Development of Munzur trout (Salmo munzuricus) and determination of antioxidant enzyme activities in recirculating aquaculture system

Abstract

In the study, a recirculating aquaculture system (RAS) was established, which is becoming widespread as much as it is in the production of marine fish in trout production today. The development and antioxidant enzyme activities of the juvenile fish hatched from the eggs taken from the broodstocks obtained from Munzur Stream were investigated. The trout fries (0.5±0.13 g) were stocked in 8 fiberglass tanks in the recirculating aquaculture system established within the scope of the project and fed for 120 days. The development parameters were recorded on a monthly basis. Then, at the 90th and 120th days, tissue samples were taken from the gill, liver and muscles to determine the oxidant and antioxidant balance, glutathione (GSH) and malondialdehyde (MDA) levels, superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GSH-Px) and catalase. (CAT) activities were analyzed. At the end of the study, the MDA concentration and GSH level were found to be highest in the gills. It was determined that there were differences between GSH-Px and CAT activities in muscle tissues (p<0.05). SOD activity showed a significant increase in muscle compared to other organs. The data obtained as a result of the study is also a source for studies to be carried out on the conservation of Munzur trout, whose numbers are decreasing day by day, within the scope of biodiversity, and for commercial studies.

Keywords

• • Recirculating aquaculture system Munzur trout • Growth parameters • Enzyme activity

Munzur alabalığı (Salmo munzuricus)’nın kapalı devre yetiştiricilik sisteminde gelişimi ve antioksidan enzim aktivitelerinin belirlenmesi

Abstract

Çalışmada, günümüzde alabalık üretiminde de deniz balıkları üretiminde olduğu kadar kullanımı hızla yaygınlaşan kapalı devre akuakültür sistemi kurulmuştur. Munzur Çayı’ndan temin edilen anaçlardan alınan yumurtalardan çıkan yavru balıkların gelişimi ve antioksidan enzim aktiviteleri araştırılmıştır. Munzur alabalığı yavruları (0,5±0,13 g) proje kapsamında kurulan kapalı devre yetiştiricilik sistemindeki 8 adet fiberglas tankta stoklanmış ve 120 gün boyunca beslenmiştir. Aylık olarak gelişim parametreleri kaydedilmiştir. Daha sonra 90. ve 120. günlerde de oksidan ve antioksidan dengesinin belirlenmesi için solungaç, karaciğer ve kaslardan doku örnekleri alınarak redükte glutatyon (GSH) ve malondialdehyde (MDA) düzeyleri ile süperoksit dismütaz (SOD), glutatyon peroksidaz (GSH-Px) ve katalaz (KAT) aktiviteleri analiz edilmiştir. Çalışmanın sonunda, MDA konsantrasyonu ve GSH düzeyi solungaçlarda en yüksek bulunmuştur. Kas dokularında GSH-Px ve KAT aktivitesinde gruplar arasında farklılıkların olduğu belirlenmiştir (p<0,05). SOD aktivitesi, kaslarda diğer organlara kıyasla önemli bir artış gözlenmiştir. Çalışma sonucunda elde edilen veriler, sayıları gün geçtikçe azalmakta olan Munzur alabalığının biyo-çeşitlilik kapsamında korunması üzerine yapılacak olan çalışmalar ile ticari olarak yapılacak çalışmalar için de kaynak niteliğindedir.

