贝莱斯芽孢杆菌MT9对尼罗罗非鱼肠道菌群的调控作用及基因组特征解析

本研究针对水产养殖中抗生素滥用和肠道健康问题，由意大利萨兰托大学团队探究了贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)MT9作为潜在益生菌对尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)肠道菌群的调控作用。通过16S rRNA基因测序和全基因组测序技术，发现该菌株能显著降低变形菌门(Proteobacteria)中气单胞菌属(Aeromonas)和弧菌属(Vibrio)等条件致病菌丰度，同时提升厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)中有益菌比例。基因组分析揭示其独特的次级代谢产物合成能力，为开发新型水产益生菌提供了理论依据。

　　

在水产养殖业快速发展的今天，如何保障鱼类健康生长同时减少抗生素使用已成为全球性难题。随着世界人口预计在2050年达到97亿，水产蛋白需求将激增88%，尼罗罗非鱼作为全球产量第二的淡水养殖鱼种，其健康养殖技术备受关注。然而集约化养殖导致的肠道菌群失衡、条件致病菌滋生等问题，严重制约产业可持续发展。传统抗生素虽能短期控制疾病，却引发耐药性和环境污染等连锁反应。在此背景下，益生菌作为绿色替代方案崭露头角，但其具体作用机制和菌株特异性仍需深入探究。

意大利萨兰托大学联合国家研究委员会的研究团队在《Microbial Ecology》发表重要成果，首次系统评估了贝莱斯芽孢杆菌MT9对尼罗罗非鱼肠道菌群的调控作用及其基因组基础。这项研究不仅揭示了益生菌-宿主-微生物组三方互作的新机制，更为开发靶向性水产益生菌制剂提供了科学依据。

研究采用培养法和16S rRNA基因测序相结合的策略，对饲喂含10⁸ CFU/g B. velezensis MT9饲料的实验组和对照组罗非鱼进行90天追踪。通过牛津纳米孔技术完成菌株全基因组测序，并利用antiSMASH等生物信息学工具预测次级代谢产物基因簇。水体和肠道样本的微生物学检测严格遵循ISO标准，包括最大可能数(MPN)法和选择性培养基培养。

微生物群落分析显示显著调控效应
α多样性分析显示，处理组在实验后期(T3) Shannon指数降低，表明益生菌促使菌群结构趋于专一化。在门水平上，B. velezensis MT9使变形菌门相对丰度从17.54%降至1.74%，同时厚壁菌门从9.51%提升至28.56%，放线菌门在T2时出现39.98%的峰值。特别值得注意的是，具有益生特性的Romboutsia菌属在处理组T3时达到25.63%的丰度，是对照组的3.6倍。

条件致病菌抑制效果显著
培养法证实处理组水体中总大肠菌群降至260.3 MPN/100mL，较对照组降低89%。肠道样本中，大肠埃希菌(Escherichia coli)从220 MPN/100g降至30 MPN/100g。宏基因组数据进一步显示，气单胞菌属(Aeromonas)和弧菌属(Vibrio)在处理组T3时几乎消失，而潜在致病性的志贺菌属(Shigella)也显著减少。

基因组特征揭示作用机制
4.14 Mb的完整基因组分析发现，MT9具有bacillaene、bacillibactin等10个次级代谢产物基因簇，其中mersacidin抗菌肽基因簇为该菌株特有。比较基因组显示其缺失rpmH核糖体蛋白基因和tagE细胞壁糖基转移酶基因，这可能增强其对噬菌体的抗性。双组分系统和群体感应相关基因的变异，提示其环境适应能力的独特性。

水体微生物组同步改善
处理组水体中浮霉菌门(Planctomycetes)从35.8%降至25.95%，而黄杆菌属(Flavobacterium)从3.5%增至8.83%。这种"水-肠"同步调控现象，表明益生菌可能通过直接抑菌和间接改善养殖环境的双重途径发挥作用。

这项研究首次全面解析了B. velezensis MT9通过代谢产物-菌群-宿主三级网络调控罗非鱼肠道健康的作用框架。其独特的基因组特征和显著的病原菌抑制效果，为开发针对水产条件致病菌的"精准益生菌"提供了新思路。特别值得关注的是，该菌株能同时提升维生素B₁₂生产者Cetobacterium的丰度，这对改善鱼类营养代谢具有潜在价值。研究也存在一定局限，如对放线菌门中诺卡氏菌(Nocardia)增多的生态风险需进一步评估。未来研究可结合代谢组学，深入解析bacillaene等活性物质与菌群互作的具体分子途径。这些发现对推动水产养殖业向绿色可持续发展转型具有重要实践意义。