اثر افزایش تراکم نگه داری بر عملکرد رشد، غلظت هورمون کورتیزول و بیان ژن پروتئین شوک حرارتی در ماهی قزل آلای رنگین کمان (Oncorhynchus mykiss)

نوع مقاله : فیزیولوژی (جانوری)

نویسندگان

1 گروه شیلات، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

2 گروه میکروبیولوژی و ایمونولوژی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، ایران

3 گروه شیلات، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبدکاووس، ایران

چکیده

تراکم نگه ­داری به ­عنوان یک عامل استرس ­زای مزمن در آبزی­پروری تلقی می­ شود. هدف از این مطالعه، مقایسه عملکرد رشد، تغییرات هورمون کورتیزول و بیان ام­آر­ان­ای ژن پروتئین شوک حرارتی (70 HSP) ماهی قزل ­آلای رنگین­ کمان (Onchorhynchus mykiss) در دو تراکم نگه­ داری متداول کشور در سیستم پرورشی باز می ­باشد. به این منظور، قزل ­آلای جوان تمام ماده با دو تراکم نگه ­داری 24 (تراکم متوسط) و 44 (تراکم بالا) کیلوگرم بر مترمکعب و تراکم بارگذاری 1 لیتر بر دقیقه به ­ازای هرکیلوگرم ماهی به ­مدت 60 روز مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصله کاهش معنی­ دار میانگین وزن نهایی ماهیان را در تراکم بالا و به­ میزان 6/2% در مقایسه با تیمار تراکم متوسط نشان داد. با این وجود، افزایش تراکم نگه ­داری اثری بر طول کل، چنگالی و استاندارد در پایان آزمایش نداشت. هم ­چنین، افزایش تراکم نگه ­داری هیچ­ گونه تغییر معنی ­داری را در طول نسبی باله ­های سینه ­ای، شکمی، مخرجی، پشتی و دمی پس از دو ماه موجب نشد. از سوی دیگر، درصد افزایش وزن، افزایش وزن روزانه، نرخ رشد ویژه و ضریب رشد حرارتی در تیمار تراکم بالا، کاهش معنی ­داری را در مقایسه با تیمار تراکم متوسط نشان داد. در مقابل، تغییرات ضریب چاقی فاقد اختلاف معنی ­دار بود. افزایش تراکم نگه­ داری موجب افزایش ضریب تغییرات وزن ماهیان و ضریب تبدیل غذایی گردید. مقادیر گلوکز و هورمون کورتیزول خون فاقد تغییر معنی ­دار بین دو تیمار آزمایشی بود. در پایان، مقادیر بیان ژن 70 HSP ماهیچه در سطح ام ­آر­ ان ­ای افزایش معنی­ داری را در تیمار تراکم بالا در مقایسه با تراکم متوسط نشان داد. نتایج این مطالعه نشان می ­دهد که افزایش تراکم نگه­داری در محدوده تراکم ­های مجاز در سیستم ­های فاقد اکسیژن ­دهی، می ­تواند موجب ایجاد استرس در ماهیان شده که به­ صورت تغییر برخی از پارامترهای رشدی مورد بررسی در این مطالعه و نیز افزایش میزان بیان ام ­آر ­ان ­ای 70 HSP مشاهده گردید. لذا افزایش تراکم نگه­داری، بایستی توام با به ­کارگیری تمهیدات مدیریتی صحیح و رهیافت تغذیه ­­ای در جهت تقلیل استرس مربوطه و تقویت سیستم ایمنی ماهی باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effect of increasing stocking density on growth performance, cortisol concentration and heat shock protein gene expression in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)

نویسندگان [English]

  • Saeed Zahedi 1
  • Arash Akbarzadeh 1
  • Jalil Mehrzad 2
  • Ahmad Noori 1
  • Mohammad Harsij 3
1 Department of Fisheries, Faculty of Marine Science and Technology, Hormozgan University, Bandar Abbas, Iran
2 Department of Microbiology and Immunology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Iran
3 Department of Fisheries, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Gonbad Kavous University, Gonbadkavus, Iran
چکیده [English]

Stocking density (SD) is considered as a chronic stressor in aquaculture. The aim of the present study was to compare the growth performance, cortisol response and the mRNA expression of heat shock protein70 (HSP70) gene in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) reared at two common SDs of Iranian fish farms in an open system. For this purpose, young all-female rainbow trout were studied at two SDs of 24 (medium SD or MSD) and 44 (high SD or HSD) Kg/m3 and loading density of 1 L/min/Kg of fish for 60 days. The obtained results showed a decrease of mean final weight in HSD groups by 6.2% as compared to MSD. However, no differences were observed between treatments in terms of fish length (total, fork, standard). Furthermore, relative fin lengths (pectoral, pelvic, anal, dorsal and caudal) were similar in the two categories after two months of treatment. On the other hand, body weight gain (%), daily growth rate, specific growth rate and thermal growth coefficient were decreased significantly in HSD in comparison to MSD sets. In contrast, no changes were observed in fish condition factor. High SD caused an increase of coefficient of variance of weight and feed conversion ratio in respect to MSD. Blood glucose and cortisol levels remained unchanged between treatments. At last, muscle HSP70 gene expression at mRNA level increased significantly in HSD versus MSD. In conclusion, our results suggested that increasing the SD in allowable ranges in trout fish farming systems with no oxygenation might cause a stress in fish indicated by change in some studied growth parameters as well as increased HSP70 mRNA expression. Therefore, SD increase should be accompanied by proper management schemes as well as nutritional approaches aimed to relieve the related induced stress and to strengthen the fish immune system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rainbow trout
  • Stocking density
  • Cortisol
  • HSP70

