быстро колонизируются бактериями. Условия интенсивного разведения не только позволяют бактериям быстро развиваться (Skjermo et al., 1997; Skjermo and Vadstein, 1999; Verschuere et al., 1997), но также изменяют отношения бактерий и коловраток, что также вредно (Vadstein et al., 1993).

В одной из работ было показано (Gatesoupe, 1991a), что обработка коловраток антибиотиком перед скармливанием повышает выживаемость мальков рыб. Очевидна необходимость в разработке новых мер по снижению бактериальной нагрузки, а также избирательное управление микрофлорой как живого корма при производстве, так и перед его внесением малькам. Способы дезинфекции, успешно применяемые в хозяйствах, занимающихся выведением и обогащением артемий (Dehasque et al.,1993; Gomezgil-RS et al., 1994; Provasoli and Shiraishi 1959), смертельны для коловраток. В этом аспекте было сделано несколько попыток снижения бактериальной нагрузки коловраток за счет дезинфекции (Dermaux, 1996; Miyakawa and Muroga, 1988; Munro et al., 1993a0 или физической обработки (Munro et al., 1999; Verdonck et al., 1991; Rodriguez et al., 1991; Allen Davis and Arnold, 1997). Большинство из них оказались неэффективными по причине того, что лишь снижали микробное число, не исключая риска переноса патогенных организмов хищникам, либо даже создавая дополнительные проблемы (образование вторичных ядовитых продуктов).

В некоторых случаях обработка коловраток антибактериальными веществами приводила к подавлению роста представителей семейства Vibrionaceae, которые, как известно, вызывают чрезвычайно высокую смертность мальков (Minkoff, 1994; Tanasomwang and Muroga, 1989). Другие методы, например, ополаскивание (Verdonck et al., 1991), ванны в пресной воде (Rodriguez et al., 1991) и смеси с антибиотиками (Gatesoupe, 1987; Perez-Benavente and Gatesoupe, 1988a,b; Tanasomwang and Muroga, 1989) не оказывали существенного влияния.

Использование антибактериальных средств рассматривались в качестве простого решения озвученных проблем, однако их профилактическое применение сопряжено с побочным действием (взаимодействие с микрофлорой кишечника мальков и появление штаммов с высокой сопротивляемостью) и пагубным влиянием на окружающую среду (Minkoff and Broadhurst, 1994; Smith, 1991; Kinkelin and Michel, 1992). Так как данный метод не является предпочтительным, продолжается изучение бактериальной динамики в популяции коловраток.

Хотя условия питания и микробное число могут негативно сказаться на росте популяции, общепризнанно, что большинство бактерий не являются патогенными для коловраток (Hirayama, 1987; Munro et al., 1999; Nicolas et al., 1989). Тем не менее, во избежание риска накопления и переноса по пищевой цепи, их рост необходимо сдерживать (Dhert, 1996).

Воздействие связанной микробиоты на культуру коловраток
Не смотря на недостаток информации о важности микробной биомассы в системах культивирования, известно, что микробиота, связанная с популяцией разводимых организмов, играет одну из главных ролей в неустойчивости и изменчивости культур самих по себе (Gatesoupe, 1991a,b; Gatesoupe et al. 1989; Harzevili et al., 1997; Hirayama, 1987; Skjermo and Vadstein, 1993; Yu et al., 1989, 1990) и мальков морских рыб (Muroga et al., 1987; Nicolas et al., 1989; Perez-Benavente and Gatesoupe, 1988a,b; Tana- somwang and Muroga, 1990; Verdonck et al., 1997). В связи с этим в настоящее время появился огромный интерес к изменению состава микробного сообщества в сторону более благоприятной.

Как правило, плотность популяции аэробных бактерий варьирует от 107 до 1010 КОЕ/г в живом корме и от 104 до 107 КОЕ/мл в культивируемой воде (Miyakawa and Muroga, 1988; Tanasomwang and Muroga, 1990; Nicolas et al., 1989; Skjermo and Vadstein, 1993).