Keywords

• Kapalı devre sistem
• Munzur alabalığı
• Büyüme parametreleri
• Enzim

References

1. Aebi, H. (1984). Catalase. In: Bergmeyer, H.U. (Ed.): Methods of Enzymatic Analysis. Academic press, London, pp. 671-684.
2. Akgül, E. (2014). Farklı konsantrasyonlarda 2-fenoksietanol'ün farklı su sıcaklıklarında Munzur alası (Salmo trutta sp.) yavruları üzerine olan anestezik etkileri. Yüksek Lisans Tezi. Munzur Üniversitesi, Tunceli, Türkiye.
3. Altan, Ö., & Hoşsu, B. (1998). Deniz balığı larvalarının besin madde gereksinimleri. Tarım Dünyası Dergisi, 2, İzmir.
4. Bağcı, E. (2013). Munzur Çayı (Tunceli)’ndan yakalanan Salmo trutta macrostigma (Dumeril, 1858)’nın gonadlarında yağ asitleri, kolesterol ve yağda eriyen vitamin düzeylerinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi. Fırat Üniversitesi, Elazığ, Türkiye.
5. Barim, O., & Karatepe, M. (2010). The effects of pollution on the vitamins A, E, C, B- carotene contents and oxidative stress of the freshwater crayfish, Astacus leptodactylus. Ecotoxicol. Environ. Safe., 73: 138–142.
6. Berka, R., Kujal, B., & Lavicky, J. (1981). Recirculating systems in Eastern Europe. Proc. World Symp. On aquaculture in heated effluents and recirculation systems, 2, Stavanger, 28-30 May 1980, Berlin.
7. Blancheton, J. P., Piedrahita, R., Eding, E. H., Roque d'orbcastel, E., Lemarié, G., Bergheim, A., & Fivelstad. S. (2007). Intensification of landbased aquaculture production in single pass and reuse systems. Chapter 2. In Aquaculture Engineering and Environment.
8. Blancheton, J. P. (2000). Developments in recirculation systems for Mediterranean fish species. Aquacult. Engin., 22: 17-31.

