编辑推荐:
为解决对虾养殖中由副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus)引发的弧菌病及抗生素使用问题,研究人员开展了莲叶桐(Cotylelobium lanceotatum)提取物作为天然抗菌剂的研究。结果显示,其水提取物(KWE)抗菌效果显著,能提升对虾抗病力,为虾类养殖提供了可持续方案。
在对虾养殖的广阔世界里,南美白对虾(Penaeus vannamei)凭借高市场需求和强大环境适应力,成为了养殖户们的心头好,在全球粮食安全和经济发展中占据着重要地位。然而,一种名为副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus)的细菌却如同一颗毒瘤,严重威胁着对虾的健康。它不仅能引发急性肝胰腺坏死病(AHPND),还会导致白便病(WFD),让养殖户们损失惨重。
以往,人们对抗细菌感染主要依赖合成抗生素,可这种方法就像一把双刃剑。虽然它能暂时击退病菌,但过度使用和滥用带来了一系列棘手问题,比如细菌产生耐药性,环境被污染,养殖动物体内还会有药物残留,对人类健康和生态环境都构成了潜在威胁。正是在这样的困境下,寻找环保又有效的替代方案迫在眉睫。莲叶桐(Cotylelobium lanceotatum)这种传统上用于抑制微生物腐败的植物,其提取物的抗菌潜力引起了研究人员的关注,于是一项针对莲叶桐提取物的研究应运而生。
此次研究由文莱达鲁萨兰国大学、泰国宋卡王子大学等多个研究机构的研究人员共同开展。研究结果表明,莲叶桐的水提取物(KWE)在对抗副溶血性弧菌方面表现卓越,不仅具有强大的抗菌活性,还能显著提升南美白对虾的免疫力,进而提高其在感染弧菌后的存活率。这一发现为虾类养殖提供了一种可持续的抗菌策略,有望解决抗生素滥用带来的诸多难题。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为相关领域的发展带来了新的曙光。
研究人员采用了多种技术方法来深入探究莲叶桐提取物的特性。在提取物制备方面,将采集自泰国的莲叶桐干燥、粉碎后,用不同浓度乙醇溶液提取并冻干得到提取物。微生物学检测技术上,通过纸片扩散法、微量稀释法等测定提取物的抗菌活性,观察其对细菌生物膜形成和运动性的影响。借助扫描电子显微镜(SEM),直观地观察细菌在提取物作用下的形态变化。利用液相色谱 - 质谱联用技术(LC - MS),准确鉴定提取物中的生物活性成分。还进行了体内试验,给感染副溶血性弧菌的南美白对虾投喂添加 KWE 的饲料,监测对虾的存活、免疫反应及肠道弧菌数量变化。
下面来详细看看研究结果:
- 抗菌活性:通过抑菌圈、最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)来衡量莲叶桐提取物的抗菌活性。在不同提取物中,KWE 表现最为突出,抑菌圈最宽(15.65±0.49mm),MIC 为 256μg/mL,MBC 为 512μg/mL,且 MBC/MIC 比值小于 4,显示出杀菌效果。
- 抑制生物膜形成:实验发现 KWE 能有效抑制副溶血性弧菌生物膜的形成,且随着浓度增加,抑制效果显著增强。在 2MIC(MBC)浓度下,生物膜形成减少了 67%。
- 影响运动性:KWE 显著降低了副溶血性弧菌的运动性,在不同浓度下,处理组的菌落直径明显小于对照组,且对细菌的游泳和群集运动的抑制呈现浓度依赖性,在 2MIC 时抑制效果最强。
- 细菌形态变化:扫描电子显微镜图像显示,经 2MBC 的 KWE 处理后,副溶血性弧菌的细胞壁出现严重结构损伤,如膜变形、出现孔隙,最终导致细胞裂解。
- 酚类化合物鉴定:LC - MS 分析表明,KWE 中含有多种酚类化合物,如 Amuresins D(C42H30O9)、Pauciflorol A(C24H32O9)等,这些化合物可能是其抗菌活性的关键因素。
- 感染对虾的存活率:在感染副溶血性弧菌的南美白对虾实验中,投喂 2MBC(1mg/g 饲料)KWE 饲料的对虾存活率高达 92%,远高于对照组,说明 KWE 能有效保护对虾免受感染。
- 总弧菌计数:实验初期,投喂副溶血性弧菌饲料后,KWE 处理组和阳性对照组的对虾肠道弧菌数量显著增加。但在投喂 KWE 饲料后,KWE 处理组的弧菌数量逐渐下降,表明 KWE 能有效控制弧菌数量。
- 总血细胞计数(THC):投喂 KWE 的感染对虾,其总血细胞计数显著增加,说明 KWE 能增强对虾的免疫反应。
- 半颗粒细胞:在实验过程中,KWE 处理组的半颗粒细胞计数虽有波动,但始终高于阳性对照组,显示出 KWE 可能具有免疫调节作用。
- 颗粒细胞:KWE 处理组的颗粒细胞计数显著高于阴性对照组,表明 KWE 可能增强对虾的颗粒细胞反应。
- 透明细胞:与阳性对照组相比,KWE 处理组的透明细胞计数较低,说明 KWE 对增加透明细胞计数的作用有限。
综合研究结论和讨论部分,莲叶桐水提取物 KWE 展现出了强大的抗菌活性和免疫刺激功能。在抗菌方面,其优于多种已报道的植物源抗菌剂,能有效抑制副溶血性弧菌生长、生物膜形成和细菌运动,还能破坏细菌细胞壁和膜的完整性。在体内实验中,KWE 不仅减少了对虾肠道中的弧菌数量,还增强了对虾的免疫反应,提高了存活率。不过,KWE 对透明细胞数量的影响还需进一步研究。
总体而言,该研究为虾类养殖中弧菌病的防治提供了一种极具潜力的天然替代方案,有望减少对抗生素的依赖,推动可持续水产养殖的发展。但要将 KWE 广泛应用于商业养殖,还需深入研究其作用机制、确定最佳使用剂量,并评估长期使用对虾健康、生长性能和养殖环境的影响 。