Evaluation of experimental genetic management in reintroduced bighorn sheep

Positive demographic responses have been reported in several species where the immigration or supplementation of genetically distinct individuals into wild populations has resulted in a genetic rescue effect. However, rarely have researchers incorporated what could be considerable risk of outbreeding depression into planning for genetic management programs. We assess the genetic effects of an experiment in genetic management involving replicate populations of California bighorn sheep (Ovis canadensis californiana) in Oregon, USA, which previously experienced poor productivity and numerical declines. In the experiment, two declining populations were supplemented with ewes from a more genetically diverse population of California bighorn sheep in Nevada. We incorporated analysis of genetic samples representing both experimental populations prior to supplementation, samples from the supplemented individuals, and samples collected from both experimental populations approximately one generation after supplementation. We used genetic analyses to assess the integration of supplemented and resident populations by identifying interpopulation hybrids. Further, we incorporated demographic simulations to assess the risk of outbreeding depression as a result of the experimental augmentation. Finally, we used data from microsatellites and mitochondrial sequences to determine if genetic management increased genetic diversity in the experimental populations. Our analyses demonstrated the success of genetic management by documenting interpopulation hybrids, identifying no evidence for outbreeding depression as a result of contact between the genetically distinct supplemented and resident populations, and by identifying increased population-level metrics of genetic diversity in postsupplementation populations compared with presupplementation levels

