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水霉病为淡水养殖的常见病害,给水产养殖业造成了巨大的经济损失。孔雀石绿在全球范围内的禁用,更加剧了水霉病的危害。然而抗生素类药物在水产上易引起耐药菌株的产生、药物残留等问题。生态防治是一个行之有效的途径,能够控制病原菌的数量,减少疾病的发生,同时还能改善养殖环境,维护微生态平衡。本着为水霉病生态防治益生菌开发提供候选菌株的目的,对水霉拮抗菌株进行了筛选,并对其益生效果进行了评价。
为了获得筛选用指示菌株——水霉病致病菌株,从感染水霉病的史氏鲟肌肉组织分离获得一株水霉菌株XJ001,其游动孢子释放方式为水霉属方式,通过电镜观察第二孢孢子,表面有长的带钩的毛纹饰,且第二孢孢子呈现间接萌发方式,XJ001不能产生有性结构。根据这些形态特征可将XJ001鉴定为寄生水霉(Saprolegnia parasitica);采用人工攻毒感染异育银鲫实验表明,异育银鲫感染后出现了水霉典型白毛症状,死亡率高达83.3%,因此可以判定为水霉病的致病菌株。同时人工感染异育银鲫水霉病方法为研究拮抗菌对水霉病的防治效果提供了技术保障。
为了获得水霉病病原的拮抗微生物,以水霉XJ001为指示病原菌,对其拮抗菌进行了筛选。结果表明,从不同地区的养殖环境中共分离得到了213株细菌,其中对水霉表现出抑制作用的有103株,能完全抑制水霉生长的有11株。通过测定菌株溶血素的产生、培养1、2天后对水霉菌丝生长抑制作用、菌体对水霉孢子萌发生长抑制作用、无细胞发酵滤液拮抗活性,对11株拮抗菌株进行了复筛,K1、M3在各方面的拮抗活性最为突出,且无溶血素产生。
选择M3菌株,研究了菌体、无细胞发酵液的体外拮抗活性,并对M3无细胞发酵液的拮抗活性产生原因进行了分析,研究了M3产生的拮抗物质的稳定性。结果显示,平板抑制实验中,M3能够显著抑制水霉菌丝生长及孢子萌发。M3菌落周围形成清晰的抑菌圈,且抑制作用大小与M3培养时间有关,培养2d后产生的抑菌圈直径为30mm,培养3d后的抑菌圈直径为50mm,而阳性对照中,真菌药敏纸片咪康唑(10μg/片)对水霉形成的抑菌圈直径为14ram,1000ppm孔雀石绿形成的抑菌圈直径为40mm。距离为30mm的M3菌线间,孢子的萌发完全受到抑制。M3无细胞发酵液实验表明,琼脂扩散法实验中,M3无细胞发酵液对水霉菌丝生长没有抑制作用;24孔板法实验中,与对照组相比,M3无细胞发酵液能够显著抑制水霉菌丝生长及孢子萌发。M3无细胞发酵液原液及2倍无菌水稀释液能够完全抑制水霉菌丝生长及孢子萌发,与对照相比,5倍、10倍稀释无菌发酵液显著延缓了水霉菌丝的生长,当对照组中的菌丝铺满整个孔径时,5倍、10倍稀释无细胞发酵液组中水霉的菌丝长度分别为2.3mm和7.6mm;对孢子而言,与对照组中86.3%的孢子萌发率相比,5倍、10倍稀释无细胞发酵液组中的孢子萌发率分别为18.2%和44%,且萌发后的菌丝生长也受到抑制,5倍稀释组中萌发后的菌丝在整个实验过程中均未形成网状,10倍稀释组中的萌发后的菌丝在实验最后阶段形成网状,而对照组中萌发形成的菌丝则在实验后的20h时就呈现网状了。水霉在pH为5~9的BHI液体培养基中均能生长,而M3无细胞发酵液的pH值为8.23,且用BHI液体培养基稀释2倍后的M3无细胞发酵液同样能完全抑制水霉菌丝生长,结果表明M3产生拮抗作用不是因为pH值的改变及营养竞争,而是产生了具有拮抗活性的物质。采用二氯甲烷、乙醚两种有机溶剂不能从M3无细胞发酵液中提取出有拮抗活性的物质;采用硫酸铵沉淀法也不能使拮抗活性物质从M3无细胞发酵液中有效分离出来。Fe2+对M3产生拮抗物质量有一定的影响,当培养基中的Fe2+浓度低于50μmol/L时,其5倍无菌水稀释液能完全抑制水霉菌丝生长:而当Fe2+浓度为100μm/L时,与0、5μmol/L Fe2+浓度组相比,5倍无菌水稀释液对菌丝生长抑制率下降了8.3%,而10倍稀释组抑制率则分别下降了35.5%、37.7%。同时研究了M3产生的拮抗物质的稳定性,结果表明,M3无细胞发酵液对温度不敏感;对pH较不敏感;对蛋白酶K敏感,蛋白酶作用后对其拮抗活性有影响。以此可以推断,M3无细胞发酵液中拮抗活性成份为蛋白性质的。M3无细胞发酵液经过截留分子量为3KD的超滤管超滤后滤液的拮抗活性没有改变,可以推出其拮抗活性物质的分子量低于3KD。
为了评价M3菌株的应用效果,及为将M3作为益生菌开发的候选菌株提供理论参考依据,研究了M3对人工感染异育银鲫水霉病的防治效果。结果表明,预防实验中,M3能够有效预防水霉病的发生,降低了异育银鲫的死亡率,M3实验组中异育银鲫水霉病的感染死亡率为53.3%,而对照组中异育银鲫的感染死亡率为86.7%;治疗实验中,对照组中的异育银鲫在实验后第3d,死亡率就达到90%,第4d时死亡率达到100%,而M3处理组在实验的前3d内,异育银鲫的死亡率仅为3.3%,随着时间的推迟,死亡率逐渐增大,至实验结束时死亡率达到了90%。
采用ATB细菌自动鉴定系统鉴定M3为嗜水气单胞菌(Aeromonashydrophila),为了进一步确定M3的分类学地位,测定了其16S rRNA基因序列,分析了相关细菌相应序列的同源性,构建了系统发生树,结果表明M3与Aeromonas hydrophila (DQ095911)亲缘关系最近,因此将M3鉴定为嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)。研究了其对异育银鲫、中华绒鳌蟹的急性毒性,结果表明,M3菌株对异育银鲫、中华绒鳌蟹没有致病性,是安全的。为了在规模化生产中提高M3的培养效率,对M3的培养条件进行了优化研究,测定了不同温度、pH、碳源、氮源、无机盐对M3生长的影响,并采用正交试验对培养基组份配比优化,结果表明,M3生长最适温度为30~C~35~C,最适pH值为7~7.5,最佳生长的碳、氮源及无机盐分别为蔗糖、酵母浸膏、硫酸镁、氯化钠,优化培养基组份配比为:1%蔗糖、2%酵母浸膏、0.05%硫酸镁、0.1%氯化钠。