Impact of Arthrospira maxima Feed Supplementation on Gut Microbiota and Growth Performance of Tilapia Fry (Oreochromis niloticus)

Dorian Rojas-Villalta; Olman Gomez-Espinoza; Rossy Guillen-Watson; Francinie Murillo-Vega; Fabian Villalta-Romero; Felipe Vaquerano-Pineda; Mauricio Chicas; Maritza Guerrero; Kattia Nunez-Montero

doi:10.3390/fishes9100374

Impact of Arthrospira maxima Feed Supplementation on Gut Microbiota and Growth Performance of Tilapia Fry (Oreochromis niloticus)

Dorian Rojas-Villalta, Olman Gomez-Espinoza, Rossy Guillen-Watson, Francinie Murillo-Vega, Fabian Villalta-Romero, Felipe Vaquerano-Pineda, Mauricio Chicas, Maritza Guerrero, Kattia Nunez-Montero

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Abstract

Microalgae are promising as prebiotics in aquaculture. Arthrospira maxima has potential nutritional value but is poorly studied. We assessed A. maxima feed supplementation in tilapia fry and evaluated its effect on growth performance and gut microbiota. Fish were cultivated in ponds under 0%, 5%, 10%, and 15% A. maxima inclusion treatments. Growth parameters and biomass proximate analysis were assessed. A meta-amplicon analysis was performed on the gut microbiota using DADA2 and PICRUST2 for functional prediction. Among treatments, the 5% supplementation group seemed to present no negative effect on growth parameters and did not compromise the nutritional quality of tilapia fry biomass. Microbial composition was characterized by Cetobacterium, Pseudomonas and Aeromonas genera, and a predominance of beneficial metabolic pathways. Microbiota of tilapia fry fed with A. maxima showed unique genera with reported beneficial functions in tilapia. The abundance of potential pathogenic taxa was significantly decreased in supplementation treatments, possibly related to valuable compounds of A. maxima. The inclusion of the microalgae supported the stability of the microbiota, favoring the growth of commensal species. This seems to have an effect on decreasing the presence of pathogenic genera in the gastrointestinal tract. Overall, our work proposes 5% feed inclusion of A. maxima to be the most suitable for tilapia fry aquaculture to maintain production rates while improving general health.

Translated title of the contribution	Impacto de la suplementación alimenticia con Arthrospira maxima sobre la microbiota intestinal y el rendimiento del crecimiento de los alevines de tilapia (Oreochromis niloticus)
Original language	English
Article number	374
Number of pages	21
Journal	Fishes
Volume	9
Issue number	10
DOIs	https://doi.org/10.3390/fishes9100374 https://doi.org/10.3390/fishes9100374
State	Published - 25 Sep 2024

Keywords

aquaculture
gastrointestinal microbiota
meta-amplicon analysis
microalgae supplementation
microbiome profiling

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Rojas-Villalta, D., Gomez-Espinoza, O., Guillen-Watson, R., Murillo-Vega, F., Villalta-Romero, F., Vaquerano-Pineda, F., Chicas, M., Guerrero, M., & Nunez-Montero, K. (2024). Impact of Arthrospira maxima Feed Supplementation on Gut Microbiota and Growth Performance of Tilapia Fry (Oreochromis niloticus). Fishes, 9(10), Article 374. https://doi.org/10.3390/fishes9100374, https://doi.org/10.3390/fishes9100374

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title = "Impact of Arthrospira maxima Feed Supplementation on Gut Microbiota and Growth Performance of Tilapia Fry (Oreochromis niloticus)",

abstract = "Las microalgas son prometedoras como prebi{\'o}ticos en la acuicultura. La Arthrospira maxima tiene un valor nutricional potencial, pero est{\'a} poco estudiada. Evaluamos la suplementaci{\'o}n con alimento de A. maxima en alevines de tilapia y evaluamos su efecto sobre el rendimiento del crecimiento y la microbiota intestinal. Los peces se cultivaron en estanques bajo 0\%, 5\%, 10\% y 15\% de tratamientos de inclusi{\'o}n de A. maxima. Se evaluaron los par{\'a}metros de crecimiento y el an{\'a}lisis proximal de la biomasa. Se realiz{\'o} un an{\'a}lisis de metaamplicones en la microbiota intestinal utilizando DADA2 y PICRUST2 para la predicci{\'o}n funcional. Entre los tratamientos, el grupo de suplementaci{\'o}n con 5\% no pareci{\'o} presentar ning{\'u}n efecto negativo sobre los par{\'a}metros de crecimiento y no comprometi{\'o} la calidad nutricional de la biomasa de alevines de tilapia. La composici{\'o}n microbiana se caracteriz{\'o} por los g{\'e}neros Cetobacterium, Pseudomonas y Aeromonas, y un predominio de v{\'i}as metab{\'o}licas beneficiosas. La microbiota de alevines de tilapia alimentados con A. maxima mostr{\'o} g{\'e}neros {\'u}nicos con funciones beneficiosas reportadas en tilapia. La abundancia de taxones pat{\'o}genos potenciales disminuy{\'o} significativamente en los tratamientos de suplementaci{\'o}n, posiblemente relacionados con compuestos valiosos de A. m{\'a}xima. La inclusi{\'o}n de las microalgas apoy{\'o} la estabilidad de la microbiota, favoreciendo el crecimiento de especies comensales. Esto parece tener un efecto en la disminuci{\'o}n de la presencia de g{\'e}neros pat{\'o}genos en el tracto gastrointestinal. En general, nuestro trabajo propone la inclusi{\'o}n de un 5\% de alimento de A. m{\'a}xima como el m{\'a}s adecuado para la acuicultura de alevines de tilapia para mantener las tasas de producci{\'o}n y mejorar la salud general.",

