重组植物乳杆菌表达大口黑鲈铁调素的构建与评价：一种提升水产养殖抗病性和生长性能的新型绿色饲料添加剂

本研究针对水产养殖中抗生素滥用问题，创新性地构建了表达大口黑鲈铁调素(MsHep)的重组植物乳杆菌LP37-MsHep。通过优化TUFA启动子和分泌信号肽SP-PGH，实现了抗菌肽的高效胞外分泌。实验证实该重组菌能显著抑制嗜水气单胞菌等病原体，提升大口黑鲈存活率(76% vs 对照48%)，并通过调控FPN1、TNF-α等基因改善铁代谢和免疫功能。研究为水产养殖提供了兼具益生和抗菌功能的绿色替代方案，发表于《Microbial Cell Factories》。

　　

水产养殖业面临严峻挑战：高密度养殖模式下，出血病、烂鳃病等细菌性疾病频发，传统抗生素的滥用导致耐药性增强和环境残留。大口黑鲈(Micropterus salmoides)作为重要经济鱼种，其养殖过程中常受嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)等病原体威胁。寻找安全高效的抗生素替代品成为行业迫切需求。铁调素(Hepcidin)作为一种天然抗菌肽(AMP)，具有双重抗菌机制——既能破坏病原体细胞膜，又能通过铁代谢调控抑制细菌生长，但其体外表达成本高、稳定性差。

山东农业大学的研究团队创新性地利用植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)LP37作为表达载体，构建了重组菌株LP37-MsHep。该研究通过启动子优化、信号肽改造等技术，实现了大口黑鲈铁调素的高效分泌表达。实验证明，该重组菌不仅能作为益生菌促进鱼类生长，还能持续分泌活性抗菌肽，显著提升宿主抗病能力。相关成果发表在《Microbial Cell Factories》，为水产健康养殖提供了新思路。

研究采用四项关键技术：1) 比较四种启动子(TUFAa/COA/FBA/TUFA)驱动GFP报告基因的表达效率；2) 构建含核糖体结合位点(RBS)和分泌信号肽(SP-PGH)的重组载体pSIP403-MsHeps；3) 牛津杯法测定抗菌活性；4) 通过60天养殖实验评估生长性能，并采用半定量PCR(SQ-PCR)分析感染后组织细菌载量。实验使用初始体重7.09±0.61 g的大口黑鲈幼鱼，分为对照组、LP37组、重组LP37-MsHep组和商品化抗菌肽组。

启动子优化与重组菌构建
通过比较四种启动子驱动的GFP荧光强度，发现TUFA启动子活性最高(较次优FBA高1.8倍)。Western Blot证实重组菌能分泌分子量约3.5 kDa的成熟MsHep，胞外分泌效率达82%。

抗菌活性分析
牛津杯实验显示，重组菌上清对嗜水气单胞菌的抑菌圈直径达14.3 mm，显著高于原始菌株(P<0.05)。但对链球菌(Streptococcus agalactiae)等革兰氏阳性菌抑制作用有限，揭示铁调素的抗菌谱特性。

生长性能提升
60天饲喂实验表明，重组菌组终末体重(FBW)比对照组提高28.7%，饲料系数(FCR)降低0.31。肠道组织学显示，绒毛高度(VH)增加35%，肌肉层厚度(MT)增厚22%，证实其改善消化吸收的功能。

抗感染保护机制
感染嗜水气单胞菌后，重组菌组存活率较对照组提高58.3%。SQ-PCR显示脾脏细菌载量降低67%，血清铁浓度下降42%，同时铁转运蛋白FPN1表达上调3.2倍，验证了"铁调素-FPN轴"的抗菌机制。

免疫调节作用
qRT-PCR分析发现，重组菌能协同上调脾脏TNF-α(2.8倍)和MHC-II(3.1倍)表达，同时降低肾脏IL-10水平(61%)，形成促炎与抗炎的动态平衡。

该研究成功构建了兼具益生和抗菌功能的"双效"重组菌。其创新性体现在：1) 首次将鱼类铁调素与植物乳杆菌载体结合，实现抗菌肽的肠道原位分泌；2) 通过铁代谢调控和免疫激活双通路增强抗病力；3) 生长性能指标优于商品化抗菌肽。研究为水产养殖提供了可替代抗生素的绿色方案，每吨饲料添加成本可降低120-150元，具有重要应用价值。未来可进一步优化表达系统，拓展至其他经济鱼类的病害防控。