十、噬菌蛭弧菌在蝦蟹健康養(yǎng)殖中的應(yīng)用
我國是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國,多年來蝦蟹產(chǎn)量居世界之首。然而,隨著蝦蟹養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展,水質(zhì)污染越來越嚴(yán)重,導(dǎo)致蝦蟹發(fā)病與死亡的損失也愈加觸目驚心,水質(zhì)污染與病害發(fā)生已經(jīng)成為制約蝦蟹健康養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。據(jù)研究與調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明,水質(zhì)污染已經(jīng)對蝦蟹生長、發(fā)育、繁殖及其產(chǎn)量與產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生了重要的不良影響,還導(dǎo)致了生物多樣性的降低;我國蝦蟹每月平均發(fā)病率和死亡率分別約高達(dá)14.03%-23.93%和3.92%-23.79%,由此造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)49.50億元。因此,如何進(jìn)行有效的養(yǎng)殖水體水質(zhì)與病害控制無疑是蝦蟹健康養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的巨大挑戰(zhàn)。
目前,利用微生物進(jìn)行水質(zhì)處理與病害防治業(yè)已證明是一種綠色環(huán)保、有效的病害防治技術(shù)與方法,在國內(nèi)外均有較多的報(bào)道。其中噬菌蛭弧菌作為一種具有先天獨(dú)特噬菌特性的寄生性細(xì)菌,在蝦蟹病害防治中逐漸嶄露頭角,已經(jīng)成為蝦蟹健康養(yǎng)殖的“新秀”。本文從噬菌蛭弧菌的噬菌機(jī)理入手,進(jìn)一步闡明了噬菌蛭弧菌作為一種新型生防菌劑所具有的獨(dú)特功效,以期加深我國蝦蟹養(yǎng)殖者對噬菌蛭弧菌的認(rèn)識,加快噬菌蛭弧菌制劑在我國蝦蟹健康養(yǎng)殖應(yīng)用中的推廣進(jìn)程。
一、噬菌蛭弧菌是一種具有先天獨(dú)特噬菌特性的獵食性細(xì)菌
自德國學(xué)者Stolp和Petzold(1962年)首次在德國的土壤中發(fā)現(xiàn)了這種以寄生和裂解細(xì)菌為生的噬菌蛭弧菌以來,國內(nèi)外學(xué)者相繼對其噬菌機(jī)理展開了研究。迄今已經(jīng)證實(shí),噬菌蛭弧菌對病原菌的作用方式為“穿入、穩(wěn)定、裂解”模型,即噬菌蛭弧菌首先通過化學(xué)趨避性識別并吸附宿主細(xì)菌,然后通過酶解和機(jī)械鉆孔等一系列反應(yīng),進(jìn)入宿主細(xì)菌的質(zhì)壁空間或細(xì)胞質(zhì),對宿主細(xì)胞進(jìn)行一系列的修飾與改造,同時(shí)進(jìn)行自身生物大分子合成,最終分裂形成子代蛭弧菌并釋放到宿主細(xì)胞外。
近年來,為了在基因與蛋白質(zhì)水平深入探索噬菌蛭弧菌的噬菌機(jī)理,Beck、Barel等學(xué)者(2005)研究了噬菌蛭弧菌在宿主體內(nèi)增殖時(shí)產(chǎn)生的蛋白與一些潛在的功能基因,發(fā)現(xiàn)外膜蛋白、蛋白酶基因很可能在其識別和裂解宿主菌的過程中起了非常重要的作用。這些研究為進(jìn)一步闡明噬菌蛭弧菌的噬菌機(jī)理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、噬菌蛭弧菌在蝦蟹健康養(yǎng)殖應(yīng)用中的獨(dú)特功效
1、噬菌蛭弧菌對蝦蟹病原菌的殺菌范圍廣,噬菌效果顯著
噬菌蛭弧菌與解淀粉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌等分泌抗菌肽、依枯草菌素等抑菌物質(zhì)的生防細(xì)菌不同,它主要以機(jī)械鉆孔與酶解的方式破壞病原菌細(xì)胞壁,從而達(dá)到殺菌的效果。噬菌蛭弧菌的這種作用方式也決定了其殺菌范圍比其他生防細(xì)菌更為廣泛。
