Menjelajahi potensi biologis dan sosio-ekonomi dari calon spesies ikan yang baru muncul untuk perluasan industri akuakultur Eropa – proyek DIVERSIFY (EU FP7-GA603121)
oleh Rocio Robles, Pemimpin Diseminasi (CTAQUA, Spanyol), Constantinos C Mylonas, Koordinator Proyek (HCMR, Yunani), Costas Tsigenopoulos, Reproduksi &Genetika - pemimpin pikeperch (HCMR, Yunani), Ivar Lund, Nutrisi - pemimpin pikeperch (DTU, Denmark), Pascal Fontaine, Peternakan larva - pemimpin pikeperch (UL, Perancis), Patrick Kestemont, Tumbuh peternakan - pemimpin pikeperch (FUNDP, Belgium)
Proyek DIVERSIFY dijalankan antara tahun 2013 dan 2018 dan mencakup enam spesies ikan sirip Eropa (lihat International Aquafeed edisi April). Kombinasi biologis, kegiatan penelitian teknologi dan sosial ekonomi yang dikembangkan di DIVERSIFY diharapkan dapat mendukung diversifikasi industri akuakultur UE dan membantu dalam memperluas produksi, peningkatan produk perikanan budidaya dan pengembangan pasar baru.
Mengikuti isu Aquafeed internasional sebelumnya tentang proyek DIVERSIFY di mana kami mempresentasikan pencapaian proyek pada halibut dan sedikit, bulan ini kami menyajikan hasil proyek di pikeperch (Sander lucioperca).
PIKEPERCH DALAM PROYEK DIVERSIFIKASI
Pikeperch, S. lucioperca, adalah ikan air tawar yang dianggap memiliki potensi tertinggi di Eropa untuk diversifikasi budidaya perairan (Gbr.1). Daging pikeperch memiliki rasa netral yang cocok untuk berbagai bentuk persiapan. Lebih-lebih lagi, filet tidak memiliki tulang --tidak seperti ikan mas, yang bersaing di segmen pasar yang sama. Produksi pikeperch sepanjang tahun membutuhkan produksi di RAS (Recirculation Aquaculture Systems). RAS juga memungkinkan untuk menghasilkan pada kepadatan tinggi, 80-100 kg m-3. Diakui oleh survei yang ditujukan kepada para pembudidaya ikan, DIVERSIFY mengidentifikasi hambatan utama untuk perluasan lebih lanjut dari budidaya pikeperch hari ini:(a) kurangnya pengetahuan tentang variabilitas genetik dari induk yang digunakan, (b) kelangsungan hidup larva yang rendah (biasanya 5-10%); tingginya insiden deformitas, dan (c) sensitivitas tinggi terhadap stresor, penanganan dan praktik peternakan yang mengakibatkan kematian yang tinggi dan mendadak. Semua hambatan ini telah diatasi oleh penelitian yang dilakukan di DIVERSIFY.
Genetika
Identifikasi hubungan genetik antara indukan yang berbeda, fenomena perkawinan sedarah dan hilangnya heterozigositas penting dalam akuakultur, karena dapat mengakibatkan kegagalan reproduksi dan produktif berikutnya (berkurangnya kelangsungan hidup keturunan, pertumbuhan, efisiensi konversi makanan dan peningkatan frekuensi deformitas). Penting juga untuk mengetahui bagaimana stok domestikasi berbeda dari rekan-rekan liar mereka, yang berpotensi menjadi sumber ikan masa depan untuk dimasukkan dalam program pemuliaan. Mengatasi kemacetan di atas sangat penting untuk mengurangi biaya produksi dan, karena itu, memperluas produksi akuakultur pikeperch di UE.
