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噬菌蛭弧菌在虾蟹健康养殖中的应用

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原标题:噬菌蛭弧菌在虾蟹健康养殖中的应用

我国是水产养殖大国,多年来虾蟹产量居世界之首。然而,随着虾蟹养殖业的迅速发展,水质污染越来越严重,导致虾蟹发病与死亡的损失也愈加触目惊心,水质污染与病害发生已经成为制约虾蟹健康养殖可持续发展的瓶颈。据研究与调查统计表明,水质污染已经对虾蟹生长、发育、繁殖及其产量与产品品质产生了重要的不良影响,还导致了生物多样性的降低;我国虾蟹每月平均发病率和死亡率分别约高达14.03%-23.93%和3.92%-23.79%,由此造成的直接经济损失高达49.50亿元。因此,如何进行有效的养殖水体水质与病害控制无疑是虾蟹健康养殖业可持续发展所面临的巨大挑战。

目前,利用微生物进行水质处理与病害防治业已证明是一种绿色环保、有效的病害防治技术与方法,在国内外均有较多的报道。其中噬菌蛭弧菌作为一种具有先天独特噬菌特性的寄生性细菌,在虾蟹病害防治中逐渐崭露头角,已经成为虾蟹健康养殖的“新秀”。本文从噬菌蛭弧菌的噬菌机理入手,进一步阐明了噬菌蛭弧菌作为一种新型生防菌剂所具有的独特功效,以期加深我国虾蟹养殖者对噬菌蛭弧菌的认识,加快噬菌蛭弧菌制剂在我国虾蟹健康养殖应用中的推广进程。

一、噬菌蛭弧菌是一种具有先天独特噬菌特性的猎食性细菌

自德国学者Stolp和Petzold(1962年)首次在德国的土壤中发现了这种以寄生和裂解细菌为生的噬菌蛭弧菌以来,国内外学者相继对其噬菌机理展开了研究。迄今已经证实,噬菌蛭弧菌对病原菌的作用方式为“穿入、稳定、裂解”模型,即噬菌蛭弧菌首先通过化学趋避性识别并吸附宿主细菌,然后通过酶解和机械钻孔等一系列反应,进入宿主细菌的质壁空间或细胞质,对宿主细胞进行一系列的修饰与改造,同时进行自身生物大分子合成,最终分裂形成子代蛭弧菌并释放到宿主细胞外。

近年来,为了在基因与蛋白质水平深入探索噬菌蛭弧菌的噬菌机理,Beck、Barel等学者(2005)研究了噬菌蛭弧菌在宿主体内增殖时产生的蛋白与一些潜在的功能基因,发现外膜蛋白、蛋白酶基因很可能在其识别和裂解宿主菌的过程中起了非常重要的作用。这些研究为进一步阐明噬菌蛭弧菌的噬菌机理奠定了坚实的基础。

二、噬菌蛭弧菌在虾蟹健康养殖应用中的独特功效

1、噬菌蛭弧菌对虾蟹病原菌的杀菌范围广,噬菌效果显著

噬菌蛭弧菌与解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等分泌抗菌肽、依枯草菌素等抑菌物质的生防细菌不同,它主要以机械钻孔与酶解的方式破坏病原菌细胞壁,从而达到杀菌的效果。噬菌蛭弧菌的这种作用方式也决定了其杀菌范围比其他生防细菌更为广泛。

大量研究结果表明,噬菌蛭弧菌几乎能够裂解虾蟹常见的病原菌种类。例如,杨淑专和黄庆辉(1997)研究了噬菌蛭弧菌对虾蟹病原菌的寄生作用后表明,噬菌蛭弧菌对非01霍乱弧菌、哈维氏弧菌、副溶血弧菌、鳗弧菌、梅氏弧菌、溶藻弧菌、河弧菌、气单胞菌等共25株虾蟹常见病原菌具有良好的噬菌活性。因此,通过向水体中泼洒噬菌蛭弧菌,可以广泛降低水体中虾蟹病原菌的种类与数量,从而减少了虾蟹细菌性病害的发生率。

此外,噬菌蛭弧菌对病原菌的噬菌效果也极为显著。杨莉等(2000)试验证实噬菌蛭弧菌能够在5天使嗜水气单胞菌含量下降103cfu/mL,在9天使嗜水气单胞菌含量下降107cfu/mL。这些研究表明噬菌蛭弧菌消除致病菌的效率高,为进一步在虾蟹细菌性病害防治上推广应用提供了重要的临床试验依据。

2、噬菌蛭弧菌噬菌条件较为宽松,适应虾蟹养殖水体环境能力强

虾蟹养殖生长的pH、温度范围与噬菌蛭弧菌的噬菌条件基本相同。据研究表明,目前分离的噬菌蛭弧菌菌株对pH、温度等环境因子的要求并不严格,其噬菌条件范围一般为pH6.5-8.6和4℃-37℃。例如,邵桂元等(1995)研究发现,噬菌蛭弧菌在4℃-37℃和pH6.0-8.0条件下对点状产气单胞菌有形成噬菌斑的能力;李戈强等(1998)试验也证明噬菌蛭弧菌在温度10-35℃和pH6.5-8.6范围内对河流弧菌均有裂解作用,并进一步指出在25-30℃和6.5-8.1范围内噬菌蛭弧菌对河流弧菌裂解活性最强。而且,Rice等(1998)试验也证实,水体中的天然细菌含量完全可以保持噬菌蛭弧菌的生长。这些均说明噬菌蛭弧菌对虾蟹养殖水体环境的适应能力强,对温度和pH的适应范围较宽松。

3、噬菌蛭弧菌能够解决虾蟹病原菌因出现耐药性所导致的负面效应

耐药性是指病原体在反复接触抗病原体药物后,其反应不断减弱,以至最后能够抵抗药物而不被杀灭或抑制的现象。耐药性的产生除了遗传因素外,主要与养殖过程中长期使用某种药物、用药方法不当以及病原体的异地传播有关。病原菌耐药性的产生,不仅会导致用药量增加,提高养殖成本,而且还会造成环境与水产品污染,进而危害人类健康。

研究表明,噬菌蛭弧菌是一种具有先天噬菌特性的寄生性细菌,其噬菌作用不因病原菌是否产生耐药性而发生影响。本实验室曾观察了噬菌蛭弧菌对耐沙拉沙星和新霉素的嗜水气单胞菌的裂解作用,发现其对这些嗜水气单胞菌耐药菌株仍然具有良好的噬菌效果。因此,噬菌蛭弧菌是解决病原菌不断产生耐药问题的最佳选择之一。

4、噬菌蛭弧菌具有水质改良、增强免疫力与抗病菌感染三重功效

噬菌蛭弧菌作为一种寄生性细菌,除了具有良好的噬菌效果外,经研究证实还具有水质改良、增强免疫力与抗病菌感染三重功效,这是任何一种益生菌与化学消毒剂所不能比拟的。张梁等(2005)研究了噬菌蛭弧菌对水质影响后发现,噬菌蛭弧菌能够显著改善养殖环境中的主要化学指标,具体表现在:向水中泼洒含量为5×104PFU/L的噬菌蛭弧菌制剂后,养殖水体的化学耗氧量、氨氮含量、硫化物含量分别下降了29.95%、33.87%和34.38%,溶解氧含量上升了12.43%;张吕平等(2009)研究进一步指出噬菌蛭弧菌(3×105PFU/mL)抑制弧菌的效果明显优于二氯异氰尿酸钠(0.3mg/L)和季铵盐络合碘(0.3 mg/L)。

(文章来源:水产前沿; 微信号:fishfirst)

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