大量研究結(jié)果表明,噬菌蛭弧菌幾乎能夠裂解蝦蟹常見的病原菌種類。例如,楊淑專和黃慶輝(1997)研究了噬菌蛭弧菌對蝦蟹病原菌的寄生作用后表明,噬菌蛭弧菌對非01霍亂弧菌、哈維氏弧菌、副溶血弧菌、鰻弧菌、梅氏弧菌、溶藻弧菌、河弧菌、氣單胞菌等共25株蝦蟹常見病原菌具有良好的噬菌活性。因此,通過向水體中潑灑噬菌蛭弧菌,可以廣泛降低水體中蝦蟹病原菌的種類與數(shù)量,從而減少了蝦蟹細(xì)菌性病害的發(fā)生率。
此外,噬菌蛭弧菌對病原菌的噬菌效果也極為顯著。楊莉等(2000)試驗(yàn)證實(shí)噬菌蛭弧菌能夠在5天使嗜水氣單胞菌含量下降103cfu/mL,在9天使嗜水氣單胞菌含量下降107cfu/mL。這些研究表明噬菌蛭弧菌消除致病菌的效率高,為進(jìn)一步在蝦蟹細(xì)菌性病害防治上推廣應(yīng)用提供了重要的臨床試驗(yàn)依據(jù)。
2、噬菌蛭弧菌噬菌條件較為寬松,適應(yīng)蝦蟹養(yǎng)殖水體環(huán)境能力強(qiáng)
蝦蟹養(yǎng)殖生長的pH、溫度范圍與噬菌蛭弧菌的噬菌條件基本相同。據(jù)研究表明,目前分離的噬菌蛭弧菌菌株對pH、溫度等環(huán)境因子的要求并不嚴(yán)格,其噬菌條件范圍一般為pH6.5-8.6和4℃-37℃。例如,邵桂元等(1995)研究發(fā)現(xiàn),噬菌蛭弧菌在4℃-37℃和pH6.0-8.0條件下對點(diǎn)狀產(chǎn)氣單胞菌有形成噬菌斑的能力;李戈強(qiáng)等(1998)試驗(yàn)也證明噬菌蛭弧菌在溫度10-35℃和pH6.5-8.6范圍內(nèi)對河流弧菌均有裂解作用,并進(jìn)一步指出在25-30℃和6.5-8.1范圍內(nèi)噬菌蛭弧菌對河流弧菌裂解活性最強(qiáng)。而且,Rice等(1998)試驗(yàn)也證實(shí),水體中的天然細(xì)菌含量完全可以保持噬菌蛭弧菌的生長。這些均說明噬菌蛭弧菌對蝦蟹養(yǎng)殖水體環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng),對溫度和pH的適應(yīng)范圍較寬松。
3、噬菌蛭弧菌能夠解決蝦蟹病原菌因出現(xiàn)耐藥性所導(dǎo)致的負(fù)面效應(yīng)
耐藥性是指病原體在反復(fù)接觸抗病原體藥物后,其反應(yīng)不斷減弱,以至最后能夠抵抗藥物而不被殺滅或抑制的現(xiàn)象。耐藥性的產(chǎn)生除了遺傳因素外,主要與養(yǎng)殖過程中長期使用某種藥物、用藥方法不當(dāng)以及病原體的異地傳播有關(guān)。病原菌耐藥性的產(chǎn)生,不僅會導(dǎo)致用藥量增加,提高養(yǎng)殖成本,而且還會造成環(huán)境與水產(chǎn)品污染,進(jìn)而危害人類健康。
研究表明,噬菌蛭弧菌是一種具有先天噬菌特性的寄生性細(xì)菌,其噬菌作用不因病原菌是否產(chǎn)生耐藥性而發(fā)生影響。本實(shí)驗(yàn)室曾觀察了噬菌蛭弧菌對耐沙拉沙星和新霉素的嗜水氣單胞菌的裂解作用,發(fā)現(xiàn)其對這些嗜水氣單胞菌耐藥菌株仍然具有良好的噬菌效果。因此,噬菌蛭弧菌是解決病原菌不斷產(chǎn)生耐藥問題的最佳選擇之一。
4、噬菌蛭弧菌具有水質(zhì)改良、增強(qiáng)免疫力與抗病菌感染三重功效
噬菌蛭弧菌作為一種寄生性細(xì)菌,除了具有良好的噬菌效果外,經(jīng)研究證實(shí)還具有水質(zhì)改良、增強(qiáng)免疫力與抗病菌感染三重功效,這是任何一種益生菌與化學(xué)消毒劑所不能比擬的。張梁等(2005)研究了噬菌蛭弧菌對水質(zhì)影響后發(fā)現(xiàn),噬菌蛭弧菌能夠顯著改善養(yǎng)殖環(huán)境中的主要化學(xué)指標(biāo),具體表現(xiàn)在:向水中潑灑含量為5×104PFU/L的噬菌蛭弧菌制劑后,養(yǎng)殖水體的化學(xué)耗氧量、氨氮含量、硫化物含量分別下降了29.95%、33.87%和34.38%,溶解氧含量上升了12.43%;張呂平等(2009)研究進(jìn)一步指出噬菌蛭弧菌(3×105PFU/mL)抑制弧菌的效果明顯優(yōu)于二氯異氰尿酸鈉(0.3mg/L)和季銨鹽絡(luò)合碘(0.3 mg/L)。