Tugas pertama DIVERSIFY untuk pikeperch adalah untuk menilai variabilitas genetik indukan penangkaran di peternakan komersial di Eropa yang beroperasi di RAS, dan kemudian membandingkan variabilitas ini dengan populasi liar. Sebanyak 21 populasi/induk dijadikan sampel dan dianalisis, yang mencakup 13 induk penangkaran dan delapan populasi asal liar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa beberapa induk memiliki variasi genetik yang memadai, tetapi karena beberapa di antaranya berasal dari sedikit ikan, perhatian harus diberikan di masa depan untuk membangun program pemuliaan. Secara umum, ada kesepakatan dengan asal-usul stok dan penelitian kami memberikan bukti bahwa populasi pikeperch di Eropa adalah bagian dari setidaknya dua kelompok yang dibedakan secara genetik. Kelompok pertama ditemukan di Eropa utara dari Belanda/Denmark ke Barat, Polandia (setidaknya) ke Timur, dan Finlandia di Utara. Kelompok kedua terdiri dari semua populasi yang tersisa di Eropa Tengah hingga selatan Tunisia (dan mungkin Spanyol, Italia dan Yunani Utara). Berdasarkan pengelompokan tersebut, dapat dinyatakan bahwa sebagian besar populasi yang dianalisis tampaknya mengandung ikan dari satu asal; Namun demikian, dalam beberapa populasi yang dijinakkan, rasio ini bervariasi dari 5-19%, mungkin karena pencampuran ikan dari berbagai sumber.
Nutrisi
Di bidang nutrisi pikeperch, percobaan telah menunjukkan bahwa larva pikeperch membutuhkan fosfolipid tingkat inklusi makanan yang tinggi dan PUFA Rantai Panjang (LC) esensial untuk bekerja secara optimal. Persyaratan ini tidak biasa untuk larva ikan air tawar dan lebih sering diamati pada spesies laut. Tingkat fosfolipid umumnya rendah dalam minyak makanan yang digunakan dalam pakan ikan, tetapi beberapa minyak ikan mungkin memiliki konsentrasi tinggi. Fosfolipid mungkin sangat penting dalam larva ikan, karena lipid ini memiliki fungsi penting selama perkembangan larva dan terutama terdapat di otak larva dan membran sel. Fosfolipid dapat meningkatkan pencernaan dan pemanfaatan pakan lipid dan memiliki manfaat positif dalam perkembangan larva. Dengan demikian penting untuk menentukan tingkat fosfolipid optimal dan tingkat FA esensial (EFA) dalam pakan kering untuk larva pike bertengger pada kinerja dan pengembangan.
Tiga tingkat diet fosfolipid diuji dalam diet pakan kering larva:Total tingkat fosfolipid berkisar 3,7% ww (PL1), 8,2% ww (PL2) dan 14,4% ww (PL3) untuk mengevaluasi pengaruhnya terhadap pertumbuhan dan perkembangan larva. Selain itu, suplementasi EFA dalam tiga diet lain (PL1H1-PL3H3) diuji:0,5% ww PL1H1, 2% ww PL2H2 dan 3,4% ww PL3H3. Larva diberi pakan kering dari 10 hari sampai 30 hari setelah menetas.
Hasil menunjukkan baik efek spesifik dari EFA, -3 asam lemak atau efek gabungan dari fosfolipid dan asam lemak. Suplementasi gabungan hingga 14,5% fosfolipid dengan EFA, -3 asam lemak menyebabkan pertumbuhan tertinggi (Gbr. 2) dan anomali terendah. Kelangsungan hidup jauh lebih rendah untuk kelompok larva yang dipelihara pada tingkat fosfolipid PL1 dan PLH1 terendah. Tingkat EFA fosfolipid tertinggi meningkatkan aktivitas enzimatik di saluran pencernaan larva, yang kemungkinan karena pematangan usus yang lebih tinggi diikuti oleh peningkatan pertumbuhan. Beberapa protein yang diekspresikan di hati (yang merupakan organ metabolisme utama dalam tubuh) seperti FAS (fatty acid synthase) menunjukkan peningkatan yang nyata, ketika larva diberi makan tingkat rendah EFA dalam diet, menunjukkan permintaan energi yang lebih tinggi dari larva terkecil ini. Peningkatan fosfolipid makanan dari 3,7 hingga 8,2% tidak menurunkan kejadian kelainan bentuk tulang, tetapi dimasukkannya 14,5% fosfolipid secara signifikan mengurangi kejadian anomali tulang yang parah, dan terendah pada larva yang diberi makan 14,5% fosfolipid + EFA.
