《Aquaculture Reports》:Inhibitory effects of cells and culture filtrate of the epiphytic dinoflagellate Fukuyoa koreensis on the parasitic ciliate Miamiensis avidus
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摘要:本研究检测了13种微藻(microalgae)及其培养滤液对养殖大菱鲆(olive flounder,Paralichthys olivaceus)主要病原——盾纤目纤毛虫 Miamiensis avidus(嗜食迈阿密纤虫,scuticociliate
摘要:本研究检测了13种微藻(microalgae)及其培养滤液对养殖大菱鲆(olive flounder,Paralichthys olivaceus)主要病原——盾纤目纤毛虫 Miamiensis avidus(嗜食迈阿密纤虫,scuticociliate)的抑制效应。在受试种类中,附生甲藻 Fukuyoa koreensis(朝鲜福冈甲藻)表现出最强的抑制活性,能使 M. avidus 细胞密度降至接种初始浓度以下,且其稀释培养滤液仍具显著抑制作用;相比之下,同样产麻痹性贝毒(paralytic shellfish toxin,PST)的 Alexandrium catenella 与 Centrodinium punctatum 对 M. avidus 生长无抑制效果。以大菱鲆幼鱼进行毒性测试发现,F. koreensis 培养滤液处理后未见明显致死效应或行为异常,虽肝脏热休克蛋白70(heat shock protein 70,Hsp70)表达上调提示存在轻微生理应激。综上,F. koreensis 培养滤液可有效抑制 M. avidus 生长,且对大菱鲆幼鱼无急性毒性,表明其作为控制养殖系统中盾纤虫病(scuticociliatosis)的生物制剂具潜在应用价值,后续需鉴定活性化合物并阐明其作用机制。
论文解读:
《Aquaculture Reports》刊载的此项研究针对养殖大菱鲆(olive flounder,Paralichthys olivaceus)中由致病纤毛虫 Miamiensis avidus(嗜食迈阿密纤虫,一种scuticociliate——盾纤目纤毛虫)引发的高致死性盾纤虫病(scuticociliatosis,由自由生活单细胞盾纤纤毛虫引起的寄生虫性疾病),现行防控依赖抗生素(如阿莫西林、庆大霉素、土霉素等)及化学药物(如甲醛、过氧化氢),存在药物残留与生态安全隐患,亟需安全替代方案。已有研究表明产麻痹性贝毒(paralytic shellfish toxin,PST)的甲藻 Alexandrium andersonii 细胞及滤液可使盾纤虫裂解,提示微藻化感物质(allelochemicals,藻类释放的具有化学防御功能的次级代谢产物)可能作为生物防治剂。附生甲藻 Fukuyoa koreensis 与 Gambierdiscus 近缘并可产生雪卡毒素(ciguatoxin,CTX)与刺尾鱼毒素(maitotoxin,MTX),但其对原生生物的化感抑制效应尚未见报道。研究人员因此筛选13种甲藻/微藻及其滤液对 M. avidus 的抑制能力,锁定 F. koreensis 开展剂量—效应测试,并以大菱鲆幼鱼评估滤液安全性,探讨其作为盾纤虫病生物防控剂的可行性。
主要关键技术方法:研究人员从韩国微藻保藏中心(Korean Microalgae Culture Collection,KMCC)获取13种微藻株(含 F. koreensis KMCC?2399),以f/2?Si培养基培养至指数期;分离藻细胞(截留于3 μm滤膜)与培养滤液(filtrate),设原液(×1)与1/2稀释液分别与 M. avidus(分离自感染大菱鲆脑组织,异养培养于添加比目鱼粉的f/2?Si海水培养基)共培养,以初始接种密度1000 cells mL?1测定24 h与48 h相对细胞密度(relative cell density=各时点细胞数/初始细胞数×100%)评价抑制效果,经初筛后对 F. koreensis 滤液增设×1/4、×1/8梯度做10 d动态监测;取大菱鲆幼鱼(约10周龄)暴露于 F. koreensis 滤液(×1/8稀释)48 h后常规换水饲养2周记录死亡率与体表异常,取肝脏组织提取总RNA反转录为cDNA,采用实时荧光定量PCR(quantitative real?time PCR,qPCR)以延伸因子1α(elongation factor?1α,Ef?1α)为内参,检测热休克蛋白70(heat shock protein 70,Hsp70)相对表达量(2?ΔΔCt法)。
