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为探究硬骨鱼类黏膜核心微生物群及其抗病毒机制，研究人员以大口黑鲈为模型，分析 LMBV 感染后肠道微生物组成，发现芽孢杆菌属（Bacillus spp.）丰度与症状轻度相关。通过 Bv 喂养实验及多组学分析，证实其通过调节脂质代谢中 DG 生成增强抗病毒能力，为鱼类抗病研究提供新方向。
在自然界中，脊椎动物的黏膜表面栖息着丰富多样的共生微生物群，它们在维持宿主稳态、抵御病原感染等方面发挥着关键作用。哺乳动物中，共生微生物群与黏膜免疫系统的互作机制已得到广泛研究，但在硬骨鱼类中，关于核心微生物群及其抵抗病毒感染的机制仍知之甚少。目前，尽管有研究强调了黏膜微生物群在控制硬骨鱼类病原体感染中的作用，但对于核心微生物群的组成及其如何赋予宿主抗病毒能力的具体机制，仍存在明显的知识空白。
为填补这一空白，中国科学院水生生物研究所的研究人员以大口黑鲈（Micropterus salmoides）为实验模型，开展了一系列研究。研究旨在明确硬骨鱼类黏膜核心微生物群的组成，并揭示其在抗病毒防御中的具体作用机制。通过构建大口黑鲈病毒（LMBV）感染模型，研究人员对感染后不同表型鱼类的肠道微生物群进行分析，并结合分离培养、喂养实验及多组学技术，深入探究了芽孢杆菌属（Bacillus spp.）在抗病毒过程中的作用及相关机制。研究结果表明，芽孢杆菌属可通过调节脂质代谢中甘油二酯（DG）的生成，增强宿主的抗病毒免疫能力。该研究为理解硬骨鱼类黏膜微生物群的功能及进化提供了新视角，相关成果发表在《Microbiome》。
研究中主要采用了以下关键技术方法：首先，通过 16S rRNA 测序分析不同表型大口黑鲈肠道微生物群的组成差异；其次，从大口黑鲈肠道分离鉴定出贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis，Bv），并进行喂养实验，观察其对宿主生长性能、免疫酶活性及抗病毒能力的影响；此外，运用转录组学、代谢组学等多组学技术，分析 Bv 作用下宿主基因表达和代谢物的变化，揭示其作用机制；最后，通过体外细胞实验和体内喂养实验，验证 DG 在抗病毒过程中的作用。
LMBV 感染诱导不同临床症状及肠道微生物群紊乱
研究人员通过浸泡感染法构建 LMBV 感染模型，发现感染鱼出现脾脏肿大、皮肤溃疡等典型症状，且约 40% 鱼死亡。根据病理表型将感染鱼分为轻度（Mild）和重度（Severe）组，qPCR 显示重度组肠道 LMBV 载量更高，肠道组织学检查显示重度组肠绒毛细胞脱落。荧光原位杂交和流式细胞术表明，感染组肠道微生物丰度显著增加，重度组尤甚，提示 LMBV 感染引发免疫反应并扰乱肠道微生物群。
芽孢杆菌属介导大口黑鲈早期抗病毒免疫反应
16S rRNA 测序分析显示，轻度组芽孢杆菌属丰度显著高于对照组和重度组，而重度组致病细菌如气单胞菌属（Aeromonas）丰度增加，益生菌如乳杆菌属（Lactobacillus）减少。从肠道分离的 Bv 菌株表现出抑制病原菌生长及产消化酶的能力，提示其可能通过抑制病原菌和促进营养吸收发挥作用。
Bv supplementation 增强宿主生长性能及抗病毒能力
喂养实验表明，Bv supplementation 显著降低饲料系数，提高增重率和特定生长率，改善肠道绒毛结构，增强消化酶（如胰蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶）和免疫酶（如超氧化物歧化酶、溶菌酶、酸性磷酸酶）活性。腹腔注射 LMBV 后，Bv 组死亡率低于对照组，各组织 LMBV 载量显著降低，病理表型改善，表明 Bv 可增强宿主抗病毒能力。
Bv supplementation 诱导肠道不同区段免疫反应差异
转录组测序显示，Bv supplementation 后，前肠（FG）、中肠（MG）、后肠（HG）均有差异表达基因，免疫相关基因和代谢相关基因显著上调。KEGG 富集分析表明，免疫相关通路如 B 细胞受体信号通路、NF-κB 信号通路在中肠和后肠富集，提示中肠和后肠是 Bv 诱导肠道免疫的潜在靶点。
Bv supplementation 影响共生微生物群的组成和结构
16S rRNA 测序显示，Bv supplementation 增加后肠微生物丰富度，厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidota）丰度增加，变形菌门（Proteobacteria）减少，致病细菌如气单胞菌属丰度降低，益生菌如 Cetobacterium 和芽孢杆菌属丰度增加，表明 Bv 可调节肠道微生物群结构，促进有益菌生长。
Bv supplementation 调节肠道代谢功能
代谢组学分析显示，Bv supplementation 后，前肠、中肠、后肠代谢物组成差异显著。后肠中 DG、磷脂酰胆碱（PC）等代谢物上调，富集于亚油酸代谢、甘油磷脂代谢、NF-κB 信号通路等。相关性分析表明，芽孢杆菌属与后肠 DG 呈正相关，基因组分析显示 Bv 可产脂肪酶调节脂质代谢和 DG 生成。
DG 增强大口黑鲈抗 LMBV 感染的保护作用
体外实验中，DG 孵育 EPC 细胞显著增强抗病毒基因（如 ifnα、isg15、mx）表达，减少 LMBV 感染引起的细胞病变，降低病毒载量。体内实验显示，DG 喂养组 LMBV 感染后死亡率降低，各组织病毒载量减少，肠道病理损伤减轻，表明 DG 在抗病毒过程中起重要作用。
研究结论表明，芽孢杆菌属是硬骨鱼类抵抗病毒感染的核心微生物群，其通过调节脂质代谢中 DG 的生成，激活 NF-κB 等信号通路，增强宿主黏膜抗病毒免疫。该研究首次在硬骨鱼类中证实益生菌作为核心微生物群在调节微生物稳态和黏膜免疫中的保守功能，为理解脊椎动物微生物群与宿主互作的进化提供了新证据，也为鱼类抗病育种和益生菌应用提供了理论依据。
