益生菌Aliivibrio sp. VI2拮抗Moritella viscosa的分子机制：共培养与靶向转录组解析

本研究针对挪威水产养殖中由Moritella viscosa(M. viscosa)引发的冬季溃疡病，通过共培养实验和靶向转录组分析(RNA-seq)，揭示了益生菌Aliivibrio sp. VI2通过铁载体(aerobactin)竞争、抗菌物质分泌等非接触依赖机制抑制病原菌生长，并显著降低其对鲑鱼细胞(CHSE-214)的毒性，为水产益生菌开发提供了新靶点。

　　

在挪威开放水域养殖的大西洋鲑鱼(Salmo salar)中，冬季溃疡病已成为最棘手的健康威胁之一。这种由嗜冷菌Moritella viscosa(M. viscosa)引发的疾病，每年导致超过30%的养殖场遭受损失。更令人担忧的是，现有疫苗效果有限，而抗生素使用又受到严格限制。有趣的是，研究人员发现鲑鱼溃疡部位常伴随共生菌Aliivibrio spp.的存在，且其丰度与疾病严重程度呈负相关。这提示我们：这些看似普通的共生菌可能正在与病原菌展开一场肉眼看不见的"微观战争"。

来自挪威生命科学大学(Norwegian University of Life Sciences, NMBU)和Previwo AS的研究团队将目光锁定在一株具有益生潜力的Aliivibrio sp. VI2上。他们通过一系列精巧的实验设计，首次系统揭示了这种益生菌如何通过"化学武器"压制病原菌。这项发表于《Probiotics and Antimicrobial Proteins》的研究不仅为水产病害防控提供了新思路，更展示了微生物间相互作用的精妙复杂性。

研究人员运用了四大关键技术：跨菌株共培养生长曲线分析、鲑鱼胚胎细胞(CHSE-214)毒性保护实验、半透膜空间隔离培养系统以及靶向转录组测序(RNA-seq)。所有实验均在模拟冬季低温条件(4-10°C)下进行，使用来自挪威养殖场的三种M. viscosa临床分离株(代表不同克隆复合体CC1-3)作为对照。

共培养实验揭示生长抑制

在LB液体培养基中，当Aliivibrio VI2与M. viscosa等比例混合时，病原菌数量在24小时内骤降2个数量级(log)，72小时后完全消失。即便将益生菌比例降至1/10，三种M. viscosa菌株最终仍被完全清除。血琼脂平板交叉划线实验显示，Aliivibrio VI2的菌落会"覆盖"病原菌生长区域，并在接触线形成特殊抑制带。

非接触依赖的拮抗机制

通过12-14 kDa半透膜分隔培养系统，研究人员证实Aliivibrio VI2分泌的小分子物质(分子量<12 kDa)足以抑制53.1%的M. viscosa生长。扫描电镜(SEM)观察到益生菌分泌大量胞外囊泡(BEVs)，但这些囊泡单独使用时无显著抗菌效果。

细胞保护效应

在鲑鱼CHSE-214细胞感染模型中，M. viscosa使细胞存活率降至46%，而添加Aliivibrio VI2培养上清后，存活率回升至49.4%。值得注意的是，这种保护作用无论上清来自单独培养还是共培养均有效，但共培养上清效果更显著。显微镜观察显示，益生菌处理组的细胞虽仍存在伸长等应激形态，但避免了大规模裂解。

转录组揭示分子武器库

RNA-seq分析发现，共培养条件下Aliivibrio VI2有708个基因表达发生显著变化。最引人注目的是编码N(2)-citryl-N(6)-acetyl-N(6)-hydroxylysine synthase的基因表达上调6.9倍，该酶是铁载体aerobactin合成的关键限速酶。同时，多个铁-铁载体ABC转运蛋白(如Iron ABC transporter substrate-binding protein)表达提升1.4-3.7倍，TonB依赖性受体基因表达也增加1.9倍，构成了一套完整的"窃铁"系统。

这项研究首次系统阐释了Aliivibrio VI2通过多管齐下的策略对抗M. viscosa：一方面通过高产铁载体(aerobactin)剥夺病原菌的铁资源；另一方面上调抗菌物质合成基因(如抗生素生物合成单加氧酶)。尤为重要的是，这些机制不依赖物理接触，解释了为何该益生菌在实地应用中能有效降低冬季溃疡病发生率。

从更广阔的视角看，这项工作为理解海洋微生物生态互作提供了范例。就像陆地植物会通过根系分泌化学物质抑制竞争者一样，海洋细菌也演化出了精妙的化学战策略。未来，基于这些发现开发的新型益生菌制剂，或将帮助水产养殖业减少对抗生素的依赖，实现更可持续的发展。而Aliivibrio VI2展现的"以菌治菌"策略，也可能为其他动物乃至人类疾病的防控提供启发。