Tesis por compendio / [ES] La acuicultura orgánica o ecológica está ganando popularidad a medida que los consumidores se vuelven más conscientes de las prácticas de producción alimentaria sostenibles y respetuosas con el medio ambiente. Las dietas con ingredientes orgánicos son un componente esencial de la acuicultura ecológica. Estas dietas utilizan ingredientes orgánicos y formulaciones específicas para promover una producción de animales acuáticos más saludable y respetuosa con el medio ambiente. Se alinean con los principios de la agricultura orgánica, minimizan el uso de productos químicos sintéticos y buscan producir productos del mar más saludables y ambientalmente responsables. La presente tesis de doctorado reúne cuatro estudios distintos con el objetivo de avanzar en nuestra comprensión de la integración de nuevos ingredientes orgánicos en las dietas de acuicultura y sus efectos en diversas especies, centrándose en la dorada (Sparus aurata), la lubina (Dicentrarchus labrax) y la trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss). Estos estudios exploran el crecimiento, la composición corporal, la utilización del alimento, la digestibilidad, las respuestas histológicas y la composición de la microbiota al incorporar alimentos e ingredientes orgánicos novedosos. En el primer estudio, se investigó el efecto del alimento eco-orgánico en el crecimiento, la eficiencia nutricional, la utilización del alimento y la composición corporal de la dorada. Se ensayaron seis dietas, incluyendo una dieta de control (CONT) sin ingredientes orgánicos, cuatro dietas con 100% de ingredientes orgánicos (subproducto de trucha - TRO, subproducto de lubina - SBS, subproductos avícolas - POU y mezcla - MIX), y una dieta de control orgánico (ORG) con ingredientes orgánicos y 30% de harina de pescado. En el experimento, de 70 días de duración, se alimentó a los peces dos veces al día, comenzando con un peso inicial de 60.5 g. Los resultados revelaron que las tasas de crecimiento más altas se observaron en peces alimentados con las dietas ORG y CONT que contenían harina de pescado. Por el contrario, la dieta POU mostró la tasa de crecimiento más baja, la tasa de supervivencia más baja y el mayor índice de conversión alimentaria (FCR). La eficiencia de aminoácidos esenciales fue generalmente alta en peces alimentados con las dietas ORG y CONT, con diferencias notables en la eficiencia de retención de ácidos grasos en todas las dietas. La dieta CONT mostró la mayor eficiencia de retención, seguida por la dieta ORG. Sin embargo, la tasa de conversión económica fue menor para CONT, SBS, TRO y MIX. En resumen, el uso de dietas orgánicas de origen animal afectó el rendimiento de crecimiento de la Dorada, con un potencial prometedor a pesar de las variaciones en las tasas de conversión económica entre diferentes dietas. En el segundo estudio, se investigó durante 120 días la utilización de nuevos ingredientes orgánicos para alimentar a la dorada de 93 ± 3.82 g de pesos inicial, centrándose en el crecimiento, los parámetros nutricionales, la digestibilidad y la histología. Se probaron cuatro dietas: una dieta de control orgánico (CON) y tres dietas con 100% de materiales orgánicos - subproducto de trucha arcoíris (TRO), subproducto de cerdo ibérico (IBE) y harina de insectos como fuente de proteínas (INS). Al final del experimento, los peces alimentados con la dieta CON mostraron el mayor peso, sin diferencia significativa entre las dietas experimentales. El contenido de proteínas crudas fue mayor en los peces alimentados con las dietas TRO e INS, mientras que el mayor valor de grasa cruda se observó en la dieta CON. Los peces alimentados con las dietas IBE e INS demostraron una alta digestibilidad, y excepto para el aminoácido esencial metionina (Met), la eficiencia de retención no mostró diferencias estadísticas. IBE tuvo la mayor tasa de hidrólisis entre las dietas. A pesar de las diferencias significativas en la dieta, la dorada mantuvo una morfología hepática típicamente saludable. Si / [CA] L'acuicultura orgànica o ecològica està guanyant popularitat a mesura que els consumidors es tornen més conscients de les pràctiques de producció alimentària sostenibles i respectuoses amb el medi ambient. Les dietes amb ingredients orgànics