مراجع

  1. Aksakal, E.; Ekinci, D.; Erdogan, O.; Beydemir, S.; Alim, Z. and Ceyhun, S.B., 2011. Increasing stocking density causes inhibition of metabolic–antioxidant enzymes and elevates mRNA levels of heat shock protein 70 in rainbow trout. Livestock. Sci. Vol. 141, pp: 69-75.
  2. Bagley, M.J.; Bentley, B. and Gall, G.A., 1994. A genetic evaluation of the influence of stocking density on the early growth of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Aquaculture, Vol. 121, No. 4, pp: 313-326.
  3. Basu, N.; Todgham, A.E.; Ackerman, P.A.; Bibeau, M.R.; Nakano, K.; Schulte, P.M. and Iwama, G.K., 2002. Heat shock protein genes and their functional significance in fish. Gene. Vol. 295, No. 2, pp: 173-183.
  4. Boujard, T.; Labbe, L. and Auperin, B., 2002. Feeding behavior, energy expenditure and growth of rainbow trout in relation to stocking density and food accessibility. Aquaculture Res. Vol. 33, No. 15, pp: 1233-1242.
  5. Conte, F.S., 2004. Stress and the welfare of cultured fish. Appl. Anim. Behav. Sci. Vol. 86, pp: 205-223.
  6. Ellis, T., North, B.; Scott, A.P.; Bromage, N.R.; Porter, M. and Gadd, D., 2002. The relationships between stocking density and welfare in farmed rainbow trout. J. Fish. Biol. Vol. 61, No. 3, pp: 493-531.
  7. Gornati, R.; Papis, E.; Rimoldi, S.; Terova, G.; Saroglia, M. and Bernardini, G., 2004. Rearing density influences the expression of stress-related genes in sea bass (Dicentrarchus labrax, L.). Gene. Vol. 34, pp: 111- 118.
  8. Holm, J.C.; Refstie, T. and Bø, S., 1990. The effect of fish density and feeding regimes on individual growth rate and mortality in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Aquaculture. Vol. 89, No. 3-4, pp: 225-232.
  9. Kebus, M.J.; Collins, M.T.; Brownfield, M.S.; Amundson, C.H.; Kayes, T.B. and Malison, J.A., 1992. Effects of rearing density on the stress response and growth of rainbow trout. J. Aquat. Anim. Health. Vol. 4, No. 1, pp: 1-6.
  10. Küçükbay F.Z.; Yazlak, H.; Karaca, I.; Sahin, N.; Tuzcu, M.; Cakmak, M.N. and Sahin, K., 2009. The effects of dietary organic or inorganic selenium in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) under crowding conditions. Aquaculture Nutr. Vol. 15, No. 6, pp: 569-576.
  11. Laursen, D.C.; Silva, P.I.; Larsen, B.K. and Höglund, E., 2013. High oxygen consumption rates and scale loss indicate elevated aggressive behaviour at low rearing density, while elevated brain serotonergic activity suggests chronic stress at high rearing densities in farmed rainbow trout. Physiol. Behav. Vol. 122, pp: 147-154.
  12. Liu, B.; Liu, Y. and Sun, G., 2017. Effects of stocking density on growth performance and welfare‐related physiological parameters of Atlantic salmon Salmo salar L. in recirculating aquaculture system. Aquaculture Res. Vol. 48, No. 5, pp: 2133-2144.
  13. Livak, K.J. and Schmittgen, T.D., 2001. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2−ΔΔCT method. Methods. Vol. 25, No. 4, pp: 402-408.
  14. Montserrat, N.; Gabillard, J.C.; Capilla, E.; Navarro, M.I. and Gutiérrez, J., 2007. Role of insulin, insulin-like growth factors, and muscle regulatory factors in the compensatory growth of the trout (Oncorhynchus mykiss). Gen. Comp. Endocrinol. Vol. 150, No. 3, pp: 462-472.
  15. Naderi, M.; Keyvanshokooh, S.; Salati, A.P. and Ghaedi, A., 2017a. Effects of chronic high stocking density on liver proteome of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Fish. Physiol. Biochem. pp: 1-13.
  16. Naderi, M.; Keyvanshokooh, S.; Salati, A.P. and Ghaedi, A., 2017b. Effects of dietary vitamin E and selenium nanoparticles supplementation on acute stress responses in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) previously subjected to chronic stress. Aquaculture. Vol. 473, pp: 215-222.
