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水产养殖是世界范围内快速发展和迅速扩张的行业。 目前它是人类重要的食物来源,提供了世界20%以上的动物蛋白需求,并保持每年18%的加速增长。 然而,随着生产的最大化和养殖策略的改变,养鱼场传染病爆发的频率急剧增加,导致大量死亡和经济损失。 这种策略不可避免地导致环境退化,促进抗生素耐药菌株的出现,并导致食用产品的残留效应。 开发益生菌、维持微生物群落平衡和增强粘膜免疫反应是水产养殖疾病预防的同样有效且环保的策略。 在这方面,了解共生微生物和粘膜免疫之间的相互作用对于开发益生菌以促进鱼类健康至关重要。

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1 硬骨鱼粘膜微生物群落组成

粘膜微生物群的组成以组织特异性的方式变化,除了保护鱼类免受病原微生物侵害之外,在鱼类的消化和营养中发挥着重要作用。 尽管细菌组成可能因饮食、年龄、遗传、性别、圈养、组织和环境条件等内源和外源因素而改变,但特定器官中的优势物种往往是一致的。 在硬骨鱼中,粘膜系统主要由胃肠道、口咽、嗅觉系统、鳃和皮肤组成,所有这些都被一层粘膜覆盖,使宿主能够与各种有益或机会致病微生物相互作用。

(1)胃肠道

胃肠道是消化系统的重要组成部分,其微生物生态系统在维持宿主体内平衡方面发挥着重要作用,特别是通过调节粘膜免疫和营养吸收。

先前的研究表明,需氧菌、兼性厌氧菌和专性厌氧菌是硬骨鱼肠道中普遍存在的定殖者。 根据16S rRNA基因测序数据,变形菌门的成员是大多数海洋和淡水鱼的优势肠道微生物群。 此外,厚壁菌门、梭杆菌门、拟杆菌门、放线菌门和软壁细菌门的细菌也存在于硬骨鱼的肠道中。 在哺乳动物中,宿主的饮食对肠道微生物组有很大影响。 例如,细菌多样性从肉食性生物到杂食性生物再到草食性生物增加。

同样,硬骨鱼肠道群落的多样性和复杂性也可能受到宿主饮食或宿主营养水平的影响。

根据之前的综述,草食性鱼类的肠道微生物组成与哺乳动物更加相似,而杂食性鱼类的肠道细菌组成与环境样本一致,肉食性鱼类的细菌群落与昆虫等细菌群落一致在真核生物栖息地中是一致的。 重要的是,厚壁菌门、梭杆菌门、拟杆菌门和放线菌门是草食性、肉食性、杂食性和滤食性鱼类中普遍存在的门。 然而,每组肠道微生物组的组成也有所不同。 例如,梭菌属、柠檬酸杆菌属和纤毛菌属是草食性鱼类中最丰富的细菌,也是关键的纤维素降解细菌。 此外,鲸杆菌属和盐单胞菌属是肉食性鱼类的优势微生物群。 梭菌属、鲸杆菌属和盐单胞菌属在杂食性鱼类和滤食性鱼类中含量极高,其中盐单胞菌属已被确定为鱼肠道中最重要的合成蛋白酶产生菌。 一。

此外,肠道微生物组与β-葡聚糖和豆粕等膳食成分密切相关。 补充不溶性 β-葡聚糖对肠道有很强的影响,因为它可以上调 IL-1b 表达并降低弧菌丰度。 豆粕 (SBM) 是一种植物性成分,通常用于替代鱼饲料中的鱼粉。 在肉食性鱼类中,几乎 20-40% 的鱼粉蛋白可以被 SBM 蛋白替代,而不会对肠道健康产生不利影响。 然而,高SBM蛋白比例可能会威胁鱼类的免疫力和肠粘膜功能,尤其是肉食动物。

(2)口咽和嗅觉

口咽是消化道中微生物最密集的部分之一,已在哺乳动物中进行了广泛的研究。 然而,很少有研究关注硬骨鱼口咽部的微生物多样性。 迄今为止,仅在慈鲷和虹鳟鱼中发现口咽共生细菌。 对慈鲷的研究表明,口腔粘膜中最丰富的门是变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门,最丰富的属是不动杆菌门。 关于鳟鱼消化道中细菌功能的研究报道很少。 因此,共生细菌与粘膜组织之间的相互作用值得进一步研究。 与口咽相似,很少有研究关注硬骨鱼嗅觉组织中的细菌群落。 只有对虹鳟鱼的研究才确定变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和厚壁菌门是嗅觉组织微生物群的主要组成部分。 然而,这些微生物在水气味检测和识别中的潜在作用仍有待确定。

(3) 皮肤和鳃

皮肤和鳃是硬骨鱼的外粘膜表面,对病原体和毒素起着重要的保护作用。 这两种组织中的大多数微生物通常是专性需氧微生物,是鱼类健康的潜在生物标志物。 有趣的是,之前的研究表明变形菌门、厚壁菌门和放线菌门是鳃和皮肤中最常见的共生细菌。 然而,劳瑞等人。 67 报道称,鳟鱼鳃和皮肤中的微生物组成是不同的。 具体来说,厚壁菌门和放线菌门在皮肤和粘膜中普遍存在,而变形菌门和拟杆菌门在鳃中占主导地位,这可能促进气体交换过程。 此外,在鲤鱼和斑马鱼的鳃粘膜中还存在氨氧化细菌和反硝化细菌,它们可以对排出的氨进行解毒,从而降低与鳃组织接触的氨浓度。 此外,一些Ig T包被的鳟鱼鳃细菌属于变形菌门和拟杆菌门,表明这两个门的成员可能对病原体入侵具有保护作用。