Efectos de la administración del probiótico Shewanella putrefaciens Pdp11 bioencapsulado en alimento vivo en el cultivo larvario y destete del lenguado senegalés Solea senegalensis (Kaup, 1858)

RESUMEN: La obtención de producciones predecibles y con una alta calidad homogénea es fundamental para la consolidación del cultivo industrial del lenguado senegalés Solea senegalensis. La alta dispersión de tamaños, la presencia de deformidades esqueléticas y la aparición de patologías a lo largo del cultivo son en la actualidad los principales problemas a resolver en las etapas larvaria y de engorde. La estabilización de la calidad del agua y de la microbiota, dependientes de la calidad del alimento y del protocolo empleado, son cruciales para lograr el éxito en la larvicultura del lenguado senegalés. Cada vez está más aceptado el efecto que tiene sobre el progreso de los futuros ejemplares el modo como se desarrolló su cultivo larvario y más en particular su metamorfosis. En este sentido se ha demostrado como un adecuado régimen de alimentación durante las primeras etapas de vida influye tanto sobre el crecimiento y la supervivencia de las larvas como sobre la calidad de los alevines y juveniles. Por todo ello la aplicación de probióticos durante el cultivo larvario y destete puede contribuir a mejorar los parámetros de producción y calidad en S. senegalensis. La cepa probiótica Shewanella putrefaciens Pdp11 aislada a partir de mucus de ejemplares de dorada Sparus aurata sana y seleccionada por sus propiedades in vitro en el Departamento de Microbiología de la Universidad de Málaga había dado muy buenos resultados en la etapa de engorde del lenguado senegalés y aún no había sido probada en las primeras etapas de vida de ésta especie. El objetivo de esta tesis fue determinar el efecto de la administración de S. putrefaciens Pdp11 bioencapsulada en dieta viva (rotífero y/ó Artemia) sobre diferentes parámetros de producción y calidad en el cultivo larvario y destete de Solea senegalensis. Para ello se realizaron cuatro experimentos consecutivos en los que se trató de dar respuesta a las hipótesis planteadas en cada uno de ellos. En el primer experimento de la tesis la administración de S. putrefaciens Pdp11 a lo largo de toda la etapa Artemia (10-86 días posteriores a la eclosión -dpe-) moduló la microbiota digestiva de los ejemplares detectándose la presencia de la cepa probiotica superado el destete (90 dpe). Asímismo S. putrefaciens Pdp11 incrementó el contenido proteico de la dieta viva y también el de los alevines de S. senegalensis. Dicha mejora nutritiva junto con el aumento de la relación DHA/EPA a día 90 de cultivo promovieron un mayor crecimiento y una menor dispersión de tamaños en los ejemplares de lenguado senegalés desde la metamorfosis hasta superado el destete. En el segundo experimento de la tesis se acortó el periodo de administración de S. putrefaciens Pdp11 bioencapsulada en Artemia a 20 días (10-30 dpe). Se estudió el comportamiento del cultivo, la evolución de la composición nutritiva (proteínas, lípidos y perfil de ácidos grasos) de S. senegalensis en las primeras etapas de vida (23, 56, 87 y 119 dpe) y su relación con la de la Artemia enriquecida suministrada. Los resultados obtenidos mostraron como la administración de la cepa probiotica empleando Artemia como vector (10-30 dpe), promueve el crecimiento de S. senegalensis y modula el contenido total de lípidos y los perfiles de ácidos grasos, efecto que persiste a lo largo de las primeras etapas de desarrollo (23-119 dpe) fortaleciendo a los ejemplares. Asímismo en este ensayo se observó una mejora nutritiva en la Artemia enriquecida relacionada con la administración de S. putrefaciens Pdp11 y con su capacidad para sintetizar el ácido graso esencial eicosapentaenoico (EPA, 20:5n-3). En el tercer experimento de la tesis se comprobó como un pulso corto de S. putrefaciens Pdp11 (10-30 dpe) bioencapsulada en Artemia produce una modulación en la microbiota que conduce a la estimulación de los enzimas proteolíticos y consecuentemente a la mejora de la composición corporal y el crecimiento de las larvas y los alevines de S. senegalensis. Asímismo la administración probiótica aumenta la homogeneidad de tamaños en los ejemplares desde la metamorfosis hasta el final del destete y promueve la colonización de la microbiota digestiva por bacterias beneficiosas, disminuyendo al mismo tiempo la presencia de bacterias patógenas. Paralelamente a la realización de este ensayo fueron detectadas 9 actividades enzimáticas específicas en S. putrefaciens Pdp11. Finalmente en el último experimento de la tesis se compararon dos protocolos de administración de S. putrefaciens Pdp11 bioencapsulada en dieta viva (2-21 dpe y 10-21 dpe). Se comprobó como S. putrefaciens Pdp11 administrada desde la primera alimentación exógena (2-21 dpe) modula la microbiota digestiva promoviendo un adelanto y una mayor sincronización de la metamorfosis, una más rápida reabsorción de la vejiga natatoria, una menor dispersión de tallas y un aumento en el crecimiento de los ejemplares desde esta etapa hasta finalizado el destete. Asímismo asociada a la administración probiotica (2-21 dpe) se detectó un aumento de la absorción de lípidos en los ejemplares, responsable del mejor estado oxidativo y respuesta frente al estrés detectados. El acortamiento del pulso de S. putrefaciens Pdp11 (10-21 dpe) si bien modula la microbiota digestiva y estimula un adelanto en el desarrollo de los ejemplares, no parece suficiente para lograr los mismos efectos positivos que cuando la administración probiótica se hace en un pulso más largo. Además otro posible beneficio detectado en éste ensayo fue la menor presencia de deformidades esqueléticas en los ejemplares que recibieron S. putrefaciens Pdp11. Todos los hallazgos de esta tesis, de gran importancia para el desarrollo del cultivo de Solea senegalensis justifican la realización de futuras investigaciones enfocadas a la aplicación industrial de S. putrefaciens Pdp11 en la larvicultura del lenguado senegalés.

