Comparing RAS with and without biofloc: Transcriptional response of immune-related genes in Litopenaeus vannamei post-larvae
Authors: Soto Alcalá Jorge , Álvarez Ruiz Píndaro , Audelo Naranjo Juan M , Esparza Leal Héctor M , Luis Villaseñor Irasema E , Estrada-Godínez José A , Luna-González Antonio , Gámez-Jiménez Carina , Diarte Plata Genaro 
Published: February 2020

Background: Shrimp farming is evolving from semi-intensive to hyper-intensive systems with biofloc technology and water recirculation systems. Objective: To evaluate the transcriptional response promoted by biofloc on shrimp (Litopenaeus vannamei) under a recirculating aquaculture system (RAS). Methods: Quantitative real-time RT-PCR was used to monitor seven key genes related to the immune system in shrimp post-larvae, reared in a RAS with and without biofloc (BF and noBF). In addition, we present for the first time nucleotide sequences of ADP-ribosylation factor 4 (LvArf4) from Litopenaeus vannamei. Results: Transcripts for penaeidin3 (Pen3), penaeidin4 (Pen4), crustin, and Toll receptor (LvToll) genes were upregulated between 3 and 24 h in both systems, and tumor necrosis factor receptor-associated factor 6 (TRAF6) in no-BF as an early response. Regarding differential expression between treatments, 13 occurrences were encountered. Nine that were higher in BF than in no-BF and four higher in no-BF than in BF. In some sample times, expression of Pen3, crustin, LvToll, TRAF6, IMD, and LvArf4 was higher in BF than in no-BF and in others, expression of Pen3, Pen4, and TRAF6 was higher in no-BF than in BF. Conclusions: BF modulates the transcription of genes related to the immune response in shrimp as an early response. However, the RAS with no-BF promotes a similar response.Keywords: antimicrobial peptide; aquaculture; biofloc; gene expression; Penaeidin; RAS; shrimp; shrimp immune system.  Resumen Antecedentes: Los cultivos de camarón están evolucionando de sistemas semi-intensivos a hiper-intensivos con biofloc y con recirculación. Objetivo: Evaluar la respuesta transcripcional promovida por el biofloc en un sistema acuícola con recirculación (SAR). Métodos: Monitoreamos mediante RT-PCR cuantitativo siete genes relacionados con el sistema inmune en postlarvas de camarón cultivadas en un SAR con y sin biofloc (BF y no-BF). Además, presentamos por primera vez la secuencia de nucleótidos del factor de ribosilación 4 de ADP (LvArf4) de Litopenaeus vannamei. Resultados: Los genes penaeidina3 (Pen3), penaeidina4 (Pen4), Crustina y Toll (LvToll) se sobre-expresaron entre las 3 y 24 h en ambos sistemas, y el factor 6 asociado al factor de necrosis tumoral (TRAF6) en BF como una respuesta temprana. Con respecto a la expresión diferencial entre los tratamientos, se presentaron 13 ocurrencias. Nueve donde el BF fue mayor que sin-BF y cuatro donde el no-BF fue mayor que el BF. La expresión fue más alta en BF que en no-BF en Pen3, Crustin, LvToll, TRAF6, IMD y LvArf4. En contraste, la expresión fue mayor en no-BF en Pen3, Pen4 y TRAF6. Conclusiones: el BF modula la transcripción de los genes relacionados con la respuesta inmune en camarón como una respuesta temprana. Sin embargo, el SAR sin-BF promueve una respuesta similar.Palabras clave: aquicultura; biofloc; camarón; expresión genética; Penaeidina; péptido antimicrobiano; SAR; sistema inmune de camarón.  Resumo Antecedentes: A criação de camarões está evoluindo de sistemas semi-intensivos para hiper-intensivos como tecnologia de bioflocos e sistemas de recirculação. Objetivo: Avaliar a resposta transcricional promovida pelo biofloco em um sistema de aquicultura recirculante (SAR). Métodos: Utilizamos RT-PCR quantitativo em tempo real para monitorar sete genes-chave relacionados ao sistema imune em pós-larvas de camarão, criados em SAR com e sem bioflocos (BF e no-BF). Além disso, apresentamos pela primeira vez sequências nucleotídicas do fator de ribosilação do ADP 4 (LvArf4) de Litopenaeus vannamei. Resultados: Os resultados mostraram que o Penaeidina3 (PEN3), Penaeidina4 (Pen4), Crustina e Toll genes (LvToll) foram sobre-expressos entre 3 e 24 h em ambos os sistemas, e o Factor de Necrose do Receptor 6 associado e protuberância (TRAF6) no BF como uma resposta precoce. Com relação à expressão diferencial entre tratamentos, 13 ocorrências foram apresentadas. Nove onde o BF foi maior do que os não-BF e quatro onde o não-BF foi maior do que o BF. A expressão foi maior do que em BF não-BF em Pen3, Crustin, LvToll, TRAF6, IMD e LvArf4. Em contraste, a expressão foi mais elevada no não-BF em Pen3, Pen4 e TRAF6. Conclusões: O BF modula a transcrição de resposta imune relacionada no camarão como um genes de resposta precoce. No entanto, o SAR não BF promove uma resposta semelhante.Palavras-chave: aquicultura; biofloco; camarão; expressão genética; Penaeidina; peptídeo antimicrobiano; SAR; sistema imunológico do camarão.