环境因子调控副溶血弧菌VTc毒素合成及对虾高致死性弧菌病爆发的机制研究

本研究针对高致死性弧菌病(HLVD)的防控难题，系统探究了温度、pH、盐度和营养供给对副溶血弧菌(VpHLVD)生长及其新型VTc毒素合成的调控规律。发现35℃高温可显著抑制VTc毒素合成，而温度骤降结合水体更换会触发HLVD爆发，为对虾养殖中通过环境调控预防该病提供了关键科学依据。

　　

近年来，对虾养殖业面临一种新型致命性疾病的威胁——高致死性弧菌病（HLVD，又称透明幼体病）。该病自2019年底在中国东南沿海首次暴发后迅速蔓延，主要感染南美白对虾（Penaeus vannamei）的后期幼体，可在数日内导致超过90%的死亡率，患病个体呈现空肠空胃和肝胰腺发白等典型症状。更令人担忧的是，近期该病已蔓延至早期养成阶段，成为对虾养殖业的重大威胁。

HLVD主要由携带VTc毒素编码质粒的特定副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus, Vp_HLVD）菌株引起。VTc毒素是一种新型Tc毒素，由TcA、TcB和TcC亚基组成的大型蛋白复合物，其中TcA同源五聚体形成细胞穿透装置，将细胞毒性成分（TcC亚基的C末端）转入靶细胞。研究表明，纯化的VTc毒素可直接导致对虾出现HLVD病变，而敲除VTc毒素基因或消除毒素编码质粒可完全消除Vp_HLVD的致病能力。

与许多细菌一样，弧菌产生毒素的能力受到环境因素的显著影响。例如，霍乱弧菌在进入宿主后能感知温度、pH、渗透压、氧气可用性和胆汁等环境因素的变化，并调控毒力因子的产生。同样，引起急性肝胰腺坏死病（AHPND）的副溶血弧菌中，PirAB毒素的合成受温度变化和群体感应（QS）系统的调控。然而，作为一种新发疾病，HLVD暴发与环境因素之间的关系尚未被探索。

为此，研究人员在《Aquaculture Reports》上发表了一项研究，系统分析了温度、pH值、盐度和营养供应对Vp_HLVD生长和VTc毒素生物合成的影响，并探索了触发疾病暴发的关键环境因素。研究采用来自厦门市翔安新荣腾水产有限公司的南美白对虾后期幼体（PL6～10），并通过qPCR检测确保其无常见病原体感染。实验菌株vp-HL-202005分离自2020年HLVD患病对虾，保藏于中国海洋微生物菌种保藏管理中心。关键技术方法包括：在不同环境条件下培养细菌并绘制生长曲线；通过SDS-PAGE和ImageJ软件定量分析VTcA亚基的表达；设计浸染挑战实验，通过温度转换和水体更换模拟养殖环境变化，并用qPCR监测病原菌数量及对虾死亡率。

3.1. 温度、pH、盐度和营养可用性对Vp_HLVD生长和毒素产生的影响

研究人员通过控制变量法培养Vp_HLVD菌株vp-HL-202005，发现该菌在25–35℃、pH 6–9、盐度5–30‰的营养丰富培养基中生长良好。但VTc毒素合成的最适条件更为苛刻：最适温度为25–30℃，pH 6–9，盐度5–30‰。低于或高于此温度范围（如20℃或35–40℃）会显著抑制毒素合成。营养供应减少也呈剂量依赖性抑制细菌生长和毒素产生。这些结果表明，养殖池中常见的盐度、pH和营养水平通常处于适宜范围，而温度可能是调控HLVD暴发的关键因素。

3.2. 最适生长条件下VTc毒素的积累

在30℃ LB培养基中培养72小时，细菌在12–24小时进入稳定期，随后进入衰亡期。值得注意的是，VTc毒素从6小时开始产生并随时间持续积累，即使在细菌衰亡期也未减少，72小时达到最高水平。这说明毒素一旦合成便能在环境中持久存在，增加了潜在风险。

3.3. 不同温度对Vp_HLVD感染和致病性的影响

通过浸染挑战实验发现，在30℃和33℃下，vp-HL-202005在养殖水中增殖至10⁴ CFU/mL，导致72小时内对虾死亡率超过95%。而在35℃下，细菌生长被抑制，死亡率低于20%。这一发现与实验室培养条件下35℃仍能良好生长但不产毒的现象不同，提示真实养殖环境中的微生物群落和宿主因素可能影响了病原菌行为。

最关键的是温度转换实验：当先将对虾在35℃下暴露于Vp_HLVD 72小时（细菌数量降至10¹-10² CFU/mL，死亡率<20%），然后同时降低温度至30℃并更换水体，细菌迅速增殖至10⁴ CFU/mL，72小时内死亡率超过95%。而仅降低温度不更换水体，细菌数量继续下降，死亡率未显著增加。这表明温度骤降结合水体更换造成的环境扰动是触发HLVD暴发的关键因素，可能通过改变微生物群落结构为Vp_HLVD提供了生态位优势，或对宿主造成应激削弱其免疫力。

4. 讨论

本研究首次系统揭示了环境因子对HLVD致病弧菌生长和VTc毒素生物合成的调控作用。结果表明，虽然Vp_HLVD在35℃实验室条件下能够生长，但在养殖环境中该温度能抑制其增殖和致病性。养殖池中常见的盐度、pH和营养条件通常处于适宜范围，而温度变化（特别是从育苗池的32–35℃到培育池的～30℃的转换）结合水体更换，可能是育苗-培育过渡期HLVD高发的原因。这与AHPND致病弧菌中毒素表达受温度转换调控，以及盐度和温度变化触发白斑综合征病毒（WSSV）从潜伏感染转为急性感染的现象相呼应。

该研究不仅深化了对Vp_HLVD生物学特性的理解，更重要的是为HLVD的防控提供了切实可行的策略：通过维持较高水温（35℃）可能抑制病原菌增殖，而在转换养殖阶段时避免同时进行温度骤降和水体更换，或采取必要预防措施，可有效降低疾病暴发风险。这些发现对保障对虾养殖业的可持续发展具有重要实践意义。