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在水产养殖系统中评估虾微生物群多样性

Kriengkrai Satapornvanit博士

虾肠,池塘水,沉积物中的微生物群落明显不同 

微生物群
这项研究的结果表明,在水产养殖系统中,微生物群落-虾肠,池塘水和沉积物-明显不同,就像泰国南部那样。在虾的不同养殖阶段,这些群落明显不同,可能反映了虾的健康状况。 Darryl Jory摄影。

拟态系统由泰国长期虾农Sutee Prasertmark先生和Veerasan Prayotamornkul先生于2013年建立。许多国家(包括澳大利亚,孟加拉国,巴西,文莱,中国,厄瓜多尔,埃及,印度,韩国,马来西亚,墨西哥,秘鲁,新加坡,斯里兰卡,美国和越南)的许多虾生产者已经实施了该方法。有关其他背景信息,请参阅:

水产养殖:对虾养殖的革命性概念

它的自然条件和技术相结合,通过模仿自然水生环境,实现了更具可持续性的虾类养殖方式。通过使用由益生元(饲料中诱导有益微生物的生长或活性的化合物)和益生菌(对宿主产生积极作用的微生物)产生的共生系统,避免使用化学物质。对虾的天然食品生产导致饲料用量减少,水和沉积物质量达到最佳并消除了疾病。

拟水化系统的实施涉及对虾肠道和周围环境微生物群落的研究。鉴定不同养殖阶段虾及其周围环境中存在的微生物群落可以帮助了解主要的重要微生物群,这将有助于预防疾病暴发并在养殖期间保持良好的水质状况。

本文–摘自 原始出版物 (Zeng,S. et al。2020.拟水系统中池塘水,虾肠和沉积物的微生物多样性差异。 AMB Expr 10,180(2020))–评估了太平洋白虾虾肠,池塘沉积物和养殖水中微生物群落的多样性(凡纳滨对虾)泰国那空那育府的农场。

研究设置

进行研究的水产养殖虾场位于泰国中部那空那育府。在2018年8月至2018年10月期间,每15天从四个虾池(每个面积为4,000平方米,深1.5米,分别命名为A,B,C和D)采集样本。 南美白对虾 对虾的养殖初始密度为每个池塘160,000至200,000虾(每平方米40至50虾)。在培养期间使用了益生菌,包括 枯草芽孢杆菌,解淀粉芽孢杆菌,valismortis芽孢杆菌,巨大芽孢杆菌地衣芽孢杆菌.

收集的样本包括每个池塘20条虾的消化道。还从每个池塘的三个不同地点获得了水样。并收集了三份沉积物样品。所有样品均已妥善保存以进行实验室处理和分析。

有关实验设计和样品收集的详细信息;水和沉积物质量测定; DNA提取和测序;有关生物信息学和统计分析的信息,请参阅原始出版物。

结果与讨论

大量研究表明,虾肠道菌群与对虾养殖环境的菌群密切相关,并与虾病的发生有关。因此,观察虾肠道菌群与其周围水和沉积物之间的重叠可以帮助支持养殖虾的健康管理。

先前对虾土池的研究报告说,在虾肠,周围的水和沉积物中观察到了相似的细菌群落组成。但是,我们的研究结果表明,三个生境的微生物群落明显分开(图1),虾肠中的微生物群落与拟水系统中周围水和沉积物中的微生物群落不同。

图1:三种生境(池塘水和沉积物以及虾肠)之间的生境多样性比较,具有两个常用的生态多样性指数:a)香农指数,b)辛普森指数。与水和肠样品相比,沉积物微生物群的多样性最高。

微生物多样性,尤其是肠道多样性可能与宿主健康有关。在先前的研究中,虾的肠道微生物多样性在不同的养殖阶段显着不同。在水产养殖鱼类的肠道菌群中也观察到了类似的结果,在整个养殖期间多样性下降。其他研究人员报告说,幼体虾可以从环境中迅速获得足够多样的细菌,尽管只有少数微生物可以成功地在虾的消化道中定殖。

先前的研究表明,动物消化系统和免疫系统的发育可能会严重影响肠道菌群。虾的幼虫阶段可能比成年虾从其环境中获得更多种类的微生物。这将与其他水生动物中报道的过程一致,这些动物的微生物多样性随着寄主的发育而减少。该信息对于进一步微生物管理,以使虾类养殖中的肠道菌群更有益,以及减少由机会病原体引起的疾病发生率,可能是重要的。

各种研究人员已经证明了肠道微生物成分在水生动物健康中的重要作用。另外,肠可能携带机会病原体并导致疾病暴发。我们的结果表明,某些机会性病原体的丰度相对较低,包括 气单胞菌 (10.7%), 杆菌属 (< 0.01 percent) 和 光细菌 (0.4%),而 弧菌 (10.9%)是虾肠的主要属。这些结果表明,这些属不仅可以充当机会病原体,而且还可以充当肠道环境中具有其他未知功能的重要角色。

在研究过程中,我们添加了一些益生菌,但相对丰富 芽孢杆菌 在三个生境中处于低水平(<0.001%),表明使用益生菌并没有像预期的那样有效地在虾肠和环境中建立了大量种群。我们发现另一种益生菌 乳球菌在虾肠中的含量超过0.1%。这些信息应有助于在虾类养殖中合理使用益生菌。

观点

我们评估了拟水系统中虾肠道菌群和周围微生物群落的组成和多样性,并研究了肠道菌群与周围水和沉积物之间的关系。

我们的结果表明,在拟水系统中,虾肠和周围环境中的微生物群落(养殖池的水和沉积物)彼此明显不同。此外,还对每个栖息地的23个单独的分类单元(单一分类单元,一种或多种生物分类学家认为一个单元的生物群)进行了特征化,并且在不同的虾类养殖阶段,微生物群落差异显着。三个生境之间的差异可能是虾健康状况的潜在指标。


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