In dit artikel wordt de rol van de microbiële gemeenschap in de darm van vissen beschreven en wordt een overzicht gegeven van de belangrijkste huidige kennis en inzichten. Ook wordt een korte beschrijving gegeven van het ministerie van EL&I (voormalig LNV) gefinancierde project "Visgezondheid in RAS" en wordt aangestipt wat we verwachten te leren van dit project

Rurangwa, E.

Schram, E.

Smidt, H.

Verdegem, M.C.J.

Dutch

In dit artikel wordt de rol van de microbiële gemeenschap in de darm van vissen beschreven en wordt een overzicht gegeven van de belangrijkste huidige kennis en inzichten. Ook wordt een korte beschrijving gegeven van het ministerie van EL&amp;I (voormalig LNV) gefinancierde project "Visgezondheid in RAS" en wordt aangestipt wat we verwachten te leren van dit project

Name not available

Beheer van microbiele gemeenschappen en visgezondheid in recirculatiesystemen

Wageningen Yield 

AquAcultuur ❘ 6
2011 - nr. 1
onderzoek & onderwijs
Beheer van microbiële 
gemeenschappen en visgezond-
heid in recirculatiesystemen
Door Eugene Rurangwa (IMARES), Edward Schram (IMARES), 
Hauke Smidt (WUR – Microbiologie) & Marc Verdegem (WUR – AFI)
In dit artikel wordt de rol van de microbiële gemeenschap in de darm van vissen beschre-
ven en wordt een overzicht gegeven van de belangrijkste huidige kennis en inzichten. 
Ook wordt een korte beschrijving gegeven van het via het ministerie van E,L&I (voormalig 
LNV) gefinancierde project “Visgezondheid in RAS”, en wordt kort aangestipt wat we 
verwachten te leren van dit project.
In Nederland wordt bijna alle vis in recircu-
latiesystemen gekweekt. Het strikte milieu-
beleid in Nederland, maar ook in Europa, 
stimuleert kwekers te experimenteren met 
innovatieve en milieuvriendelijke kweeksy-
stemen. Recirculatieteelt maakt spaarzaam 
en efficiënt gebruik van ruimte, water en 
energie en werkt toe naar zero-emissie. 
Daarmee speelt de sector in op de vraag 
naar duurzame productie. De verwachting is 
dan ook dat het belang van recirculatieteelt 
in de aquacultuur wereldwijd zal groeien. In 
recirculatiesystemen zijn micro-organismen 
in hogere concentraties aanwezig dan in de 
natuur, wat enerzijds zou kunnen leiden tot 
ziekte (meer ziekteverwekkers aanwezig) 
maar anderzijds tot verhoogde productie en 
betere gezondheid (probiotica – denk aan 
Yakult). Inzicht krijgen in rol van microbiële 
gemeenschappen in recirculatiesystemen is 
daarom belangrijk voor de sector. Immers, 
zou het niet prachtig zijn indien we via het 
aansturen van microbiële gemeenschappen 
in recirculatiesystemen invloed kunnen 
uitoefenen op de groei, gezondheid en 
kwaliteit van onze kweekvis?
Microbiële gemeenschappen in recircula-
tiesystemen
Vissen in recirculatiesystemen worden vaak 
in hoge dichtheid gehouden wat leidt tot 
hoge concentraties van afvalstoffen in het 
kweekwater. Deze afvalstoffen zijn een goe-
de voedingsbodem voor micro-organismen 
zoals bacteriën, protozoa, schimmels en 
allerhande microscopische ontwikkelings-
stadia van wormpjes, kreeftjes en insecten. 
Deze microbiële gemeenschappen huisves-
ten gezondheid bevorderende, neutrale en 
ziekteverwekkende micro-organismen. Ze 
verwerken de afvalproducten van de vis-
teelt en dragen bij aan het leefbaar houden 
van de kweekomgeving. Er is dus sprake 
van wederzijdse afhankelijkheid. Bij slecht 
beheer kunnen micro-organismen echter 
biofilters laten dichtslibben, te veel van het 
beschikbare zuurstof gebruiken of ziekten 
