芽孢杆菌在水产养殖中的应用研究进展
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芽抱杆菌在水产养殖中的应用研究进展
■王凯 杨华 王路英 沈娟娟(江门市澳保生物科技有限公司,广东江门529100)
根据《2020年中国渔业统计年鉴》,2019年,我国水 产养殖总面积为7,108.5千hn?,养殖总产量达6,480.36万t,
按2019年价格计算,全社会渔业经济总产值26,406.5亿元,
其中渔业产值12,934.49亿元。水产养殖模式的集约化有效提 高了水产动物养殖密度,增加了养殖产量。同时,饵料的投
放量也相应增加,使得水体中残饵、动物粪便等有机物堆
积,消耗大量溶解氧(D0),化学需氧量(COD)升髙。氨氮 (NH-N)和亚硝酸盐氮(NO-N)等有害物质严重超标,导 致池塘水质恶化,水产动物极易发病,养耐量大幅下降,
严重损害养殖户经济效益。
传统的水质改良法以化学法为主,通过向水体中泼洒化
学增氧剂或消毒剂来达到改善水质的目的,其作用效果明显
但是持续时间短,通过加水换水来解决水质问题又对养殖场
所有较大限制,不便于推广。Koz迪等在1986年首次釆用微 生态制剂治疗鳗鱷致病菌感染问题,大幅降低鳗輪死亡率。
此后,微生态制剂以其安全、环保、无抗性的特点,在水
产养殖中被广泛应用。芽砲杆菌是一类革兰氏阳性化能异养
菌,好氧或兼性厌氧,在自然界中分布广泛。芽葩杆菌能够
形成芽鞄,具有耐酸碱、耐高温、耐挤压等优点,其生物活
性在恶劣环境中不会降低,与乳酸菌等其它芽范杆菌相比,
具有明显的优势。因具有改善水体环境,促进生长,提高免
疫力和抑制病原菌等功能,芽抱杆菌已成为水产养殖过程中
常用的微生态制剂。众多研究表明,芽葩杆菌在水产养殖中
能降低水体氨氮亚盐水平,增强消化酶活性、抗氧化酶活
性、免疫相关基因和应激相关基因的表达,提髙鱼体对病原
傩物力等。
近年来,随着抗生素滥用的问题日益严重,农业农村部
已在2020年禁止了在饲料生产中添加抗生素,这使得益生菌 类芽葩杆菌在水产养殖中发挥的作用更加重要。本文对几种
常用芽鞄杆菌在水产养殖中的应用研究进行了综述,归纳了
不同芽砲杆菌在水产养殖中的应用功能和相关研究成果,同
时论述了芽葩杆菌在实际使用过程中所面临的问题,以期为
芽匏杆菌在水产养殖中的应用和研究提供参考。
1不同芽抱杆菌的功能特性
我国允许直接在饲料中添加的微生态制剂共34种,其中表1不同芽抱杆菌的生理特性和功能特点Tablel Physiological and functional characteristics of different bacillus
菌种主要功能
抱杆菌革三氏阳性细菌,能产生芽抱” 营养需求简单”繁殖快。具有參 种胞外醃活性,代谢产物丰富, 能分痂菌物质。长、改善®群:分解水体有机物,库亚硝輕
菌常见的革兰氏阳性嗜热细菌,能 产生芽胞,具有独持的生物夺氧 作用机制。能分泌多种胞外酶, 代谢翊丰富,能分潮菌物质181^长.改善群;分解水体有机物■障 氨氮
瞬勰杆菌蒯的革兰氏阳杆 菌,既能进行乳酸发酵,又具有 芽抱杆菌丰富的酶系和抗逆性, 能分泌具有抗菌能力的凝结秦a改善提髙磁 力:分解水体有机物,隆亚硝輕
丁酸楼菌严格RS的壬氏阳回砲杆 菌,发辱过程能产生氢气有酸 臭味,主要代谢产物为丁酸”有 修复动物肠道黏膜的作用改善KS磺, 化.提高免疫力
