《Aquaculture International》：Culture conditions shape metabolism and exopolysaccharide production in Piscirickettsia salmonis: implications for vaccine development
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编辑荐读为破解智利三文鱼“类立克次体败血症”疫苗效力不稳的难题，作者以摇瓶几何为变量，系统解析氧传递与剪切对P. salmonis生理学影响。结果显示，无挡板瓶（NF）虽ka低，却获得5倍高的胞外多糖（EPS）与更同步的呼吸峰，提示“温和氧环境”更利于高免疫原性菌体生产。该研究为疫苗上游标准化提供了可直接落地的工程化依据。
在智利，三文鱼养殖业每年因Piscirickettsia salmonis（以下简称P. salmonis）引发的“类立克次体败血症”损失约7亿美元，占出口总额一成以上。抗生素用量随之飙升，2023年达306 g/吨鱼，耐药基因却顺着海流扩散。疫苗虽覆盖80–90%市场，但田间保护率始终徘徊低位，根源之一在于“菌体质量”——用于制备灭活疫苗（bacterin）的菌体，其生理状态、毒力因子表达与免疫原性随培养条件剧烈波动，缺乏统一标准。
面对“上游工艺决定下游效果”的痛点，Zelada‐Cordero等把目光投向实验室最平凡的工具——摇瓶。他们假设：瓶壁是否加挡板，会改变气-液传质与流体剪切，从而重塑菌体代谢与胞外多糖（EPS，公认毒力及免疫掩蔽因子）产量。为验证这一点，团队在墨西哥城2268 m海拔、23 ℃、100 rpm条件下，平行培养EM-90株，比较标准无挡板瓶（NF）与带三挡板瓶（BF）的ka、生长动力学、底物消耗、呼吸活性及EPS合成规律。
研究结论清晰：
虽BF的ka高达40.9 h（NF的2.5倍），却导致比生长率μ下降22–39%，体积产率降低23%，谷氨酸残留，呼吸峰“拉平”。
NF在生长II期出现RQ≈0.5，同步消耗谷氨酸，EPS峰值达1.48 g L；BF仅0.27 g L。
代谢流分析显示，NF把谷氨酸碳架优先导入EPS合成，BF则因持续高溶氧（DOT≈75%）转向完全氧化，碳流分散。
这意味着，通过“简单降低氧传递强度、减少剪切”即可在摇瓶阶段获得EPS丰富、免疫原性可期的菌体，为后续发酵罐放大提供了可直接复制的“低氧-低剪切”模板，也为解释田间疫苗效力差异提供了上游生理学依据。
关键技术速览
研究采用 sacrificial flask 策略，每点独立取样；在线PreSens DOT与CO探头测OTR、CTR；NaSO化学耗氧法测ka；HPLC-AccQ-Tag测氨基酸；醇沉-重量法测EPS；RT-PCR验证菌株纯度。
结果速览
摇瓶几何决定生长曲线形状
NF分三阶段，μ 0.054 h，65 h达1.03 g L；BF滞后，μ 0.041 h，85 h才到1.00 g L。
底物利用差异
谷氨酸在NF于II期耗尽，BF残留0.4 g L；精氨酸、苏氨酸消耗速率NF亦显著高于BF。
呼吸图谱
NF出现双峰OTR（1.98与1.82 mmol g L），CTR钟形；BF的OTR仅1.03且平台化，提示代谢受抑制。
EPS时空动态
NF的EPS于II期骤升至1.48 g L，III期部分降解；BF持续低水平，q仅0.03 g g h。
代谢流与RQ
NF在EPS高产阶段RQ≈0.5，符合“合成导向”；BF全程RQ 0.5–0.6，碳流偏向氧化供能。
结论与讨论
文章指出，挡板引入的湍流与高氧环境触发P. salmonis“氧化-应激”反应，抑制EPS合成基因（如glnA、mazEF）表达，碳流转入三羧酸循环；而NF的“低氧-低剪切”模拟宿主胞内环境，激活IV型分泌系统及EPS生物合成途径，使菌体保持高毒力表型。该发现不仅填补了P. salmonis axenic培养“操作参数-生理表型”空白，也为疫苗企业提供了一条“低成本、高免疫原性”菌体生产工艺：优先采用无挡板摇瓶进行种子扩增，在发酵罐中通过控制搅拌与通气复现低ka条件，即可稳定获得EPS-rich菌体，从而提升bacterin疫苗的保护力，减少抗生素依赖。
