Summary

The Complete og opdateret "hjuldyr polykultur Method" til opdræt First Feeding Zebrafisk

Published: January 17, 2016
doi:

Summary

Larval zebrafish are adapted to feed on zooplankton. It is possible to capitalize on this natural feature in the laboratory by growing first feeding fish together in the same system with live saltwater rotifers. This “polyculture” strategy promotes high growth and survival with minimal labor and disturbance to the larvae.

Abstract

The zebrafish (Danio rerio) is a model organism of increasing importance in many fields of science. One of the most demanding technical aspects of culture of this species in the laboratory is rearing first-feeding larvae to the juvenile stage with high rates of growth and survival. The central management challenge of this developmental period revolves around delivering highly nutritious feed items to the fish on a nearly continuous basis without compromising water quality. Because larval zebrafish are well-adapted to feed on small zooplankton in the water column, live prey items such as brachionid rotifers, Artemia, and Paramecium are widely recognized as the feeds of choice, at least until the fish reach the juvenile stage and are able to efficiently feed on processed diets. This protocol describes a method whereby newly hatched zebrafish larvae are cultured together with live saltwater rotifers (Brachionus plicatilis) in the same system. This polyculture approach provides fish with an “on-demand”, nutrient-rich live food source without producing chemical waste at levels that would otherwise limit performance. Importantly, because the system harnesses both the natural high productivity of the rotifers and the behavioral preferences of the fish, the labor involved with maintenance is low. The following protocol details an updated, step-by-step procedure that incorporates rotifer production (scalable to any desired level) for use in a polyculture of zebrafish larvae and rotifers that promotes maximal performance during the first 5 days of exogenous feeding.

Introduction

Zebrafisken (Danio rerio) er en fremtrædende forsøgsdyr anvendt i et stigende antal videnskabelige discipliner, herunder, men ikke begrænset til udviklingsmæssige genetik, toksikologi, adfærd, akvakultur, regenerativ biologi og modellering af mange menneskelige lidelser 1 – 5. Selvom arten er relativt let at vedligeholde i laboratoriet, er der en række ledelsesmæssige udfordringer forbundet med deres kultur 6. Den mest fremtrædende af disse er larveopdræt, især når fiskene først begynder at fodre efter gas blære inflation 7. Under normale, kontrollerede forhold, denne udviklingsmæssige begivenhed indtræffer på ~ 5 dage efter befrugtning (DPF), med de følgende 3 – 5 dages vækst er særligt kritiske 7. Den centrale tekniske vanskeligheder i løbet af denne fase er i tilstrækkelig grad at opfylde de ernæringsmæssige krav til første fodring larver – foder elementer skal være af passende størrelse, Digestible, attraktiv og tilgængelig på en næsten kontinuerlig basis, uden at skabe overdreven affald i dyrkning tanke. Historisk dette er opnået typisk ved at levere en lang række små mængder foder til fisk i tanke, sammen med rutinemæssig vandudskiftning 8,9. Mens disse metoder er til en vis grad en succes, er de ineffektive, kræver høje arbejdskraft input, og returnere eneste variabel og begrænsede vækstrater og overlevelse 10.

I naturen, zebrafisk larver formentlig foder på rigelige små zooplankton til stede i vandsøjlen 11. Af denne grund, larviculture protokoller, der inkorporerer live feeds såsom Paramecium, hjuldyr, Artemia og er typisk mest effektive 7. I 2010, Bedste og medforfattere viste, at det var muligt at dyrke larvernes zebrafisk i statisk, brakvand sammen med saltvand hjuldyr for de første 5 dage af eksogen fodring 12. Denne tilgang, som udnytteres den naturlige høje produktivitet hjuldyr kulturer til at give rigelig, meget nærende bytte uden at forurene vandet, udbytter meget høje larvernes vækst og overlevelse med lav arbejdskraft 12,13. I de senere år har et stigende antal laboratorier rundt om i verden vedtaget variationer af denne protokol, og mange er nu dyrkning hjuldyr i en kontinuerlig måde at støtte planteskole systemer 14.