són un component essencial de l'acuicultura ecològica. Aquestes dietes utilitzen ingredients orgànics i formulacions específiques per promoure una producció d'animals aquàtics més saludable i respectuosa amb el medi ambient. Es alineen amb els principis de l'agricultura orgànica, minimitzen l'ús de productes químics sintètics i busquen produir productes del mar més saludables i ambientalment responsables. Aquesta tesi de doctorat reuneix quatre estudis diferents amb l'objectiu d'avançar en la nostra comprensió de la integració de nous ingredients orgànics a les dietes d'acuicultura i els seus efectes en diverses espècies, centrant-se en la dorada (Sparus aurata), la llobina (Dicentrarchus labrax) i la truita arc de Sant Martí (Oncorhynchus mykiss). Aquests estudis exploren el creixement, la composició corporal, la utilització dels aliments, la digestibilitat, les respostes histològiques i la composició de la microbiota en incorporar aliments i ingredients orgànics innovadors. En el primer estudi, es va investigar l'efecte de l'aliment eco-orgànic en el creixement, l'eficiència nutricional, la utilització dels aliments i la composició corporal de la dorada. Es van provar sis dietes, incloent una dieta de control (CONT) sense ingredients orgànics, quatre dietes amb 100% d'ingredients orgànics (subproducte de truita - TRO, subproducte de llobina - SBS, subproductes avícoles - POU i barreja - MIX), i una dieta de control orgànica (ORG) amb ingredients orgànics i 30% de farina de peix. En l'experiment, de 70 dies de durada, es va alimentar els peixos dues vegades al dia, començant amb un pes inicial de 60,5 g. Els resultats van revelar que les taxes de creixement més altes es van observar en peixos alimentats amb les dietes ORG i CONT que contenien farina de peix. Per contra, la dieta POU va mostrar la taxa de creixement més baixa, la taxa de supervivència més baixa i el major índex de conversió alimentària (FCR). L'eficiència dels aminoàcids essencials va ser generalment alta en peixos alimentats amb les dietes ORG i CONT, amb diferències notables en l'eficiència de retenció d'àcids grassos en totes les dietes. La dieta CONT va mostrar la major eficiència de retenció, seguida per la dieta ORG. No obstant això, la taxa de conversió econòmica va ser menor per a CONT, SBS, TRO i MIX. En resum, l'ús de dietes orgàniques d'origen animal va afectar el rendiment de creixement de la Dorada, amb un potencial prometedor malgrat les variacions en les taxes de conversió econòmica entre diferents dietes. En el segon estudi, es va investigar durant 120 dies la utilització de nous ingredients orgànics per alimentar la dorada amb un pes inicial d'aproximadament 93 ± 3.82 g, centrant-se en el creixement, els paràmetres nutricionals, la digestibilitat i la histologia. Es van provar quatre dietes: una dieta de control orgànica (CON) i tres dietes amb 100% de materials orgànics - subproducte de truita arc de Sant Martí (TRO), subproducte de porc ibèric (IBE) i farina d'insectes com a font de proteïnes (INS). Al final de l'experiment, els peixos alimentats amb la dieta CON van mostrar el major pes, sense diferència significativa entre les dietes experimentals. El contingut de proteïnes brutes va ser major en els peixos alimentats amb les dietes TRO e INS, mentre que el major valor de greix brut es va observar en la dieta CON. Els peixos alimentats amb les dietes IBE e INS van demostrar una alta digestibilitat, i excepte per a l'aminoàcid essencial metionina (Met), l'eficiència de retenció no va mostrar diferències estadístiques. IBE va tenir la major taxa d'hidròlisi entre les dietes. Malgrat les diferències significatives a la dieta, la dorada va mantenir una morfologia hepàtica típicament saludable. No obstant a / [EN] The organic or ecological aquaculture is gaining popularity as consumers become more aware of sustainable and environmentally friendly food production practices. Diets with organic ingredients are an essential component of ecological aquaculture. These diets use organic ingredients and specific formulations to promote healthier and environmentally friendly aquatic animal production. They align with the principles of organic farming, minimize the use of synthetic chemicals, and aim to produce healthier and environmentally