veroorzaken. Grondsmaak en groeivertra-
ging zijn ook veel voorkomende problemen 
in recirculatieteelt waarbij als mogelijke 
 7 ❘ AquAcultuur
2011 - nr. 1
oorzaak micro-organismen genoemd wor-
den. Echter, harde bewijzen heeft men nog 
niet gevonden. Recent werd bij tandbaars 
(grouper) aangetoond dat verschillen in 
concentraties van de bacteriegeslachten 
Vibrio, Bacillus en Psychrobacter spp. in 
de darm gecorreleerd zijn met verschillen 
in groei. 
Historisch ging bij het bestuderen van mi-
cro-organismen de aandacht bijna uitslui-
tend uit naar het opsporen en voorkomen 
van ziekten. Deze benadering leidde soms 
tot overmatig gebruik van antibiotica en de 
daaraan gekoppelde kans dat bacteriën resi-
stentie ontwikkelen. Anderzijds ontsmetten 
sommige kwekers het recirculatiewater met 
ozon en ultraviolet licht. Daarbij worden ook 
potentieel voordelige micro-organismen 
gedood, wat jammer is. Het verwijderen van 
ziekteverwekkers zou niet mogen leiden tot 
het vernietigen van micro-organismen die 
bijdragen aan de waterzuivering en het in 
stand houden van een goede leefomgeving 
in recirculatiesystemen.
De rol van de darm microbiota in vis
De grote meerderheid van gastheer-
microbe interacties leiden niet tot ziekte. 
Gastheer-microbe interacties gebeuren 
vooral in de visdarm waar zich een com-
plexe en uiterst dynamische microbiële 
gemeenschap (darm microbiota) huisvest. 
Bacteriën zijn de belangrijkste micro-
organismen in de darm bij vissen, maar 
bij sommige vissoorten zijn ook schim-
mels aanwezig. De bacteriën in de darm 
beïnvloeden belangrijke processen in re-
latie tot voeding en immuniteit. Sommige 
belangrijke bouwstenen zoals essentiële 
vetzuren, aminozuren, vitaminen, mine-
ralen en verteringsenzymen worden door 
bacteriën gemaakt en beschikbaar gesteld 
aan de vis. Naast voeding dragen bacteriën 
in de darm bij aan de ontwikkeling van de 
darmwand en bepaalde vormen van immu-
niteit. Ziekteverwekkers zijn altijd aanwezig 
in de darm, zij het vaak tijdelijk, in kleine 
aantallen of in een niet virulente vorm. 
Wordt het evenwicht in de darm verstoord, 
dan ontwikkelen zich sommige ziektever-
wekkers explosief of worden virulent, met 
ziekte tot gevolg.
If you cannot beat them, join them
In 1993 introduceerden een groep van 
Noorse onderzoekers het concept van “mi-
crobieel gerijpt water” bij het kweken van 
mariene vislarven. De groei, overleving en 
levendigheid van larven gekweekt in micro-
bieel gerijpt water was aanzienlijk beter dan 
van soortgenoten gekweekt in zuiver (bac-
terie-arm) water. In de microbiële ecologie 
wordt een onderscheid gemaakt tussen snel 
groeiende ‘opportunisten (r-strategists)’ 
en ‘niet-opportunisten (k-strategists)’. In 
een overvolle omgeving met een beperkt 
voedselaanbod vindt men in de regel een 
mix van niet-opportunistische soorten, die 
elkaar min of meer in evenwicht houden 
en samen verhinderen dat opportunisten 
de bovenhand krijgen. Tijdens de prille 
ontwikkeling van vislarven beïnvloeden 
bacteriën in het water en voedsel in belang-
rijke mate de kolonisatie en ontwikkeling 
van de microbiële darm microbiota. De 
niet-opportunisten in microbieel gerijpt 
water beschermen de larve voor koloni-
satie en proliferatie met opportunistische 
bacteriesoorten.
Als vissen gehouden worden in hoge dicht-
heid dan is het praktisch onmogelijk het 
kweeksysteem vrij te houden van opportu-
nistische ziekteverwekkers. Het feit dat de 
vissen niet ziek worden kan er op wijzen dat 