鯉蜀据杆菌兼I飯S的芽胞杆菌,有3种非 晶体类型的伴抱体,其中独木舟 状倾体为採构。抑制虹
虽三氏阳回砲杆菌”菌愿径 大于M pm,溺培剋具有 解磷固氮的作用。分解水体溶磷, 修震水依富营隸
纳裁®ff菌枯草芽砲杆菌的T亚种.为虽 兰氏阳性芽昶杆菌,能产生客种 胞外殮代谢产物丰富,能分泌 抗菌物质。长.改善®a® 群,抑制病原菌
解题芽瞬菌枯草芽砲杆菌的Y亚种.为兼 性厌氧革三氏阳性芽抱杆菌”具 有多种胞外酶活性,代谢产物丰 富,能分泌抗菌物质。改善水质.抑制病原菌無牛sum®
芽葩杆菌类有7种。包括:枯草芽范杆菌、地衣芽鞄杆菌、纳 豆芽弛杆菌、迟缓芽鞄杆菌、短小芽范杆菌、凝结芽施杆菌
和侧抱短芽葩杆菌。每种芽砲杆菌的生理特性和在水产养殖
中的功能都有其自身的特点,主要特点及功能见表1。在水产 养殖中应用比较广泛的为枯草芽鞄杆菌和地衣芽葩杆菌,此
外,丁酸梭菌、凝结芽范杆菌和侧范芽砲杆菌等其他一些芽
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抱杆菌在水产养殖中也有一定范围的应用。
2芽抱杆菌在水产养殖中的应用在水产养殖中芽鞄杆菌的应用既可以直接使用芽葩杆菌
菌体,也可以将芽葩杆菌所生产的代谢产物添加在饲料中进
行应用。使用途径主要有两种:直接投放zk体,净化zk质; 或作为饲料添加剂使用。
2.1改善水体环境良好水质是水产动物生长的关键,目前,改善水质主要
有物理法、化学法和生物法,其中微生态制剂逐渐成为改善
水质的核心产品。芽抱杆菌在生长过程中能根据自身所处环
境分泌各种不同胞外酶,分解水体中残留有机物和氨氮亚盐
等有害物质,从而达到改善水质的目的。刘树彬等研究了枯
草芽砲杆菌对水质改良的效果,发现其能显著降低养殖水体
中的氨氮和亚硝酸盐等有害物质的浓度,净化水质。杭小英
等研究发现,在罗氏沼虾养殖水体中投入枯草芽范杆菌后,
水体中氨氮和亚硝酸盐的浓度均大幅下降。地衣芽范杆菌能
有效分解池塘中的残留饲料,饲料浓度低于5g/L时,地衣芽
抱杆菌对饲料蛋白质、淀粉的降解率依旧均能达55%以上。 张庆华从大黄鱼肠道中筛选到一株地衣芽抱杆菌,研究了其
对水体氨氮和饲料残馆的降解效果,发现24h内的氨氮降解率
达到36.2%, 48h内饲料中淀粉和蛋白质的降解率分别为52.6%
和35.2。罗毅志等将地衣芽抱杆菌投入养殖水体,研究其对
氨氮、亚硝酸盐的降解效果时发现,养Mzk体中亚硝酸盐浓 度没有降低,说明地衣芽葩杆菌对水体中亚硝酸盐没有降解
能力或能力较弱。匡群等将巨大芽鞄杆菌投入养殖水体中,
水体中亚硝酸盐和难溶性磷浓度均明显降低,同时可溶性正
磷酸盐浓度显著提髙,说明巨大芽苞杆菌能有效降解水体中
亚硝酸盐和难溶性磷。为研究巨大芽范杆菌的溶磷机制,卫
星等将巨大芽葩杆菌分别接种入不同磷源的培养基中培养,
对培养过程中有机酸含量和磷酸酶活性进行分析发现,针对
不同礴源,巨大芽葩杆菌分别通过提髙酸性礴酸酶、碱性磷
酸酶的代谢水平来溶解难溶磷,同时,代谢过程中菌体产生
的酸性有机物也能促进某些难溶磷的溶解。
蓝藻在池塘中大量繁殖会造成水体缺氧,同时由于蓝藻
生长周期短,在养殖水体中不稳定,容易大量死亡,释放胞
内毒素,严重影响水体生态环境。芽范杆菌能将池塘中残留
大分子有机物降解为小分子物质,有利于单细胞藻类利用,
促进养殖水体中有益藻类生长繁殖,抑制蓝藻等有害藻类生