研究结果:
3.1. Growth responses of Miamiensis avidus exposed to microalgal cells and their filtered culture medium(M. avidus 暴露于微藻细胞及其过滤培养液后的生长响应)
研究人员将 M. avidus 分别与13种微藻细胞悬液及对应过滤培养液共培养,比较48 h相对细胞密度。结果显示多数产PST甲藻(Alexandrium catenella、Centrodinium punctatum)对 M. avidus 无抑制;而 F. koreensis 细胞处理组使 M. avidus 密度降至初始接种水平以下(负增长),抑制强度显著高于近缘附生甲藻 Gambierdiscus jejuensis 与 Ostreopsis sp.,且 F. koreensis 滤液组亦具同等抑制效果,表明抑制物质可分泌至胞外培养基,不依赖细胞物理接触。由此得出结论:F. koreensis 是13种受试微藻中对 M. avidus 抑制最强的种类,其抑制作用源于培养液中可溶性化感/毒性物质而非PST类毒素。
3.2. Growth responses of M. avidus at different dilution levels of the culture filtrates of Fukuyoa koreensis(不同稀释度 F. koreensis 培养滤液对 M. avidus 的生长响应)
研究人员用 F. koreensis 培养滤液设置×1(原液)、×1/2、×1/4、×1/8四个稀释度与 M. avidus 共培养10 d。对照组 M. avidus 于5 d内增殖至约初始6倍而后衰减;各处理组在5 d内均被抑制,其中×1与×1/2组于第2 d相对密度分别下降57%与35%,且抑制程度随滤液稀释而减弱但仍具剂量依赖性。由此得出结论:F. koreensis 培养滤液中存在热稳定或可溶性的抑制因子,其抑制效力与滤液浓度呈正相关,即使稀释至1/8仍可在短期内遏制 M. avidus 增殖。
3.3. Toxicity of culture filtrates of Fukuyoa koreensis to olive flounder juveniles(F. koreensis 培养滤液对大菱鲆幼鱼的毒性)
研究人员将大菱鲆幼鱼单次暴露于×1/8稀释 F. koreensis 滤液,观察2周。对照组与处理组各出现1尾死亡(第10 d),无行为异常或体表损伤;qPCR检测显示处理组肝脏 Hsp70 mRNA 相对表达量显著高于对照组(p<0.05),提示轻度应激但无急性毒性。由此得出结论:试验所用浓度 F. koreensis 培养滤液对大菱鲆幼鱼无致死或致畸急性毒性,Hsp70上调反映低水平环境应激,整体符合水产应用安全初步要求。
讨论与结论翻译:
本研究首次报道附生甲藻 F. koreensis 的化感/毒性分泌物可抑制致病盾纤虫 M. avidus 生长,其培养滤液在有效抑制浓度下对大菱鲆幼鱼无急性毒性,具备作为养殖系统盾纤虫病生物防控剂的潜力。抑制活性并非源于麻痹性贝毒(PST),可能是 F. koreensis 分泌的雪卡毒素(CTX)类或新型化感化合物;细胞组与滤液组抑制效果相当,区别于浮游甲藻需靠物理接触的杀纤毛虫模式,符合附生甲藻低机动性的生物学特征。今后需鉴定活性成分、明确作用机理、评估成鱼毒性及活性物质在鱼体内的生物富集风险(因 F. koreensis 有产CTX/MTX潜能),并建立底栖甲藻大规模培养工艺以实现实际应用。