【摘 要】
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凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)是我国重要的海产品之一,养殖规模宏大,但育苗期间,易受病毒、弧菌等致病微生物感染,养殖成功率仅6-7成。生产中常用抗生素作为防控手段,但其诱发的药物残留可导致一系列食品安全问题,故寻求绿色无抗的方法为大势所趋。益生菌制剂为不二之选。乳酸菌和蛭弧菌作为水产养殖益生菌,具有净化水质、平衡菌群、促生长等作用,但基于LC-MS代谢组学探讨它们在育苗中的
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凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)是我国重要的海产品之一,养殖规模宏大,但育苗期间,易受病毒、弧菌等致病微生物感染,养殖成功率仅6-7成。生产中常用抗生素作为防控手段,但其诱发的药物残留可导致一系列食品安全问题,故寻求绿色无抗的方法为大势所趋。益生菌制剂为不二之选。乳酸菌和蛭弧菌作为水产养殖益生菌,具有净化水质、平衡菌群、促生长等作用,但基于LC-MS代谢组学探讨它们在育苗中的应用研究尚欠缺。本研究以凡纳滨对虾仔虾(PL 7-8)为研究对象,以唾液乳杆菌GZPH2和蛭弧菌BDN-1F2为益生菌,运用细菌培养学、非靶向代谢组学和微生物组学,研究比较了益生菌对养殖水质和虾苗代谢的影响,获得如下结果:(1)唾液乳杆菌和蛭弧菌均可提高虾苗生长效率,在实验全程不换水的条件下,后者还可显著提高虾苗存活率。此外,两者也可显著降低水体可培养总菌(TCBC)密度,但又有差别:唾液乳杆菌抑制产H2S细菌生长,蛭弧菌则抑制弧菌生长,尤其是绿弧菌。(2)应用UHPLC-Q Exactive非靶向代谢组学,研究了唾液乳杆菌和蛭弧菌对虾苗代谢的影响。通过与数据库比对,正负离子模式共鉴定注释了698个代谢物。多元统计学分析和单变量统计学分析显示,唾液乳杆菌引起虾苗机体响应程度较蛭弧菌强。在VIP值大于1、p值小于0.05阈值下,第0天和第7天组间显著差异代谢物分别为145个和197个。聚类分析显示,唾液乳杆菌显著增加了抗氧化物质如小肽和苯类化合物的合成,清除机体自由基,防止脂质过氧化。特别是,唾液乳杆菌促进了利于虾苗蜕皮和生长的次级代谢物如法尼基半胱氨酸和泛酸等合成。蛭弧菌则显著增加了与能量代谢有关的脂类化合物合成,如饱和脂肪酸和酰基肉碱,进而促进生长。KEGG通路富集分析显示,唾液乳杆菌通过调控氨基酸代谢,如氨酰-t RNA合成、蛋白质消化吸收和ABC转运蛋白等,促进营养吸收;同时通过调控与炎症相关的代谢通路,如甘油磷脂代谢、花生四烯酸代谢和PPAR信号通路,以减轻炎症,维持机体内稳态。蛭弧菌则通过调控与能量代谢相关的通路,如赖氨酸降解和脂肪酸降解,改善虾苗存活与健康。(3)基于Spearman相关分析,构建了养殖水质、生长性能、菌群和差异代谢物之间的关联网络,并运用线性回归分析量化了三态氮、生长参数和差异代谢物之间的关系。相关分析表明,养殖水质、菌群、代谢物和生长性能之间存在重复显著相关性(p<0.05);回归分析则揭示了氨氮为甘油磷脂代谢和嘌呤代谢紊乱的影响因素。乳酸菌组水体中三态氮浓度显著上调(p<0.05),水体和肠道可培养弧菌等潜在致病菌也上调;结合微生物组学分析结果,获知Vibrio、Yangia等上调,引起虾苗炎症应激反应,在代谢表型上体现为甘油磷脂、核苷及核苷酸下调,类二十烷酸及尿酸上调,但同时也发现代谢物如鞘氨醇-1-磷酸、二肽、类固醇及其衍生物、泛酸等,与生长性能PTLG、TWG和SGR呈显著正相关。蛭弧菌组水体中三态氮浓度与对照组无显著差异(p>0.05),水体和肠道可培养弧菌等潜在致病菌下调;结合微生物组学分析结果,获知Paracoccus、unclassified_f_Rhodobacteraceae等益生菌上调,稳定虾苗甘油磷脂和鞘脂代谢,同时也发现代谢物如酰基肉碱和饱和脂肪酸,与SR呈显著正相关。“养殖水质-生长性能-肠道菌群-差异代谢物”关联网络分析显示,水质参数NH3-N,生长参数TWG、SGR,优势菌属unclassified_f_Rhodobacteraceae、Acinetobacter、Taeseokella、Brevundimonas、Yangia和Vibrio,差异代谢物Phytosphingosine-1-P、Palmitoyl Ethanolamide、N-palmitoyl taurine、Tyrosyl-Proline、Ribothymidine和5-O-beta-D-Xylopyranosyl-L-arabinose对网络的贡献较大。该网络虽不是因果关系,但为凡纳滨对虾虾苗培育中重要影响因子关联提供了直观的可视化。综上可知,唾液乳杆菌GZPH2和蛭弧菌BDN-1F2均可调控菌群结构,改变虾苗代谢,促进其生长;但在维持水质、平衡菌群和控制弧菌上,在本研究不换水的条件下,蛭弧菌则强于唾液乳杆菌。本研究结果为虾苗培育时施用益生菌的种类及方式提供了参考,也为日后益生菌复合施用,如唾液乳杆菌结合光合细菌的使用提供思路,具有一定的现实意义。
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