  17. North, B.P.; Turnbull, J.F.; Ellis, T.; Porter, M.J.; Migaud, H., Bron, J. and Bromage, N.R., 2006. The impact of stocking density on the welfare of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Aquaculture. Vol. 255, No. 1, pp: 466-479.
  18. Papoutsoglou, S.E.; Tziha, G.; Vrettos, X. and Athanasiou, A., 1998. Effects of stocking density on behaviour and growth rate of European sea bass (Dicentrarchus labrax) juveniles reared in a closed circulated system. Aquac. Eng. Vol. 18, pp: 135- 144.
  19. Person-Le Ruyet, J.; Labbé, L.; Le Bayon, N.; Severe, A.; Roux, A.; Delliou, H. and Quéméne, L., 2008. Combined effects of water quality and stocking density on welfare and growth of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Aquat. Living. Resour. Vol. 21, pp: 185-195.
  20. Pickering, A.D. and Pottinger, T.G., 1987. Poor water quality suppresses the cortisol response of salmonid fish to handling and confinement. J. Fish. Biol. Vol. 30, pp: 41-50.
  21. Rotllant, J.; Balm, P.H. M.; Ruane, N.M.; Perez-Sanchez, J. and Wendelaar-Bonga, S.E., 2000. Pituitary Proopiomelanocortin-Derived Peptides and Hypothalamus Pituitary–Interrenal Axis Activity in Gilthead Sea Bream (Sparus aurata) during Prolonged Crowding Stress: Differential Regulation of Adrenocorticotropin Hormone and α-Melanocyte-Stimulating Hormone Release by Corticotropin Releasing Hormone and Thyrotropin Releasing Hormone. Gen. Comp. Endocrinol. Vol. 119, pp: 152-163.
  22. Suárez, M.D.; Trenzado, C.E.; García-Gallego, M.; Furné, M.; García-Mesa, S.; Domezain, A.; Alba, I. and Sanz, A., 2015. Interaction of dietary energy levels and culture density on growth performance and metabolic and oxidative status of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Aquac. Eng. Vol. 67, pp: 59-66.
  23. Tort, L.; Sunyer, J.O.; Gomez, E. and Molinero, A., 1996. Crowding stress induces changes in serum haemolytic and agglutinating activity in the gilthead sea bream Sparus aurata. Vet. Immunol. Immunopathol. Vol. 51, pp: 179-188.
  24. Trenzado, C.E.; de la Higuera, M. and Morales, A.E., 2007. Influence of dietary vitamins E and C and HUFA on rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) performance under crowding conditions. Aquaculture. Vol. 263, No. 1, pp: 249-258.
  25. Valenzuela, C.A.; Zuloaga, R.; Mercado, L.; Einarsdottir, I.E.; Bjornsson, B.T.; Valdes, J.A. and Molina, A., 2017. Chronic stress inhibits growth and induces proteolytic mechanisms through two different non-overlapping pathways in the skeletal muscle of a teleost fish. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol: Integr. Comp. Physiol. pp: ajpregu 00009.
  26. Vijayan, M.M. and Leatherland, J.F., 1988. Effect of stocking density on the growth and stress response in brook charr, Salvelinus fontinalis. Aquaculture. Vol. 75, pp: 159- 170.
  27. Wendelaar Bonga, S.E., 1997. The stress response in fish. Physiol. Rev. Vol. 77, pp: 591-625.
  28. Yarahmadi, P.; Miandare, H.K.; Fayaz, S. and Caipang, C.M.A., 2016. Increased stocking density causes changes in expression of selected stress-and immune-related genes, humoral innate immune parameters and stress responses of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Fish and Shellfish Immunology. Vol. 48, pp: 43-53.
  29. Zahedi, S.; Mirvaghefi, A.; Rafati, M. and Mehrpoosh, M., 2013. Cadmium accumulation and biochemical parameters in juvenile Persian sturgeon, Acipenser persicus, upon sublethal cadmium exposure. Comp. Clin. Pathol. Vol. 22, No. 5, pp: 805-813.
  30. Zahedi, S.; Mirvaghefi, A.; Rafati, M.; Rafiee, G.; Mojazi Amiri, B.; Hedayati, M.; Makhdoomi, C. and Zarei Dangesaraki, M., 2014. The effect of sub-lethal exposure to copper and the time course of recovery in clean water on biochemical changes in juvenile fish (Acipenser persicus). Mar. Freshwat. Behav. Physiol. Vol. 47, No. 4, pp: 253-264.
فصلنامه محیط زیست جانوری
دوره 11، شماره 2
مرداد 1398
صفحه 225-232

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار