捕食作用对地中海贻贝在净化过程中的细菌群落结构的影响

《Frontiers in Microbiology》：Impact of predation on the bacterial community structure of Mediterranean mussels during depuration

地中海贻贝在净化过程中采用自养捕食性细菌控制弧菌过度生长的效果及微生物群动态研究。摘要：

　　地中海贻贝（*Mytilus galloprovincialis*）是西方地中海地区养殖和消费价值最高的贝类之一。作为一种滤食性生物，贻贝在生长过程中持续接触多种微生物，包括可能对其健康构成威胁的病原菌。随着农业径流和污水排放对沿海水域的污染加剧，贻贝等贝类的微生物和病毒污染水平也有所上升。这些微生物与贻贝之间的相互作用，不仅影响其生存，还可能改变其内部微生物群落的结构和功能。

为了确保贻贝的安全性，通常会在收获后进行净化处理，通过让贻贝在清洁海水中过滤，以清除其消化道中的微生物。然而，这种净化方式在控制某些自然存在的微生物，如*Vibrio*属细菌方面效果有限。因此，研究者开始探索新的生物控制方法，如利用本地的捕食性细菌，来减少*Vibrio*属细菌在贻贝中的过度繁殖。本研究通过传统方法与非培养方法相结合的多阶段策略，评估了捕食性细菌对贻贝微生物群落的影响，并在控制条件下研究了净化过程对微生物群落结构的改变。

捕食性细菌是一类具有重要生态功能的微生物，它们在多种环境中广泛存在，能够有效控制其他微生物的生长。这类细菌在分类学和进化上具有多样性，其中研究较多的包括* Bdellovibrio*及其类似物（BALOs）和黏细菌。BALOs在功能上与噬菌体类似，但它们的捕食范围更广，可以攻击多种细菌，包括一些革兰氏阴性菌和部分革兰氏阳性菌。此外，BALOs还能够侵入含有胞外聚合物（EPS）的生物膜结构，且对真核生物如植物和动物无害。尽管捕食性细菌在医学治疗中被视为“活体抗生素”的潜力已被广泛研究，但它们在植物、动物及食品相关病原体控制方面的应用仍需进一步探索。

在本研究中，研究人员从地中海沿岸采集海水样本，通过培养和分子鉴定技术，分离并确认了多种*Vibrio*属细菌作为实验中的“猎物”，并筛选出具有捕食能力的BALOs菌株作为“捕食者”。通过将捕食性细菌与贻贝共同培养，观察其对*V. mediterranei* VM6的清除效果，并在不同的实验条件下评估捕食性细菌对微生物群落的影响。研究还通过高通量测序（HTS）技术，分析了捕食性细菌在不同处理组中对贻贝和海水微生物组成变化的潜在影响。

实验设计分为两组：一组使用未经过净化的贻贝，另一组则使用已经净化的贻贝。在未净化组中，研究人员发现，即使在添加捕食性细菌后，*Vibrio*属细菌的含量仍然在48小时内显著上升，这表明捕食性细菌在控制这些细菌方面存在局限性。此外，实验还发现，捕食性细菌在海水中的数量在不同处理组中存在差异，特别是在捕食性细菌与猎物共同存在于海水中时，其清除效果更为显著。然而，在已净化的贻贝中，捕食性细菌并未表现出明显的清除能力，反而对微生物群落结构产生了一定的扰动。这表明，捕食性细菌的生物控制作用可能受到贻贝生理状态和环境条件的显著影响。

通过高通量测序分析，研究人员发现，未经过净化的贻贝中，*Campylobacterota*是主要的微生物群落，而净化后的贻贝则表现出更高的微生物多样性。在未净化组中，*Arcobacteraceae*是主导的细菌类群，而在净化组中，*Pseudoalteromonadaceae*等类群的相对丰度显著增加。这说明，净化过程可能改变了贻贝的微生物组成，使其更容易受到外来微生物的影响。同时，*Vibrionaceae*在未净化组中的相对丰度较高，而在净化组中则有所下降，这可能与净化过程中贻贝释放微生物有关。

研究还发现，捕食性细菌在未净化贻贝中的存在对微生物群落结构产生了干扰。尽管在实验中捕食性细菌表现出一定的清除能力，但在实际应用中，其效果可能难以预测。这可能与捕食性细菌的捕食行为受多种环境因素影响有关，例如营养条件、环境粘度、表面活性剂和可扩散的信号因子等。此外，捕食性细菌的种类和数量可能因实验条件的不同而变化，因此在实际应用中需要更全面的评估。

本研究的结果表明，虽然捕食性细菌在控制*Vibrio*属细菌方面具有一定潜力，但其应用仍面临诸多挑战。首先，捕食性细菌的捕食效率可能受到微生物初始浓度的影响，当猎物数量较低时，其清除效果可能不明显。其次，捕食性细菌对微生物群落的扰动可能会影响贻贝的自然防御机制，使其更容易受到其他病原菌的侵袭。因此，在考虑将捕食性细菌作为生物控制手段时，需要综合评估其对微生物群落的影响，并结合传统的培养方法与现代的非培养技术，以获得更全面的微生物生态信息。

此外，研究还发现，*Vibrio*属细菌在未净化组中的相对丰度较高，这可能与它们在贻贝消化系统中的定植有关。而净化过程虽然能够减少部分微生物的含量，但并不能完全清除*Vibrio*属细菌，甚至可能促进其在某些条件下的增长。这表明，传统净化方法在控制自然存在的微生物方面存在局限性，而捕食性细菌的应用可能提供一种有效的补充手段。

从生态学角度来看，捕食性细菌在海洋生态系统中扮演着重要角色，它们能够影响微生物群落的结构和动态。然而，在贻贝养殖和净化过程中，捕食性细菌的应用仍需进一步研究。一方面，需要了解它们在不同环境条件下的适应性和捕食效率；另一方面，还需要评估其对贻贝微生物群落的长期影响。此外，捕食性细菌的使用可能涉及伦理和生态安全问题，因此在推广其应用之前，必须进行全面的风险评估。

综上所述，本研究揭示了捕食性细菌在控制*Vibrio*属细菌方面的潜力，同时也指出了其在实际应用中可能面临的挑战。尽管捕食性细菌能够有效减少某些微生物的含量，但其对微生物群落的扰动效应可能难以预测。因此，未来的研究需要进一步探索捕食性细菌在不同环境条件下的表现，并结合多种技术手段，以更全面地理解其在贝类养殖中的应用前景。同时，研究还应关注捕食性细菌对贝类生理和生态的潜在影响，以确保其安全性和有效性。