环境DNA/RNA在鲑鱼循环水养殖系统中非侵入性早期病原体动态监测的应用研究

本研究针对循环水养殖系统(RAS)中病原体持续存在和疾病暴发的难题，创新性地采用环境DNA/RNA(eDNA/eRNA)水样检测技术，系统监测鲑鱼鳃痘病毒(SGPV)、传染性鲑鱼贫血病毒(ISAV-HPR0)等五种病原体动态。研究发现水样与组织样本对SGPV和ISAV-HPR0检测具有强相关性(rs>0.74)，证实eRNA可替代eDNA用于病原监测，为RAS系统提供了一种非致死性、早期预警的生物监测方案。

　　

在鲑鱼养殖业快速发展的背景下，循环水养殖系统(RAS)因其节水环保优势成为产业新宠。然而这种封闭系统却成为病原体滋生的温床——低水交换率和高有机负荷使鲑鱼鳃痘病毒(SGPV)、传染性鲑鱼贫血病毒(ISAV-HPR⁰)等病原体持续存在，导致高达89%的死亡率。更棘手的是，传统监测需宰杀大量鱼类采集组织样本，既违背动物福利又增加成本。面对这些挑战，法罗群岛食品与兽医局的Dhiraj Krishna团队在《Aquaculture》发表创新研究，探索通过检测养殖水中的环境核酸(eDNA/eRNA)实现非侵入性监测。

研究团队在商业鲑鱼育苗场开展12周现场实验，采用0.45μm混合酯膜过滤水样，结合RNeasy 96试剂盒提取核酸，运用双重实时定量PCR技术同步检测SGPV、ISAV-HPR⁰、传染性胰腺坏死病毒(IPNV)、鱼类正呼肠病毒(PRV-1)和嗜冷黄杆菌(F. psychrophilum)五种病原体。通过比较不同滤膜类型和核酸提取试剂盒的效率，并采用Spearman相关性分析验证水样与组织样本的一致性。

病原体动态监测揭示，SGPV在系统B中引发急性感染，9天即达峰值(Cq=15.2±1.3)，伴随14%死亡率，组织病理学显示鳃上皮细胞凋亡和增生；而系统C呈现缓慢感染曲线。ISAV-HPR⁰在SGPV峰值后22天出现，其转录活性通过段7剪接变异体检测证实。值得注意的是，水样中SGPV与鳃拭子的强相关性(r_s=0.93-0.97)显著优于IPNV等系统性病原体。

技术对比实验显示，eRNA与eDNA对SGPV检测无显著差异(P>0.05)，但嗜冷黄杆菌检测中RNeasy PowerWater试剂盒使Cq值降低2.3个周期。混合酯膜与Durapore膜间无性能差异，但后者过滤体积减少约150mL。

这项研究首次证实eDNA/eRNA技术可准确反映RAS系统中SGPV和ISAV-HPR⁰的感染动态，其建立的Cq<25预警阈值已在实际养殖中成功应用。更突破性的是，通过单次水样分析即可实现DNA病毒、RNA病毒和细菌的同步检测，为水产养殖病原监测开辟了新范式。研究者特别指出，该方法对鳃部病原体的监测灵敏度高达93%，但对IPNV等系统性感染适用性有限，建议作为筛查工具配合确诊检测使用。

该成果不仅解决了RAS系统病原体监测的痛点，其建立的标准化流程更可推广至其他封闭式养殖系统。随着全球水产养殖向集约化发展，这种兼顾动物福利与经济效能的监测方案，或将重塑行业生物安全管理体系。研究团队强调，未来需进一步优化水样处理流程，并探索病原体载量与养殖参数的量化关系，以完善预警模型。