I løbet af de sidste mange år, har metoder til både hjuldyr / zebrafisk polykultur og hjuldyr produktion blevet forfinet og forbedret til at blive mere standardiseret og let skalerbar. Denne artikel indeholder trin-for-trin instruktioner til 1) kontinuerlig og robust hjuldyr produktion og 2) etablering af hjuldyr / zebrafisk polykultur system, der anvendes til at understøtte robust vækst af fisk i de første 5 dage af eksogen fodring.

Protocol

1. hjuldyr Kultur Grundlæggende elementer i en kultur system ved hjælp af en 100 L dyrkningsbeholder Saml alle komponenter til opsætningen hjuldyr kultur. Opsætning af hjuldyr kultur består af en kultur fartøj (CV) for at dyrke hjuldyr; en lignende fartøj til at opretholde feedout hjuldyr (feedout kultur fartøj, FCV); en rundbundet udrugning jar (Feed Reservoir, FR) til opbevaring af alger fødeblandingen (AFM); en luftforsyning (AS) for at lufte CV, FCV og FR; en peristaltis…

Representative Results

Den kontinuerlige hjuldyr kultur her beskrevne system er dynamisk, og det er normalt for hjuldyr numre til at svinge til en lille grad over tid, hvis der er variationer i den daglige fodring og høst satser. Befolkningen i de hjuldyr i en af de aktive kulturer i akvakulturanlæg i Boston børnehospital, som opbevares i den ovenfor beskrevne måde, blev overvåget i 30 dage (Figur 3). Den gennemsnitlige kultur tæthed i denne periode var 932 hjuldyr / ml, med et maksimum …

Discussion

En vellykket gennemførelse af hjuldyr polykultur metode til fodring tidlige larve zebrafisk kræver effektive protokoller for to opgaver: etablering og vedligeholdelse af et kontinuerligt hjuldyr kultur system til at fodre fisk, og dyrkning første fodring zebrafisk larver sammen med hjuldyr i samme tank.

Opsætningen i en sammenhængende saltvands hjuldyr produktionssystem for zebrafisk laboratorier først beskrevet af Lawrence og medforfattere 14 er blevet ændret og udvidet i …

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Pleje og brug af fisk genereret for repræsentative resultater, der er beskrevet i denne protokol blev udført i fuld overensstemmelse med de retningslinjer, der er fastsat af Institutional Animal Care og brug Udvalg på Boston Børnehospital, protokol # 14-05-2673R.

Materials

Rotifer Culture Infrastructure
100 Liter Culture Vessel Aquaneering Custom Polycarbonate culture vessel, conical bottomed, with drain valve
5 Gallon Culture Bucket Kit Reed Mariculture CCS Starter Kit Small volume culture vessel for small facilities
Rigid Clear Tubing 1/2" O.D., 36” Pentair Aquatic Ecosystems 16025 Rigid clear tubing for air delivery
Mesh tube Pentair Aquatic Ecosystems RT444X Mesh tube support for floss filter
Rotifer Floss Reed Mariculture Rotifer floss 12” x 42” Particulate waste trap
Peristaltic Metering Timer Pump, 5 GPD Grainger 38M003  Metering pump with timer for dosing feed to rotifers
Peristaltic Metering Timer Pump, 1-100 mL/h (for smaller-scale culture) Coral Vue SKU: IC-LQD-DSR Metering pump with timer for dosing feed to rotifers
Silicone Tubing  Cole Parmer Tubing for algae delivery to rotifer vessel
Rigid Clear Tubing " O.D.,36” Pentair Aquatic Ecosystems 16025 Rigid clear tubing for air delivery to algae paste
Rigid Clear Tubing O.D., 36” Pentair Aquatic Ecosystems 16025 Rigid clear tubing for algae delivery
Rotifers
Live Rotifers Brachionus plicatilis Type L Reed Mariculture Type L 5 million Rotifer stock culture for system startup
Rotifer Feed
Sodium hydroxymethylsulfonate Reed Mariculture ClorAm-X® 1lb tub Ammonia reducer for algae feed mix
Sodium Bicarbonate Fisher Scientific S25533B pH buffer for algae feed mix
Microalgae concentrate Reed Mariculture Rotigrow Plus® 1 liter bag Nutritionally optimized rotifer feed
Water Preparation
 Reef Crystals Reef Salt That Fish Place 198210 Salt for making culture water (NOTE: this item is an example only; any contaminant free salt formulations may be used). 
Refractometer Pentair Aquatic Ecosystems SR6 measuring salinity
Rotifer Culture Equipment
Plankton Collectors 12" Dia, 53 microns Pentair Aquatic Ecosystems BBPC20 Mesh screen for collecting rotifers
Scrub Pads Pentair Aquatic Ecosystems SCR-58 Scrub pad for cleaning inside of culturing vessels
Scrub Brush
Bucket Grainger Supply  43Y530 Graduated bucket for mixing culture water
Hatching Jar Pentair Aquatic Ecosystems J30 Storage of algae feed mix
Lugol’s Solution, Dilute Fisher Scientific S99481 Agent used to immobilize live rotifers for counting
Sedgewick-Rafter plankton counting slide with grid  Pentair Aquatic Eco-Systems M415 Counting rotifers
Miscelleneous
Tea Strainer Kitchenworks 971972 Used for collecting zebrafish embryos after spawning

