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为解决虾养殖中由副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)引发的弧菌病及抗生素使用问题,研究人员开展基安木(Cotylelobium lanceotatum)提取物抗菌特性及对虾抗病性影响的研究。结果显示水基提取物(KWE)抗菌效果佳,能提升虾存活率。该研究为虾养殖提供可持续方案。
在虾养殖的世界里,太平洋白虾(Penaeus vannamei)凭借高市场需求和强环境适应性,成为养殖业的 “宠儿”,为全球粮食安全和经济发展立下汗马功劳。然而,一种名为副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)的细菌,却像潜伏的 “杀手”,给虾养殖带来了巨大危机。它引发的急性肝胰腺坏死病(AHPND)和白便病(WFD),让虾的产量大幅下降,给养殖户造成惨重经济损失。
传统应对细菌感染的方法主要依赖合成抗生素。但长期过度使用和滥用抗生素,带来了一系列严重问题。不仅导致细菌产生耐药性,还造成环境污染,抗生素残留甚至会在养殖动物体内积累,威胁人类健康。在这样的困境下,寻找环保、有效的替代方案迫在眉睫。药用植物提取物因具有抗菌特性,逐渐进入研究人员的视野。基安木(Cotylelobium lanceotatum)在传统中就被用作天然防腐剂,有着强大的抗菌和抗氧化能力。但它对副溶血弧菌的抗菌效果究竟如何,能否在虾养殖中发挥作用,此前却鲜有人深入探究。
为了揭开这些谜题,来自文莱达鲁萨兰国大学、泰国宋卡王子大学等多个机构的研究人员携手展开了研究。他们通过一系列实验,探究基安木提取物的抗菌特性,评估其对感染副溶血弧菌的太平洋白虾的保护作用。研究成果发表在《Scientific Reports》上,为虾养殖行业带来了新的希望。
研究人员采用了多种关键技术方法。在提取物制备上,将基安木干燥、粉碎后,用不同浓度乙醇 - 水混合溶液提取,再经一系列处理得到提取物。对于抗菌活性检测,运用了纸片扩散法、微量稀释法等。利用扫描电子显微镜观察细菌细胞形态变化,借助液相色谱 - 质谱联用技术(LC - MS)分析提取物中的化合物成分。在动物实验方面,用感染副溶血弧菌的饲料喂养太平洋白虾,设置不同实验组,观察虾的存活、免疫反应等指标。
研究结果如下:
- 抗菌活性:研究人员用不同比例乙醇 - 水混合溶液提取基安木提取物,测试其对副溶血弧菌的抗菌活性。结果显示,水基基安木提取物(KWE)表现最为突出,抑菌圈最宽,达到 15.65 ± 0.49mm。其最低抑菌浓度(MIC)为 256μg/mL,最低杀菌浓度(MBC)为 512μg/mL,且 MBC/MIC 比值小于 4,表明 KWE 对副溶血弧菌具有杀菌作用。
- 抑制生物膜形成:实验表明,KWE 能有效抑制副溶血弧菌生物膜的形成。随着 KWE 浓度增加,生物膜抑制率显著上升。在 2MIC(MBC)浓度下,生物膜形成减少了 67%,说明 KWE 有望成为控制虾养殖中弧菌病的抗生物膜剂。
- 影响运动性:KWE 显著降低了副溶血弧菌的运动性。在不同浓度 KWE 处理下,细菌菌落直径明显减小,游泳和群集运动也受到抑制,且呈浓度依赖性,高浓度时对细菌运动的抑制作用更强,这有助于限制副溶血弧菌的传播。
- 细胞形态变化:扫描电子显微镜观察发现,经 2MBC 的 KWE 处理后,副溶血弧菌细胞壁出现严重结构损伤,细胞变形、表面粗糙有孔,这种形态改变会导致细菌营养物质泄漏,代谢紊乱,最终细胞裂解死亡。
- 酚类化合物鉴定:通过 LC - MS 分析,在 KWE 中鉴定出多种酚类化合物,如 Amuresins D(C42H30O9)、Pauciflorol A(C24H32O9)等。这些化合物含有多个羟基,具有高极性和水溶性,可能是 KWE 抗菌活性的重要物质基础。
- 体内实验效果:
- 存活率:感染副溶血弧菌后,喂食添加 KWE 饲料(2MBC,1mg/g)的太平洋白虾存活率高达 92%,远高于对照组,说明 KWE 能有效保护虾免受感染,提高存活率。
- 弧菌计数:实验初期,感染组虾肠道弧菌数量大幅上升,而喂食 KWE 饲料后,实验组虾肠道弧菌数量显著下降,表明 KWE 能有效控制肠道弧菌数量。
- 免疫反应:KWE 处理组虾的总血细胞计数(THC)、半颗粒细胞和颗粒细胞水平显著增加,说明 KWE 能增强虾的免疫反应。但 KWE 对透明细胞数量的影响有限,其在提高这一免疫参数方面作用不明显。
综合研究结果和讨论部分,水基基安木提取物(KWE)展现出强大的抗菌活性和免疫刺激特性。它在抑制副溶血弧菌生长、生物膜形成和细菌运动方面效果显著,还能增强太平洋白虾的免疫反应,提高其存活率。与传统抗生素相比,KWE 有望成为虾养殖中控制弧菌病的可持续替代方案,减少对抗生素的依赖,降低抗菌耐药性风险。不过,目前仍需进一步研究其作用机制、优化使用剂量,评估长期使用对虾健康、生长性能和养殖环境微生物群落的影响,以推动其在商业虾养殖中的广泛应用,为虾养殖行业的可持续发展提供有力支持。