bacteriën in een niet virulente vorm aanwe-
zig zijn of dat de dieren fysiologisch gezond 
zijn en voldoende afweer hebben. Het 
kweekwater in een goed beheerd recircu-
latiesysteem kan een soort ‘beschermende 
werking’ hebben, dank zij de aanwezigheid 
van gezondheidbevorderende bacteriën 
of via productie van bacteriedodende of 
AquAcultuur ❘ 8
2011 - nr. 1
bacteriostatische stoffen die een explosieve 
ontwikkeling van opportunisten verhinde-
ren. Ook de samenstelling en hoeveelheid 
van de organische stoffen aanwezig in het 
kweekwater is belangrijk. Zo ontwikkelden 
zich ziekteverwekkende Vibrio’s sterker 
in marine recirculatiesystemen met een 
hoge C:N verhouding in het kweekwater. 
De vraag is of het in de toekomst mogelijk 
zal zijn de samenstelling van microbiële 
gemeenschappen in recirculatiesystemen 
te onderhouden of bij te sturen. Tot voor 
kort leek dit niet mogelijk, maar dank zij 
een voortschrijdend inzicht in de microbiële 
ecologie van recirculatiesystemen en de 
recente beschikbaarheid over moleculaire 
technieken om veranderingen in microbi-
ele gemeenschappen te monitoren, is een 
dergelijke benadering op voorhand niet 
kansloos.
Beheer van microbiële gemeenschappen 
in recirculatiesystemen: huidige inzichten
Oorspronkelijk probeerde men potentiële 
probiotica te identificeren en te isoleren, 
om langs deze weg de groei en gezondheid 
van kweekvis te verbeteren. Later kwam in 
de humane en dierlijke voeding het accent 
te liggen op het gebruik van prebiotica en 
functioneel voedsel. Met uitzondering van 
enkele kleine successen in de garnalenteelt 
was deze benadering in de aquacultuur niet 
succesvol. In de aquacultuur weten we nog 
onvoldoende hoe de aanwezige microbiële 
gemeenschappen beïnvloed kunnen wor-
den. Onderzoekers keken steeds naar één 
onderdeel van het systeem, zoals de vis, het 
kweekwater, de biofilter of het voer. Echter, 
van het zoeken naar verbanden tussen 
microbiële gemeenschappen verspreid tus-
sen de verschillende onderdelen was geen 
sprake. Men keek vooral naar de rol van 
autotrofe, aerobe en anaerobe heterotrofe 
micro-organismen bij het in stand houden 
van de waterkwaliteit, en de afbraak van 
organische stof. Het accent lag op de mi-
crobiële processen nitrificatie, denitrificatie 
en fosfaat verwijdering. 
Huidige ontwikkelingen rond het beheer 
van microbiële gemeenschappen in recir-
culatiesystemen
In het voorjaar van 2009 startten onder-
zoekers bij ‘Wageningen University and 
Research Centre’, in samenwerking met 
Europese universiteiten en onderzoeksin-
stellingen onderzoek naar de rol van micro-
biële gemeenschappen in de aquacultuur. 
Het doel is inzicht te krijgen in de complexe 
interacties tussen verschillende microbiële 
gemeenschappen in kweeksystemen van 
vis en deze kennis aan te wenden om de 
weerbaarheid en stabiliteit van zowel die-
ren als kweeksystemen te verhogen. Een 
beschrijving van het EU project ‘Microbes 
as positive actors for a more sustainable 
aquaculture (Promicrobe)’ werd gegeven 
in AquaCultuur 2, 2009. Promicrobe richt 
zich op tilapia, kabeljauw en zeebaars, 
soorten met sterk verschillend voedsel en 
omgevingseisen. Parallel ging er in sep-
tember 2009 een door E,L&I gefinancierd 
project van start dat de relatie tussen wa-
Probiotica: Levende micro-organismen 
die een gezondheid bevorderend effect 
hebben op hun gastheer. In de aquacul-
tuur kunnen probiotica via het voer of 
kweekwater in contact komen met de vis.
