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为解决循环水养殖系统（RAS）中微生物群落受养殖历史影响导致的初始状态差异大问题，研究人员开展 RAS 生物滤池管理方式对水中微生物状态影响的研究。结果表明 T1 处理能有效降低罐间异质性，该研究为 RAS 微生物研究提供标准化方法。
在当今时代，人们对蛋白质的需求日益增长，水产养殖作为重要的蛋白质来源途径，发展极为迅速。其中，循环水养殖系统（Recirculating Aquaculture Systems，RAS）凭借其对养殖参数的精准控制、水资源的高效循环利用等优势，成为水产养殖领域的 “明日之星”，备受瞩目。
RAS 就像是一个神奇的 “水下工厂”，通过先进的机械和生物过滤系统，不断净化水体，去除固体和溶解废物、氨以及二氧化碳等，为鱼儿们营造一个舒适的生活环境。然而，这个看似完美的系统却隐藏着一些不为人知的 “秘密”。微生物在 RAS 中扮演着至关重要的角色，它们既能像勤劳的 “小卫士”，通过硝化细菌将鱼排出的有毒氨转化为毒性较低的硝酸盐，保障水质；又可能化身 “破坏分子”，一些病原菌，如气单胞菌属（Aeromonas）、黄杆菌属（Flavobacterium）的细菌以及交替单胞菌科（Alteromonadaceae）的成员，会让鱼儿生病；还有些细菌会产生异味，影响水产品的品质。
更让人头疼的是，RAS 中的微生物就像有 “记忆” 一样。过往的养殖条件会在生物膜中留下痕迹，即便进行常规清洁，这些 “记忆” 中的微生物仍会重新污染水体，干扰研究结果的准确性。比如之前有研究对比梭鲈在单养和与丁桂混养时 RAS 的养殖性能，就发现尽管提前对水箱进行了清洁，但 “水箱效应” 依然显著，微生物群落的初始差异很大，严重影响了研究结论的解读。这就好比每次实验都在不同的 “舞台” 上进行，结果自然难以准确评估。
为了揭开这些谜团，来自法国洛林大学（University of Lorraine）科学与技术学院实验水产养殖平台（Experimental Platform for Aquaculture - EPA）的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们的目标是找到一种可靠的清洁和标准化方案，让 RAS 在每次养殖前都能拥有相似的微生物初始状态，减少因养殖历史造成的差异。
研究人员精心设计了一场 “实验盛宴”。他们选用 12 个独立的温控房间 “生态箱”，每个生态箱都配备独立的水循环系统。在实验设计上，以平台原有的消毒协议为基础，设计了两种清洗 / 消毒处理方式，并设置了标准处理（Standard treatment，SP）作为对照，每种处理均有 4 个重复。SP 处理只是简单地用高压水枪清洗养殖水箱，不涉及生物滤池介质处理、化学处理和热冲击；处理 T1 则更为复杂，包括高压清洗、生物滤池介质的混合与重新分配、添加过氧化氢（H?O?）和氯胺 T 进行化学消毒，以及热冲击处理；处理 T2 与 T1 类似，但用新的生物滤池介质替换原有介质。
实验过程持续了 30 天，分为两个阶段：前 15 天进行清洗 / 消毒处理，后 15 天评估处理对水箱微生物群落的影响。研究人员在不同时间点采集水样，通过测量水温、溶解氧、pH 值、氨氮（N - NH??）和亚硝酸盐（N - NO??）等理化参数，确保实验过程不会对水质产生不良影响，进而影响后续研究。
在关键技术方法上，研究人员首先对采集的水样进行处理，通过 0.22 μm 孔径的滤膜过滤，然后使用 DNeasy PowerWater 试剂盒提取 DNA。接着，利用通用引物对细菌 16S rRNA 基因的 V3 - V4 高变区进行扩增测序。之后，将数据导入 FROGS 管道进行生物信息分析，包括序列合并、去重、聚类、去除嵌合体等操作，并使用 BLAST 工具对操作分类单元（OTU）进行分类学注释。最后，运用 R 软件进行统计分析，通过比较 α - 多样性指数（物种丰富度和香农多样性指数）和 β - 多样性（基于加权 Unifrac 距离的非度量多维缩放和 PERMANOVA 检验）来评估微生物群落的结构和差异。
研究结果精彩纷呈。在水质方面，各处理组的温度和 pH 值保持稳定。SP 处理组的溶解氧水平较高，T1 处理组在实验初期氨氮浓度较高，但之后与其他组相同，T2 处理组的亚硝酸盐浓度持续较高。
微生物分析结果令人眼前一亮。在 α - 多样性方面，不同处理组的水箱间细菌 ASV 丰富度存在显著差异。T2 处理组由于使用新的生物滤池介质，微生物丰富度明显低于 T1 处理组，且在使用新介质时（D16）微生物丰富度显著下降。而香农多样性指数在各处理组间无显著差异。
β - 多样性分析显示，基于加权 Unifrac 距离的非度量多维缩放表明，水样微生物群落按处理方式聚类，而非采样时间。T1 和 T2 处理组与 SP 处理组明显分开，且 T1 处理组的水箱间微生物群落结构异质性更低。
微生物群落组成分析发现，不同处理影响微生物组成。例如，T2 处理组中 γ - 变形菌纲（Gammaproteobacteria）的相对丰度显著高于其他组，同时 T2 处理组还去除了一些细菌目，如梭菌目（Clostridia）、寡养单胞菌目（Oligoflexia）和浮霉菌目（Planctomycetes）。在属水平上，实验结束时，T3 处理组中硝化螺旋菌属（Nitrospira）的相对丰度显著低于 SP 和 T2 处理组，而黄杆菌属（Flavobacterium）和交替单胞菌科（Alteromonadaceae）的细菌相对更丰富。
Venn 图分析表明，SP 和 T1 处理组水箱间共享 ASV 的百分比在 D30 时显著增加，而三个处理组在 D30 时的核心微生物群比例低于初始水平。
综合研究结果和讨论，该研究有力地证实了水箱历史与补水后水体微生物群落之间存在紧密联系。SP 处理对消除微生物群落差异效果不佳，而 T2 处理虽然能消除水箱历史的影响，但会导致微生物丰富度下降和群落失衡，尤其是参与氮循环的微生物群落。相比之下，T1 处理通过混合生物滤池介质，既能保持较高的微生物丰富度，又能使生物膜再污染更加均匀，从微生物角度来看与初始系统最为相似，更有利于维持系统的运行条件（如氮循环和系统弹性）。因此，T1 处理被选为最可靠的清洁和标准化方案，为后续 RAS 微生物群落研究奠定了坚实基础。
这项研究意义非凡，它首次详细描述了水箱历史对微生物群落的影响，并提供了预防生物膜再污染的有效措施。研究成果为 RAS 的优化管理提供了科学依据，有助于提高水产养殖的效率和质量，保障鱼群健康，推动可持续水产养殖的发展，为水产养殖领域的研究和实践开辟了新的道路。
