水产生物絮团微生物增强凡纳滨对虾对微塑料的抗性机制研究

针对水产养殖中微塑料(MPs)污染问题，研究人员通过对比清洁水与生物絮团(BFT)系统中凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)的生存率、免疫酶(如溶菌酶LYZ、多酚氧化酶PPO)活性及Na+/K+-ATPase等指标，发现BFT能显著提升虾类抗MPs能力，维持肠道菌群稳定性，但会降低虾青素含量。该研究为生态养殖提供理论支撑。

　　

随着全球水产养殖业的快速发展，微塑料(Microplastics, MPs)污染已成为威胁水生生物健康的新兴环境问题。这些直径小于5毫米的塑料颗粒，不仅会通过物理阻塞和化学毒性影响水生生物，还可能通过食物链进入人体。作为全球养殖量最大的甲壳类动物，凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)的MPs污染问题尤为突出。已有研究表明，MPs会在对虾的鳃、肠道和肝胰腺中积累，导致摄食、抗氧化、消化和免疫功能下降。然而，现有研究大多在实验室清洁水环境中进行，忽视了实际养殖环境中丰富的微生物群落可能对MPs毒性产生的调节作用。

针对这一科学问题，上海海洋大学的研究团队创新性地将生物絮团技术(Biofloc technology, BFT)引入MPs污染防控研究。BFT作为一种可持续的水产养殖模式，其核心是由有机质、微生物和无机质组成的絮状聚集体，其中细菌生物量占比高达70.80%。研究人员假设，BFT系统中的微生物可能通过改变MPs的理化性质，减轻其对养殖生物的毒性效应。

研究采用32-40 μm的荧光聚苯乙烯微球模拟MPs污染，设置清洁水和BFT系统两组处理，通过短期(2天)和长期(14天)暴露实验，结合改进的综合生物标志物响应(Integrated Biomarker Response, IBR)指数分析，系统评估了MPs对凡纳滨对虾的多层次影响。

关键技术方法包括：1) 使用荧光标记MPs进行示踪；2) 测定生存率(SR)、增重率(WGR)和特定生长率(SGR)等生长指标；3) 分析溶菌酶(LYZ)、多酚氧化酶(PPO)等免疫酶活性；4) 检测超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活力；5) 评估Na⁺/K⁺-ATPase活性变化；6) 采用16S rRNA测序分析肠道菌群结构。

研究结果显示：在生存率方面，清洁水组对虾的存活率(65.28% ± 8.67%)显著低于BFT处理组(p < 0.05)。免疫指标检测发现，BFT系统能有效维持LYZ和PPO等免疫酶的活性，而清洁水组则出现显著下降(p < 0.05)。在消化代谢方面，BFT组对虾的消化酶、抗氧化酶和Na⁺/K⁺-ATPase活性均保持稳定，显著优于清洁水组(p < 0.05)。微生物组分析揭示，BFT系统形成了稳定的水体和肠道微生物群落结构，对MPs暴露表现出显著抗性。

然而，研究也发现BFT处理会使对虾虾青素含量降低49.24%，导致体色变浅、持水能力和肌肉粘附性下降。在环境效应方面，虽然MPs会引起BFT系统中亚硝酸盐积累，但未观察到对虾类健康的显著影响。

该研究首次证实BFT系统可通过微生物调节缓解MPs对养殖对虾的毒性，为发展生态友好型水产养殖提供了重要理论依据。研究创新性地将实际养殖环境因素纳入MPs毒性评估，弥补了传统实验室研究的局限性。发现的虾青素降低现象提示，未来研究需平衡BFT的污染防控效应与产品品质的关系。这些发现对制定水产养殖中MPs污染防控策略具有重要指导价值，相关成果发表在环境科学领域权威期刊《Journal of Environmental Sciences》上。