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TY - JOUR

T1 - Impact of Arthrospira maxima Feed Supplementation on Gut Microbiota and Growth Performance of Tilapia Fry (Oreochromis niloticus)

AU - Rojas-Villalta, Dorian

AU - Gomez-Espinoza, Olman

AU - Guillen-Watson, Rossy

AU - Murillo-Vega, Francinie

AU - Villalta-Romero, Fabian

AU - Vaquerano-Pineda, Felipe

AU - Chicas, Mauricio

AU - Guerrero, Maritza

AU - Nunez-Montero, Kattia

PY - 2024/9/25

Y1 - 2024/9/25

N2 - Las microalgas son prometedoras como prebióticos en la acuicultura. La Arthrospira maxima tiene un valor nutricional potencial, pero está poco estudiada. Evaluamos la suplementación con alimento de A. maxima en alevines de tilapia y evaluamos su efecto sobre el rendimiento del crecimiento y la microbiota intestinal. Los peces se cultivaron en estanques bajo 0%, 5%, 10% y 15% de tratamientos de inclusión de A. maxima. Se evaluaron los parámetros de crecimiento y el análisis proximal de la biomasa. Se realizó un análisis de metaamplicones en la microbiota intestinal utilizando DADA2 y PICRUST2 para la predicción funcional. Entre los tratamientos, el grupo de suplementación con 5% no pareció presentar ningún efecto negativo sobre los parámetros de crecimiento y no comprometió la calidad nutricional de la biomasa de alevines de tilapia. La composición microbiana se caracterizó por los géneros Cetobacterium, Pseudomonas y Aeromonas, y un predominio de vías metabólicas beneficiosas. La microbiota de alevines de tilapia alimentados con A. maxima mostró géneros únicos con funciones beneficiosas reportadas en tilapia. La abundancia de taxones patógenos potenciales disminuyó significativamente en los tratamientos de suplementación, posiblemente relacionados con compuestos valiosos de A. máxima. La inclusión de las microalgas apoyó la estabilidad de la microbiota, favoreciendo el crecimiento de especies comensales. Esto parece tener un efecto en la disminución de la presencia de géneros patógenos en el tracto gastrointestinal. En general, nuestro trabajo propone la inclusión de un 5% de alimento de A. máxima como el más adecuado para la acuicultura de alevines de tilapia para mantener las tasas de producción y mejorar la salud general.

AB - Las microalgas son prometedoras como prebióticos en la acuicultura. La Arthrospira maxima tiene un valor nutricional potencial, pero está poco estudiada. Evaluamos la suplementación con alimento de A. maxima en alevines de tilapia y evaluamos su efecto sobre el rendimiento del crecimiento y la microbiota intestinal. Los peces se cultivaron en estanques bajo 0%, 5%, 10% y 15% de tratamientos de inclusión de A. maxima. Se evaluaron los parámetros de crecimiento y el análisis proximal de la biomasa. Se realizó un análisis de metaamplicones en la microbiota intestinal utilizando DADA2 y PICRUST2 para la predicción funcional. Entre los tratamientos, el grupo de suplementación con 5% no pareció presentar ningún efecto negativo sobre los parámetros de crecimiento y no comprometió la calidad nutricional de la biomasa de alevines de tilapia. La composición microbiana se caracterizó por los géneros Cetobacterium, Pseudomonas y Aeromonas, y un predominio de vías metabólicas beneficiosas. La microbiota de alevines de tilapia alimentados con A. maxima mostró géneros únicos con funciones beneficiosas reportadas en tilapia. La abundancia de taxones patógenos potenciales disminuyó significativamente en los tratamientos de suplementación, posiblemente relacionados con compuestos valiosos de A. máxima. La inclusión de las microalgas apoyó la estabilidad de la microbiota, favoreciendo el crecimiento de especies comensales. Esto parece tener un efecto en la disminución de la presencia de géneros patógenos en el tracto gastrointestinal. En general, nuestro trabajo propone la inclusión de un 5% de alimento de A. máxima como el más adecuado para la acuicultura de alevines de tilapia para mantener las tasas de producción y mejorar la salud general.

KW - aquaculture

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VL - 9

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Impact of Arthrospira maxima Feed Supplementation on Gut Microbiota and Growth Performance of Tilapia Fry (Oreochromis niloticus)

Abstract

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