Kombinasi kebutuhan nutrisi dan kondisi pemeliharaan selama ontogeni awal kurang dipelajari di pikeperch. Substitusi minyak laut dengan minyak nabati telah mengurangi toleransi stres dan menyebabkan perubahan neurofisiologis pada larva pike perch, tetapi efek isyarat lingkungan terbatas. Air garam mempengaruhi berbagai fungsi fisiologis selama awal ontogeni larva ikan dan dapat mempengaruhi metabolisme FA, sehingga larva lebih mampu mengubah asam lemak non-esensial menjadi asam lemak esensial dan dengan demikian memiliki lebih sedikit kebutuhan asam lemak esensial yang disediakan oleh makanan (Gbr. 3).
Hasil percobaan larva pikeperch yang diberi makan sumber asam lemak non-esensial yang berbeda dan dipelihara pada tiga salinitas yang berbeda (0, 5 dan 10 ppt) menunjukkan bahwa salinitas tidak berpengaruh terhadap performa pertumbuhan larva. Larva memiliki spesifisitas yang nyata untuk menggabungkan dan mengesterifikasi asam lemak -3 esensial terutama ARA (asam arakidonat), EPA (asam eicosapentanoic) dan DHA (asam dokosaheksanoat) menjadi lipid. Salinitas tidak berpengaruh pada kemampuan larva untuk mengesterifikasi dan menggabungkan prekursor PUFA tak jenuh dan dengan demikian untuk biosintesis kelas lipid yang mengandung asam lemak esensial. Tes stres kurungan menyebabkan kematian akut yang tinggi pada semua kelompok (50-70%), namun secara signifikan terendah untuk kelompok kontrol yang diberi asam lemak -3 esensial tingkat tinggi. Prevalensi anomali tulang yang parah umumnya tinggi, mempengaruhi lebih dari 75% populasi larva dengan efek negatif dengan peningkatan salinitas.
Direkomendasikan bahwa lemak -3 esensial (EPA + DHA) harus diberikan dalam diet larva pikeperch untuk perkembangan normal dan untuk mengurangi sensitivitas stres. Hasilnya menunjukkan terjadinya deformitas yang tinggi dan peningkatan insiden pada salinitas yang lebih tinggi.
Peternakan larva
Sampai saat ini beberapa kendala telah mempengaruhi penurunan keberhasilan pemeliharaan larva ikan pikeperch. Tiga hambatan utama telah diidentifikasi:(1) kematian yang tinggi terutama karena kanibalisme, (2) tingkat deformitas yang tinggi dan (3) heterogenitas ukuran besar antara kohort larva pada berbagai tahap perkembangan ontogenik. Menggunakan sistem pemeliharaan larva skala pilot (RAS, sepuluh tangki 700 L, Gambar 4) dan berdasarkan protokol yang ada yang digunakan oleh UKM, percobaan berturut-turut dilakukan dengan menggunakan desain faktorial (4 faktor diuji dengan 8 unit percobaan) yang merupakan metode yang efisien untuk berhasil mengoptimalkan protokol larva. Metodologi tersebut memungkinkan (i) untuk mengintegrasikan efek dari setiap faktor sederhana yang diuji dan interaksi di antara mereka, (ii) untuk menentukan peringkat dan mengevaluasi efek yang disebabkan oleh faktor atau interaksi, (iii) untuk mengidentifikasi dengan cepat kombinasi faktor yang optimal yang meningkatkan kelangsungan hidup larva, dan (iv) untuk menetapkan pemodelan pertama dari determinisme multifaktorial yang kompleks dari variabel-variabel keluaran. Metode ini telah berhasil diterapkan dalam pemeliharaan larva ikan. Tujuan kami adalah untuk mempelajari efek lingkungan, variabel gizi dan populasi. Untuk setiap percobaan, pilihan faktor-faktor ini adalah pertukaran antara data yang tersedia dalam literatur dan kendala sistem kami (yaitu ketidakmungkinan untuk memvariasikan suhu di setiap tangki). Dari setiap percobaan, sesuai dengan hasil yang diperoleh, faktor dan modalitas yang paling berpengaruh dilestarikan dan diintegrasikan dalam percobaan berikut untuk mengoptimalkan protokol.