Salmonella Infantis in chicken: tenacity, virulence and immune response

Salmonella (S.) Infantis ist von zunehmender Bedeutung aufgrund der weltweiten Verbreitung in der Masthuhnproduktion und ist somit in der Europäischen Union bereits das am häufigsten isolierte Salmonella-Serovar im Masthuhn und Masthuhnfleisch und das vierthäufigste Serovar beim Menschen. Drei Aspekte sind von großer Bedeutung in Zusammenhang mit S. Infantis: die Tenazität gegenüber Desinfektionsmittel, die Virulenz verschiedener S. Infantis Isolate und die Immunität von unterschiedlichen Hühnerlinien gegen S. Infantis. Es ist bekannt, dass eine Eliminierung von S. Infantis trotz strenger Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen nur schwer zu erreichen ist. Aus diesem Grund wurde eine in-vitro Studie durchgeführt um die Wirksamkeit von Desinfektionsmitteln, die häufig in Geflügelställen und Schlachthöfen verwendet werden, gegen österreichische S. Infantis Isolate zu testen. Dabei wurde festgestellt, dass die vom Hersteller empfohlene Konzentration bei etwa der Hälfte der getesteten Desinfektionsmittel nicht wirksam ist. Zusätzlich zeigte sich, dass ein entscheidender Faktor für die Wirksamkeit der Desinfizierung der Grad der Kontamination vor der Anwendung eines Desinfektionsmittels ist. Die Mehrheit der getesteten Desinfektionsmittel zeigte einen Verlust der Wirksamkeit bei starker Verschmutzung. Ein weiterer wichtiger Aspekt, der im Rahmen dieser Studie festgestellt wurde, ist das Potential zur Revitalisierung von S. Infantis nach einer Desinfektion. Schließlich wurde gezeigt, dass die Resistenz gegen Desinfektionsmittel zusätzlich vom S. Infantis Isolat selbst abhängig ist. Zweitens wird die weltweite Verbreitung von S. Infantis in Zusammenhang mit dem Vorhandensein eines Megaplasmids gebracht, welches als "Plasmid of Emerging Salmonella Infantis" (pESI) bezeichnet wird. Dieses Megaplasmid trägt verschiedene antimikrobielle Resistenzgene und führt zu erhöhter Virulenz und Fitness des Erregers. Eine Infektionsstudie wurde am Masthuhn durchgeführt um die Infektionsdynamik von S. Infantis mit pESI (pESI+) und S. Infantis ohne pESI (pESI-) vergleichen zu können. Ein klarer Vorteil von S. Infantis pESI+ in Bezug auf die Besiedlung und Translokation aus dem Caecum in innere Organe konnte dabei nachgewiesen werden. Im Vergleich zu S. Infantis pESI- wurde bei Masthühnern infiziert mit S. Infantis pESI+ eine konstant hohe Ausscheidungsrate, eine hohe Besiedlung von Caecum, Leber und Milz sowie eine starke humorale Immunantwort festgestellt. Mittels dieser Studie konnte somit die erhöhte Virulenz von S. Infantis pESI+ im Masthuhn nachgewiesen werden. Der dritte Aspekt, welcher von großer Relevanz in der Praxis ist, ist die Tatsache, dass S. Infantis fast ausschließlich im kommerziellen schnell wachsenden Masthuhn vorkommt. Bei einer zweiten Infektionsstudie wurde der Fokus somit auf vier unterschiedliche Hühnerlinien gelegt. Dabei wurde die Infektionsdynamik von S. Infantis in zwei schnell wachsender Masthühnerlinien, in einer langsam wachsenden Masthuhnlinie und in einer Legehühnerlinie untersucht. Ein deutlicher Unterschied konnte hierbei im Infektionsverlauf nachgewiesen und die Affinität von S. Infantis zu schnell wachsenden Masthuhnlinien bewiesen werden. Dies zeigte sich durch eine hohe Ausscheidungsrate und Organbesiedelung von Caecum, Leber und Milz im Vergleich zu der langsam wachsenden Masthuhnlinie und der Legehühnerlinie. Zusätzlich wurden Variationen des Phänotyps von S. Infantis in österreichischen Isolaten festgestellt. Das amtliche Überwachungs- und Bekämpfungsprogramm für nicht-typhoide Salmonella Serovare auf Ebene der Primärproduktion von Geflügel basiert auf Standardmethoden, welche das typische Schwärmverhalten und die Produktion von Schwefelwasserstoff als Erregernachweis für Salmonella verwenden. Bei der Untersuchung österreichischer S. Infantis Isolate wurden mehrere phänotypische Varianten entdeckt, welche Abweichungen in den typischen Wachstumsmerkmalen aufweisen. Mittels MALDI-TOF-Massenspektrometrie konnte die Ursache für diese Abweichungen nicht dargestellt werden und es zeigte sich auch kein Unterschied der Virulenz von S. Infantis Isolaten im Hühnerembryo. Die rasante Ausbreitung von S. Infantis innerhalb der letzten zwei Jahrzente im Masthuhnbereich ist zurückzuführen auf eine erhöhte Persistenz, Zunahme der Antibiotikaresistenz und Virulenz und steht in klarem Zusammenhang mit der Aufnhame des pESI-Plasmids. Vorausblickend ist es essentiell sich auf die Intra- und Interspezies-Übertragung dieses Plasmids zu konzentrieren, wobei nicht nur andere Salmonella Serovare, wie z.B. Enteritidis und Typhimurium, sondern auch Kommensale im Hühnerdarm als Empfänger von Bedeutung sind. Letztere können zu einer weiten Verbreitung des Plasmids in die Umwelt führen. Eine zusätzliche ernsthafte Gefahr für die öffentliche Gesundheit im Zusammenhang mit S. Infantis sind das Vorkommen von phänotypischen Varianten welche im Rahmen offizieller Salmonella Überwachungs- und Kontrollprogramme unentdeckt bleiben könnten. Angewandte Forschung ist künftig notwendig um die derzeit verpflichtenden Standardmethoden zur Erkennung von Salmonellen zu optimieren und einen einwandfreien Nachweis zu ermöglichen.PhD Thesis - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2022 Aus rechtlichen Gründen sind nicht alle Teile dieser Arbeit frei zugänglich. Der Zugriff auf den elektronischen Volltext ist auf Angehörige der Veterinärmedizinischen Universität Wien beschränkt. Bitte einloggen!PhD thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2023 The full text is only available to university members. Please log in!Salmonella (S.) Infantis is of emerging relevance due to its global spread in the broiler production. It accounts already as the most prevalent Salmonella serovar in broilers and broiler meat and the fourth most common serovar isolated from humans in the European Union. Actually, three aspects in this context are of importance in the field. Firstly, it is known that eradication of S. Infantis is hard to achieve although strict cleaning and disinfection measures are applied. Therefore, an in-vitro study was implemented testing the efficacy of disinfectants frequently used in poultry houses and slaughterhouses against selected S. Infantis isolates. It was found that the manufacturer’s recommended concentration was not effective in approximately half of the disinfectants tested. Furthermore, it was demonstrated that the degree of contamination before applying a disinfectant is a critical factor. Accordingly, the vast majority of disinfectants lost efficacy in context with high contamination. Another important aspect which was revealed within this study is the fact that S. Infantis proved the potential to revitalise after disinfection. Finally, it was shown that resistance against disinfectants is also based on the S. Infantis isolate itself. Secondly, worldwide the rapid dissemination of S. Infantis in context with the presence of a megaplasmid designated as “plasmid of Emerging Salmonella Infantis” (pESI) is reported. This plasmid carries various antimicrobial resistance genes and is supposed to increase the virulence and fitness of its host. To investigate differences in the infection dynamics of isolates equipped with (pESI+) and isolates not equipped with (pESI-) this plasmid, an experimental infection study was conducted in broiler chickens. Here, a clear advantage in regard to colonization and translocation from caeca to inner organs of the pESI+ isolate could be demonstrated. A constant high faecal excretion, a high colonization of caeca, liver and spleen and a strong humoral immune response was found compared to the pESI- isolate. With this, the favourable characteristics of the pESI plasmid for its host could be proven in-vivo. The third aspect of importance in the field is that S. Infantis is nearly exclusively found in commercial broiler birds. Therefore, a second experimental infection study was performed using four different chicken lines, two lines assigned to fast-growing broilers, one to slow-growing broilers and one to laying birds. A clear difference in the course of infection could be demonstrated proving the addiction of this serovar to the fast-growing broiler lines. This finding was characterized by high faecal excretion rates and colonization of caeca, liver and spleen found in fast-growing broilers compared to slow-growing and laying birds. Additionally, new aspects in regard to S. Infantis phenotype variations were revealed. The official monitoring and control program of non-typhoidal Salmonella serovars at the primary production level of poultry is based on standard methods which include the detection of motility and production of hydrogen sufide on selective media which have to be obligatory used. When investigating selected stocks of S. Infantis isolates several phenotypic variants were found harbouring more than one aberration from the expected growth features on different media. Based on this, a phenotypic mapping of these variants was performed. So far, it was not possible to reveal the cause of these aberrations on proteomic level when applying MALDI-TOF mass spectrometry. Additionally, no difference in virulence in the chicken embryo lethal assay was found in case of variants. S. Infantis emerged in the last two decades by occupying the niche of fast-growing broilers worldwide. This is based on increase in persistence, antibiotic resistance and virulence, features which are in clear context with the uptake of the pESI plasmid. In this regard, future investigations will have to focus on the intra- and interspecies transmission of this plasmid, with a special focus not only on other Salmonella serovars, e.g. Enteritidis and Typhimurium, but also on the commensals in the chicken gut. The latter may not only result in a wide-range pool of different bacteria carrying this plasmid but also distributing it into the environment. The aspect that phenotypic variants might be undetected within the framework of official Salmonella monitoring and control programs presents a further serious threat in regard to public health. Therefore, awareness regarding the limitations of the actual obligatory used media needs to be raised, and applied research is needed to validate the capability of further nutrient media to detect such variants in diagnostic samples

