EFFECTS OF DIETARY SYNBIOTICS ON GROWTH PERFORMANCES AND IMMUNE IMPROVEMENT IN NILE TILAPIA (Oreochromis niloticus)

Abstract

This research was divided into two parts to investigate the effects of Bacillus subtilis, Fructooligosaccharide (FOS), and synbiotic (B. subtilis and FOS combination) on growth performances, immunity improvement, and disease resistance of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). The first trial, fish (24.5 ± 1.6 g) were fed a basal diet (G1), supplemented with 1 g/kg (G2), 3 g/kg (G3) and 5 g/kg (G4) of FOS as well as diets supplemented with 1x109 CFU/g (G5), 3x109 CFU/g (G6) and 5x109 CFU/g (G7) of B. subtilis for 56 days. After the feeding trial, the complement C3, IL-1β, TNF-α, IFN-γ and hsp70 gene expression in the liver was then analyzed by a quantitative Real-time PCR. Then, fish were infected with Streptococcus agalactiae, and the survival rate was recorded. The results showed that FOS and B. subtilis had no significant effect (P>0.05) on growth performances and survival rate. Lysozyme activity was significantly greater in the G4, G5, G6, and G7 groups. Also, all fish fed FOS and B. subtilis showed significantly (P<0.05) higher respiratory burst activity than other groups. The expressions of complement C3, IL-1β, TNF-α, IFN-γ and hsp-70 in the liver were significantly higher for fish fed 5 g/kg of FOS as well as for fish that received any concentration level of B. subtilis (P<0.05) used in the study. However, after the S. agalactiae challenge test, the survival rate of fish-fed diets supplemented with FOS and B. subtilis was slightly higher than the control group.

The second trial, the effects of synbiotics between B. subtilis and FOS combination on growth performances, immunity improvement, and disease resistance of Nile tilapia. The fish (24.5 ± 1.6 g) were fed a basal diet (G1), diets supplemented with 1 g/kg FOS + 1x109 CFU/g B. subtilis (G2), 3 g/kg FOS + 3x109 CFU/g B. subtilis (G3) and 5 g/kg FOS + 5x109 CFU/g B. subtilis (G4) for 56 days. The results showed that synbiotics had significant effect (P<0.05) on growth performances including average daily gain (ADG) and survival rate compared with a control. Lysozyme activity and respiratory burst activity were significantly (P<0.05) greater in the G3 and G4 groups. The gene expressions of complement C3, IL-1β, IL8 and Hsp70 in the liver were significantly up-regulated in tilapia fed with 5 g FOS/kg feed + 5x109 CFU/g of B. subtilis (P<0.05) synbiotics. The TNF-α and IFN-γ gene expression of tilapia fed with 3 g FOS/kg feed + 3x109CFU/g of B. subtilis were significantly higher compared with the control group (P<0.05). After the S. agalactiae challenge test, the survival rates of fish-fed diets supplemented with synbiotics were higher than for the control group.

The results indicated that the FOS, B. subtilis and synbiotic supplementary feeds could stimulate immune responses in tilapia. However, further investigation of other prebiotics or herbs in combination with B. subtilis is encouraged at molecular levels and screening for beneficial metabolites that may increasingly improve digestive enzymes, growth performances, and health benefits in tilapia. In addition, on-farm experiments are needed.

งานวิจัยนี้ได้แบ่งการทดลองออกเป็น 2 ส่วน มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของ การใช้พรีไบโอติก Fructooligosaccharide (FOS) โปรไบโอติก (Bacillus subtilis) และซินไบโอติก (B. subtilis และ FOS) ผสมในอาหารต่อการเจริญเติบโต การเสริมภูมิคุ้มกัน และการต้านทานต่อ การเกิดโรคในปลานิล การทดลองที่ 1 ใช้ปลานิลน้ำหนักเริ่มต้น 24.5 ± 1.6 กรัม แบ่งการทดลอง ออกเป็น 7 กลุ่ม ได้แก่กลุ่มควบคุมเลี้ยงด้วยอาหารปกติ (G1) กลุ่มทดลองเลี้ยงด้วยอาหารผสมพรีไบโอติก FOS 1 g/kg (G2), 3 g/kg (G3) และ 5 g/kg (G4) และอาหารผสมโปรไบโอติก B. subtilis 1x109 CFU/g (G5), 3x109 CFU/g (G6) และ 5x109 CFU/g (G7) เลี้ยงเป็นเวลา 56 วัน จากผล การศึกษาพบว่า อาหารเสริมพรีไบโอติกหรือโปรไบโอติกไม่มีผลต่อการเจริญเติบโตและอัตราการรอดตาย แต่ปลาที่เลี้ยงด้วยอาหารเสริมกลุ่มทดลอง G4, G5, G6, G7 มีค่ากิจกรรมไลโซไซม์มากกว่า (P >0.05) เมื่อเทียบกับกับควบคุมและกลุ่มการทดลองอื่น และปลาที่เลี้ยงด้วยอาหารเสริมทุกกลุ่มการ ทดลองมีค่า Respiratory burst activity สูงกว่ากลุ่มควบคุม (P>0.05) เมื่อศึกษาการแสดงออก ของยีนด้วยเทคนิค Quantitative Real-time PCR พบว่า ปลาที่เลี้ยงด้วยอาหารผสม FOS g/kg อาหารเสริมผสม B. subtilis ทุกความเข้มข้น มีค่าการแสดงออกของยีน C3, IL-1β, TNF-α, IFN-γ และ hsp-70 จากตับ มากกว่ากลุ่มอื่น (P > 0.05) ปลานิลที่เลี้ยงด้วยอาหารเสริมทุกกลุ่มมีความ ต้านทานต่อการเกิดโรคมากกว่ากลุ่มควบคุมหลังทดสอบการติดเชื้อ Streptococcus agalactiae เป็นเวลา 14 วัน

การทดลองที่ 2 เป็นการศึกษาประสิทธิภาพของการซินไบโอติก (B. subtilis + FOS) ผสมในอาหารต่อการเจริญเติบโต การเสริมภูมิคุ้มกันและความต้านทานต่อการเกิดโรค แบ่งการ ทดลองออกเป็น 4 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่มควบคุมเลี้ยงด้วยอาหารปกติ (G1) กลุ่มทดลองเลี้ยงด้วยอาหาร ผสม 1 g/kg FOS + 1x109 CFU/g B. subtilis (G2), 3 g/kg FOS + 3x109 CFU/g B. subtilis (G3) และ 5 g/kg FOS + 5x109 CFU/g B. subtilis (G4) พบว่า ปลานิลที่เลี้ยงด้วยอาหารเสริม มี ค่า ADG และอัตราการรอดมากกว่ากลุ่มอื่น (P < 0.05) และกลุ่มปลาที่เลี้ยงด้วยอาหารเสริม 3 g/kg FOS + B. subtilis (G3) และ 5 g/kg FOS + 5x109 CFU/g B. subtilis มีค่ากิจกรรมไลโซไซม์ ค่า Respiratory burst activity สูงกว่ากลุ่มควบคุมและกลุ่มการทดลองอื่น (P < 0.05) สำหรับการ แสดงออกของยีน พบว่า กลุ่มปลานิที่เลี้ยงด้วย 5 g FOS/kg feed + 5x109 CFU/g of B. subtilis มีการแสดงออกของยีน complement C3, IL‐1β, IL-8 และ Hsp70 ในตับสูงกว่ากลุ่มควบคุมและ กลุ่มทดลองอื่น (P< 0.05) และการแสดงออกของยีน TNF-α และ IFN-γ ของปลานิลที่ด้วยอาหาร เสริม 3 g FOS/kg feed + 3x109 CFU/g B. subtilis มีค่าสูงกว่ากลุ่มควบคุมและกลุ่มทดลองอื่น (P<0.05) กลุ่มปลานิลที่เลี้ยงด้วยอาหารเสริมซินไบโอติกมีความต้านทานต่อการติดเชื้อและมีอัตรา การรอดสูงกว่ากลุ่มควบคุม (P<0.05)

จากผลการทดลองจะเห็นได้ว่าปลานิลที่เลี้ยงด้วยอาหารเลี้ยงเสริม FOS, B. subtilis และ FOS + B.subtilis สามารถกระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบไม่จำเพาะ และมีผลต่อการแสดงออกของยีนที่ เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกัน อย่างไรก็ตามในอนาคตอาจมีการศึกษาการใช้พรีไบโอติกชนิดอื่นผสม โปรไบโอติก B. subtilis ต่อการเจริญเติบโตและสร้างภูมิคุ้มกันในปลานิล