КОЕ — колониеобразующие единицы


В кишечнике коловраток может находиться до 105 КОЕ/особь, в то время как в воде с культурой она составляет 107 КОЕ/мл (Nicolas et al., 1989; Skjermo and Vadstein, 1993; Coves et al., 1990). Было показано незначительное различие при непосредственном подсчете бактерий и их подсчете на чашке (Nicolas et al., 1989). Это указывает на то, что большинство бактерий, вероятно, активны и способны к размножаться. В одной из работ с использованием электронной микроскопии отмечалась представленность большинства связанных с коловратками бактерий на их внешней поверхности (Munro et al., 1993b). В зависимости от качества корма коловратки могут питаться бактериями. Хайно (Hino et al., 1997) и Николас (Nicolas et al., 1989) в своих исследованиях привели экспериментальное подтверждение, что коловратки в низкокачественной питательной среде начинают поедать бактерий для восполнения недостатка нутриентов. Таким образом, накопление бактерий в кишечнике коловраток связано не размножением, а с их поглощением (Vadstein et al., 1993).

Как уже упоминалось, большинство хозяйств налаживают культивирование живого корма партиями. С точки зрения микробиологии эти системы очень непредсказуемы. После дезинфекции воды в начале запуска никакого микробиологического контроля не проводится. В случае этой открытой экосистемы развитие микробиоты предусматривает два этапа, согласно r/K-концепции (Pianka, 1970; Salvesen et al., 1999). На первом этапе реализуется r-стратегия, наблюдается быстрый рост бактерий, которые часто определяются как патогенные. После этого происходит K-отбор, когда сообщество начинает достигать зрелости. Так как популяция коловраток часто не достигает зрелости, потому что полный цикл культивирования составляет всего 4-7 дней, и микробиота постоянно тревожится добавлением новых порций питательной среды, K-стратегия не реализуется. Поэтому важно выбирать бактерий, которые могут легко выживать в условиях, в которых культивируются коловратки. То есть находиться под действием r-стратегии, при этом благотворно влияя на коловраток.

В условиях современных технологий культивирования, базирующихся на длительном выращивании (1 месяц) и установках замкнутого водоснабжения, развитие зрелой микробиоты и присутствие K-отбора очень важно. Тем не менее, остается под вопросом возможность его реализации.

Бактерии, находящиеся в культиваторе, являются опасными для коловраток (Hagiwara et al., 1995; Maeda and Hino, 1991; Yu et al., 1990), либо используются в пищу, оказывая влияние на развитие и размножение (Ushiro et al., 1980; Hagiwara et al., 1994; Rombaut et al., 1999). В качестве примера патогенного микроорганизма, вызывающего гибель культуры, можно назвать Vibrio anguillarum (Shiri Harzevilli et al., 1995, 1997). В одном из исследований было показано, что штаммы Plavobacterium, Aeromonas и Vibrio sp., выделенные из нестабильной, находящейся в упадке, популяции коловраток, оказывают на неё токсический эффект (Balompapueng et al., 1997a). Меню докладывал о возможности снижения продуктивности массового культивирования коловраток и возрастания смертности при возникновении инфекционных заболеваний (вирусной или грибковой природы) (Menu, 1997). В благоприятных условиях бактерии собираются в хлопья или прикрепляются к детриту и могут быть съедены коловратками (Hino, 1993). Таким образом, недостаток веществ в некоторых питательных средах, в особенности, на основе дрожжей, могут восполняться бактериями (Coves et al., 1990). Известно, что они синтезируют витамины группы B в частности, витамин B12, необходимый брахионусам (Brachionus) для размножения.

Присутствие и пролиферация бактерий является неотъемлемым компонентом в постоянно поддерживающихся культурах коловраток. При этом их перенос из одной культуры в другую происходит с затравкой (Dhert and Sorgeloos, 1995). Так как эффективность имеющихся процедур дезинфекции недостаточна для обеспечения стерильности, а осведомленность людей по поводу использования антибиотиков возрастает, появляется необходимость в новых биотехнологиях для контроля микробиоты, связанной с брахионусами. Некоторые авторы уже говорят об использовании одной или смеси культур определенных бактерий для модификации или манипулирования составом микробиоты в воде и осадке для снижения или исключения патогенных видов микроорганизмов и улучшения ростовых показателей и выживаемости целевых видов. Успешность данных методов зависит от микробиоты, находящейся в системе в момент введения затравки. Отсюда, видна важность условий запуска культуры. При её стерильности улучшаются продуктивность производства.