ABSTRACT: Predictable high quality production is essential for the consolidation of Senegalese sole Solea senegalensis industrial culture. High size dispersion, presence of skeletal deformities and high pathology incidence among sole culture are the main problems to solve in Solea senegalensis larviculture and ongrowing. Water quality and microbiota stabilization, which depend on diet quality and feeding regime, are crucial to achieve sole larviculture success. The impact on future juveniles of how their larviculture and specially its metamorphosis were carried out is nowadays accepted. In this sense, it has been demonstrated that a proper feeding regime during first life stages influence as much larvae growth and survival as fry and juvenile quality. For all these reasons probiotic administration during S. senegalensis larviculture and weaning could improve production and quality parameters. Shewanella putrefaciens Pdp11, a bacteria isolated from skin mucus of healthy Sparus aurata juveniles was selected for its in vitro properties by the Department of Microbiology of the University of Málaga (Spain). S. putrefaciens Pdp11 had shown very good results in Senegalese sole ongrowing but it had not been tested in sole first life stages. The objective of this thesis was to evaluate the effect of S. putrefaciens Pdp11 administration bioencapsulated in live diet (Artemia and/or rotifer) in S. senegalensis larviculture and weaning on different production and quality parameters. Four consecutive experiments were carried out with this aim. In the first experiment S. putrefaciens Pdp11 administrated along all Artemia period (10-86 day after hatching -dah-) modulated sole digestive microbiota. Probiotic strain was detected after weaning (90 dah). Likewise S. putrefaciens Pdp11 enhanced live prey and sole fry protein content. This nutritive improvement together with the increased DHA/EPA ratio at 90 dah promoted growth enhancement and less size dispersion in Senegalese sole from metamorphosis to beyond weaning. In the second experiment probiotic pulse of S. putrefaciens Pdp11 bioencapsulated in Artemia was reduced to 20 days (10-30 dah). S. senegalensis culture performance, evolution of nutritive composition (proteins, lipids and fatty acid profile) at first life stages (23, 56, 87, 119 dah) and their relation with the probiotic enriched Artemia supplied were studied. Results obtained show that S. putrefaciens Pdp11 administration using Artemia as life vector (10-30 dah) enhances Senegalese sole growth and modulates total lipid content and fatty acid profiles. This probiotic effect persists along first stages of development (23-119 dah), fortifying sole specimens. Likewise in this assay a nutritive improvement in S. putrefaciens Pdp11 enriched Artemia was observed, which is related to probiotic administration together with the S. putrefaciens Pdp11 capacity to synthesize the essential fatty eicosapentaenoic acid (EPA, 20:5n-3). In the third experiment it was confirmed that a short pulse of S. putrefaciens Pdp11 (10-30 dah) bioencapsulated in Artemia produces a digestive microbiota modulation that leads to a stimulation of proteolitic digestive enzymes and therefore improves body composition and growth in S. senegalensis larvae and fry. Besides, probiotic administration increases size homogeneity in sole specimens from metamorphosis until the end of weaning and promotes gut microbiota colonization by beneficial bacteria, reducing at the same time pathogen bacteria presence. On the other hand, 9 specific enzymatic activities were detected in S. putrefaciens Pdp11. Finally in the last experiment two S. putrefaciens Pdp11 bioencapsulated in live diet protocols were compared (2-21 dah and 10-21 dah). It was demonstrated that S. putrefaciens Pdp11 administrated from first exogenous feed (2-21 dah) modulate digestive microbiota by promoting advanced and more synchronized metamorphosis, faster swimmbladder reabsorption, less size dispersion and increased growth in Senegalese sole from metamorphosis until the end of weaning. An increase of lipid absorption in S. senegalensis that was responsible for the better oxidative status and stress response detected in specimens was registered as well. Even though the reduced S. putrefaciens Pdp11 pulse (10-21 dah) modulates digestive microbiota and stimulates advanced Senegalese sole development, its positive effects are weaker than those of larger probiotic pulses. Another S. putrefaciens Pdp11 beneficial effect was registered in the last assay: less skeletal deformities incidence in probiotic specimens. The results of this thesis contribute to the development of Solea senegalensis culture and justify and constitute the basis for future research focused in the industrial application of S. putrefaciens Pdp11 in Senegalese sole larviculture.