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近年来,随着对虾养殖业的快速发展,高密度集约化养殖比例迅速提高,带来巨大收益的同时容易导致水质恶化,细菌和病毒频繁爆发。其中,副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)能引发对虾发生红体、烂鳃、白浊和急性肝胰腺坏死病等,是导致对虾大量死亡的主要细菌之一,给我国对虾养殖带来巨大的经济损失。因此,如何有效预防和控制副溶血弧菌成为水产养殖的难点和重点。壳聚糖(Chitosan,CS)是甲壳素通过脱乙酰基后得到的一种线性聚阳离子多糖,具有许多生物学特性和生理功能。然而,壳聚糖抗菌活性较弱,且只能溶于酸性溶液,这限制了其在抗微生物领域中的应用。因此,如何提高壳聚糖的抗菌活性和溶解性成为当前研究的热点。庆大霉素(Gentamicin,GT)因含有丰富的氨基而具有优越的抗菌性能和水溶性,但由于肾毒性、耳毒性和细菌耐药性等不良反应,限制了其在临床医学中的应用,因此,对庆大霉素进行改性,以扩大它的应用范围具有重大意义。本文通过氧化、席夫碱和还原反应将小分子庆大霉素接枝到大分子壳聚糖骨架上,制备出高分子抗菌剂壳聚糖-庆大霉素缀合物(CS-GT)。以期提高壳聚糖的抗菌活性和水溶性,改变庆大霉素原有的抗菌靶点和降低其毒副作用。在此基础上,通过对副溶血弧菌的抗菌作用探讨、养殖水体和对虾肠道菌群16S r RNA基因测序分析、RNA-seq高通量测序及免疫机制探讨,为凡纳滨对虾养殖过程中的副溶血弧菌防控提供相关的理论基础。主要研究内容和结果如下:1、通过氧化、席夫碱和还原反应制备了CS-GT缀合物,采用FTIR、1H-NMR和固态13C-NMR阐明CS-GT的合成机理,首先壳聚糖被高碘酸钠氧化为壳聚糖二醛,然后与庆大霉素发生席夫碱反应,最后使用氰基硼氢化钠将C=N还原为C-N。通过元素分析探讨庆大霉素的接枝效率,结果表明,影响接枝率的主要因素为高碘酸钠用量和氧化时间,本文庆大霉素的接枝率为17.02%。采用热分析手段对比还原反应前后缀合物的稳定性,结果显示,还原可以提高CS-GT的热稳定性,热失重率降低了18.45%。2、探讨CS-GT对副溶血弧菌的抗菌作用。结果表明,CS接枝GT后可显著提高其抗菌活性(p<0.05),且还原反应前后缀合物的抗菌活性无明显差异。CS-GT的最低抑菌浓度(MIC)、最低杀菌浓度(MBC)和半数抑菌浓度(IC50)分别为20.00μg/m L、75.00μg/m L和18.72μg/m L,极显著低于CS(p<0.01)。CS-GT可增强细胞膜的通透性,导致菌体细胞内电解质(如K+、Na+和H+)和大分子(DNA和RNA)发生泄漏,导电率、K+的浓度和OD260显著增大(p<0.05)。与CS相比,CS-GT的正电荷密度增加,与细菌细胞膜表面的静电相互作用增强,导致其抗菌、抑菌和杀菌活性显著增加(p<0.05)。3、评价CS-GT对养殖水体和凡纳滨对虾非特异性免疫的影响。通过血细胞计数、血细胞凋亡率、抗氧化和免疫相关酶活性分析,发现CS-GT显著提高对虾总血细胞数量、抗氧化和免疫相关酶活性(p<0.05),抑制血细胞凋亡而提高对虾生长性能和免疫力。肠道显微结构分析显示CS-GT可增加对虾肠道绒毛高度,有利于对食物的吸收、消化和利用。通过16S r RNA基因高通量测序技术分析养殖水体和对虾肠道微生物的菌群结构,结果表明CS-GT降低了养殖水体和肠道微生物菌群的多样性和丰富度,且CS-GT与GT的菌群结构较为相似,CS-GT可降低水体和肠道弧菌属(Vibrio)和发光杆菌属(Photobacterium)的丰度,且弧菌的丰度与其剂量呈负相关。4、探讨CS-GT对副溶血弧菌感染凡纳滨对虾免疫和肠道微生物菌群的影响。通过分析对虾存活率、血细胞参数、抗氧化和免疫相关酶活性,结果发现,CS-GT可显著提高副溶血弧菌感染凡纳滨对虾的存活率,增加总血细胞计数和降低血细胞凋亡率,提高抗氧化和免疫相关酶活性水平(p<0.05),且呈CS-GT依赖模式。肠道和肝胰腺显微结构分析表明CS-GT可抑制病原菌的入侵和炎症反应,保护肠道和肝胰腺的结构和功能完整性。肠道微生物16S r RNA基因高通量测序结果显示,CS-GT抑制弧菌的入侵和定植,显著降低厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的比例(p<0.05),改善对虾肠道菌群的失衡,激活对虾免疫系统相关的生物学功能。5、在副溶血弧菌感染凡纳滨对虾的基础上,通过RNA-seq高通量测序技术,在转录组水平上探讨CS-GT对凡纳滨对虾的免疫调控作用。结果表明,CS-GT调控的差异表达基因共872个,其中上调的基因有458个,下调的基因有414个,与免疫相关的信号通路溶酶体(Lysosome)显著富集。CS-GT可抑制副溶血弧菌的入侵和定植,调节肠道微生菌群的结构,激活免疫相关的生物学功能,并通过肠道微生物和细胞因子之间的相互作用,促进LGMN、LIPA和NPC2的表达量上调,推测CS-GT促进抗原提呈作用或水解激活TOR样受体,加速甘油三酸酯(TG)的代谢和胞内胆固醇的运输进程,激发溶酶体信号通路更有效地吞噬病原菌,机体产生免疫响应。