Prebiotica: Een niet verteerbare stof 
die de gezondheid van de gastheer 
bevordert door de ontwikkeling te sti-
muleren van gezondheid bevorderende 
micro-organismen (probiotica) in de 
darm. Via het kweekwater of de voeding 
kunnen prebiotica opgenomen worden 
door de vis.
 9 ❘ AquAcultuur
2011 - nr. 1
terkwaliteit, microbiële gemeenschappen 
en visgezondheid in recirculatiesystemen 
voor tarbot onderzoekt. Partners in dit pro-
ject zijn IMARES (afdeling aquacultuur) en 
Wageningen Universiteit (leerstoelgroepen 
microbiologie, cel biologie & immunologie, 
en aquacultuur & visserij). De microbiële 
gemeenschap in tarbotkwekerijen op ver-
schillende plaatsen in het kweeksysteem 
en in de vis wordt gevolgd in de tijd. Ver-
schillende onderzoekstechnieken worden 
toegepast: opkweken van bacteriën in agar 
media, het bepalen van aanwezigheid van 
snel groeiende bacteriesoorten (opportu-
nisten) in het kweekwater, het bepalen van 
de samenstelling en diversiteit in microbi-
ele gemeenschappen in darm, kweekwater, 
filters en voer via moleculaire technieken 
(PCR-DGGE, pyrosequencing van het 16s 
ribosomaal RNA gen). Daarnaast wordt de 
expressie van 10 verschillende genen in de 
kieuwen en achterdarm (colon) gemeten en 
gerelateerd aan de samenstelling van de 
microbiota in de darm, dit voor verschil-
lende kweeksystemen en tijdstippen.
Het project “Visgezondheid in recircula-
tiesystemen”
De onderzoeksvragen zijn:
1. Heeft de opzet en het beheer van het 
recirculatiesysteem invloed op de 
samenstelling van microbiële gemeen-
schappen in kweekwater, filters en 
vis? Zo ja, welke zijn de belangrijkste 
Experimentele recirculatiesystemen gebruikt voor onderzoek aan de microbiële gemeenschap 
in relatie tot visgezondheid bij IMARES. 
AquAcultuur ❘ 10
2011 - nr. 1
factoren die een invloed hebben op de 
microbiële gemeenschappen?
2. Welke invloed heeft het vervangen 
van vismeel en –olie door plantaardige 
ingrediënten op de samenstelling van 
microbiële gemeenschappen in kweek-
water, filters en vis?
Deze vragen worden aangepakt via het 
uitvoeren van de volgende taken:
Taak 1: De soortdiversiteit van de micro-
biële gemeenschappen in recirculatiesyste-
men voor tarbot en de gezondheidsstatus 
van de vis
Op twee bedrijven wordt de microbiële 
gemeenschappen aanwezig op verschil-
lende plaatsen in het systeem en vissen 
bemonsterd en gevolgd in de tijd. Ook 
wordt de waterkwaliteit en de gezondheids-
toestand van de vis bijgehouden. Het ene 
bedrijf vertrouwt op biofiltratie voor het in 
stand houden van de waterkwaliteit. Het 
andere bedrijf gebruikt ozon, waardoor het 
kweekwater helderder, maar tevens minder 
organische stof en bacteriën bevat.
Taak 2: De relatie tussen organische stof 
concentratie en de microbiële gemeen-
schap in recirculatiesystemen
De invloed van verschillende concentraties 
aan organische stof in het kweekwater op 
de samenstelling en evolutie in de tijd van 
de microbiële gemeenschap in water en 
darm wordt onderzocht. Indien de con-
centratie organische stof belangrijk is kan 
daarmee rekening gehouden worden bij 
het ontwerpen van recirculatiesystemen.
Taak 3: De relatie tussen de microbiële 
gemeenschap in het kweekwater, de darm 
microbiota en de visgezondheid
De microbiële gemeenschap in het kweek-
water beïnvloedt de vis rechtstreeks, maar 
we kunnen moeilijk schatten in welke mate. 
Uiteindelijk wensen we inzicht te krijgen in 
Pyrosequencing: is een techniek 
waarbij de volgorde van de verschil-
