《Aquaculture》：A novel antagonist of
Vibrio pathogens for aquaculture: Isolation, characterization and probiotic potential of
Bacillus safensis ZY-1 from marine sediments
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本研究从中国胶州湾海洋沉积物中分离鉴定出一株耐高温（80-100℃）、抗胆盐（1%）及酸性的芽孢杆菌属新菌种Bacillus safensis ZY-1，证实其具有稳定的抗菌活性，能显著促进鲻鱼生长、改善水质（降低氨氮、亚硝酸盐等指标），并调控肠道菌群结构。实验表明该菌株通过分泌抗菌物质和竞争营养抑制病原菌，同时增强宿主非特异性免疫酶活性。
杨子月|王小蕾|唐晓倩|邢静|盛秀珍|詹文斌|池恒
中国海洋大学KLMME水生动物病理学与免疫学实验室，青岛266003，中国
摘要 益生菌是对养殖水生动物具有环境耐受性、代谢活性且有益的微生物，能够调节肠道微生物群、改善水质、增强宿主免疫力并促进宿主健康。从海洋沉积物中分离出一种名为ZY-1的菌株，其对致病性Vibrio 物种表现出强烈的抑制作用。通过形态学、理化和分子分析确定ZY-1属于Bacillus safensis 。该菌株具有优异的益生菌特性，包括耐热性（80°C–100°C）、耐胆盐性（1%）和耐酸性。此外，其上清液的抗菌活性在pH值、紫外线、温度和蛋白酶胁迫条件下仍保持稳定。毒性测试和饲喂试验表明ZY-1对鲽鱼无毒，并显著提高了其生长性能。同时，将ZY-1添加到饲料中可显著增强血清酶（如酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶）的活性，而对谷胱甘肽过氧化物酶或超氧化物歧化酶活性无显著影响。组织学评估证实ZY-1的安全性，未发现组织损伤。微生物群测序结果显示，ZY-1补充剂改变了鲽鱼的肠道微生物群结构并增加了微生物多样性。此外，废水生物降解实验表明ZY-1显著降低了游离氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的含量。综上所述，ZY-1是一种具有抗菌活性的新型益生菌，在水产养殖中具有巨大潜力。
引言 流行性疾病对水产养殖的可持续发展构成了严重威胁，目前常用的防治方法包括使用抗生素和其他化学治疗剂（Gong等，2019年）。然而，这些物质的滥用对人体健康产生了多种不良影响（Zorriehzahra等，2016年）。例如，不受控制的抗生素使用促进了耐药基因和耐药菌株的发展，导致疾病抵抗力下降（Rahman等，2023年；Shallcross和Davies，2014年）。此外，还采用了中国传统草药和疫苗等有效策略来对抗病原微生物感染（Abarike等，2019年；Wang等，2018年）。然而，这些方法的高成本使其难以在大规模水产养殖中广泛应用（Adams，2019年）。因此，需要探索天然、低成本且可靠的抗菌剂作为抗生素和各种化学药物的替代品（Verschuere等，2000年）。
益生菌是指对宿主健康有益的活性微生物（Salminen等，2021年）。通过益生菌定植调节微生物群落组成有助于维持和恢复宿主健康（Thankappan等，2015年）。益生菌还通过竞争营养资源和分泌抗菌物质（如生物表面活性剂、过氧化氢和细菌素）发挥抗菌作用（Fooks和Gibson，2002年；Gerritsen等，2011年；Ng等，2009年）。在水产养殖中最常用的益生菌包括Lactobacillus 属、Bacillus 属、Pediococcus 属、Enterococcus 属和Saccharomyces cerevisiae （Dawood等，2019年；Giatsis等，2016年；Kumar等，2016年；Sanchez-Ortiz等，2015年）。益生菌不仅能够积极调节肠道微生物组成、酶活性和免疫力，还能改善生长条件并优化水质（Amoah等，2024年；Esteban等，2014年；O'Hara和Shanahan，2007年）。例如，Paenibacillus polymyxa ATCC 842（PP）可以促进Litopenaeus vannamei 的生长，增强其对Vibrio parahaemolyticus 的抵抗力，并降低饲料转化率和氧化损伤（Amoah等，2020年）。现有研究表明，Pseudomonas 、Bacillus 、Paracoccus 和Enterobacter 等细菌在去除水中的氮和磷方面起着关键作用（Dai等，2022年；Wu等，2023年）。然而，益生菌的效果受多种因素影响，如剂量、治疗持续时间以及给药途径和频率（Lakshmi等，2013年）。
