野生牡蛎微生物组多样性评估及潜在病原体检测：基于宏条形码技术的跨区域研究

《BMC Microbiology》：Microbiome of wild oysters: assessing diversity and detecting potential pathogens using a metabarcoding approach

本研究针对牡蛎养殖面临病原性疾病威胁及环境变化挑战的现状，研究人员采用宏条形码技术对韩国、台湾和菲律宾的太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）和僧帽牡蛎（Saccostrea cucullata）开展了微生物群落多样性研究。结果发现细菌丰富度与海表温度呈负相关，并检测到Perkinsus marinus、Bonamia ostreae等低感染强度的潜在病原体，为牡蛎健康监测和抗病育种提供了重要依据。

　　

在广阔的西北太平洋海域，牡蛎养殖业正面临着严峻挑战。作为东亚水产养殖的支柱产业，太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）在韩国年产量高达31万吨，而僧帽牡蛎（Saccostrea cucullata）则在台湾和菲律宾等热带地区扮演着重要生态角色。然而，日益严重的病原性疾病威胁和环境变化正在威胁着这一宝贵资源的可持续发展。

其中，由原生生物Perkinsus marinus引起的帕金森病和Bonamia属病原体引起的波纳米病尤为致命，常导致牡蛎大规模死亡，造成巨大经济损失。更令人担忧的是，连接这些地区的黑潮暖流可能成为病原体跨区域传播的"高速公路"，使得局部疾病风险迅速演变为区域性问题。传统的"一种病原体一种疾病"的研究模式已难以应对这种复杂局面，迫切需要从微生物群落整体角度来理解宿主-病原体-环境之间的相互作用。

正是在这一背景下，全北国立大学的Jeon等研究人员在《BMC Microbiology》上发表了创新性研究。他们采用宏条形码（metabarcoding）技术，首次对韩国、台湾和菲律宾的两种野生牡蛎进行了系统的细菌和原生生物群落分析，旨在揭示微生物多样性模式及其环境驱动因素，并建立早期病原体检测的有效方法。

研究人员运用了几项关键技术：通过对牡蛎鳃组织和环境DNA（eDNA）样本进行16S rRNA（针对细菌）和18S rRNA（针对原生生物）基因扩增子测序；使用Illumina MiSeq平台进行高通量测序；采用DADA2流程进行Amplicon Sequence Variants（ASVs）分析；利用SILVA和PR2数据库进行物种分类注释；通过多种统计方法分析微生物群落与海表温度（SST）、叶绿素a浓度等环境因子的相关性。

Protist and bacterial ASV diversity across regions

研究发现细菌丰富度显著高于原生生物，在韩国C. gigas的鳃组织样本中检测到1429个细菌ASVs，而原生生物ASVs仅有12个，相差近百倍。不同区域间微生物组成存在明显差异，菲律宾样本的细菌ASVs总数最低（165个），而台湾样本呈现中等丰富度（301个细菌ASVs）。

Alpha diversity and geographical distribution of bacterial ASVs

环境DNA样本的细菌丰富度显著高于组织样本，但香农多样性指数无显著差异。在韩国境内，南部海岸牡蛎的细菌多样性显著高于西部海岸，表明局部环境条件对微生物群落构建具有重要影响。

Environmental correlates of bacterial ASV richness

细菌ASVs丰富度与海表温度呈显著负相关（r = -0.42, p < 0.05），与纬度呈正相关（r = 0.41, p < 0.05），而叶绿素a浓度与细菌丰富度无显著关联。这一发现证实温度是驱动细菌群落区域分异的关键环境因子。

Microbial community network analysis

网络分析显示，韩国C. gigas样本形成紧密簇群，而台湾S. cucullata样本呈现异质性模式，其中高雄样本形成独立簇群，可能反映了宿主物种特异性、环境温度差异和人为活动（如港口航运）的综合影响。

Pathogenic protists and co-occurrence patterns

研究检测到多种重要病原体，包括在台湾S. cucullata中发现的P. marinus和B. ostreae，以及在韩国C. gigas中检测到的Haplosporidium costale。值得注意的是，这些病原体均以低感染强度存在，未观察到明显疾病症状，体现了宏条形码技术在早期检测方面的优势。

Protist composition and abundance

原生生物组成呈现明显的点位特异性，如丽水样本中Thaumatomastix salina和Paramoeba pemaquidensis含量较高，而统营和仁川等主要港口附近样本则呈现独特的原生生物群落，提示人类活动可能对局部微生物组成产生影响。

Bacterial community structure and diversity

非度量多维尺度分析显示，不同细菌类群在群落结构上呈现不同水平的生态一致性，如Arcobacteraceae、Endozoicomonadaceae等科显示较紧密簇群，而Pseudoalteromonas和Vibrio等属则呈现较大离散度，反映了不同分类单元可能具有不同的生态位宽度和功能多样性。

研究结论强调，微生物组多样性受到宿主-微生物互作、环境条件和生态过程的共同塑造。温度作为关键环境驱动因子，对细菌群落构建具有决定性影响。检测到的多种低丰度病原体表明，野生牡蛎种群可能作为病原体库存在，在特定环境条件下可能转化为实际疾病风险。黑潮暖流等海洋学特征可能促进微生物和病原体的长距离扩散，增加了跨区域疾病传播风险。

这项研究的重要意义在于建立了适用于双壳类动物的微生物组监测技术体系，为水产养殖病害早期预警提供了有效工具。研究发现的环境梯度与微生物多样性关系为预测气候变化背景下牡蛎健康风险提供了科学依据。检测到的病原体分布模式为针对性监测项目设计和抗病品种选育指明了方向，对保障牡蛎养殖业的可持续发展具有重要实践价值。

未来研究需要整合转录组学、代谢组学等多组学方法，深入解析微生物功能及其与宿主的互作机制。长期监测和优化原生生物特异性引物将进一步提高检测灵敏度，为理解海洋微生物组在生态系统健康中的作用提供更全面的视角。