结果表明,经过60天的饲喂,B. baekryungensis MS1显著提高了刺参的生长性能和免疫酶活性,并促进刺参形成更健康的肠道菌群结构。后续攻毒试验结果表明,B. baekryungensis MS1能够显著降低刺参感染灿烂弧菌的死亡率。转录组和基因表达分析表明,B. baekryungensis MS1对泛素介导的蛋白水解途径有激活作用,从而抑制了mTOR信号通路,以调节刺参的免疫功能。
综上所述,耐低温细菌B. baekryungensis MS1具有作为冬季刺参健康养殖益生菌的应用潜力。
经过60天的饲喂,MS1组刺参增重5.52 g,是对照组刺参(3.37 g)的1.6倍。MS1组的体重特定生长率(SGR)为1.35,对照组为1.01。MS1组的饵料系数(FCR)为3.91,是对照组(5.16)的0.76倍。
刺参的过氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、酸性磷酸酶(AKP)、碱性磷酸酶(ACP)、一氧化氮合酶(NOS)、吞噬作用及呼吸爆发等免疫指标分别于饲养第30和60天后检测一次。上述免疫参数,除饲养第30天的ACP和呼吸暴发外,MS1组与对照组无显著差异。
随培养时间的延长,组内免疫指标活性增加。喂养第60天,MS1组的SOD、CAT、AKP、ACP、NOS活性均显著高于对照组。但吞噬作用和呼吸爆发没有表现出类似趋势。总结果表明,长期(60天)投喂B. baekryungensis MS1可显著提高刺参的非特异性免疫。
表2 刺参投喂对照日粮和MS1日粮30、60天后的免疫参数
图1 刺参肠道和养殖水体的菌群组成(门水平)
对差异表达基因进行统计(图2A),共发现118个差异表达基因,其中上调80例,下调38例。从生物学过程来看(图2B),差异表达基因的功能主要集中在细胞凋亡、碳水化合物和细胞坏死等代谢过程。其中mTOR信号通路和泛素介导的蛋白水解通路是免疫相关通路。
选择上述通路中的差异表达基因和其他免疫相关基因,利用qRT-PCR进行差异表达验证(图2C)。结果表明,TLR, UBE2G2表达上调, Ras, TNFα和SOS表达下调, mTOR, Akt 和Wnt表达持平。除了TNFα和SOS,该结果与转录组分析基本一致。mTOR信号通路相关基因(Ras、TNFα、SOS、mTOR 、Akt和Wnt)表达下调或不变,表明mTOR信号通路受到抑制。UBE2G2基因上调对泛素介导的蛋白水解途径具有激活作用。
图2A 刺参体腔液细胞GO富集分析
图2B 刺参体腔液细胞KEGG代谢通路分析
图2C 刺参体腔液中免疫相关基因表达分析
1、耐温细菌B. baekryungensis MS1应用于刺参越冬养殖,提高了刺参的生长性能,提高了免疫相关酶的活性,优化了刺参肠道菌群的结构。
2、MS1影响刺参免疫相关基因的表达和信号通路,抑制mTOR信号通路,激活泛素介导的蛋白水解途径,以提高刺参的免疫能力。
3、MS1通过提高刺参冬季的免疫能力,能有效减轻对灿烂弧菌等病原菌的感染死亡率。
4、因此,耐低温细菌B. baekryungensis MS1具有作为冬季刺参健康养殖益生菌的应用潜力。