Так как дезинфекция не может применяться во время амиктического цикла размножения коловраток, Любзинс (Lubzens, 1981) предложил использовать их покоящиеся яйца (продукт миктического размножения) в качестве стартовой культуры.

Амиктические самки — самки коловраток и ветвистоусых рачков, откладывающие неоплодотворенные яйца, из которых развивается новое поколение самок.

Покоящиеся яйца очень устойчивы к дезинфекции и легко могут обрабатываться без снижения процента выклева (Balompapueng et al., 1997b; Dhert et al., 1997; Hagiwara et al., 1994). Таким образом, данный продукт решает проблему поддержания маточной культуры и снижает риск загрязнения инфузориями или патогенными бактериями (Dhert and Sorgeloos, 1995).

В недавнем исследовании Ли (Lee et al., 1997) отметил, что определенные штаммы бактерий могут использоваться в качестве пищи для B. plicatilis для улучшения скорости их роста. Руководствуясь этим методом (Hagiwara et al., 1994; Hino et al., 1997; Lee et al., 1997; Rombaut et al., 1999; Yasuda and Taga, 1980; Yu et al., 1989), можно управлять микробиотой и снизить вариабельность продуктивности культивирования коловраток.

Использование выбранных бактерий может стимулировать коловраток (Bogaert et al., 1993; Gatesoupe et al., 1989; Gatesoupe, 1991a; Rombaut et al., 1999; Hirata et al., 1998), либо ингибировать развитие патогенных Aeromonas salmonicida (Gatesoupe, 1991a.) и V. anguillarum (Harzevili et al., 1997). Механизм действия этих пробионтов остается неясным и выдвигается несколько гипотез:

1. Питательная (источник редких питательных веществ, внеклеточных ферментов, изменение состава рациона питания, изменение растворимости твердых частиц, которые могут перевариваться);
2. Конкуренция среди бактерий за незаменимые питательные вещества;
3. Конкуренция среди бактерий за адгезию (колонизация);
4. Антагонизм с патогенными микроорганизмами;
5. Иммуностимуляция;
6. Улучшение качества воды и состава фитопланктона;
7. Снижение количества сине-зеленых водорослей.

Эффекты бактериальных изолятов на бесполое размножение стерильных культур коловраток изучались двумя исследовательскими группами (Hagiwara et al., 1994; Rombaut et al., 1999). Обе из них могли выбрать некоторые бактериальные штаммы, которые стимулировали бесполое размножение. Хотя Нагивара (Hagiwara et al., 1994) не обнаружил штамма, который сильно улучшает развитие культуры, Ромбаут с коллегами (Rombaut et al., 1999) отметил значительные различия в средней скорости роста культур, которым вводили разные бактериальные изоляты. Эффект пробионтов может прослеживаться уже через 48 часов после введения бактериальной культуры. Это приводит к возрастанию числа яиц. по крайней мере, на 50% в случае наилучшего изолята, и удвоенной скорости роста культуры. Когда эти эксперименты повторялись в ксеничных условиях, положительный эффект пробионтов был ниже и составлял только 50% возрастание скорости роста популяции по сравнению с контролем.


Аксеничная культура — культура, содержащая только один вид микроорганизмов; то же, что и культура чистая.


Заключение
Изменчивость в эффективности выращивания мальков морских видов рыб, определенно, связана с неконтролируемыми условиями культивирования живого корма. В первую очередь, причиной этому являются различия физиологических и питательных компонентов размножения коловраток. Подобная вариабельность присуща динамике популяции и не может полностью исключаться. Тем не менее, необходимо прикладывать усилия для замены традиционного культивирования партиями на более стабильную технологию, где больше внимания будет уделяться условиям окружающей среды и качеству воды. Предполагается, что с использованием инновационных технологий, в меньшей степени загрязняющих среду, включающих высококачественные пищевые добавки, управление составом микробиоты, можно добиться впечатляющих успехов в области создания устойчивого производства высококачественных коловраток.

——

Здесь находится скрытый текст. Для его просмотра необходимо зарегистрироваться.

Реакция постоянных читателей:

Заметил ошибку, тык*:

 Orphus

Комментарии Вконтакте:

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *