Evaluation of dietary single probiotic isolates and probiotic multistrain consortia in growth performance, gut histology, gut microbiota, immune regulation, and infection resistance of Nile tilapia, Oreochromis niloticus, shows superior monostrain performance

Abstract

The probiotic potential of a designed bacterial consortia isolated from a competitive exclusion culture originally obtained from the intestinal contents of tilapia juveniles were evaluated on Nile tilapia alevins. The growth performance, intestinal histology, microbiota effects, resistance to Streptococcus agalactiae challenge, and immune response were assessed. In addition, the following treatments were included in a commercial feed: A12+M4+M10 (Lactococcus lactis A12, Priestia megaterium M4, and Priestia sp. M10), M4+M10 (P. megaterium M4, and Priestia sp. M10) and the single bacteria as controls; A12 (L. lactis A12), M4 (P. megaterium M4), M10 (Priestia sp. M10), also a commercial feed without any probiotic addition was included as a control. The results showed that all probiotic treatments improved the growth performance, intestinal histology, and resistance during experimental infection with S. agalactiae in comparison to the control fish. Also, the administration of probiotics resulted in the modulation of genes associated with the innate and adaptive immune systems that were non-dependent on microbial colonization. Surprisingly, L. lactis A12 alone induced benefits in fish compared to the microbial consortia, showing the highest increase in growth rate, survival during experimental infection with S. agalactiae, increased intestinal fold length, and the number of differentially expressed genes. Lastly, we conclude that a competitive exclusion culture is a reliable source of probiotics, and monostrain L. lactis A12 has comparable or even greater probiotic potential than the bacterial consortia. © 2023 Elsevier Ltd

Se evaluó el potencial probiótico de un consorcio bacteriano diseñado y aislado de un cultivo de exclusión competitiva obtenido originalmente del contenido intestinal de juveniles de tilapia en alevines de tilapia del Nilo. Se evaluaron el rendimiento del crecimiento, la histología intestinal, los efectos de la microbiota, la resistencia al desafío de Streptococcus agalactiae y la respuesta inmune. Además, en un alimento comercial se incluyeron los siguientes tratamientos: A12+M4+M10 (Lactococcus lactis A12, Priestia megaterium M4 y Priestia sp. M10), M4+M10 (P. megaterium M4 y Priestia sp. M10) y las bacterias individuales como controles; A12 (L. lactis A12), M4 (P. megaterium M4), M10 (Priestia sp. M10), también se incluyó como control un alimento comercial sin ninguna adición de probióticos. Los resultados mostraron que todos los tratamientos con probióticos mejoraron el rendimiento del crecimiento, la histología intestinal y la resistencia durante la infección experimental con S. agalactiae en comparación con los peces de control. Además, la administración de probióticos dio como resultado la modulación de genes asociados con los sistemas inmunológicos innato y adaptativo que no dependían de la colonización microbiana. Sorprendentemente, L. lactis A12 por sí solo indujo beneficios en los peces en comparación con los consorcios microbianos, mostrando el mayor aumento en la tasa de crecimiento, supervivencia durante la infección experimental con S. agalactiae, mayor longitud del pliegue intestinal y el número de genes expresados ​​diferencialmente. Por último, llegamos a la conclusión de que un cultivo de exclusión competitiva es una fuente confiable de probióticos, y la monocepa L. lactis A12 tiene un potencial probiótico comparable o incluso mayor que los consorcios bacterianos. © 2023 Elsevier Ltd.