responsible seafood products. This doctoral thesis comprises four distinct studies with the aim of advancing our understanding of the integration of new organic ingredients in aquaculture diets and their effects on various species, focusing on gilthead sea bream (Sparus aurata), European sea bass (Dicentrarchus labrax), and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). These studies explore growth, body composition, feed utilization, digestibility, histological responses, and microbiota composition when incorporating novel organic foods and ingredients. In the first study, the effect of eco-organic feed on the growth, nutritional efficiency, feed utilization, and body composition of gilthead sea bream was investigated. Six diets were tested, including a control diet (CONT) without organic ingredients, four diets with 100% organic ingredients (rainbow trout byproduct - TRO, European sea bass byproduct - SBS, poultry byproducts - POU, and a mixture - MIX), and an organic control diet (ORG) with organic ingredients and 30% fish meal. In the 70-day experiment, fish were fed twice a day, starting with an initial weight of 60.5 g. The results revealed that the highest growth rates were observed in fish fed the ORG and CONT diets containing fish meal. In contrast, the POU diet showed the lowest growth rate, the lowest survival rate, and the highest feed conversion ratio (FCR). The efficiency of essential amino acids was generally high in fish fed ORG and CONT diets, with notable differences in fatty acid retention efficiency in all diets. The CONT diet showed the highest retention efficiency, followed by the ORG diet. However, the economic conversion rate was lower for CONT, SBS, TRO, and MIX. In summary, the use of organic diets of animal origin affected the growth performance of gilthead sea bream, with promising potential despite variations in economic conversion rates between different diets. In the second study, the use of new organic ingredients to feed gilthead sea bream with an initial weight of 93 ± 3.82 g was investigated for 120 days, focusing on growth, nutritional parameters, digestibility, and histology. Four diets were tested: an organic control diet (CON) and three diets with 100% organic materials - rainbow trout byproduct (TRO), Iberian pork byproduct (IBE), and insect meal as a protein source (INS). At the end of the experiment, fish fed the CON diet showed the highest weight, with no significant difference between the experimental diets. The crude protein content was higher in fish fed TRO and INS diets, while the highest crude fat value was observed in the CON diet. Fish fed IBE and INS diets demonstrated high digestibility, and except for the essential amino acid methionine (Met), retention efficiency showed no statistics differences. IBE had the highest hydrolysis rate among the diets. Despite significant differences in diet, gilthead sea bream maintained a typically healthy liver morphology. However, fish fed TRO and INS diets showed shorter measurements in the distal intestine. In conclusion, the complete replacement of fish meal with organic materials, including rainbow trout byproducts, Iberian pork byproducts, and insect meal, offers several benefits in terms of digestibility, histology, and growth performance, promoting sustainable and healthy aquaculture practices. The third study aimed to evaluate the feasibility of using various organic proteins in the diet of European sea bass. Juvenile sea b / The first author was supported by a complete grant from the Ministry of Higher Education of the Arab Republic of Egypt and the research project had been developed with the collaboration of the Biodiversity Foundation (Spanish Ministry for Ecological Transition and the Demographic Challenge), through the Pleamar Program, co-financed by the European Maritime and Fisheries Fund (EMFF). / Tefal, EHT. (2024). Evaluation of Organic Plant and Animal Ingredients for Fish Feeding [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203838 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La acuicultura se proyecta como un medio vital para alimentar de manera sostenible a la creciente población mundial. Sin embargo, para lograrlo, la producción de peces debe abordarse con sostenibilidad y