9. Blazer, V. S. (1992). Nutrition and disease resistance in fish. Annal. Rev. Fish Dis., 2: 309–323.
10. Borazan Özkurt, G. (2006). Balıklarda deniz kirliliğinin biyobelirteçleri. Türk Vet. Hek. Birl. Derg., 1(2): 71–76.
11. Can, E., Yabanlı, M., Kehayias, G., Aksu, Ö., Kocabaş, M., Demir, V., Kayım, M., Kutluyer, F., & Şeker, S. (2012a). Determination of bioaccumulation of heavy metals and selenium in tissues of Brown Trout Salmo trutta macrostigma (Dumeril, 1858) from Munzur Stream Tunceli Turkey. Bull. Environ. Contam. Toxicol., 89: 1186–1189.
12. Can, E., Erdoğan, M. D., Hamzaçebi, S., Seyhaneyıldız Can, Ş., & Hamzaçebi, B. (2012b). Su ürünleri yetiştiriciliğinde kapalı devre sistemler ve yönetimi. Türkiye’nin Kıyı ve Deniz Alanları IX. Ulusal Kongresi, Antakya; 11.
13. Can, E., Kurtoğlu, İ. Z., Benzer, F., Kocabaş, M., Kızak, V., Kayım, M., & Çelik, H. T. (2012c). The effects of different dosage of kefir on growth performances and antioxidant system in the blood and liver tissues of Çoruh Trout (Salmo coruhensis). Turk. J. Fish. Aquat. Sci., 12(5): 277-283.
14. Chavan, S., Sava, L., Saxena, V., Pillai, S., Sontakke, A., & Ingole, D. (2005). Reduced Glutathione: Importance of specimen collection. J. Clin. Biochem., 20(1): 150-152. Choi, W., Benzic, F., Collins, A., Hannigon, M., & Strain, J. (2004). Vitamin C and E: Acut ınteractive effects on biomarkers of antioxidant defance and oxidative stress. Mutat. Res., 551: 109-117.
15. Dikel, S., Kiriş, G. A. & Alev, M. V. (2002). Yumurtalık’ta Fiber Tank Koşullarında Karagöz (Diplodus sargus Linnaeus, 1758) Yetiştirme Olanaklarının İncelenmesi. Ege Üniversitesi Su Ürünleri Dergisi, 19, 419-423.
16. Fang, Y. Z., Yang, S., & Wu, G. (2002). Free radicals, antioxidants and nutrition. Nutrition, 18: 872-879.
17. Gök, V., Kayacıer, A., & Telli, R. (2006). Hayvansal ve mikrobiyal kaynaklı doğal antioksidanlar. Gıda Tekn. Elektr. Derg., 2: 35-40.
18. Guemouri, L., Artur, Y., Herbeth, B., Jeandel, C., Cuny, G., & Siest, G. (1991). Biological variability of superoxide dismutase, glutathione peroxidase and catalase in blood. Clin. Chem., 37(11): 1932-1937.
19. Heinen, J. M., Hankins, J. A., Weber, A. L., & Watten, B. J. (1996). A semi-closed recirculating water system for high density culture of rainbow trout. Prog. Fish Cult., 58: 11-22.
20. Hoşsu, B., Korkut, A. Y., & Fırat, A. (2001). Balık Besleme ve Yem Teknolojisi I, 2.Baskı. E.Ü. Su Ürünleri Fak. Yay. No: 50, Ders Kitapları Dizini no:19. İzmir.
21. Kasapoglu, M., & Ozben, T. (2001). Alterations of antioxidant enzymes and oxidative stress markers in aging. Exp. Geront., 36: 209-220.
22. Kizak, V., Guner, Y., Turel, M., Can, E., & Kayim, M. (2011). A comparison of the survival and growth performance in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and brown trout (Salmo trutta fario) fry. Afr. J. Agric. Res., 6(5): 1274-1276
23. Kocabaş, M. (2009). Türkiye doğal alabalık (Salmo trutta) Ekotiplerinin Kültür Şartlarında Büyüme Performansı ve Morfolojik Özelliklerinin Karşılaştırılması. Doktora Tezi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon, Türkiye.
24. Kocabaş, M., Kayım, M., Can, E., Ateş, M., Kutluyer, F., & Aksu, Ö. (2011). Spotting pattern features in the brown trout (Salmo trutta macrostigma, T., 1954) population. Sci. Res. Ess., 6: 5021-5024.
25. Kolaylı, S. (1996). Tatlı su ve deniz suyunda yetişen gökkuşağı (Salmo gairdneri) türü alabalıklarda bazı antioksidan enzim aktiviteleriyle lipit peroksidasyon seviyeleri. Doktora Tezi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon, Türkiye.
26. Kurtoğlu, İ. Z. (2002). Kahverengi alabalıkların (Salmo trutta labrax, L.) doğal stokları zenginleştirmek ve kültür potansiyellerini belirlemek amacıyla yoğun şartlarda üretim imkânlarının araştırılması. Doktora Tezi. İstanbul Üniversitesi, İstanbul, Türkiye.
27. Kültür Turizm Bakanlığı, (2017). http://www.tuncelikulturturizm.gov.tr/TR,57342/munzur-vadisi-milli-parki.html Son erişim tarihi: 20.01.2022