References

  1. Ribas, L., Piferrer, F. The zebrafish (Danio rerio) as a model organism, with emphasis on applications for finfish aquaculture research. Reviews in Aquaculture. 6, 209-240 (2014).
  2. Poss, K. D. Advances in understanding tissue regenerative capacity and mechanisms in animals. Nature reviews. Genetics. 11, 710-722 (2010).
  3. Gemberling, M., Bailey, T. J., Hyde, D. R., Poss, K. D. The zebrafish as a model for complex tissue regeneration. Trends in genetics TIG. 29, 611-620 (2013).
  4. Santoriello, C., Zon, L. I. Hooked! modeling human disease in zebrafish. Journal of Clinical Investigation. 122, 2337-2343 (2012).
  5. Selderslaghs, I. W. T., Blust, R., Witters, H. E. Feasibility study of the zebrafish assay as an alternative method to screen for developmental toxicity and embryotoxicity using a training set of 27 compounds. Reproductive Toxicology. 33 (2), 142-154 (2012).
  6. Lawrence, C. The husbandry of zebrafish (Danio rerio): A review. Aquaculture. 269, 1-20 (2007).
  7. Harper, C., Lawrence, C. . The Laboratory Zebrafish (Laboratory Animal Pocket Reference). , (2010).
  8. Nusslein-Volhard, C., Dahm, R. . Zebrafish, A Practical Approach. , (2002).
  9. Westerfield, M. . The Zebrafish Book. A Guide for the Laboratory Use of Zebrafish. , (2007).
  10. Carvalho, P., Arau, L. Rearing zebrafish (Danio rerio) larvae without live food: evaluation of a commercial, a practical and a purified starter diet on larval performance. Aquaculture Research. 37, 1107-1111 (2006).
  11. Spence, R., Gerlach, G., Lawrence, C., Smith, C. The behaviour and ecology of the zebrafish, Danio rerio. Biol Rev Camb Philos Soc. 83 (1), 13-34 (2008).
  12. Best, J., Adatto, I., Cockington, J., James, A., Lawrence, C. A novel method for rearing first-feeding larval zebrafish: polyculture with Type L saltwater rotifers (Brachionus plicatilis). Zebrafish. 7 (3), 289-295 (2010).
  13. Lawrence, C. Advances in zebrafish husbandry and management. Methods in Cell Biology. 104, 429-451 (2011).
  14. Lawrence, C., Sanders, E., Henry, E. Methods for culturing saltwater rotifers (Brachionus plicatilis) for rearing larval zebrafish. Zebrafish. 9, 140-146 (2012).
  15. Tucker, C. S., Hargreaves, J. A. . Biology and Culture of Channel Catfish. 34, 634-657 (2004).
check_url/fr/53629?article_type=t&slug=the-complete-updated-rotifer-polyculture-method-for-rearing-first

Play Video

Citer Cet Article
Lawrence, C., Best, J., Cockington, J., Henry, E. C., Hurley, S., James, A., Lapointe, C., Maloney, K., Sanders, E. The Complete and Updated “Rotifer Polyculture Method” for Rearing First Feeding Zebrafish. J. Vis. Exp. (107), e53629, doi:10.3791/53629 (2016).

View Video