假单胞菌（Pseudomonas protegens）与约翰逊不动杆菌（Acinetobacter johnsonii）之间的种间相互作用决定了Ostrea rivularis Gould贝的腐败过程
《Food Microbiology》：Interspecies interactions between
Pseudomonas protegens and
Acinetobacter johnsonii shape the spoilage profile of
Ostrea rivularis Gould
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本研究通过构建无菌牡蛎肉模型，探究4℃下单文化与共培养体系中Pseudomonas protegens（PS）与Acinetobacter johnsonii（AC）的互作机制。结果表明PS在共培养中保持竞争优势，而AC在中后期生长受显著抑制，导致TVB-N积累介于两者单培养之间。转录组分析揭示PS上调营养利用与应激相关通路，而AC通过调控硫还原和生物膜形成实现能量节约。这种非叠加型腐败特征及代谢重构机制为靶向调控食品腐败提供了新思路。
胡志恒|卢志静|王东学|吴天天|万五波|袁春红|黄家银|胡雅琴
海南热带海洋大学亚洲湾创新研究院食品科学与工程学院，海南省海洋食品工程技术研究中心，海洋食品深加工协同创新中心，海南省爬行动物研究重点实验室，中国三亚572022
摘要：
Pseudomonas protegens（PS）和Acinetobacter johnsonii（AC）作为牡蛎腐败的主要特定腐败微生物（SSOs）的存在已被广泛认可，但它们之间的种间相互作用及其对腐败的影响仍不清楚。本研究使用Ostrea rivularis Gould制备的无菌牡蛎糜模型，在4°C储存条件下通过监测细菌生长和总挥发性碱性氮（TVB-N）来比较PS和AC在单培养和共培养过程中的代谢行为。在共培养条件下，从储存中期开始AC的生长受到显著抑制，而PS保持了竞争优势，仅有轻微且不显著的减少。因此，共培养组中的TVB-N积累量介于两种单培养组之间，表明腐败结果是非叠加的。转录组学进一步揭示了不对称的代谢反应。PS上调了与营养利用、能量代谢和应激适应相关的通路，这与激活的资源掠夺状态一致。相比之下，AC表现出中心代谢功能和营养转运的广泛下调，同时诱导了与微需氧呼吸、硫还原和生物膜形成相关的基因，表明在竞争压力下其转向了节能的生存模式。PS增强的营养和氧气消耗可能加剧了AC的资源限制，而AC的代谢重塑可能改变了局部微环境并调节了PS的腐败能力。这些相互作用重塑了牡蛎糜的腐败特征，表现为氮类挥发性物质的积累减弱，以及从转录组学推断出的潜在的向硫化过程的转变。总体而言，这些发现强调了微生物竞争和代谢生态位划分如何调节牡蛎的腐败，并为针对相互作用的腐败控制策略提供了机制见解。
引言
Ostrea rivularis Gould（O. rivularis）是一种重要的经济型牡蛎物种，栖息于西北太平洋的沿海地区，在亚洲已有很长的养殖历史（Wang等人，2004年）。然而，由于高水分和营养成分，牡蛎组织为微生物生长提供了有利环境，使其在整个供应链中极易腐败。牡蛎表面和内部寄居着多种微生物群落，冷藏储存常常会选择包括Pseudomonas属、Shewanella属和Acinetobacter属在内的腐败细菌，这些细菌会分泌胞外酶并产生腐败代谢物，导致牡蛎品质下降。牡蛎表面和内部器官中寄居着多种微生物群落，典型的腐败微生物包括Pseudomonas属、Acinetobacter属和Shewanella属等（Linton等人，2003年；Madigan等人，2014年；Wang和Xie，2021年），它们可以分泌多种活性酶，降解牡蛎的营养物质并产生典型的腐败代谢物，从而导致牡蛎品质恶化。值得注意的是，牡蛎的腐败并不完全由总微生物数量决定，而是通常由某些特定的腐败微生物（SSOs）驱动，在特定的储存条件下这些微生物会占据主导地位并产生不同的腐败特征（Odeyemi等人，2020年）。因此，识别和控制SSOs已成为延长牡蛎保质期和稳定品质的关键策略。
