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Phenotypic and genotypic analysis of Flavobacterium psychrophilum isolates from Ontario salmonids with bacterial coldwater disease

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Abstract:

Flavobacterium psychrophilum is the causative agent of bacterial coldwater disease (BCWD) and rainbow trout fry syndrome. BCWD has a considerable economic impact on aquaculture operations in Ontario, Canada, and our limited understanding of the population structure and epidemiology of F. psychrophilum isolates is an impediment to the development of improved management strategies. Seventy-five 16S rRNA gene and gyr polymerase chain reaction positive isolates of F. psychrophilum that had been collected over a 16-year period from farmed salmonids with tail rot, necrotic myositis, and osteochondrosis were characterized morphologically, biochemically, and genotypically. Although the isolates were homogeneous by preliminary biochemical and phenotypic characterization, two distinct biovars were found by API ZYM testing. As well, four restriction pattern types were detected by 16S rRNA polymerase chain reaction - restriction fragment length polymorphism analysis and there was a significant (P < 0.001) correlation between biovar I and digestion with MaeIII and between biovar II and digestion with MnlI or no site (P < 0.05). Further heterogenity was detected by sequence analysis of a 194 bp stem loop 3 region of rRNA. Nine sequence types were identified; 40/46 biovar I isolates were sequence type “a”, while 21/32 biovar II isolates belonged to either sequence type “c” or “d”. More than one biovar and genotype was identified among the strains recovered from separate fish sampled from three groups of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) experiencing BCWD mortality events. No association was found between genotype or biovar and type of disease. Taken together, these data suggest that F. psychrophilum from Ontario can be grouped into two major lineages based on biovar and 16S rRNA polymorphisms, and although three major strain types were most frequently isolated in this study, it appears that the population of F. psychrophilum with pathogenic potential is quite heterogeneous.

Flavobacterium psychrophilum est l’agent causal de la maladie des eaux froides et du « rainbow trout fry syndrome ». La maladie des eaux froides a un impact économique considérable sur l’aquaculture en Ontario, Canada, et notre connaissance limitée de la structure de la population et de l’épidémiologie des isolats de F. psychrophilum nous empêche de développer de meilleures stratégies de contrôle. Soixante-quinze isolats de F. psychrophilum positifs en PCR pour les gènes de l’ARNr 16S et gyr ont été recueillis pendant 16 ans chez des salmonidés d’élevage présentant une pourriture de la queue, une myosite nécrotique et une ostéochondrose, et ils ont été caractérisés morphologiquement, biochimiquement et génotypiquement. Même si les isolats étaient homogènes selon la caractérisation biochimique et phénotypique préliminaire, deux biovars distincts ont été trouvés par un test API ZYM. De même, quatre types de patrons de restriction ont été détectés par une PCR-RFLP de l’ARNr 16S, une corrélation significative (P < 0.001) étant trouvée entre le biovar I et le patron de digestion avec MaeIII, et entre le biovar II et le patron de digestion avec MnlI ou en absence de sites (P < 0.05). Une plus grande hétérogénéité a été détectée par des analyses de séquence de la région tige-boucle 3 de 194 pb de l’ARNr. Neuf types de séquences ont été identifiés; 40/46 isolats du biovar I appartenaient au type « a » alors que 31/32 isolats du biovar II appartenaient aux types de séquence « c » ou « d ». Plus d’un biovar et génotype a été identifié parmi les souches recueillies de poissons différents échantillonnés à partir de trois groupes de truites arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) où une mortalité par la maladie des eaux froides avait été observée. Aucune association n’a été trouvée entre le génotype, le biovar et le type de maladie. En somme, ces résultats suggèrent que la population de F. psychrophilum de l’Ontario peut être divisée en deux lignées principales selon le polymorphisme des biovars et de l’ARNr 16S, et, même si trois principaux types de souches ont été plus fréquemment isolés lors de cette étude, il semble que la population de F. psychrophilum possédant un potentiel pathogène soit assez hétérogène.

Document Type: Research Article

Publication date: 2008-08-01

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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