28. Léonard, N. (2000). Recherche et élimination des facteurs inhibiteurs de croissance dans les élevages piscicoles en circuit fermé. Thèse de doctorat de l'université de Montpellier 2. Montpellier, France, 165 p.
29. MacMillan, J. R. (1992). Economic implications of water quality management for a commercial trout farm. Pages 185–190 in NationalLivestock, Poultry, and Aquaculture Waste Management, edited by J. Blake, J. Donald, and W. Magette. St. Joseph, Michigan: American Society of Agricultural Engineers.
30. Matkovics, B., Szabo, I., & Varga, I. S. (1988). Determination of enzyme activities in lipid peroxidation and glutathione pathways. Laboratoriumi Diagnosztika, 15: 248–249.
31. McDowell, L. R. (1989). Vitamins in animal nutrition-comparative aspects to human nutrition: Vitamin E. In McDowell, L.R. Academic Press, London. pp 93–131.
32. Mladenov, M., Gjorgoskı, I., Stafılov, T., & Durıdanova, D. (2006). Effect of vitamin C on lipid hydroperoxides and carbonyl group content of rat plasma depending on age and acute heat exposure. J. Therm. Biol., 31: 588-593.
33. Mladenov, M., Gokık, M., Hadzı-Petrushev, N., Gjorgoskı, I., & Jankulovsk, N. (2015). The relationship between antioxidant enzymes and lipid peroxidation in senescent rat erythrocytes. Physiol. Res., 64: 891-896.
34. Navarro, A., Gomez, C., López-Cepero, J., & Boveris, A. (2004). Beneficial effects of moderate exercise on mice aging: survival, behavior, oxidative stress, and mitochondrial electron transfer. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol., 286: R505-R511.
35. Pagand, P. (1999). Traitement des effluents piscicoles marins par lagunage à haut rendement algal. Thèse de doctorat de l'université de Montpellier 1, Montpellier, France, 220 p.
36. Pandey, K., & Rizvi, S. (2010). Markers of oxidative stress in erythrocytes and plasma during aging in humans. Oxid. Med. Cell. Longev., 3: 2-12.
37. Placer, Z. A., Cushman, L. L., & Johson, B. C. (1966). Estimation of product of lipid peroxidation (malonyl dialdehyde) in biochemical systems. Anal. Biochem., 16: 359–364.
38. Rikans, L., Snowden, C., & Moore, D. (1992). Effect of aging on enzymatic antioxidant defenses in rat liver mitochondria. Gerontology, 38: 133-138.
39. Ritola, O., Livingstone, D. R., Peters, L. D., & Lind P. S. (2002). Antioksidant processes are affected in juvenile rinbow trout (Oncorhynchus mykiss) exposed to ozone and oxygen-supersaturated water. Aquaculture, 210: 1-19.
40. Roque d'Orbcastel, E., Blancheton, J. P., & Aubin, J. (2009). Towards environmentally sustainable aquaculture: Comparison between two trout farming systems using life cycle assessment. Aquacult. Engin., 40: 113-119.
41. Sun, Y., Oberley, W. L., & Li, Y. (1988). A simple method for clinical assay of superoxide dismutase. Clin. Chem., 34, 497-500.
42. Sun, T., & Hu, C. (2005). Antioxidant activites of buckweat extracts. Food Chem., 90: 743-749.
43. Tabak, İ., Aksungur, M., Zengin, M., Yılmaz, C., Aksungur, N., Alkan, A., Zengin, B., & Mısır, D. S. (2001). Karadeniz alabalığı (Salmo trutta labrax, Pallas 1811)’nın biyoekolojik özellikleri ve kültüre alınabilirliğinin tespiti, Central Fisheries Research Institute, Project Report, Trabzon, 230 pp.
44. Thiyagarajan, R., Sung-Won, K., Jong-Hwan, S., Seock-Yeon, H., Sang-Hyon, S., Sung-Kwang, Y., & Si-Kwan, K. (2012). Effect of fermented Panax ginseng extract (GINST) on oxidative stress and antioxidant activities in major organs of aged rats. Exper. Gerontol., 47: 77-8.
45. Tian, L., Cai, Q., & Wei, H. (1998). Alterations of antioxidant enzymes and oxidative damage to macromolecules in different organs of rats during aging. Free Radic. Biol. Med., 24: 1477-1484.
46. Turan, D., Kottelat, M. & Kaya, C. (2017). Salmo munzuricus, a new species of trout from the Euphrates River drainage, Turkey (Teleostei: Salmonidae). Ichthyological Exploration of Freshwaters, 28, 55-63.
47. Wei, H., Li, L., Song, Q., Ai, H., Chu, J., & Li, W. (2005). Behavioral study of the D-galactose induced aging model in C57BL/6J mice. Behav. Brain Res., 157: 245-251.