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为解决凡纳滨对虾养殖中副溶血弧菌(V. parahaemolyticus)引发的病害及抗生素耐药问题,研究人员开展生物絮团密度与芽孢杆菌 NP5 对虾抗 V. parahaemolyticus 的影响研究。发现 15 mL/L 絮团密度抑菌、增强免疫效果最佳,为虾类健康养殖提供新方向。
凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)作为全球最重要的水产养殖品种之一,其养殖产业长期面临副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)引发的病害威胁,尤其是急性肝胰腺坏死病(AHPND),给全球虾农造成了高达 440 亿美元的经济损失。随着细菌对抗生素耐药性问题的加剧,寻找无抗生素的病害防控策略成为当务之急。在此背景下,生物絮团技术因其通过调节碳氮比(C/N)将氮废物转化为微生物生物质、改善水质并具备生物防控潜力,成为水产养殖领域的研究热点。然而,生物絮团的密度是否会影响其对病原菌的抑制效果及对虾的免疫调节作用尚不明确。
为探索生物絮团在凡纳滨对虾抗副溶血弧菌感染中的应用潜力,来自印度尼西亚茂物农业大学(Bogor Agricultural University)的研究团队开展了相关研究。研究通过在生物絮团系统中添加芽孢杆菌 NP5(Bacillus sp. NP5),设置 5、10、15 mL/L 三种絮团密度,评估其对副溶血弧菌的抑菌效果、抗生物膜活性、虾的生长性能及免疫反应(包括总血细胞计数 THC、吞噬活性 PA、呼吸爆发 RB 和酚氧化酶活性 PO 等),旨在确定最优絮团密度以提升虾类抗病能力。研究成果发表在《Comparative Immunology Reports》。
研究主要采用了以下关键技术方法:一是通过体外实验,利用硫代硫酸盐 - 柠檬酸盐 - 胆盐 - 蔗糖(TCBS)培养基测定不同密度生物絮团悬浮液和滤液对副溶血弧菌的生长抑制作用,采用结晶紫染色法评估抗生物膜活性;二是在体内实验中,将初始体重 0.52±0.16 g 的凡纳滨对虾养殖于 33.3 L 水族箱(密度 3000 尾 /m3),进行副溶血弧菌(103 CFU/mL)攻毒实验,监测虾体和水体中的病原菌密度,测定生长性能指标(特定生长率 SGR)和免疫参数;三是运用统计学方法(ANOVA 和 Tukey 检验)分析数据差异,通过回归模型预测最优絮团浓度。
水质监测结果
研究显示,各生物絮团处理组的总氨氮(TAN)、亚硝酸盐和硝酸盐水平均低于对照组,表明生物絮团能有效降低水体中氮废物含量。溶解氧(DO)、pH 和盐度维持在适宜凡纳滨对虾生长的范围内(DO 4.7–6.2 mg/L,pH 6.9–7.9,盐度 31–34 g/L),且絮团体积与设定密度一致,验证了实验系统的稳定性。
抑菌与抗生物膜活性
体外实验表明,15 mL/L 生物絮团悬浮液对副溶血弧菌的抑制率最高达 46.36%,显著优于 5 mL/L 和 10 mL/L 组(p<0.05)。滤液处理虽抑制率较低(10.22–15.21%),但仍显示出一定抑菌效果。抗生物膜实验中,15 mL/L 悬浮液对生物膜的抑制率达 45.16%,证实其能有效阻止病原菌黏附定植。
生长性能分析
尽管不同絮团密度组间生长性能无显著差异,但生物絮团系统整体表现出比对照组更高的特定生长率(SGR)和终末体重(Wt)。例如,15 mL/L 组 SGR 为 5.53±0.23%,显著高于阳性对照组(2.36±0.24%),表明生物絮团可通过提供天然饵料改善虾类生长。
免疫反应与存活情况
15 mL/L 絮团密度组在攻毒后第 11 天和第 21 天的总血细胞计数(THC)、呼吸爆发(RB)和酚氧化酶活性(PO)均显著高于其他组(p<0.05),吞噬活性(PA)也有提升趋势。虾体病原菌密度检测显示,15 mL/L 组虾体中的副溶血弧菌密度(4.05±0.09 log CFU/g)显著低于阳性对照组(4.87±0.14 log CFU/g)。存活率方面,15 mL/L 组达 71.4±1.5%,较 5 mL/L 组(59.7±2.1%)和阳性对照组(低于 50%)显著提高,证实高絮团密度可增强虾体免疫防御。
研究结论表明,添加芽孢杆菌 NP5 的生物絮团系统可通过竞争营养与空间、分泌抗菌物质(如溴酚等)及干扰群体感应(QS)机制,有效抑制副溶血弧菌的生长和生物膜形成。15 mL/L 的絮团密度为最优水平,不仅能显著提升凡纳滨对虾的免疫应答(包括细胞免疫和体液免疫),还能通过改善水质和提供营养促进虾类健康生长。尽管回归分析预测 23 mL/L 可能为理论最优密度,但本研究首次明确了 15 mL/L 絮团在实际养殖中的抗病增效作用,为水产养殖中减少抗生素依赖、实现可持续病害管理提供了重要技术支撑。未来研究可进一步探索更高絮团密度的应用潜力,以优化生物絮团技术在对虾养殖中的综合效益。