一般来说，水产品的腐败不仅仅是单一菌株活动的结果，而是通常由动态群落中的一部分SSOs驱动的，在这种情况下，种间相互作用可以加速、减弱或改变腐败反应和代谢产物的产生（Dong等人，2022年）。早期在鱼类基质和提取物中的机制研究表明，典型腐败菌株之间的拮抗作用和资源竞争可以显著影响生长动态和腐败结果（Gram等人，2002年；Gram和Melchiorsen，1996年）。与此观察结果一致，人们越来越关注相互作用介导的调控作用，共培养已被证明可以通过应激适应、营养获取和其他代谢功能的协调变化来调节腐败潜力（Ye等人，2025年；Zhuang等人，2021年）。最近，组学辅助的共培养方法将相互作用响应的分子特征与腐败表型联系起来。例如，蛋白质组学证据表明，群体感应（QS）相关的调控影响了从腐败金枪鱼中分离出的Acinetobacter属和Pseudomonas属的腐败潜力（Wang和Xie，2020a）。此外，基于代谢组学的冷藏草鱼共培养分析显示Pseudomonas fragi相对于Aeromonas salmonicida保持优势，而它们的共培养产生了与单培养不同的腐败相关化学变化和广泛的代谢物重编程（Liu等人，2025年）。然而，牡蛎腐败研究仍然主要依赖于在不同加工和包装条件下的描述性微生物群落演替调查，对牡蛎基质内定义的相互作用的机制分析有限（Chen等人，2017年；Madigan等人，2014年）。最近的综述进一步强调，尽管测序和组学技术有所进步，但在原位建立相互作用机制与腐败结果之间的因果关系仍然具有挑战性，尤其是在双壳类系统中（Anagnostopoulos等人，2022年；Power等人，2023年）。因此，结合受控的牡蛎基质共培养模型和菌株分辨的转录组学可以提供一种实用的方法来研究由相互作用驱动的转录变化，并解释由微生物相互作用塑造的腐败结果。
在我们之前的工作中，从腐败的O. rivularis样本中分离出了多种SSOs（主要是Pseudomonas属和Acinetobacter属），并选择了具有明显腐败潜力的Pseudomonas protegens（PS）和Acinetobacter johnsonii（AC）进行相互作用研究。为了模拟天然基质环境，建立了一个无菌牡蛎糜模型用于菌株接种，设计了单培养和共培养系统以阐明PS和AC在牡蛎腐败过程中的相互作用模式。此外，还利用转录组测序来识别PS和AC在不同培养系统下的基因表达差异。通过结合功能基因注释和代谢途径映射，表征了PS和AC之间的相互作用机制及其对牡蛎腐败进程的贡献。最终，本研究旨在识别依赖相互作用的腐败驱动因素，并为牡蛎产业开发更有效的保鲜和抗菌策略提供见解。
材料
活的O. rivularis从中国三亚的港口地区收集，并用碎冰运输到实验室。本研究中使用的菌株包括PS（Pseudomonas protegens；NCBI分类ID：1124983）和AC（Acinetobacter johnsonii；NCBI分类ID：40214），这些菌株来自之前冷冻保存的样本。Pseudomonas CFC选择性培养基和Leeds Acinetobacter培养基购自中国山东的海波生物技术有限公司。营养肉汤（NB）培养基也是必需的
PS和AC在不同培养系统下的生长动态
为了研究PS和AC在牡蛎腐败过程中的相互作用，使用无菌牡蛎糜作为生长基质，在4°C储存条件下进行单培养或共培养系统的菌株接种。如图1所示，与各自的单培养相比，共培养条件下两种菌株的菌落数量都有不同程度的减少
结论
本研究建立了一个4°C储存的无菌牡蛎糜模型，以比较PS和AC在单培养和共培养条件下的腐败行为，并阐明它们的相互作用如何重塑牡蛎的腐败过程。在储存过程中，共培养导致了不对称的竞争，PS保持主导地位，而AC从储存中期开始受到抑制。这种种群变化伴随着非叠加的腐败表型，因为共培养中的TVB-N积累量介于两种菌株之间
作者贡献声明
卢志静：软件、调查、数据管理。王东学：资金获取、正式分析。胡志恒：撰写——初稿、可视化、软件、方法学、调查、正式分析、数据管理、概念化。胡雅琴：撰写——审稿与编辑、验证、监督、资源管理、项目管理、资金获取、概念化。吴天天：验证、方法学。万五波：资源管理、正式分析。袁春红：撰写——审稿与
手稿准备过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备这项工作时，作者使用了ChatGPT-5.2来检查语法并提高语言清晰度。使用该工具后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对发表文章的内容承担全部责任。
资助
本工作得到了海南热带海洋大学科学研究基金（RHDRC202117；RHDRC202307）、JSPS KAKENHI科学研究资助（C）（24K08802）和福建省自然科学基金（2025J01339）的财政支持。
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