adaptabilidad en mente, especialmente frente a desafíos como el cambio climático y la disminución de recursos. Esto requiere innovaciones en genética y nutrición para garantizar la resiliencia de las poblaciones de peces cultivados. Comprender las interacciones entre organismos, microbiota y el medio ambiente es crucial, y las tecnologías ómicas ofrecen una manera de profundizar en estas dinámicas. Se ha secuenciado el genoma del dorado, una especie significativa de acuicultura europea, lo que ha llevado a conocer la expansión génica y la plasticidad fenotípica. Esta tesis tuvo como objetivo aprovechar este conocimiento integrando diversas aproximaciones ómicas para anotar el genoma y la microbiota intestinal de esta importante especie mediterránea. El enfoque se centró en acciones para hacer más sostenibles las prácticas futuras de acuicultura. Un aspecto crítico abordado fue la gestión de los niveles de oxígeno, dada su disminución debido al cambio climático. Comprender las respuestas de los peces al oxígeno reducido es vital para la acuicultura sostenible. La investigación sobre el dorado reveló adaptaciones a la hipoxia leve, incluida una disminución general de la respuesta metabólica y variaciones a nivel de expresión génica. La selección genética y los avances en piensos acuícolas también son esenciales para la acuicultura sostenible. La tesis monitoreó la evolución de los peces y la dieta junto con un programa de cría para el crecimiento, revelando respuestas diferenciales en peces alimentados con recursos marinos reducidos. La selección genética por un crecimiento rápido es capaz de influir en la composición y la actividad de la microbiota intestinal. La caracterización de esta comunidad también reveló su importancia en la salud y el crecimiento de los peces. Los factores genéticos parecían jugar un papel más importante que la dieta en la formación de la composición de la microbiota intestinal, pero las interacciones entre genética y dieta influenciaron tanto las respuestas del huésped como las microbianas. En resumen, la tesis presenta resultados prometedores para mejorar el crecimiento, la salud y la adaptación ambiental en especies de acuicultura, contribuyendo también a la sostenibilidad del sector acuícola. / [CA] L'aqüicultura es projecta com un mitjà vital per a alimentar de manera sostenible la creixent població mundial. No obstant això, per a aconseguir-ho, la producció de peixos ha d'abordar-se amb sostenibilitat i adaptabilitat en ment, especialment front a desafiaments com el canvi climàtic i la disminució de recursos. Això requereix innovacions en genètica i nutrició per a garantir la resiliència de les poblacions de peixos cultivats. Comprendre les interaccions entre organismes, microbiota i el medi ambient és crucial, i les tecnologies òmiques oferixen una manera de profunditzar en aquestes dinàmiques. S'ha sequenciat el genoma de l'orada, una espècie significativa d'aqüicultura europea, la qual cosa ha portat a conèixer l'expansió gènica i la plasticitat fenotípica de l'espècie. Aquesta tesi té com a objectiu aprofitar aquest coneixement integrant diverses aproximacions òmiques per a anotar el genoma i la microbiota intestinal d'aquesta important espècie mediterrània. L'enfocament es va centrar en accions per a fer més sostenibles les pràctiques futures d'aqüicultura. Un aspecte crític abordat va ser la gestió dels nivells d'oxigen, donada la seua disminució a causa del canvi climàtic. Comprendre les respostes dels peixos a l'oxigen reduït és vital per a l'aqüicultura sostenible. La investigació va revelar adaptacions a la hipòxia lleu, inclosa una disminució general de la resposta metabòlica i variacions a nivell d'expressió gènica. La selecció genètica i els avanços en pinso per a l'aqüicultura també són essencials per a la sostenibilitat del sector. La tesi va monitorar l'evolució dels peixos i la dieta juntament amb un programa de sel·lecció genètica per creixement, revelant respostes diferencials en peixos alimentats amb recursos marins reduïts. La selecció genètica per a un creixement ràpid és capaç d'influir en la composició i l'activitat de la microbiota intestinal. La caracterització d'aquesta comunitat també va revelar la seua importància en la salut i el creixement dels peixos. Els