Efek faktor lingkungan:Efek intensitas cahaya (5 atau 50 lx), tingkat pembaruan air (50 atau 100% per jam), arah arus air (di bagian bawah atau permukaan tangki) dan waktu pembersihan tangki (pagi atau sore) dipelajari. Rancangan percobaan multifaktorial didasarkan pada penerapan 8 kombinasi faktor. Dari bibit 500 indukan yang didomestikasi, 000 larva yang baru menetas (<1 dph) diperoleh dari SME Asialor (Pierrevillers, Perancis). Kemudian larva didistribusikan ke dalam 8 tangki (62, 500 per tangki, 90 larva L-1), dimana suhu air awalnya dijaga pada 15-16°C. Fotoperiode ditetapkan pada 12 jam terang dan 12 jam gelap dengan peningkatan intensitas cahaya secara progresif (dari 0 menjadi 5 atau 50 lx) dari 07:30 hingga 08:00 dan penurunan intensitas cahaya (dari 50 atau 5 menjadi 0 lx) dari 19:30 hingga 20:00. Suhu meningkat secara bertahap sebesar 1°C per hari menjadi 20°C. Frekuensi pemberian pakan adalah makan setiap 1,5 jam selama periode terang. Oksigen terlarut dipertahankan di atas 6 mg L-1.
Dalam percobaan ini (39 hari), itu menunjukkan bahwa remaja disapih dari 0,50 ± 0,06 g berat badan rata-rata dapat diproduksi dalam 5 minggu, tetapi tingkat kelangsungan hidup (0,3-2,6%) sangat rendah. Akhirnya, tampaknya saluran masuk air di bagian bawah tangki lebih baik untuk mengurangi heterogenitas ukuran. Jika dilihat dari hasil pertumbuhannya, kami sarankan untuk menerapkan intensitas cahaya 50 lx, tingkat pembaruan air 100%, pembersihan tangki pada sore hari dan saluran masuk air di bagian bawah. Menurut perilaku, percobaan pertama ini memungkinkan kita untuk mengetahui bahwa adalah mungkin untuk menentukan 'kepribadian' pada remaja pikeperch dan mungkin menyoroti dalam percobaan masa depan hubungan antara kepribadian dan kanibalisme.
Pengaruh faktor nutrisi:percobaan kedua (53 hari) dilakukan untuk mengevaluasi efek dari empat faktor pemberian makan:waktu dimulainya penyapihan (pada 10 atau 16 dph), metode distribusi makanan (terus menerus atau terputus-putus selama periode pencahayaan), penerapan atau tidak dari pendekatan pemberian makan bersama (6 hari sebelum periode penyapihan) dan durasi penyapihan (3 atau 9 hari). Larva (240, 000, 30, 000 larva per tangki ca. 43 larva L-1) diperoleh dari UKM Asialor (Pierrevillers, Perancis). Hasilnya menyarankan, bahwa onset yang lebih lambat dan durasi penyapihan yang lebih lama diikuti dengan pemberian makan yang terputus-putus akan meningkatkan kelangsungan hidup larva, pertumbuhan dan mengurangi deformitas pada populasi pikeperch.
Pengaruh faktor populasi:Percobaan ketiga (52 hari) diuji, efek kepadatan larva awal (50 atau 100 larva L-1), memilah ikan jumper (ya atau tidak), penebaran kelompok larva bersaudara atau tidak bersaudara (larva dari satu atau dua betina) dan bobot betina (<2,8 kg atau> 3,3 kg). Larva (420, 000) diperoleh dari SARL Asialor (Pierrevillers, Prancis) dan ditransfer ke platform eksperimental UL (UR AFPA, Vandœuvre-lès-Nancy, Perancis). Hasil yang diperoleh di fasilitas larva platform menunjukkan bahwa biomassa akhir yang lebih tinggi dapat dikorelasikan dengan kepadatan larva awal yang lebih tinggi (100 larva L-1) dan penggunaan larva yang dipasok oleh betina yang lebih besar, tetapi tidak tergantung pada penyortiran jumper dan penggunaan populasi saudara.
Identifikasi kombinasi faktor yang optimal
Menurut hasil terbaik yang diperoleh pada percobaan sebelumnya, kombinasi faktor yang optimal (Tabel 1) diusulkan untuk meningkatkan pemeliharaan larva pikeperch dan diuji dalam sistem pemeliharaan yang sama menggunakan 7 ulangan (52 hari).
