Abstract Tilapia tilapinevirus (also known as tilapia lake virus, TiLV) is an important virus responsible for die-off of farmed tilapia globally. Detection and quantification of the virus from environmental DNA/RNA (eDNA/eRNA) using pond water represents a potential, noninvasive routine approach for pathogen monitoring and early disease forecasting in aquaculture systems. Here, we report a simple iron flocculation method for viral concentration from water combined with a newly developed hydrolysis probe quantitative RT-qPCR method for detection and quantification of TiLV. The RT-qPCR method targeting a conserved region of TiLV genome segment 9 has a detection limit of 10 viral copies per µL of template. The method had a 100% analytical specificity and sensitivity for TiLV. The optimized iron flocculation method was able to recover 16.11 ± 3.3% of virus from water samples spiked with viral cultures. During disease outbreak cases from an open-caged system and a closed hatchery system, both tilapia and water samples were collected for detection and quantification of TiLV. The results revealed that TiLV was detected from both clinically sick fish and asymptomatic fish. Most importantly, the virus was successfully detected from water samples collected from different locations in the affected farms e.g. river water samples from affected cages (8.50 × 10 2 to 2.79 × 10 4 copies/L) and fish-rearing water samples, sewage, and reservoir (4.29 × 10 2 to 3.53 × 10 3 copies/L) from affected and unaffected ponds of the hatchery. In summary, this study suggests that the eRNA detection system using iron flocculation coupled with probe based-RT-qPCR is feasible for concentration and quantification of TiLV from water. This approach might be useful for noninvasive monitoring of TiLV in tilapia aquaculture systems and facilitating appropriate decisions on biosecurity interventions needed.

Abstract Infectious diseases represent one of the major challenges to sustainable aquaculture production. Rapid, accurate diagnosis and genotyping of emerging pathogens during early-suspected disease cases is critical to facilitate timely response to deploy adequate control measures and prevent or reduce spread. Currently, most laboratories use PCR to amplify partial pathogen genomic regions, occasionally combined with sequencing of PCR amplicon(s) using conventional Sanger sequencing services for confirmatory diagnosis. The main limitation of this approach is the lengthy turnaround time. Here, we report an innovative approach using a previously developed specific PCR assay for pathogen diagnosis combined with a new Oxford Nanopore Technologies (ONT)-based amplicon sequencing method for pathogen genotyping. Using fish clinical samples, we applied this approach for the rapid confirmation of PCR amplicon sequences identity and genotyping of tilapia lake virus (TiLV), a disease-causing virus affecting tilapia aquaculture globally. The consensus sequences obtained after polishing exhibit strikingly high identity to references derived by Illumina and Sanger methods (99.83-100%). This study suggests that ONT-based amplicon sequencing is a promising platform to deploy in regional aquatic animal health diagnostic laboratories in low and medium income countries, for fast identification and genotyping of emerging infectious pathogens from field samples within a single day.

Abstract Tilapia tilapinevirus (also known as tilapia lake virus, TiLV) is considered to be a new threat to the global tilapia industry. The objective of this study was to develop simple cell culture-based heat-killed (HKV) and formalin-killed (FKV) vaccines for the prevention of disease caused by TiLV. The fish were immunized with 100 µL of either HKV or FKV by intraperitoneal injection with each vaccine containing 1.8 × 10 6 TCID 50 inactivated virus. A booster vaccination was carried out at 21-day post vaccination (dpv) using the same protocol. The fish were then challenged with a lethal dose of TiLV at 28 dpv. The expression of five immune genes ( IgM, IgD, IgT, CD4 and CD8 ) in the head kidney and spleen of experimental fish was assessed at 14 and 21 dpv and again after the booster vaccination at 28 dpv. TiLV-specific IgM responses were measured by ELISA at the same time points. The results showed that both vaccines conferred significant protection, with relative percentage survival (RPS) of 71.3% and 79.6% for HKV and FKV, respectively. Significant up-regulation of IgM and IgT was observed in the head kidney of fish vaccinated with HKV at 21 dpv, while IgM, IgD and CD4 expression increased in the head kidney of fish receiving FKV at the same time point. After booster vaccination, IgT and C D8 transcripts were significantly increased in the spleen of fish vaccinated with the HKV, but not with FKV. Both vaccines induced a specific IgM response in both serum and mucus. In summary, this study showed that both HKV and FKV are promising injectable vaccines for the prevention of disease caused by TiLV in Nile tilapia.