Detection of Atypical Salmonella Infantis Phenotypes in Broiler Environmental Samples

In numerous countries, strict and targeted measures concerning Salmonella monitoring and control are implemented and high quality of surveillance is ensured by obligatory investigation of samples from the primary production level of animals according to EN/ISO standards. Here, 2 phenotypic characteristics of Salmonella exhibited on compulsory media are crucial, namely, motility demonstrated on modified semisolid Rappaport Vassiliadis agar (MSRV), and production of hydrogen sulfide (H2S) on xylose lysine deoxycholate agar (XLD). In the present study, we describe the detection of Salmonella Infantis variants found in broiler environmental samples with major alterations in their growth characteristics on MSRV, XLD, and brilliant green-phenol red-agar (BPLS). The variants proved to be non-motile on MSRV and displayed non-confirming colony appearances on the previously mentioned selective agars. The growth spectrum comprised pinhead sized yellow colonies with small black centers, but also pinpoint sized colorless colonies, both colony types of regular shape. Our work contributes to highlight the finding of S. Infantis variants which possess more than one phenotypic deviation from the "typical" growth characteristics and by this limit the detection power of the actual obligatory used media. IMPORTANCE Salmonellosis caused by non-typhoidal Salmonella serovars is the second most frequently reported zoonotic disease in humans in the EU. The transmission of these agents is mainly via contaminated food of animal origin. In this context, poultry products are the main source of infection. Therefore, continuous and standardized surveillance of the prevalence of such Salmonella serovars at the primary production level is essential. Our findings show the phenotypic heterogeneity of the serovar Infantis and provide growth characteristics of atypical variants. Such variants pass unnoticed official screening methods, resulting in incorrect identification and being underrepresented in epidemiological surveillance programs

Data from: Sturgeon conservation genomics: SNP discovery and validation using RAD sequencing

Caviar-producing sturgeons belonging to the genus Acipenser are considered to be one of the most endangered species groups in the world. Continued overfishing in spite of increasing legislation, zero catch quotas and extensive aquaculture production have led to the collapse of wild stocks across Europe and Asia. The evolutionary relationships among Adriatic, Russian, Persian and Siberian sturgeons are complex because of past introgression events and remain poorly understood. Conservation management, traceability and enforcement suffer a lack of appropriate DNA markers for the genetic identification of sturgeon at the species, population and individual level. This study employed RAD sequencing to discover and characterize single nucleotide polymorphism (SNP) DNA markers for use in sturgeon conservation in these four tetraploid species over three biological levels, using a single sequencing lane. Four population meta-samples and eight individual samples from one family were barcoded separately before sequencing. Analysis of 14.4 Gb of paired-end RAD data focused on the identification of SNPs in the paired-end contig, with subsequent in silico and empirical validation of candidate markers. Thousands of putatively informative markers were identified including, for the first time, SNPs that show population-wide differentiation between Russian and Persian sturgeons, representing an important advance in our ability to manage these cryptic species. The results highlight the challenges of genotyping-by-sequencing in polyploid taxa, while establishing the potential genetic resources for developing a new range of caviar traceability and enforcement tools