Effect of antibiotic administration on the structure of the larval microbiota of Genypterus chilensis in culture and the occurrence of genes coding for antimicrobial resistance
Efecto de la administración de antibióticos sobre la estructura de la microbiota larval de Genypterus chilensis en cultivo y la ocurrencia de genes que codifican para la resistencia a antimicrobianos
Fecha
2020Autor
Miranda-Pérez, Claudio Daniel
Romero-Ormazabal, Jaime-Moisés
UNIVERSIDAD CATOLICA DEL NORTE -SEDE COQUIMBO
Institución
Resumen
The cultivation of Genypterus chilensis is currently considered a priority in national aquaculture and is within the Chilean Aquaculture Diversification Program (PDACh). But low larval survival rates have led to the need for continued use of antibacterials mainly with florfenicol or oxytetracycline, the two most widely used antimicrobial agents (AAM) in marine fish aquaculture in Chile. This study determined the effect of the use of these AAM in the microbiota of living feed (rotifers and Artemia) and on the larvae of G. chilensis, in addition to the presence of bacterial resistance and antibacterial resistance genes (ARGs) associated with it. When treating live feed with florfenicol (FFC) or oxytetracycline (OTC), no significant decrease in levels of TCB (total culturable bacteria) levels in rotifers, Artemia and G chilensis larvae were obtained, in addition high levels of FRB (florfenicol resistant bacteria) and ORB (oxytetracycline resistant bacteria) were observed in all experiences. The composition of the microbiota (using the mass sequencing technique) was determined in treated rotifers and control which in the case of both antibiotics was composed of the phyla Proteobacteria and Bacteroidetes and the genera Vibrio, Cohesibacter and Aliiroseovarius which had different abundances depending on the origin of the sample. In the case of Artemia treated and not treated with both antibiotics the predominant phyla were Proteobacteria, Bacteroidetes and Epsilonbacteraeota whose relative abundances varied according to the origin of the sample, the most abundant genus in laboratory experience was Halomonas and in the experiences in mass cultivation the most abundant genera were Arcobacter and Pseudomonas in Artemia control and Psychrobacter in those treated with oxytetracycline. For the experience with florfenicol the most abundant genera in control Artemia were Neptunemonas and Pseudoalteromonas and in the treated Arcobacter and Neptunemonas. In the case of the predominant phyla in conger eel larvae were Actinobacteria, Proteobacteria and Firmicutes with Glutamicibacter as the predominant genus in the control larvae and treated with oxytetracycline. For the experience with florfenicol the predominant phyla in the control and treated larvae were Proteobacteria and Firmicutes and the predominant genera Alloiococcus, Dialister and Neptuneomonas in control and Psychrobacter, Piscirickettsia and Methylobacterium in the treated larvae in all experiences performed the use of antibiotics changed the taxonomic composition of the crops despite not changing their beta diversity. Finally, 167 resistant strains were selected from the cultures of live feeds and red conger eel larvae treated and not treated with AAM, which turned out to have a high proportion of multiresistance to antimicrobials and a high co-resistance to florfenicol and oxytetracycline. In addition, a high percentage of the resistant strains turned out to be carriers of floR and fexA ARGs with floR as the most prevalent for florfenicol and for oxytetracycline tet(A) and tet(D) were the most prevalent in the strains analyzed. Finally, a high level of plasmid carriage was detected in the resistant strains and the resistance to FFC, OTC, S and SXT was transferred by conjugation to a E. coli strain. These results suggest that Artemia, rotifers and G. chilensis larvae cultures should be monitored as there is a high risk that the microbiota of these organisms will become a reservoir for these ARGs, which could be transferred to pathogens making antibiotic therapies ineffective in the future. El cultivo de Genypterus chilensis es considerado actualmente una prioridad en la acuicultura nacional y se encuentra dentro del Programa de Diversificación de la Acuicultura Chilena (PDACh). Sin embargo, las bajas tasas de supervivencia larval han conducido a la necesidad del uso continuo de florfenicol (FFC) y oxitetraciclina (OTC), los dos agentes antimicrobianos (AAM) más usados en la acuicultura Chilena. El presente estudio evaluó el efecto del uso de estos AAM sobre la microbiota del alimento vivo (rotíferos y Artemia) y de las larvas de G. chilensis, la presencia de resistencia bacteriana y de algunos genes de resistencia antibacteriana (GRA). Al tratar el alimento vivo con FFC u OTC no se obtuvo una disminución significativa en los niveles de BTC (bacterias totales cultivables) en rotíferos, Artemia y en larvas de G chilensis, además se observaron altos niveles de BRF (bacterias resistentes a FFC) y de BRO (bacterias resistentes a OTC) en todas las experiencias realizadas. Al analizar la composición de la microbiota en rotíferos tratados y no tratados con antibióticos se pudo observar que en ambos antibióticos esta estuvo compuesta por los phyla Proteobacteria y Bacteroidetes y los géneros Vibrio, Cohesibacter y Aliiroseovarius los que presentaron distintas abundancias relativas dependiendo el origen de la muestra. En el caso de Artemia tratadas y no tratadas con ambos antibióticos los phyla predominantes fueron Proteobacteria, Bacteroidetes y Epsilonbacteraeota cuyas abundancias relativas variaron según el origen de la muestra. El género más abundante en el ensayo en condiciones de laboratorio fue Halomonas y en las experiencias en condiciones de cultivo masivo los géneros más abundantes fueron Arcobacter y Pseudomonas en Artemia control y Psychrobacter en las tratadas con OTC. Para la experiencia con FFC los géneros más abundantes en las Artemias control fueron Neptunomonas y Pseudoalteromonas y en las tratadas Arcobacter y Neptunomonas. En el caso de las larvas, los phyla predominantes fueron Actinobacteria, Proteobacteria y Firmicutes con Glutamicibacter como el género predominante en las larvas control y tratadas con OTC. Para la experiencia con florfenicol los phyla predominantes en las larvas control y tratadas fueron Proteobacteria y Firmicutes, siendo los géneros predominantes Alloiococcus, Dialister y Neptunomonas en las larvas control y Psychrobacter, Piscirickettsia y Methylobacterium en las larvas tratadas. En las experiencias realizadas el uso de antibióticos cambio la composición taxonómica de los cultivos, pero no cambio su diversidad beta. Se seleccionaron 167 cepas resistentes de los cultivos de alimento vivo y de larvas de congrio colorado tratados y no tratados con AAM, las que resultaron tener una alta proporción de multiresistencia a AAM y una alta resistencia simultánea a FFC y OTC. Además, un alto porcentaje de las cepas resistentes resultaron ser portadoras del gen floR, que codifica para resistencia a FFC, en el caso de la resistencia a OTC los genes tet(A) y tet(D) fueron los más predominantes en las cepas analizadas. Finalmente, se detectó un alto nivel de portación de plásmidos en las cepas resistentes y se logró transferir por conjugación resistencia a FFC, OTC, S (estreptomicina) y SXT (sulfametoxasol-trimetoprim). Con estos resultados se determinó que los cultivos de rotíferos, Artemia y larvas de G. chilensis deben ser monitoreados ya que se corre un alto riesgo de que la microbiota de estos organismos se convierta en un reservorio para estos GRA y que estos puedan ser transferidos a patógenos haciendo inefectivas las terapias antibióticas en el futuro.