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大黄鱼(Pseudosciaena crocea)属石首鱼科黄鱼属,为我国主要的海产经济鱼类之一。但是近年来,随着大黄鱼网箱养殖业的蓬勃发展,各种鱼病也频繁发生,尤其是发病时间长、发病率和死亡率较高的弧菌病,给渔业生产造成严重的经济损失。由于传统的抗生素等药物长期使用后会造成细菌的多重抗药性、药物残留以及对环境产生危害,因此,人们开始重视用生态方法防治鱼病。益生菌是一种新兴的生物防治方法,能够改善养殖水体条件,促进饲料消化吸收,增强宿主疾病抵抗力等,具有广阔的应用前景。因此,本研究旨在从健康大黄鱼肠道内分离筛选出对病原性弧菌具有拮抗作用的益生菌候选菌株,在此基础上对其进行分类学鉴定,并进一步研究这些拮抗菌的益生价值,包括抗菌谱、胞外产物抑菌效果、氨氮降解、残饵降解等方面,以期为功能益生菌的应用、微生态制剂的研发以及水产养殖动物生态防病体系提供理论依据。
本研究采用锰营养琼脂、硫柠胆蔗琼脂(TCBS)、伊红美蓝琼脂(EMB)、海水琼脂(2216E)和淡水琼脂(FWA)培养基从大黄鱼肠道中分离、筛选出对大黄鱼病原弧菌副溶血弧菌(Vpl.2164)和溶藻弧菌(Va-Y)有较强拮抗作用的拮抗菌12株,编号分别为:X77,X93,X1402-1,X1109,X1108,X83,X3517,X3914,X1107,X1506,X96,X1401-1,占大黄鱼肠道内所分离细菌中的10.4%,其中锰营养琼脂选择培养基上拮抗菌的比例最高,占50.0%,其次是EMB和FWA培养基,拮抗菌的比例均为16.7%,最后是2216E和TCBS琼脂,比例均为8.3%。通过点种法进行的体外拮抗实验表明,对两株病原弧菌抑制作用最强的菌株是X1402-1、X1107、X93、X77和X1108,对Vpl.2164和Va-Y的抑菌圈分别为28.5mm和8.7mm、23.3mm和21.1mm、25.8mm和6.8nun、15.6rnm和9.0mm、12.0mm和9.0mm,而抗菌谱测定结果显示,X77能够对21株指示菌中的18株病原菌产生抑制,X1402-1、X93、X1108、X1107分别能够抑制16株、14株、13株和11株病原菌的生长。因此,菌株X1402-1、X1107和X93对2株病原菌均有较强的拮抗作用,X77、X1402-1和X93的抗菌谱最广。
对12株细菌经细菌鉴定系统及16SrRNA基因序列分析鉴定,确定它们的分类地位。经VITEK-32细菌快速鉴定系统鉴定,X77、X93和X3914分别与枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的相似性均为99.0%:而X1402-1、X1107、X1109和X1506与铜绿假单胞菌的相似性分别为99.0%、98.0%、99.0%、99.0%:菌株X1108和X3517与恶臭假单胞菌的相似性均为99.0%,选取拮抗作用最强的拮抗菌X77、X93、X3914、X1402-1和X1108,通过16SrRNA基因序列分析表明,5株拮抗菌的16S rRNA基因序列分别与枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis(FJ947049)、短小芽孢杆菌Bacillus pumilus(EU880532)、地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis(AB553280)、类产碱假单胞菌Pseudomonas pseudoalcaligenes(EU440977)和恶臭假单胞菌Pseudomonas putida(GU248219)的16SrRNA基因同源性最高,分别为99.0%、100.0%、99.0%、99.0%和100.0%。综合分析实验结果,5株拮抗菌分别被确定为:枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、类产碱假单胞菌和恶臭假单胞菌。
根据溶血实验结果,参照Sugita的方法制备3株芽孢杆菌(编号为:X77、X93、X3914)的胞外产物以及采用平板扩散法研究了环境因子对其胞外产物抑制2株病原弧菌的抑菌活性的影响。结果发现,拮抗菌的胞外产物的抑菌活性强弱以及同一菌株对不同病原菌的抑制能力强弱随着培养时间的不同而不同,胞外产物对pH条件有一定的耐受性,对热敏感,不耐高温,过高的NaCl能使其抑菌活性降低,蛋白酶K和不同浓度的FeCl3均对其抑菌活性产生影响。
通过对菌株的降解能力进行测试,采用靛酚蓝分光光度法、比浊法、半微量凯氏定氮法、碘显色法等分别对短小芽孢杆菌X93和地衣芽孢杆菌X3914的降解氨氮、残余饵料的能力以及菌株生长量进行研究,测试其降解能力的强弱。结果表明,2株芽孢杆菌达到最大氨氮降解率的最适pH、温度都是7.0和30℃,而在研究氨氮初始浓度对菌株降解氨氮能力的影响时,菌株X93和X3914达到最大降解率时的氨氮浓度分别为50mg/L、100mg/L;菌株的接种量不同饲料的蛋白质和淀粉的降解率也不同,且接种5%菌量的降解率均高于1%菌量的降解率,在48h,X93和X3914对饲料蛋白质和淀粉的降解率分别为72.5%、72.8%和35.2%和52.6%,在48h以后降解率趋于稳定,120h时的降解率分别为76.6%、80%和39.4%、60.5%。
实验研究表明,在本文筛选的12株拮抗菌中,菌株X93和X3914的胞外产物既有很好的抑制病原弧菌的效果及较广的抗菌谱,又有较好的氨氮、残余饵料(蛋白质和淀粉)的降解能力,说明其在海水养殖上具有潜在的应用价值。考虑到其实际应用问题,尚需对菌株的耐盐驯化、安全性、降解特性、降解机理等内容作进一步的深入研究,使其更好地应用于防治海水鱼类弧菌病及净化水质。