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Nutritional and immunological studies of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) fed Bacillus spp. as a dietary supplement

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Abstract
양식새우에서 발생하는 대표적 질병인 급성간췌장증후군(AHPND, acute hapatopancreas necrosis disease), 전염성근괴사증(IMN, infectious myonecrosis), 흰점바이러스(WSSV, white spot syndrome virus), 백변병(WFD, white feces syndrome) 등은 새우 양식산업에 막대한 경제적 손실을 끼치고 있다. 질병 치료를 위한 항생제의 과다사용은 생태계 오염, 내성균 발현, 생물 체내의 잔류로 인한 식품 안전성 문제 등과 같은 심각한 문제를 야기시킨다. 본 연구는 항생제의 사용을 줄일 수 있는 방안의 하나로, 프로바이오틱스 중 가장 많이 사용되고 있는 Bacillus 균주( B. subtilis , BS ; B. pumilus , BP ; B. licheniformis , BL )를 흰다리새우 사료에 단독으로 혹은 적절히 혼합 첨가하여 총 3회에 걸쳐 사육실험을 실시하였다. 사육실험에서는 공통으로 사료 내 Bacillus spp.의 단독 또는 혼합 첨가 시 흰다리새우의 성장, 사료효율 및 비특이적 면역력에 미치는 영향에 대하여 연구하였으며, Chapter 2에서는 사료 소화율 및 수질개선 평가, Chapter 3에서는 AHPND에 대한 질병저항성 평가에 초점을 두어 연구를 진행하였다. Chapter 4에서는 Chapter 2와 3의 연구를 보완하여 AHPND, WSSV 각각에 대한 질병저항성을 평가하기 위해 연구를 진행하였다. Chapter 2에서는 단독 또는 혼합된 Bacillus (1x1010 CFU/g)를 사료 내 각각 0.1, 0.2%씩 첨가하여 5가지 실험사료를 제작하였다(Control, BS 0.1, BS 0.2, BS / BP 0.1 & BS / BP 0.2). 새우(초기평균무게: 0.14g)는 총 20개의 96L 수조에 각 25마리씩 4반복으로 배치하였고, 사양실험은 8주간 진행되었다. 단독 또는 혼합된 B acillus 를 사료 내 각각 0.2% 첨가한 실험구에서 대조구에 비해 유의적으로 높은 성장률과 사료효율이 관찰되었다. 비특이적 면역력, 사료 소화율은 대조구에 비해 Bacillus 첨가 모든 실험구에서 유의적으로 높았다. 사육수 무교환 실험에서는 ii Bacillus 첨가 모든 실험구에서 대조구에 비해 유의적으로 낮은 암모니아 농도가 측정된 것으로 보아, Bacillus 는 사육수질 개선에 긍정적인 영향을 끼치는 것으로 판단된다. Chapter 3에서는 Bacillus (1x1010 CFU/g)를 단독 또는 혼합 첨가하여 4가지 실험사료를 제작하였다(Control, BS , BS / BP & BS / BP / B L ). 새우(초기평균무게: 0.51g)는 총 16개의 120L 수조에 각 30마리씩 4반복으로 배치하였고, 사양실험은 33일간 진행되었다. Bacillus 단독 실험구에서 대조구에 비해 유의적으로 높은 성장률이 관찰되었고, Bacillus 첨가 모든 실험구에서 대조구에 비해 AHPND에 대한 질병저항성이 유의적으로 높았다. AHPND 독소 분석 결과 사료 내 Bacillus 첨가 시 대조구에 비해 AHPND 질병에 대한 빠른 회복력을 보였으며, 병리조직학적 분석 결과에서도 이와 유사한 경향이 관찰되었다. Chapter 4에서는 Bacillus 를 단독 또는 혼합 첨가하여 5가지 실험사료를 제작하였다(Control, BS -A, BS -B, BS / BP / B L 109 & BS / BP / B L 1010). 새우(초기평균무게: 0.15g)는 총 50개의 120L 수조에 각 20마리씩 10반복으로 배치하였고, 사양실험은 51일간 진행되었다. 성장률은 Bacillus 혼합 실험구, 비특이적 면역력은 Bacillus 첨가 모든 실험구에서 대조구에 비해 유의적으로 높았다. AHPND에 대한 질병저항성은 Bacillus 단독 실험구에서 대조구에 비해 경향적으로 높았고, 공격시험 종료 시 대구조에서만 AHPND 독소가 검출된 것으로 보아 사료 내 Bacillus 첨가 시 AHPND의 폐사를 줄일 수 있으며, 감염되더라도 빠른 회복을 보일 수 있을 것으로 판단된다. WSSV에 대한 질병저항성은 모든 실험구에서 유의적인 차이는 없었지만, 병리조직학적 분석 결과 대조구에서 Bacillus 첨가 실험구에 비해 WSSV의 감염증상(핵 내 봉입체 형성)이 더 많이 관찰되었다. 