Information
- Type
- Project
- Name
- Epidemiology of infectious diseases in cultured Litopenaeus vannamei shrimp, with emphasis on white spot disease
- Description @en
- Shrimp farming represents the third largest economical activity of Ecuador, preceded only by the petroleum and banana industries. However, in the past two decades, this Ecuadorian industry was hit by disease outbreaks on several occasions. White Spot Disease (WSD) drastically decreased the country’s production output from 120,000 ton Pacific white shrimp (Penaeus vannamei) in 1998 to just 37,000 ton in 1999. To allow a global and sustainable development of the industry, it is a priority to develop prevention and control methods for diseases, and to reduce the risk of introductions of new pathogens. To contribute to this goal, the determinants associated with shrimp diseases of economic importance, such as white spot disease (WSD), need to be characterized, in particular those related to environmental factors. The aim of this thesis was twofold: (a) obtain a better understanding of WSD determinants associated with the environment, using an epidemiological approach, and (b) design a preventive control strategy for shrimp diseases.
To improve the knowledge of the WSD epidemics, risk factors were studied at national level (Ecuador) and at pond level. It was found that at the country level WSD is influenced by climate. Three epidemiological surveys in Ecuadorian farms showed an apparent association between lower temperatures and increased mortality rates in commercial ponds. Histopathological observations of shrimp infected with White Spot Syndrome Virus (WSSV) showed lymphoid organ spheroids and cells with pyknotic and karyorrhectic nuclei in the haematopoietic tissue, lymphoid organ, connective tissue, heart and antennal gland. Occasionally, pyknotic cells were encapsulated without apparent injury to the adjacent tissue and without melanization. Several times during the present research, the risk of disease outbreaks was higher in larger ponds than in smaller ponds. This was attributed rather to a larger population size than to pond size. The risk was related to an increment in the size of the shrimp groups, the bigger ones representing higher levels of cannibalism. In conclusion, climate – in particular temperature – and population size were found to play an essential role in WSD outbreaks.
Two strategies for disease control were studied. A first prevention strategy consisted in parcelling the ponds using nylon nets, diminishing the risk of large groupings. Higher survival and yield were obtained in small areas compared with medium and large areas. It was found that differences in yield between small and large commercial areas were more pronounced at higher densities. As such, parcelling can be useful to diminish the impact of WSD - or any other infectious disease transmitted by contact - in ponds stocked at high density. At low stocking densities, this strategy does not produce any significant effect.
A second prevention strategy focuses on the preventive control of any disease, with special emphasis on the regional level. An online operational alert system (SAEMA) for the Gulf of Guayaquil - the largest shrimp farming region of Ecuador - was developed, based on production surveillance. An alert index containing standardized anomalies of production and management indexes (AIPM) was established, based on harvest data. This alert system calculates deviations from historical averages. AIPM-drops present a 2-month forward warning concerning drops of survival, and the field data confirm that AIPM can be used as a valid alert index. Four alert levels can be displayed at three levels: regional, farm and pond level. The system has been operating successfully in real time during six months (form May to October 2006) in 19 shrimp farms. SAEMA is an important step forward in the elaboration of a complete early warning system for shrimp epidemics and represents a useful contribution to the control of diseases.
- Description @nl
- De garnalenkweek is voor Ecuador de derde belangrijkste economische activiteit, na de petroleumindustrie en de teelt van bananen. Jammer genoeg werd de ecuadoriaanse garnaalsector in de voorbije twee decennia reeds meerdere keren getroffen door epidemische ziekten. Het laatste ernstige voorval was de uitbraak van “white spot disease” (WSD). Deze ziekte veroorzaakte een terugval in productie van 120.000 ton in het jaar 1998 tot 37.000 ton het jaar daarop, en toonde de noodzaak aan om methoden te ontwikkelen voor preventie en beheer van ziekten. Het risico op introductie van nieuwe pathogenen dient dan ook dringend en drastisch verminderd te worden. Alleen dan is een globale en duurzame ontwikkeling van deze industrie mogelijk. Hiertoe is het nodig te bepalen welke factoren – in het bijzonder welke omgevingsfactoren – een determinerende rol spelen bij de uitbraak van ziekten zoals WSD. In deze thesis worden dan ook twee hoofddoelstellingen vooropgesteld: (a) het verwerven van kennis en inzicht in omgevingsfactoren die een rol spelen bij de uitbraak van WSD, door middel van een epidemiologische aanpak, en (b) de ontwikkeling van strategieën voor het voorspellen van epidemische ziekten.