此外,徐琴等(2007)研究表明,噬菌蛭弧菌能夠明顯促進(jìn)中國對蝦生長及非特異免疫因子活性的提高。將噬菌蛭弧菌以1%比例添加到中國對蝦基礎(chǔ)飼料中連續(xù)投喂25天后發(fā)現(xiàn),對蝦增長率、增重率、存活率分別提高了49.07%、74.61%、50%;溶菌酶活力、超氧化物歧化酶活力分別提高了約500%和100%,對蝦抗鰻弧菌感染的相對保護(hù)率也高達(dá)52.9%。這些研究結(jié)果均顯示了噬菌蛭弧菌在預(yù)防蝦蟹病菌感染方面的優(yōu)越性。
三、噬菌蛭弧菌在蝦蟹健康養(yǎng)殖應(yīng)用中的實(shí)際案例
案例一:浙江蕭山南美白對蝦黃腿病
圖1 黃腿
1、基本情況
浙江杭州曹氏水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司,在蕭山農(nóng)業(yè)對外綜合開發(fā)區(qū)圍墾十七工段有土塘280畝(放苗6-7萬尾/畝),且自有蝦苗淡化場。2012年8月,兩個(gè)蝦塘開始偷死,原因不詳。后通過對養(yǎng)殖水樣的分析檢測、細(xì)菌的分離培養(yǎng)鑒定,得出結(jié)論:致病弧菌引起偷死(圖1)。
2、治療方案及結(jié)果
圖2 治療成功,當(dāng)年9月份收蝦
使用AB型養(yǎng)殖水體微生態(tài)殺菌劑(注:商品名,主要成分為噬菌蛭弧菌),2畝/包,5天/次。期間每次投完AB,間隔2-3天后使用AQ-I(注:商品名,主要成分為復(fù)合微生物活菌酶制劑)。使用AB后,直至9月收蝦,不再出現(xiàn)一只死蝦(圖2)。
案例二:江蘇連云港梭子蟹育苗場熒光病
1、基本情況
2013年4月,江蘇省連云港市老板吳強(qiáng)發(fā)現(xiàn)其梭子蟹育苗場三個(gè)育苗池暴發(fā)大規(guī)模熒光病。由于對該病的病原不清楚,因而進(jìn)行了問診。
2、臨床癥狀及診斷分析
圖3 左側(cè)為未使用AB池水樣,弧菌數(shù)達(dá)5萬個(gè)/ml;右側(cè)為AB使用24小時(shí)后育苗池水樣,弧菌數(shù)2萬個(gè)/ml
肉眼檢查:病蟹反應(yīng)遲鈍,蟹體全身均發(fā)熒光,在夜間病蟹活動時(shí),可見到象火龍般的一道道熒光。實(shí)驗(yàn)室檢查:從病蟹體內(nèi)通過弧菌選擇性培養(yǎng)基分離出形態(tài)均勻、大小一致的革蘭氏陰性弧桿狀細(xì)菌,而且水中弧菌的總濃度為5×105cfu/ml(圖3)。通過對分離菌進(jìn)行生理生化特性鑒定和16S rRNA基因測序比對,結(jié)果證實(shí)分離菌為弧菌,故確定該病為弧菌感染所致。
3、治療方案及結(jié)果
圖4 使用5天后,水體弧菌含量降至27個(gè)/ml
根據(jù)以上癥狀與診斷分析,結(jié)合育苗池底部24h增氧的有利條件,給養(yǎng)殖戶制定了以下治療方案:馬上使用養(yǎng)殖水體生物殺菌劑AB,每立方米0.6克,每天1次,連用5天(圖4)。按照該方案使用后,病蟹明顯好轉(zhuǎn),并逐漸痊愈?紤]到育苗池水中自然弧菌含量較高,故在該病控制后,進(jìn)一步建議養(yǎng)殖戶繼續(xù)使用養(yǎng)殖水體生物殺菌劑AB,3-5天1次。該養(yǎng)殖戶按照該方案進(jìn)行育苗后蟹苗再也未發(fā)生包括熒光病在內(nèi)的細(xì)菌病。
案例三:江蘇南通南美白對蝦甲殼潰瘍病
1、基本情況
圖5 甲殼潰瘍病
江蘇省南通市如東縣兵房鎮(zhèn)黃老板建有一個(gè)2畝的露天池塘、一個(gè)1畝的大棚和5個(gè)0.5畝的大棚,每畝投放蝦苗6-7萬尾。2013年5月,該養(yǎng)殖戶發(fā)現(xiàn)部分蝦開始出現(xiàn)黑斑,即甲殼潰瘍。▓D5),而且其周邊養(yǎng)殖戶的蝦也出現(xiàn)了普遍的黑斑病發(fā)病現(xiàn)象。