위 결과들을 종합하여 볼 때, Bacillus 균주( B . s u b t i l i s , B . p u m i l u s , B. licheniformis )를 사료에 단독 또는 혼합 첨가 시 흰다리새우의 성장, 사료효율 및 iii 사료 소화율을 효과적으로 증진시킬 수 있을 것으로 판단된다. 특히, 비특이적 면역력을 크게 향상시킴으로써 AHPND, WSSV에 대한 질병저항성을 높여 흰다리새우의 폐사율을 크게 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 사양실험에 사용된 B. subtilis 는 새우에서 분리된 균주이기 때문에 실험새우의 장 내에 더욱 쉽게 정착되어 긍정적인 영향을 끼쳤을 것으로 사료된다. 사료 내 B . s u b t i l i s (1x1010 CFU/g) 단독, 또는 3종류의 Bacillus spp. (1x109 CFU/g)을 혼합하여 첨가 시 적정 첨가 함량은 0.2%인 것으로 판단된다.
Author(s)
Lee, Cho Rong
Issued Date
2020
Awarded Date
2020. 2
Type
Dissertation
URI
http://dcoll.jejunu.ac.kr/common/orgView/000000009433
Alternative Author(s)
이초롱
Affiliation
제주대학교 대학원
Department
대학원 해양생명과학과
Advisor
Lee, Kyeong Jun
Table Of Contents
요약문 i
LIST OF TABLES iv
LIST OF FIGURES vii
CHAPTERS 1: Introduction 1
1.1. Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) 1
1.2. Probiotic use in aquaculture 1
1.2. Bacillus species 2
1.3. Shrimp disease 3
1.3.1. AHPND 3
1.3.2. WSSV 4
1.5. Chapter Justification 4
CHAPTER 2 6
2.1. Materials and methods 6
2.1.1. Probiotic bacteria 6
2.1.2. Experimental diets and design 6
2.1.3. Shrimp and feeding trial 9
2.1.4. Sample collection and analyses 9
2.1.5. Digestibility test 10
2.1.6. Zero water exchange test 10
2.1.7. Statistical analysis 11
2.2. Results 12
2.3. Discussion 13
CHAPTER 3 22
3.1. Materials and methods 22
3.1.1. Experimental diets and design 22
3.1.2. Shrimp and feeding trial 24
3.1.3. Bacterial immersion challenge test 24
3.1.4. DNA extraction and AHPND qPCR assay 25
3.1.3. Histological analysis 27
3.1.6. Statistical analysis 27
3.2. Results 28
3.3. Discussion 30
CHAPTER 4 38
4.1. Materials and methods 38
4.1.1. Probiotic bacteria 38
4.1.2. Experimental diets and design 38
4.1.3. Shrimp and feeding trial 40
4.1.4. Sample collection and analyses 40
4.1.5. Challenge test 40
4.1.5.1. AHPND 40
4.1.5.2. WSSV 41
4.1.6. DNA extraction and qPCR assay 41
4.1.7. Histopathology examination of the hepatopancreas tissues 42
4.1.8. Immunohistochemistry (IHC) examination of the gill tissues 42
4.1.9. Statistical analysis 42
4.2. Results 43
4.3. Discussion 45
REFERENCES 57
ACKNOWLEDGEMENT 69
LIST OF PUBLICATIONS 70
Degree
Doctor
Publisher
제주대학교 대학원
Citation
Lee, Cho Rong. (2020). Nutritional and immunological studies of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) fed Bacillus spp. as a dietary supplement
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General Graduate School > Marine Life Sciences
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