Om de WSD epidemie beter te begrijpen, werden risicofactoren bestudeerd, zowel op nationaal niveau als op niveau van de vetmestingsvijver. Op nationaal niveau werd aangetoond dat vooral het klimaat invloed had op het uitbreken van WSD. Epidemiologisch onderzoek in drie Ecuadoraanse vetmestingsbedrijven toonden vervolgens een verband aan tussen lage temperatuur en hoge mortaliteit in de vijvers. Histopathologisch onderzoek op garnalen uit vijvers die waren besmet met white spot syndrome virus (WSSV) toonde sferische structuren in lymfe organen aan en cellen met pycnotische en karyorrhetische kernen in lymfe organen, haematopoietisch weefsel, bindweefsel, het hart en de antennale klier. In sommige gevallen waren de pycnotische cellen omkapseld, zonder beschadiging van het omliggende weefsel en zonder tekenen van melanisatie. Tijdens dit thesisonderzoek werd meerdere malen waargenomen dat het risico op het uitbreken van deze ziekte groter was in grote vijvers dan in kleine vijvers. Dit was toe te schrijven aan de aanwezigheid van een grotere garnalenpopulatie en niet zozeer aan de dimensie van de vijver in se. In grote groepen neemt het kannibalisme namelijk toe. Tot besluit kunnen we stellen dat zowel klimaat – in het bijzonder de temperatuur – als populatiegrootte werden geïdentificeerd als de meest kritische factoren bij het uitbreken van WSD.
Voor het gecontroleerd beheer van ziekten werden twee strategieën uitgetest. Een eerste preventiestrategie bestond uit het opdelen van de vijvers in percelen met behulp van nylon netten, om de vorming van te grote populaties te voorkomen. Als gevolg werden inderdaad hogere overlevingspercentages en opbrengsten behaald in kleine vijvers dan in middelgrote en grote vijvers. Belangrijk was de observatie dat verschillen in opbrengst tussen kleine en grote commerciële bedrijven meer uitgesproken waren bij hogere garnaaldensiteiten. Het onderzoek leidde tot de conclusie dat, althans bij hoge densiteiten, het opdelen van vijvers in kleinere percelen nuttig is om de impact van WSD of elke andere besmettelijke contactziekte te reduceren. Bij lage densiteiten geeft deze strategie echter weinig voordeel.
Een tweede preventiestrategie richtte zich tot het onder controle houden van elk type epidemische ziekte, vooral op regionaal niveau. Een online operationeel alarm mechanisme (SAEMA) dat zich baseert op productie-monitoring werd ontwikkeld voor de Golf van Guayaquil, de grootste garnaalregio van Ecuador. Een alarm index die een gestandaardiseerde index van productie en beheer omvat (afgekort tot AIPM) werd opgesteld, gebaseerd op de oogstresultaten van elke vijver. In deze studie werd duidelijk dat een daling van deze index overeenkwam met een daling van de overleving twee maanden later, wat bevestigde dat de AIPM wel degelijk als alarm index kan worden gebruikt. Het online alarm systeem gebruikt historische gemiddelden om anomalieën te berekenen en staat toe vier verschillende alarmfases te onderscheiden op regionaal niveau, op niveau van het vetmestingsbedrijf en op niveau van de specifieke vijver. Dit mechanisme is reeds zes maanden werkzaam in real time (van mei tot oktober 2006) in 19 vetmestingsbedrijven. SAEMA vertegenwoordigt een belangrijke stap in de ontwikkeling van een globaal nationaal voorspellend alarm systeem voor epidemische ziekten bij garnalen en is nu reeds een doeltreffend middel voor het beheer van epidemische ziekten.
- Start date
- 2004-10
- End date
- 2006-12