Janthinobacterium Strains Isolated from Rearing Systems for Atlantic Salmon Fry Growth Characteristics, Violacein Production and Evolution of the Violacein Operon

Janthinobacterium lividum er tidligere isolert fra amfibieskinn og menneskehud. Arten er kjent for å produsere det lilla pigmentet violacein, som har vist seg å ha antifungale, antibakterielle, antivirale og antitumorale egenskaper. Dette brede spekteret av biologiske egenskaper har gjort J. lividum til en lovende kandidat i medisinske applikasjoner som antibiotika og som behandling mot kreft. Grunnet J. lividums kjente antifungale egenskaper kan den være en interessant probiotisk kandidat mot saprolegniose forårsaket av sopp-patogenet Saprolegnia. Sykdommen kan føre til død blant oppdrettslaks og følgelig store økonomiske tap i havbruksnæringen. Dagens behandlingsmetoder involverer bruk av skadelige kjemikalier og er sterkt omdiskutert. Det er derfor et økende behov for nye bærekraftige alternativer. Foreløpig er mekanismene forbundet med violaceinproduksjon og J. lividums rolle som en kommensal for atlanterhavslaks enda ikke helt forstått. I dette masterprosjektet ble de fem Janthinobacterium-stammene PBA, PBB, MM5, 3.109 og 3.116, tidligere isolert fra oppdrettssystemer for yngel av atlanterhavslaks, studert nærmere. Dette prosjektet hadde som mål å sekvensere violaceinoperonet til PBA, PBB og MM5 og deretter gjennomføre fylogenetiske analyser for å studere evolusjonen av violaceinoperonet. Veksteksperimenter ble utført for å gi en ytterligere forståelse av stammenes vekstegenskaper, deres potensielle violaceinproduksjon og antagonistiske egenskaper, samt deres evne til å kolonisere skinnet og tarmen til plommesekkyngel av atlanterhavslaks. Sekvenseringen av violaceinoperonene var vellykket og viste at PBA og PBB hadde alle fem violaceinoperon-genene, VioA-VioE. Videre analyse av aminosyresekvensene antydet at MM5 ikke hadde et funksjonelt VioE-genprodukt, og at den siste halvdelen av VioB-genet (3’ enden) for både PBA og MM5 var trunkert. De fylogenetiske analysene indikerte at violaceinoperonet har gjennomgått horisontal genoverføring i evolusjonen av Proteobacteria. Måling av maksimal absorbans for etanolekstrakt av violacein fra PBA, PBB og J. lividum resulterte i bølgelengder på 576 nm, 574 nm og 575 nm, noe som tydelig indikerte at violacein var tilstede. Videre viste alle stammene indikasjoner på å vokse i celleaggregater og produserte store mengder slim i flytende LB-medium. Alle stammene viste både glatt og rynkete kolonimorfologi da de ble dyrket på LA-plater, bortsett fra 3.116 som hele tiden vokste med glatt overflate. Alle stammene var i stand til å vokse med mucin og kitin som eneste karbonkilde, noe som underbygget deres mucin- og kitin-degraderende evner. Undersøkelse av stammenes antagonistiske egenskaper viste indikasjoner på inhibering av Pedobacter, men ingen inhibering av Yersinia ruckeri eller Arthrobacter. Fravær av violaceinproduksjon så ikke ut til å påvirke den potensielle antagonistiske aktiviteten til Janthinobacterium-stammene mot Pedobacter. Alle stammene koloniserte skinnet til plommesekkyngel av atlanterhavslaks med et høyt antall bakterier. Videre ble det vist at koloniseringstettheten i tarmen generelt var lavere enn på skinnet for alle stammene. De to stammene PBA og 3.109 manglet tilsynelatende evnen til å kolonisere tarmen til lakseyngel, samt evnen til å vokse planktonisk i fiskevannet. Studiet viste at Janthinobacterium kan være en kommensal bakterie i skinnet til atlanterhavslaks