长,维持良好藻相。张睿通过研究枯草芽砲杆菌对铜绿微囊
藻生长的抑制作用,发现枯草芽鞄杆菌的胞外分泌物能破坏
铜绿微囊藻的光和色素,进而抑制其生长,枯草芽范杆菌作
用8天后,铜绿微囊藻浓度降低了91.82%。颤藻是引起水华的 主要藻体,分布广,种类多。李卓佳等将微绿球藻、颤藻地
衣芽鞄杆菌进行混合培养,发现地衣芽范杆菌能绿球 藻的生长,从而取得竞争优势来抑制颤藻爆发。贾雯等为研
究侧葩短芽抱杆菌代谢产物对颤藻溶藻效果的影响,将侧范
短芽鞄杆菌无菌滤液投入南美白对虾养殖池塘中,连续实验
7d后,单位体积水体中颤藻干重减少了64%,其细胞内叶绿
素a#*欣了69.72%,说明短芽葩杆菌代谢颤藻 有很好的溶藻效果。王琼等研究发现侧葩芽抱杆菌能显著降
低铜绿微囊藻叶绿素a的含量,削弱其光合作用能力,降低其 生长所需的能量供应,从而抑制铜绿微囊藻的生长。
2.2促进生长芽砲杆菌能够分泌多种胞外酶等代谢产物,当其进入肠
道后,帮助降解饲料中营养成分,促进水产动物消化吸收,
增强其生长性能,进而提高饲料利用率。在罗非鱼幼苗养殖
水体中投入枯草芽范杆菌发酵液后,鱼苗抗菌活力明显提
高,成活率比对照组提高了 11.0%。陈南南为研究枯草芽葩杆 菌对草鱼生长的影响,在草鱼池塘中饲喂枯草芽鞄杆菌,每
天3次,持续45d,同时对草鱼消IE道酶活力进行检测,发现
胰蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性分别比对照组提高了 15%、 13 %和79%,草鱼平均日增重比对照组提高了20%,枯草芽葩 杆菌显著提高了草鱼的消化道酶活力和增长速率。付天玺等
在奥尼罗非鱼养殖池塘中饲喂凝结芽砲杆菌,发现奥尼罗非
鱼消化道相关蛋白酶活力明显提高,检测发现实验组的蛋白
质消化率、干物质表观消化率、相对增重率、饵料系数显著
高于对照组。丁酸梭菌能抑制肠道有害细菌繁殖,调节肠道
微生态平衡,其代谢产物丁酸是水产动物肠道黏膜上皮细胞
的主要能量来源,能促进粘蛋白和防御素的分泌,强化上皮
细胞的紧密连接,促进肠道黏膜快速修复。在南美白对虾仔
虾养殖池塘中饲喂丁酸梭菌20d后,发现实验组对虾增重率比
对照鑼高了44.0%,说明丁酸梭菌能明显促进南美白对虾的 生长。
2. 3提高免疫力芽范杆菌能改善肠道健康,优化肠道菌群结构,间接
提高了动物免疫力。为研究枯草芽葩杆菌对凡纳滨对虾幼体
抗病能力的影响,进行了60d的饲养试验,随后用副溶血性
弧菌感染24b后,相关免疫基因的表达显著升高,实验组成 活率明显高于对照组。在饲料中添加枯草芽范杆菌研究其对
吉富罗非鱼免疫力的影响,饲喂5d后,采用嗜水气单胞菌进
行攻毒实验后168h,实验组存活率(60%)显著髙于对照组
( 26. 67%),说明饲料中添加枯草芽范杆菌能提高吉富罗非 鱼免疫力。研究发现,在饲料中添加地衣芽砲杆菌饲喂南美
白对虾,尽管其肠道中的总细菌数没有太大变化,但弧菌数
量却明显减少,通过检测发现,实验红细胞计数和超氧
化物歧化酶以及酚氧化酶活性均明显高于对照组。说明饲喂
地衣芽鞄杆菌提高了南美白对虾的免疫能力。单金峰研究发
现,养殖水体中添加凝结芽弛杆菌后,能显著改善青虾肠道
菌群,提髙其非特异性免疫力和抗病能力,试验组青虾经嗜
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