在饲料中添加来自快速生长的白虾（Penaeus vannamei）的肠道益生菌，以促进白虾的生长和健康表现

《Fish & Shellfish Immunology》：Dietary incorporation of gut-derived probiotics from fast-growing white shrimp, Penaeus vannamei to boost growth and health performance in white shrimp

白虾益生菌研究首次系统评估Exiguobacterium arabatum SB2-5的促生长、抗病及肠道菌群调节效果，证实其最佳添加量为10^8-10^9 cfu/kg，显著提升生长性能、消化酶活性及抗弧菌能力，并激活免疫相关基因表达和抗氧化功能。

　　

作者：Ann-Chang Cheng、Pimrawee Chaemlek、Phongchate Pichitkul、Chun-Hung Liu

台湾高雄科技大学水产养殖系及研究生院，高雄市，811

摘要

本研究首次全面评估了Exiguobacterium arabatum SB2-5作为白虾（Penaeus vannamei）饲料中益生菌的潜力。从生长迅速的虾肠道中分离出三种益生菌菌株：Enterococcus faecalis SB2-3、Bacillus tropicus SB2-4和E. arabatum SB2-5，并比较了它们的功能表现。其中，E. arabatum SB2-5表现出最显著的效果，显著提高了生长性能、消化酶活性以及对Vibrio alginolyticus感染的抵抗力。后续的剂量优化研究表明，在正常条件下，饲料中添加10⁸–10⁹ cfu kg^-1的E. arabatum SB2-5可以最大化虾的生长、饲料利用率和疾病抵抗力，同时不影响存活率。该益生菌还上调了关键的免疫相关基因（propoii、lys、crus和alf1），并增强了抗氧化剂（超氧化物歧化酶）、溶菌酶和吞噬活性，表明其激活了体液和细胞免疫防御机制。此外，16S rRNA测序显示E. arabatum SB2-5的添加改变了肠道微生物群，显著降低了致病性V. parahaemolyticus的相对丰度。综上所述，E. arabatum SB2-5是一种新型且有效的益生菌，能够促进虾的生长、增强免疫能力并调节肠道微生物平衡。

引言

虾类养殖是全球食品生产中最具活力和经济意义的领域之一。在养殖甲壳类动物中，白虾Penaeus vannamei已成为主导物种，占总虾产量的近80%。2022年，全球白虾产量达到680万吨，证实了其作为全球养殖最密集的虾类物种以及国际海产品贸易支柱的地位[1]。其快速的生长速度、较高的养殖密度耐受性和对不同养殖环境的适应性使其成为商业养殖的首选。

尽管养殖规模不断扩大，但白虾产业仍受到疾病爆发的日益严重制约，这些疾病对生产稳定性和盈利能力构成严重威胁。病毒性病原体如白斑综合征病毒（WSSV）是最具破坏性的病原体之一，会导致大量死亡和大规模经济损失[2]。同时，非病毒性疾病也日益受到关注。Enterocytozoon hepatopenaei（EHP）引起的肝胰腺微孢子虫病与亚洲地区的生长迟缓和产量下降密切相关[3]、[4]、[5]。此外，急性肝胰腺坏死病（AHPND）是一种由Vibrio parahaemolyticus毒力菌株引起的细菌性疾病，持续蔓延，已成为许多生产国作物失败的主要原因[6]。

这些疾病的反复出现和复杂性凸显了集约化虾养殖系统的脆弱性，并凸显了传统方法的局限性，包括对抗生素和化学药物的过度依赖。这种做法引发了对抗微生物耐药性、环境影响和市场接受度的担忧。因此，迫切需要采用环保、可持续的策略来改善虾的健康管理。益生菌补充已成为一种有前景的替代方案，具有多重益处，包括抑制病原体、调节免疫、提高饲料利用率[6]、[7]和改善水质[8]。将益生菌整合到虾养殖系统中有望降低疾病风险，同时促进生长和生产力，从而为虾养殖业的长期可持续性和韧性做出贡献[9]。

与宿主相关的益生菌的应用，尤其是从养殖物种胃肠道中分离出的益生菌，被认为比非宿主或环境来源的菌株更具优势。肠道来源的益生菌具有更强的定植能力、更好的适应宿主肠道环境的能力，以及多种功能益处，包括增强营养吸收、竞争性排斥病原体和调节宿主免疫。Zhao等人[10]报告称，本土肠道细菌在肠道黏膜中的黏附性和持久性更强，从而确保了比外来菌株更一致和持久的益生菌效果。最近，Sutanti等人[11]证明，将宏基因组分析与功能筛选相结合有助于识别具有益生菌潜力的新型本土肠道细菌，强调了宿主来源的微生物群在维持虾健康和生产中的关键作用。例如，从白虾肠道中分离出的Enterococcus faecium SC-01已被证明可以抑制V. parahaemolyticus，增加饲料摄入量，提高体重增长率和特定生长率，并减少肠道中的Vibrio数量[12]。总体而言，这些发现强烈表明宿主来源的益生菌是一种有针对性的有效方法，可以增强虾的健康、提高疾病抵抗力并促进可持续的生产力。

从生长迅速的白虾肠道中分离出三种益生菌菌株。本研究的目的是评估这些宿主来源的菌株作为功能性益生菌的潜力，以促进生长、改善健康状况并支持可持续的虾养殖。

研究片段

虾

虾在含有5吨持续充氧海水（25 psu）的10吨水泥池中适应了7天，水温维持在28-30°C。在整个适应期间，每天两次提供相当于其总生物量3%的饲料。

益生菌的来源及益生菌粉的制备

从白虾养殖池中选取生长迅速（>6克）和生长缓慢（<3克）的虾，每个生长组各收集3只个体。

三种益生菌候选物的功能表现比较

在56天的喂养试验中，益生菌补充显著提高了虾的生长性能（表1）。不同饮食处理组之间的存活率没有显著差异。然而，接受E. arabatum SB2-5饲料的虾最终体重最高，显著高于其他所有组。SB2-3和SB2-4组的最终体重也显著高于对照组。此外，体重增加、饲料效率和池塘产量也都有所提高。

讨论

Exiguobacterium属的成员因其代谢多样性和环境适应性而受到越来越多的关注，这些特性可能是其在水产养殖系统中作为益生菌潜力的基础。先前的研究表明Exiguobacterium属物种通过增强营养消化的酶活性或调节肠道微生物环境来促进宿主生长和存活[24]。

结论

本研究首次评估了E. arabatum SB2-5作为虾饲料中益生菌的潜力。添加10⁸–10⁹ cfu kg^-1的E. arabatum SB2-5显著提高了生长性能和对V. alginolyticus的抵抗力。它还通过减少致病性Vibrio和丰富有益细菌来调节免疫系统和肠道微生物群，显示出其作为可持续虾养殖新型益生菌的强大潜力。

作者致谢

Ann-Chang Cheng：资源获取、数据管理、概念构思；Pimrawee Chaemlek：研究实施、数据管理；Phongchate Pichitkul：概念构思；Chun-Hung Liu：资源获取、写作-审稿和编辑、概念构思

致谢

本研究得到了台湾国家科学技术委员会（项目编号：113-2313-B-020-007-MY3）的资助。