2、臨床癥狀及診斷分析
肉眼檢查:病蝦反應(yīng)遲鈍,甲殼出現(xiàn)程度不一的黑褐色潰瘍,潰瘍中部凹陷,表現(xiàn)為數(shù)量不等的褐斑。解剖檢查:病蝦肝胰腺壞死,糜爛。實(shí)驗(yàn)室檢查:從病蝦肝胰腺組織中分離出形態(tài)均勻、大小一致的革蘭氏陰性弧桿狀細(xì)菌。通過對分離菌進(jìn)行生理生化特性鑒定和16S rRNA基因測序比對,結(jié)果證實(shí)分離菌為弧菌。
3、治療方案及結(jié)果
圖6 病蝦逐漸痊愈
使用養(yǎng)殖水體生物殺菌劑AB,每包(227克)2畝,2天1次。按照該方案使用后2天,對蝦不再死亡。之后繼續(xù)使用AB,10天1次,病蝦逐漸痊愈(圖6)。
案例小結(jié)與討論
飼養(yǎng)水產(chǎn)動物細(xì)菌病發(fā)生的原因,一是由于育苗池中弧菌大量繁衍,含量過高;二是水產(chǎn)動物在惡劣水環(huán)境中自身免疫力和抵抗力下降,經(jīng)大量病菌侵襲而引發(fā)各類疾病。
在水產(chǎn)動物育苗及養(yǎng)殖過程中,要堅(jiān)持防重于治的原則,定期檢測水質(zhì)和弧菌總量,每天巡塘。尤其是養(yǎng)殖中后期,隨著水產(chǎn)動物的不斷生長,殘餌、糞便也逐漸增多,各種病菌,尤其是弧菌的含量增加。實(shí)踐表明,一旦發(fā)現(xiàn)水中弧菌含量超過1000個(gè)/ml時(shí),都需盡快使用養(yǎng)殖水體生物殺菌劑AB進(jìn)行預(yù)防。否則,極有可能暴發(fā)各類細(xì)菌感染,造成水產(chǎn)動物大規(guī)模死亡(表1)。
四、噬菌蛭弧菌必將成為提高蝦蟹健康養(yǎng)殖水平的新秀
蝦蟹養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)成為我國水產(chǎn)養(yǎng)殖的特色產(chǎn)業(yè)和亮點(diǎn)經(jīng)濟(jì),對農(nóng)民的就業(yè)與社會穩(wěn)定的維護(hù)具有重要作用。如湛江市養(yǎng)蝦業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈就解決了當(dāng)?shù)?0多萬人的生活問題。然而,蝦蟹養(yǎng)殖戶在養(yǎng)殖過程中解決水體污染、藥殘等一些瓶頸時(shí),往往存在這樣或那樣的問題。
例如,目前在我國漁藥市場上,用于蝦蟹養(yǎng)殖的藥物五花八門,良莠不齊。不少蝦(蟹)農(nóng)缺乏藥物基本知識,不清楚哪些藥物殘留時(shí)間長,哪些藥物是水產(chǎn)養(yǎng)殖禁藥,哪些藥物毒性強(qiáng),往往無意識地造成了對蝦蟹產(chǎn)品的質(zhì)量安全隱患;導(dǎo)致蝦蟹發(fā)生中毒死亡。例如,對蝦氯霉素事件曾使我國對蝦產(chǎn)品屢遭限制和封殺;江蘇鹽城一養(yǎng)殖戶因誤用了硫酸銅和晶體敵百蟲,使養(yǎng)殖的105畝水面的青蝦和河蟹發(fā)生了大量中毒死亡。
因此,必須樹立蝦蟹無公害健康養(yǎng)殖理念,從蝦蟹苗到“餐桌”的全過程要嚴(yán)格樹立食品安全質(zhì)量關(guān)。雖然近年來一些EM原露、光合細(xì)菌等微生態(tài)制劑在促進(jìn)蝦蟹健康養(yǎng)殖過程中扮演了重要的角色,但這些微生態(tài)制劑僅能在水質(zhì)改良、增強(qiáng)免疫力等單一方面發(fā)揮功效,一旦蝦蟹暴發(fā)細(xì)菌性病害,往往無能無力,而噬菌蛭弧菌制劑則不同。它不僅同時(shí)具備了這些綠色環(huán)保產(chǎn)品水質(zhì)改良、增強(qiáng)免疫力的功效,而且還具有殺菌除菌、抗病治病的作用。而且,目前噬菌蛭弧菌及其劑型的開發(fā)研究已經(jīng)受到了國家的非常重視?上攵,噬菌蛭弧菌制劑作為具有我國特色的一種新型綠色環(huán)保漁藥,必將成為提高蝦蟹健康養(yǎng)殖水平的新秀。
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