factors genètics semblaven jugar un paper més important que la dieta en la formació de la composició de la microbiota intestinal, però les interaccions entre genètica i dieta van influir tant en les respostes de l'organisme com en les microbianes. En resum, la tesi presenta resultats prometedors per a millorar el creixement, la salut i l'adaptació ambiental en espècies d'aqüicultura, contribuint també a la sostenibilitat del sector aqüícola. / [EN] Aquaculture is projected as a vital means to feed the growing global population sustainably. However, to achieve this, fish production must be approached with sustainability and adaptability in mind, especially in the face of challenges like climate change and resource depletion. This requires innovations in genetics and nutrition to ensure the resilience of farmed fish populations. Understanding the interactions between organisms, microbiota, and the environment is crucial, and omics technologies offer a way to delve deeper into these dynamics. The genome of the gilthead sea bream, a significant European aquaculture species, has been sequenced, leading to insights into gene expansion and phenotypic plasticity. This thesis aimed to leverage this knowledge by integrating various omics approaches to annotate the genome and gut microbiome of this important Mediterranean species. The focus was on actions to conserve and "green" future aquaculture practices. One critical aspect addressed was the management of oxygen levels, given their declining availability due to climate change. Understanding fish responses to reduced oxygen is vital for sustainable aquaculture. Research on gilthead sea bream revealed adaptations to mild hypoxia, including a hypo-metabolic general response and changes in metabolic processes and gene expression profiling. Selective breeding and advancements in aquafeeds are also essential for sustainable aquaculture. The thesis monitored fish and diet evolution alongside a breeding program for growth, revealing differential responses in fish fed with reduced marine resources. Genetic selection for fast growth influenced the gut microbiota, highlighting the interconnectedness of genetics, diet, and microbial communities. Characterization of the gut microbiota revealed its importance in fish health and growth. Genetic factors appeared to play a more significant role than diet in shaping the gut microbiota composition, but interactions between genetics and diet influenced both host and microbial responses. Overall, the thesis presents promising outcomes for enhancing growth, health, and environmental adaptation in aquaculture species. By understanding the interconnectedness of genetics, nutrition, and microbiota, it aims to contribute to the sustainability of the aquaculture sector. / This PhD thesis has been elaborated by the PhD candidate thanks to two research contracts appointed to the framework of two H2020 European projects: AQUAEXCEL2020 “AQUAculture infrastructures for EXCELlence in European fish research towards 2020” (2015-2020; grant agreement nº 652831), and AquaIMPACT “Genomic and nutritional innovations for genetically superior farmed fish to improve efficiency in European aquaculture” (2019-2023; grant agreement nº 818367). During the thesis, the candidate completed a 3-months (91 days) stay in the Centre for Integrative Genetics (CIGENE), belonging to the Norwegian University of Life Sciences (NMBU) in Ås, Norway. This stay was financed by an EMBO Scientific Exchange Grant (grant agreement nº 10168). A grant from the iMOVE program from CSIC (grant agreement nº IMOVE23080) was also awarded, but not financially executed. Core publications of this thesis were funded by: AQUAEXCEL2020 H2020 EU Project (652831); PerformFISH H2020 EU Project (H2020-SFS-2016-2017; 727610); AquaIMPACT H2020 EU Project (818367); ThinkInAzul (THINKINAZUL/2021/024, PRTR-C17.I1); Bream-AquaINTECH (RTI2018–094128-B-I00); The rest of publications in which the candidate was involved received extra funding from: GAIN H2020 EU Project (773330) y AQUAEXCEL3.0 H2020 EU Project (871108) / Naya Català, F. (2024). The Two Genomes of Gilthead Sea Bream (Sparus aurata): a Multi-Omics and Holobiont Approach [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/205692 / Compendio