在各种益生菌中，产孢菌株（如Bacillus 属）能够在极端环境压力下存活，包括高温、胃液和胆酸，这有助于它们通过消化道并粘附在肠道组织上发挥功能作用（Elshaghabee等，2017年）。此外，Bacillus 属易于大规模培养和脱水处理，便于将其直接添加到水产饲料中（Lalloo等，2009年）。大多数Bacillus菌株已被证实长期使用安全，并能有效增强宿主对病原体的免疫力（Cutting，2011年；Hong等，2005年）。然而，极端环境压力会降低益生菌的效果（Fiocco等，2020年）。为了解决这一问题，从极端环境中分离出具有强大适应能力的益生菌并将其应用于实际生产已成为一个可行的研究方向（Arya等，2025年）。
海洋沉积物作为典型的极端环境之一，是筛选耐压益生菌的理想来源（Yao等，2023年）。因此，在本研究中，从海洋沉积物中分离出一种新型益生菌Bacillus safensis ZY-1，并通过理化特性分析和16S rRNA基因测序进行了鉴定。我们通过评估鱼的生长性能、非特异性酶活性、组织形态和肠道微生物群谱来评估其抗菌特性、生物安全性、耐受性（耐胆盐性、耐酸性和耐热性）以及作为饲料添加剂的效力。总体而言，这些发现丰富了益生菌资源，并证明了其在水产养殖中的潜在应用价值。
部分摘录 细菌与鱼类 Bacillus safensis ZY-1（GenBank编号：
CM129639.1 ）是从中国青岛胶州湾18米深处的灰色淤泥粘土沉积物中分离得到的，该地区的海水温度、盐度和pH值分别为22.5°C、31.8‰和7.8。随后，ZY-1在2216E培养基中于30°C、300 rpm（转速）和7 L/min（通气率）条件下进行培养。
Vibrio harveyi 、
Vibrio alginolyticus 、
Vibrio anguillarum 和
Vibrio parahaemolyticus 具有抗菌活性的ZY-1菌株的分离 我们从海洋沉积物中分离并筛选了具有抗菌活性的细菌菌株。其中，ZY-1菌株对V. harveyi 、V. alginolyticus 、V. anguillarum 和V. parahaemolyticus 表现出强烈的拮抗作用。ZY-1的无细胞上清液分别产生了20.1±0.38 mm、19.5±0.44 mm、19.2±0.27 mm和16.0±0.32 mm的抑制圈（图1）。在2216E培养基中未观察到抑制圈
讨论 益生菌已成为预防和控制鱼类养殖中细菌性疾病的有效策略。益生菌通常从自然环境或宿主组织和器官中分离获得（Serra等，2019年；Thankappan等，2015年）。因此，筛选潜在的益生菌菌株是这一方法的关键步骤。在本研究中，我们从海底沉积物中分离出了具有抗菌活性的菌株
结论 在本研究中，我们从海水中分离出了一种对Vibrio 病原体具有拮抗作用的细菌菌株ZY-1。形态学、生化和系统发育分析表明ZY-1属于B. safensis 。ZY-1菌株能够耐受高胆盐浓度、低pH值和高温等极端条件。此外，其抗菌活性在不同条件下保持稳定。ZY-1菌株表现出优异的益生菌效果
CRediT作者贡献声明 杨子月： 撰写初稿、验证、方法学设计、实验实施、数据分析。王小蕾： 审稿与编辑、项目监督、概念构思。唐晓倩： 项目监督、资金申请。邢静： 项目监督、资金申请。盛秀珍： 项目监督、资金申请。詹文斌： 项目监督、资金申请。池恒： 撰写、审稿与编辑
致谢 我们感谢中国科学院海洋研究所的刘媛博士在本研究生物信息学分析方面提供的宝贵帮助。本研究得到了国家重点研发计划 （2024YFD2401202）、国家自然科学基金 （32373160）、中央高校基本科研业务费 （202212012）、中国海洋大学青年人才计划 （2022010042）等的资助