Kondisi lingkungan tumbuh
daerah tumbuh, studi mengidentifikasi kondisi optimal untuk meningkatkan pertumbuhan dan kesejahteraan pikeperch dalam akuakultur dan mengkarakterisasi efek dari peternakan utama dan faktor lingkungan pada pertumbuhan dan status fisiologis spesies ini. percobaan penyaringan, delapan faktor yang dianggap relevan untuk kesejahteraan pikeperch dibandingkan dalam dua modalitas menggunakan desain multifaktorial fraksional (28-4). Setiap unit percobaan mewakili kombinasi delapan faktor dalam dua modalitas yang meliputi penilaian, padat tebar (15 vs 30 kg/m3), jenis umpan (mengambang vs tenggelam), intensitas cahaya (10 vs 100 lux), spektrum cahaya (merah vs putih), fotoperiode (panjang vs pendek), oksigen terlarut (60 vs 90%) dan suhu (21 vs 26°C). Pengambilan sampel ikan terjadi pada hari ke 36 dan 63. Penanda stres – glukosa, kortisol dan aktivitas serotonergik otak – dan perubahan aktivitas imun humoral dan ekspresi gen imun di ginjal dinilai. Intensitas cahaya dan jenis pakan jelas muncul sebagai faktor penentu untuk budidaya pikeperch (Gbr. 5). Penggunaan pakan tenggelam menghasilkan hasil terbaik dalam hal berat individu akhir, laju pertumbuhan spesifik dan heterogenitas bobot. Intensitas cahaya yang tinggi mempengaruhi kelangsungan hidup. Pengaruh utama pada status fisiologis dan kekebalan dipaksakan oleh karakteristik cahaya, termasuk intensitas, spektrum dan fotoperiode, serta suhu.
Pikeperch sensitif terhadap lingkungan cahayanya. Preferensinya untuk lingkungan gelap dijelaskan oleh adaptasi spesifik retinanya, termasuk tapetum lucidum yang merupakan jaringan anatomi-histologis spesifik yang sangat menguatkan kepekaan mata terhadap cahaya. Ditunjukkan bahwa intensitas cahaya dan warna cahaya dapat mempengaruhi penglihatan berbagai spesies ikan, mempengaruhi asupan makanan, reproduksi, pertumbuhan dan bahkan kelangsungan hidup. Dengan demikian penting untuk memelihara ikan di lingkungan cahaya yang optimal. Namun, efek lingkungan cahaya, termasuk intensitas cahaya dan spektrum cahaya, tentang fisiologi dan kekebalan pikeperch, dan lebih umum dari teleost, didokumentasikan dengan buruk. Dan mempertimbangkan hasil dari percobaan multifaktorial, percobaan in vivo dilakukan untuk lebih memvalidasi dan memperdalam efek intensitas cahaya dan spektrum cahaya pada status tegangan, respon imun bawaan humoral dan profil ekspresi gen yang relevan dengan imun di pikeperch.
Stok 1000 ekor pikeperch juvenil didistribusikan dalam 24 tangki 100-L dalam ruangan dari sistem akuakultur resirkulasi. Setelah aklimatisasi selama 30 hari dalam kondisi konstan (spektrum:putih; intensitas cahaya di permukaan air:10 lx; fotoperiode:12L(8:00-20:00)/12D) kondisi cahaya baru diterapkan, dengan enam tangki per kondisi percobaan:10-lx putih; 10-lx merah; 100-lx putih; dan 100-lx merah. Intensitas cahaya diukur pada permukaan air dan spektrum termasuk putih (putih industri-Osram, cool white 840 Lumilux) dan warna merah (filter merah, 610nm; Alat tenun). Pengambilan sampel terjadi pada saat skotofase pada pukul 04:00 dan fotofase pada pukul 16:00, pada hari 1 dan 30. Untuk menghindari kejadian stres berulang pada ikan dan potensi artefak pada hasil, 12 tangki (tiga per kondisi) ditempatkan pada setiap waktu pengambilan sampel.
Hasilnya mendefinisikan bahwa penggunaan intensitas cahaya yang tinggi diikuti oleh stres jangka panjang dan penekanan kekebalan. Spektrum cahaya hanya memiliki sedikit pengaruh. Tambahan, hasil menunjukkan bahwa status stres tinggi mungkin berdampak pada produksi dan sekresi melatonin oleh organ pineal. Penurunan sirkulasi melatonin dan peningkatan status stres mungkin keduanya terlibat dalam penekanan kekebalan.