lende basen in DNA bepaald wordt door 
één helft te gebruiken als template om 
de andere helft base voor base te syn-
thetiseren. Pyrosequencing is een pas 
recent ontwikkelde techniek, waardoor 
tegelijkertijd de volgorde van de bouw-
stenen (basen) in op dit moment één 
miljoen DNA moleculen veel sneller en 
efficiënter dan met tot nu toe gangbare 
technieken opgehelderd kan worden.
PCR-DGGE: Combinatie van twee 
technieken PCR, gevolgd door DGGE. 
PCR = ‘polymerase chain reaction’ is 
een moleculaire techniek om één of 
enkele kopieën van een stukje DNA ex-
ponentieel te vermenigvuldigen. DGGE 
= ‘denaturating gradient gel electropho-
resis’ maakt gebruik van het feit dat een 
DNA molecuul negatief geladen is en 
in een elektrisch veld migreert naar de 
positieve pool. Stukjes DNA van gelijke 
lengte hebben een vergelijkbare lading 
en migreren ever ver in een elektrisch 
veld. Deze stukjes DNA zijn echter van 
verschillende micro-organismen afkom-
stig, en verschillen in samenstelling. Af-
hankelijk van de samenstelling vouwen 
deze stukjes DNA in meer of mindere 
mate open onder toevoeging van een 
denaturerende stof. Hoe meer een DNA 
stukje is opengevouwen hoe moeilijker 
het zich zal verplaatsen in een elektrisch 
veld. Denk daarbij aan twee personen in 
een volle zaal die beiden door de massa 
bewegen. Eén persoon houdt de armen 
dicht op het lichaam, de andere houdt 
de armen gestrekt open. Hoe verder 
de armen gespreid zijn, hoe langzamer 
men vooruit komt. Door PCR en DGGE 
te combineren kan men stukjes DNA 
van gelijke lengte met verschillende 
samenstelling (afkomstig van verschil-
lende micro-organismen) scheiden, en 
kan men inzicht krijgen in de diversiteit 
van de microbiota.
 11 ❘ AquAcultuur
2011 - nr. 1
hoe dit op termijn de gezondheid van de 
vis beïnvloedt.
Taak 4: Het effect van de vervanging van 
vismeel en –olie in het voer op waterkwa-
liteit, organische stof concentratie en de 
microbiële gemeenschappen in recircula-
tiesystemen
Het vervangen van vismeel en –olie met 
plantaardige ingrediënten in het voer be-
invloedt de voerbenutting en vertering en 
dus ook de samenstelling van en hoeveel-
heid organische stof die vrij komt in het 
systeem. Dit beïnvloedt de werking van de 
biofilters en de samenstelling van de mi-
crobiële gemeenschap in het kweekwater. 
Kweekwater en voer samen beïnvloeden 
de microbiota in de darm. Deze verbanden 
worden onderzocht.
Nawoord
De microbiële ecologie in recirculatie-
systemen is een interessant en boeiend 
onderzoeksgebied maar op zich slechts 
een klein onderdeel van de relatie tussen 
voeding, waterkwaliteit en dier. Vanaf zijn 
prille ontwikkeling wordt de larve bloot-
gesteld aan omgevingsfactoren die een 
invloed hebben op zijn later functioneren 
en weerbaarheid tegen veranderingen 
in zijn omgeving, inclusief opduikende 
potentiële ziekteverwekkers. Onze kennis 
van recirculatie groeit. De uitdaging is 
recirculatiesystemen te ontwerpen die het 
dier een optimale leefomgeving bieden. 
Het verdiepen van onze kennis van de mi-
crobiële ecologie in recirculatiesystemen 
zal op termijn bijdragen aan het ontwerpen 
en beheren van robuuste en bedrijfszekere 
systemen.
Filters van de recirculatiesystemen van IMARES in Yerseke


NARCIS 

http://library.wur.nl/WebQuery/wurpubs/fulltext/210867

Beheer van microbiele gemeenschappen en visgezondheid in recirculatiesystemen

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Name not available

Wageningen Yield

NARCIS