Isolation and evaluation of dietary probiotics in whiteleg shrimp, Litopaeneus vannamei and Nile tilapia, Oreochromis niloticus

Abstract

Three feeding trials were conducted to evaluate the effects of dietary probiotics on the growth performance, immune responses, hematology, enzyme activity, disease resistance and gene expression in Nile tilapia, Oreochromis niloticus and whiteleg shrimp, Litopenaeus vannamei. In experiment 1st and 2nd, the probiotic which was isolated from Japanese eel, B. subtilis, was compared with different dietary probiotics and investigated as an antibiotic replacer in whiteleg shrimp and nile tilapia, respectively. In the 1st experiment results indicated that B. subtilis, Pediococcus pentosaceus and Lactococcus lactis (isolated from whiteleg shrimp) at 1 × 108 CFU/g diet could improve the growth performance, immune responses, hematology, enzyme activity, disease resistance and gene expression, and could be a potential antibiotic replacer in whitleg shrimp. In the 2nd study, among B. subtilis, B. licheniformis (isolated from whiteleg shrimp), L. lactis (isolated from mice), and Micrococcus luteus (isolated from Nile tilapia), B. subtilis and L. lactis at the level of 1 × 108 CFU/g diet could improve the growth performance, immune responses, hematology, enzyme activity, disease resistance and gene expression, and be recognized as a potential antibiotic replacer in juvenile Nile tilapia. In the 3rd experiment, comparative evaluation of dietary probiotics with B. subtilis and E. faecium which was isolated from the intestine of Japanese eel and Nile tilapia respectively, were evaluated on the growth performance, immune responses, hematology, enzyme activity, disease resistance and gene expression in Nile tilapia, Oreochromis niloticus. In the 3rd experiment demonstrated that B. subtilis at 108 CFU/g and E. faecium at 107~8 CFU/g diets could have an ideal probiotics in terms of the growth performance, immune responses, hematology, enzyme activity, disease resistance and gene expression, while replacing the use of antibiotics in Nile tilapia.

본 연구는 항생제 대체를 위한 연구로써 선행연구를 통해 개발된 뱀장어 장내 토착 probiotics가 국내외 주요 담수어종 (흰다리새우 및 틸라피아)에 있어서도 적용 가능한지를 확인하고, 틸라피아 장내 토착 probiotics 와의 비교평가를 통해 최적의 probiotics 평가하고자 수행되었다. 실험 1과 2에서는 뱀장어에서 개발된 probiotics (B. subtilis) 를 흰다리새우 및 틸라피아에서 각각 연구된 probiotics와의 비교실험을 통해, 각 어종별 적용가능성을 확인하기 위하여 실시되었다. 8주간의 사육실험 결과, 실험 1에서는 흰다리새우 사료 내 B. subtilis, P. pentosaceus 와 L. lactis (새우 장내 추출) at 1 × 108 CFU/g 첨가 시 성장, 면역, 장조직, 유전자발현 및 소화율 향상에 효과를 나타내었다. 실험 2에서는 틸라피아 사료 내 B. subtilis, B. licheniformis (새우 장내 추출), L. lactis (쥐 장내 추출), and Micrococcus luteus (틸라피아 장내 추출) 중 B. subtilis 와 L. lactis 를 각 1 × 108 CFU/g 첨가 시 성장, 면역, 장조직 및 유전자발현 향상에 효과를 나타내었다. 실험 3에서는 틸라피아 장내 토착 probiotics를 선별하였으며, B. subtilis 와의사육실험을 통해 첨가효과를 평가하였다. 8주간의 사육 실험결과, 사료 내 B. subtilis 108 CFU/g 와 E. faecium 를 107 또는 108 CFU/g 첨가 시 성장, 면역, 장조직, 유전자발현 및 소화율 향상에 효과를 나타내었다. 따라서, 흰다리 새우 및 틸라피아 사료 내 뱀장어 및 틸라피아 장내 토착 B. subtils와 E. faecium 를 각 108 CFU/g 또는 107~8 CFU/g 첨가 시 성장, 면역, 장조직, 유전자발현, 소화율 향상 및 항생제 대체효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.