香港牡蛎（Crassostrea hongkongensis）及周边水体中微生物群落和潜在人类病原菌的季节动态

《Applied and Environmental Microbiology》：Seasonal dynamics of microbial communities and potential human pathogens in Crassostrea hongkongensis and ambient water in southern China

　　

牡蛎是全球广受欢迎的生食海产品，但其受到人类病原菌的污染构成了重大的公共卫生风险。然而，对于香港牡蛎（Crassostrea hongkongensis）宿主相关微生物群的季节动态以及病原菌积累的环境驱动因素仍知之甚少。在此，研究人员采用16S rRNA扩增子测序技术，对中国南部北海和湛江两地为期一年、每季度采样的香港牡蛎鳃和肠道微生物群进行了分析。12月份，两地牡蛎相关细菌群落出现了显著分化。关键细菌科，如毛螺菌科（Lachnospiraceae）和穆里巴库拉菌科（Muribaculaceae），其相对丰度表现出显著的时间波动，提示它们可能在维持牡蛎体内细菌群落稳定性方面发挥作用。这些微生物群变化与叶绿素a（chlorophyll a）和pH等环境参数显著相关。同时，研究人员采用平板计数法对五种食源性病原菌和总活菌数进行了定量。弧菌（Vibrio）在牡蛎组织中的检出频率高于周围海水。病原菌相关的扩增子序列变异（ASV）对pH和叶绿素a的变化表现出强烈响应，而可培养的创伤弧菌（Vibrio vulnificus）丰度与温度和硝酸盐呈显著负相关。高通量测序与基于培养的方法相结合，为自然海水养殖条件下牡蛎体内病原菌的动态提供了全面见解。该研究为牡蛎相关微生物生态系统中的相互作用提供了有价值的生态学见解，有助于加深对其动态及公共卫生意义的理解。

**研究背景与目的**

香港牡蛎（Crassostrea hongkongensis）是我国南方重要的经济养殖贝类，主要分布于广东、广西沿海，年产量约200万吨，同时在水体净化和水质维持中发挥关键作用。然而，牡蛎作为滤食生物，可能在其组织中富集人类病原菌，而生食牡蛎的流行增加了食源性疾病暴发的风险。此前，关于香港牡蛎相关微生物群落的季节动态、潜在人类病原菌的积累规律及其环境驱动因素仍缺乏系统认知。为填补这一空白，研究人员在广西北海和广东湛江两个商业养殖区开展了一项为期一年的纵向调查，旨在揭示牡蛎鳃和肠道微生物群落的季节演替规律，并评估病原菌污染风险。该论文发表在《Applied and Environmental Microbiology》。

**主要技术与方法**

研究人员于2023年6月、9月、12月和2024年3月，在中国广西北海（外海区域）和广东湛江（内海区域）采集同一品系成年香港牡蛎及周围水样（水深1–3 m）。对鳃和肠道组织（每3只个体混合为一个复合样本）及水样（每样5个重复）提取DNA，扩增16S rRNA基因V3–V4区，在Illumina NovaSeq平台测序。序列经QIIME2和DADA2流程处理为扩增子序列变异（ASV），随后进行α/β多样性、LEfSe差异分析及RDA/CCA环境关联分析。同时采用平板计数法对沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌、副溶血性弧菌和创伤弧菌进行定量，并通过PCR验证弧菌特异性基因；环境参数包括温度、盐度、pH、叶绿素a、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐和磷酸盐。

**研究结果**

*养殖水物理化学特征及牡蛎生物学特征*：环境参数测定显示，北海和湛江的水温、盐度、pH及营养盐浓度存在差异，但未达显著水平；两地牡蛎软组织占比随时间呈上升趋势，12月和3月体重相似。

*海水中的原籍细菌群落*：16S rRNA扩增子测序表明，海水微生物以变形菌门（Proteobacteria）、蓝细菌门（Cyanobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidota）和放线菌门（Actinobacteriota）为主；蓝细菌在6月和9月温暖时期丰度较高。

*香港牡蛎鳃和肠道相关微生物群落*：牡蛎肠道中厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）占优势，鳃中厚壁菌门最为丰富；目水平上，拟杆菌目（Bacteroidales）为主要类群，醋杆菌目（Acetobacterales）在6月牡蛎组织中丰度升高。

*不同样本类型间微生物多样性*：α多样性分析显示，水体微生物的Shannon指数和丰富度指数低于牡蛎鳃和肠道；β多样性分析表明鳃与肠道微生物群落更相似，但均与水体显著不同；牡蛎相关微生物群落随时间变化但比水体微生物群落更稳定，12月两地牡蛎群落差异最明显。

*微生物群落随时间的变化*：LEfSe分析识别出醋杆菌科（Acetobacteraceae）、毛螺菌科（Lachnospiraceae）、普雷沃菌科（Prevotellaceae）和穆里巴库拉菌科（Muribaculaceae）为牡蛎组织中的关键时间波动标志菌群。RDA/CCA分析显示，pH是影响水体和鳃微生物群落的主要环境因子，温度是影响肠道微生物群落的主要因子。

*香港牡蛎中潜在人类病原菌*：基于ASV比对病原数据库，牡蛎组织检测到加德纳菌属（Gardnerella）、棒状杆菌属（Corynebacterium）、梭杆菌属（Fusobacterium）、普雷沃菌属（Prevotella）和梭菌属（Clostridium）等潜在病原菌，且与海水中的病原ASV组成显著不同。

*平板法检测海水和牡蛎中的食源性病原菌*：平板计数显示牡蛎总活菌数最高可达10⁸ CFU/g，明显高于水样；副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）和创伤弧菌（Vibrio vulnificus）在牡蛎中的平均丰度在10⁴ CFU/g水平，且均高于海水；沙门氏菌仅少量样品检出，大肠杆菌检出率在北海样品中更高。

*病原菌与环境因子的关系*：Spearman相关分析显示，可培养创伤弧菌丰度与温度显著负相关；副溶血性弧菌在鳃中与盐度显著正相关，在肠道中与温度负相关；预测病原ASV与pH、叶绿素a、温度和硝酸盐显著相关。

**讨论与结论**

讨论部分指出，牡蛎相关微生物群落与周围海水群落存在显著差异，表明其具有宿主内源性特征。厚壁菌门和拟杆菌门的优势可能与其滤食摄食方式有关，关键菌科如醋杆菌科等可能参与维持微生物群稳定性。环境因子方面，pH和温度分别对鳃和肠道微生物群落影响最大。病原菌方面，可培养弧菌与环境因子的关系有别于部分已有研究，例如温度与弧菌丰度呈负相关，这可能与亚热带养殖环境的特异性有关。研究结论可概括为：为解决关于香港牡蛎相关微生物群落季节动态的关键认知空白、量化牡蛎组织中病原菌的潜在生物累积风险，并识别塑造微生物群落的关键环境驱动因子，研究人员开展了一项为期一年的纵向采样活动。这项研究提供了初步证据，表明牡蛎相关微生物群的结构和功能特征可能在介导宿主疾病抗性中发挥关键作用，有望深化对复杂自然海岸生态系统中微生物群落动态的理解。此外，这些发现为未来基于微生物群的生物治疗策略开发与优化奠定了基础，并为提升全球牡蛎养殖的疾病管理和可持续性提供了可行的见解。