Abstract Background Scale drop disease virus (SDDV) threatens Asian seabass ( Lates calcarifer ) aquaculture production by causing scale drop disease (SDD) in Asian seabass. Research on the development of SDDV vaccines is missing an in-depth examination of long-term immunity and the immune reactions it provokes. This study investigated the long-term immune protection and responses elicited by an SDDV vaccine. The research evaluated the effectiveness of a formalin-inactivated SDDV vaccine (SDDV-FIV) using both prime and prime-booster vaccination strategies in Asian seabass. Three groups were used: control (unvaccinated), single-vaccination (prime only), and booster (prime and booster). SDDV-FIV was administered via intraperitoneal route, with a booster dose given 28 days post-initial vaccination. Results The immune responses in vaccinated fish (single and booster groups) showed that SDDV-FIV triggered both SDDV-specific IgM and total IgM production. SDDV-specific IgM levels were evident until 28 days post-vaccination (dpv) in the single vaccination group, while an elevated antibody response was maintained in the booster group until 70 dpv. The expression of immune-related genes ( dcst, mhc2a1, cd4, ighm, cd8, il8, ifng , and mx ) in the head kidney and peripheral blood lymphocytes (PBLs) of vaccinated and challenged fish were significantly upregulated within 1–3 dpv and post-SDDV challenge. Fish were challenged with SDDV at 42 dpv (challenge 1) and 70 dpv (challenge 2). In the first challenge, the group that received booster vaccinations demonstrated notably higher survival rates than the control group (60% versus 20%, P < 0.05). However, in the second challenge, while there was an observable trend towards improved survival rates for the booster group compared to controls (42% versus 25%), these differences did not reach statistical significance ( P > 0.05). These findings suggest that the SDDV-FIV vaccine effectively stimulates both humoral and cellular immune responses against SDDV. Booster vaccination enhances this response and improves survival rates up to 42 dpv. Conclusions This research provides valuable insights into the development of efficient SDDV vaccines and aids in advancing strategies for immune modulation to enhance disease management in the aquaculture of Asian seabass.

The gene of RNA viruses, encoding RNA-directed RNA polymerase (RdRp) is relatively conserved due to its crucial function in viral genome replication and transcription making it a useful target for genetic diversity study and PCR detection. In this study, we investigated the genetic diversity of 21 tilapia lake virus (TiLV) genome segment 1 sequences predictively coding for RdRp subunit P1. Those sequences were obtained from infected fish samples collected in Ecuador, Israel, Peru, and Thailand between 2011 and 2019 (nine sequences from this study and 12 sequences from GenBank). Primers were then designed from the highly conserved regions among all 21 TiLV segment 1 sequences and used in semi-nested RT-PCR condition optimization. The result revealed that all 21 TiLV segment 1 sequences showed 95.00-99.94 and 99.00-100% nucleotide and amino acid sequence identity, respectively. These isolates were phylogenically clustered into three separate genetic clades, called i) Israeli-2011 clade (containing of TiLV isolates from Israel collected in 2011, Ecuador, and Peru isolates), ii) monophyletic Israel-2012 clade (containing only TiLV isolates collected from Israel in 2012), and iii) Thai clade (containing only sequences obtained from Thailand isolates). The newly established PCR protocol was 100 times more sensitive than our previous segment 3-based protocol when comparatively assayed with RNA extracted from infected fish. The assay was also shown to be specific when tested against negative control samples, i.e. RNA extracted from clinical healthy tilapia and from bacterial and viral pathogens (other than TiLV) commonly found in aquatic animals. Validation experiment with RNA extracted from naturally infected fish specimens collected in 2013-2019 yielded positive test results for all samples tested, confirming that our newly designed primers and detection protocol against TiLV segment 1, have a potential application for detection of all current genetic variants of TiLV.

Abstract Nervous necrosis virus (NNV) is a deadly virus that affects more than 120 fish species worldwide, but there is little information about it in Thailand. In August 2019, a population of pearl gentian grouper fry imported to Thailand experienced mass mortality. The diseased fish exhibited darkening, floating on the water surface, ‘sleepy behaviour’, and erratic swimming. We received a set of samples for disease diagnosis. PCR analysis revealed that these samples were positive for NNV but negative for Megalocytivirus ISKNV and Ranavirus. Sequencing the virus’s genome and phylogenetic analysis revealed that it is a member of the red-spotted grouper nervous necrosis virus (RGNNV) genotype. In situ hybridization using an NNV-specific probe revealed localization of the virus in the vacuolation lesions of the central nervous system (brain and spinal cord) and the retina of infected fish. The virus was successfully isolated from tissue homogenate from diseased fish using the E-11 cell line. This study identified NNV (RGNNV genotype) as a virus associated with massive die-offs in imported pearl grouper fry in Thailand. Considering the infectious nature of the virus and its broad host range, appropriate biosecurity measures are needed to prevent any loss to the marine aquaculture industry. Highlights This study reports detection of NNV in grouper larvae imported to Thailand The virus was assigned to the RGNNV genotype, which is the most extensively distributed genotype Histopathology revealed a pathognomonic lesion of NNV ISH using an NNV-specific probe revealed localization of NNV in the CNS and retina The virus was successfully propagated from diseased fish using the E-11 cell line