基于常压室温等离子体诱变的高效杀螺菌株筛选与代谢调控机制研究

为解决血吸虫病中间宿主钉螺控制难题，研究人员通过ARTP（常压室温等离子体）诱变技术对枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）进行定向改良，筛选出杀螺活性提升64.51%的突变株ARTP-129/154，并揭示L-焦谷氨酸（PGA）代谢通路的关键调控作用，为开发高效低毒微生物杀螺剂提供新策略。

　　

血吸虫病是全球范围内仅次于疟疾的热带病，其传播高度依赖唯一中间宿主——钉螺（Oncomelania hupensis）。尽管中国78.49%的疫区已达到消除标准，但剩余区域仍面临27,772例感染病例的挑战。传统化学杀螺剂存在环境毒性，而直接从环境中分离的微生物杀螺菌株往往效率不足。如何通过生物技术手段提升菌株效能，成为控制血吸虫病传播的关键科学问题。

江苏省血吸虫病防治研究所等机构的研究人员创新性地将ARTP（Atmospheric and Room Temperature Plasma，常压室温等离子体）诱变技术应用于杀螺微生物改良。研究团队从7种微生物农药中筛选出效果最优的Bsp可湿性粉剂（DP），并从中分离出优势菌株枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）3-4。通过ARTP诱变构建含214个突变株的文库，结合浸渍法生物测定，最终获得15株杀螺活性提升的突变体，其中ARTP-129和ARTP-154使钉螺死亡率显著提高64.51%。代谢组学分析揭示，突变株通过调控L-焦谷氨酸（PGA）等代谢物的合成通路增强杀螺毒性。该研究为开发环境友好型杀螺剂提供了新思路，论文发表于《Acta Tropica》。

关键技术包括：1）ARTP诱变构建突变株文库；2）浸渍法评估杀螺活性；3）16S rDNA测序鉴定菌种；4）非靶向代谢组学分析代谢通路。实验所用钉螺由江苏省血吸虫病防治研究所提供。

微生物农药杀螺效果评估
通过浓度梯度实验发现，0.0500 g/mL Bsp DP处理72小时可实现100%钉螺死亡率。χ²检验证实不同处理组间存在显著差异（P<0.05），确立Bsp DP为后续研究材料。

优势菌株分离鉴定
从Bsp DP中分离的3-4菌株经16S rDNA测序鉴定为枯草芽孢杆菌，其发酵上清液杀螺效果优于菌体，提示活性物质可能为分泌型代谢产物。

ARTP诱变与正向突变株筛选
214个突变株中15株表现活性提升，ARTP-129/154杀螺效率提升最显著。突变株代谢重编程分析显示，L-焦谷氨酸等差异代谢物可能通过干扰钉螺能量代谢发挥毒性。

代谢调控机制解析
KEGG通路富集发现氨基酸代谢和TCA循环显著改变，推测突变株通过重塑碳氮代谢网络增强毒性物质合成。L-焦谷氨酸作为关键节点代谢物，其积累可能与氧化应激诱导的螺体损伤相关。

该研究首次将ARTP诱变技术应用于杀螺微生物改良，突破天然菌株效率瓶颈。突变株ARTP-129/154的杀螺活性提升证实物理诱变在病原媒介控制领域的应用潜力。代谢通路分析为理解微生物-钉螺互作提供分子视角，L-焦谷氨酸等标志物的发现为新型杀螺剂研发提供靶点。研究成果对实现血吸虫病可持续防控具有重要实践价值，也为其他媒介生物控制策略提供了技术范式。