The Impact of Intensive Fish Farming on Pond Sediment Microbiome and Antibiotic Resistance Gene Composition

Supplementary Figures 1A–C
) were not
detected in any sediment sample tested, including sample
no. B5 (
Supplementary Figures 2
,
3
) which was chosen for
representation. The limits of detection were 5.3, 9.2, and 15 ng/g
in dry sediments for oxytetracycline, florfenicol, and florfenicol
amine, respectively. Limits of detection were defined as the
sample concentrations at a signal-to-noise ratio (S/N) of 3.
Our findings indicate that the concentrations of oxytetracycline,
florfenicol, and florfenicol amine in the sediment samples
collected from Simnas fishery ponds were very low or below the
detection limit.
Sediment Toxicity
Solid-phase test results indicated that all tested sediment samples
caused acute toxicity to
A
.
fischeri
(
Table 1
). Interestingly, the
most toxic solid-phase of sediment sample was from Kalesnykai
pond (C1), which was analyzed here as a clean entry point. The
least toxic solid-phase of sample was collected from Exit site
(E2). As it was expected due to complexity the solid-phase was
more toxic than sediment elutriates. In case of undiluted aquatic
sediment elutriates, the most part of analyzed samples did not
inhibit the luminescence of
A. fischeri
bacteria, but enhanced
light production (
Table 2
). Only one sample, which was collected
in the main fishing pond (B7) caused slight acute toxicity.
Microbiome Analysis
The number of species identified in one sample varied from 1,949
to 3,619 species for samples from ponds, 2,673 for samples at
the entrances to the ponds (C1), as well as 3,619 and 3,450 for
samples at the exit points (BE1, E2).
Sediment sample analysis showed that 10 phyla with highest
average relative abundance of identified microorganisms were
Proteobacteria,
Actinobacteria,
Bacteroidetes,
Firmicutes,
Cyanobacteria,
Chloroflexi,
Acidobacteria,
Nitrospirae,
Verrucomicrobia,
and
Chlorobi
(
Figure 3
, left).
Proteobacteria
phylum microorganisms predominate in all samples (mean
55.8%, SD
=
5.4%). The highest relative abundance of
Proteobacteria
was identified in the U7 sample (72.4%) and
the lowest in the U8 sample (47.6%).
Actinobacteria
phylum
microorganisms also make up a large part of the microorganism
communities (mean 11.4%, SD
=
4.1%). The highest number of
these microorganisms was detected at the S2 point (15.6%) and
the lowest at the B7 point (5.2%).
Bacteroidetes
abundance varies
between 3.1 and 15.2%,
Firmicutes
−
1.3–12.4%,
Chloroflexi
−
1.1–
7.6%,
Acidobacteria
−
0.9–6.7% and form a significant proportion
of bacterial communities.
Nitrospirae
,
Verrucomicrobia,
and
Chlorobi
were less frequently detected, with a
<
5% in relative
abundance. It is important to note that
Cyanobacteria
are