这个,是虾发病的重要因素!养殖户,不能忽视!!!
一、肠道菌群与宿主健康,有重大意义
肠道菌群在维持宿主健康状态方面具有重要作用,因此,确定宿主肠道的微生物特征及其影响因素具有重要意义。对于水生动物来说,许多疾病都与宿主肠道菌群的生态失调有关。大量研究表明,水生动物肠道菌群受到饲料组成、营养水平和生长阶段的影响。
但以前的研究主要集中在评估水生动物肠道微生物群是如何受到生物因素的影响,而忽略了非生物因素。到目前为止,关于非生物因素对水生动物肠道菌群影响的研究才刚刚开始。有研究表明,养殖水体盐度、氨和温度对水生动物肠道菌群有显著的影响。
南美白对虾是一种广盐性物种,可存在于广泛的地区,已成为世界上最有利可图的水产养殖物种之一。然而,虾类细菌性疾病如早期死亡综合征(EMS)、急性肝胰脏坏死病(AHPND)、肝胰脏坏死综合征(HPNS)、白便综合征(WFS)等的疾病频繁发生,每年在世界范围内造成巨大的经济损失。事实上,南美白细菌性疾病的发生与宿主肠道菌群的明显变化密切相。盐度是影响肠道细菌组成和健康状况的一个非常重要的非生物因子。有人甚至提出,在低盐度条件下养虾是对抗疾病问题和提高产量的一种方法。
本研究旨在探讨相对低盐度(LS)和相对高盐度(HS)条件下虾肠细菌特征的差异,主要问题如下:
(i)LS和HS条件下,虾肠道细菌特征的差异有哪些?
(ii)在LS和HS条件下,是什么塑造了虾肠道的细菌组成?
我们还首次尝试阐明在LS和HS条件下,虾的肠道细菌特征与宿主疾病暴发风险之间的关系。本研究结果可为研究影响水生动物肠道微生物群的非生物因素提供参考,并有助于我们提高虾类健康养殖方法。
二、研究材料与方法
本研究所采用的南美白对虾,从中国广东,海南,广西和福建省获取,采样虾池塘的大小相似(约3300m³),水深(约1.5m),每个池塘总投苗数量为20万尾,所有的虾均为养殖60天的虾,盐度分别为0‰<盐度;≤5‰盐分;5‰<盐度;<10‰盐度(对应于LS组和HS组),最终无菌解剖每个虾肠道,置于含PBS的2ml无菌离心管中,所有样本保存在−80℃,直到采用这些样本研究。
三、研究结果
1、LS和HS组的虾肠细菌多样性
本研究共鉴定出虾肠道细菌OTU5957个,其中LS组4630个,HS组5636个(图1)。其中,两组共有4309个OTU,LS组和HS组分别单独拥有OTU为321和1327个(图1A),说明两组OTU出较高的差异。
图1.比较LS和HS组中虾肠的细菌多样性。
2、LS和HS组的核心细菌类群
根据OTU发生的频率确定两组虾肠细菌群落的核心分类群。LS和HS组中的核心OTU被确定为43和65个OTU,分别占获得的所有肠道细菌序列的56.76和76.70%(图2)。在菌群水平上,LS组虾的肠核心细菌OTU为变形菌,蓝细菌,放线菌,绿弯菌,软壁菌,拟杆菌,梭杆菌和疣微菌(图2A),而对HS组观察到的则包括变形菌,蓝细菌,放线菌,糖乳杆菌,拟杆菌,梭杆菌,绿弯菌,软壁菌,厚壁菌,疣微菌和浮霉菌(图2B)。因此,两组虾的肠核心分类群彼此有不同。
图2.LS和HS组中,虾肠道核心OTU的丰度和组成。
3、HS组虾肠道中,有着丰富的机会病原体
在门水平上,变形菌门,蓝细菌,软壁菌门,拟杆菌,厚壁菌门,梭杆菌,绿弯菌,放线菌,螺旋体菌和疣微菌是虾肠道中10个最丰富的门(图3A)。在属水平上,弧菌(Vibrio)、光细菌(Photobacterium)、念珠菌(Candidatus Bacilloplasma)、希瓦氏菌属、海绵单胞菌(Spongiimonas)、聚球菌(Synechococcus)、气单胞菌(Aeromonas)、红杆菌(Rhodobacter)、丙烯单胞菌(propiigenium)和假单胞菌(Pseudomonas)是有虾肠10个最丰富属,与这些属两组之间变化的相对丰度(图3B)。特别有趣的是,在HS组虾肠道中,有较丰富的机会病原体(弧菌)。
图3.LS和HS组中虾肠的细菌种类
图4.LS和HS组中虾肠的细菌分类学比较
4、机会病原体是虾肠道相互作用的关键物种
所观察到的共相关性以阴性为主,LS组和HS组的相对阴性共发生率分别为97.40和89.35%(图5),说明LS组中虾肠道细菌群落的种间竞争活性明显较高。
图5.LS和HS组中,虾肠道细菌协作关系
5、控制虾肠道细菌聚集的生态过程
定量评价两组主要生态过程的相对贡献,以评价虾肠道细菌组成。结果表明,在LS组中,大约有一半的观测变异是由分散限制(45.87%)和同质选择(42.18%)过程引起的,而漂移过程仅造成10.91%的变异(图6A)。在HS组中,超过三分之一的变异归因于同质选择(44.51%)和分散限制(34.40%)过程,而生态漂移过程占观察到的变异的20.24%(图6)。
图6.LS和HS组中虾肠细菌组成的生态过程分析。
四、研究讨论
1、虾的肠道菌群不仅受生物因素的影响,还受到非生物因素(例如盐度、温度)的影响。我们的研究更加证明了,虾肠道细菌群落受到水体盐度的影响,在不同盐度养殖条件下,观察到不同的生物分类组成,核心类群和种类间相互作用的显着变化。
2、我们比较了在LS和HS条件下虾肠道核心细菌类群组成,发现虾肠道出现了不同的核心细菌类群、对于宿主,肠道核心微生物分类群可能会在早期产生,并且由于它们对肠道基本微生物功能做出了重大贡献,因此在养虾早期,在虾肠道内构建有益的细菌群落,对于养虾的中后期,有很大的益处。
3、在HS养殖条件下,一些机会性病原体是关键物种,在虾的肠道细菌种间相互作用中起着重要作用。 这些特征在一定程度上表明,在HS养殖条件下养殖的虾可能具有很高的疾病风险。此外,我们观察到,在HS条件下,虾肠中细菌种间相互作用的大多数与机会性病原体相关。
五、研究结论
在HS的养殖条件下,几种机会病原体是虾肠细菌间相互作用的关键物种。这表明了,在HS(高盐度)养殖条件下的虾,可能更容易爆发疾病。