生物絮团中聚β-羟基丁酸酯（PHB）可改变异育银鲫肠道菌群结构和免疫相关基因表达并影响鱼体早期鲤疱疹病毒Ⅱ型(CyHV-2)复制

原创罗凯水产微生态研究与应用

论文ID

原名：Poly-β-hydroxybutyrate (PHB) in bioﬂocs alters intestinal microbial community structure, immune-related gene expression and early Cyprinid herpesvirus 2 replication in gibel carp (Carassius auratus gibelio)

期刊：Fish & Shellfish Immunology

IF：3.298

发表时间：2020年

作者&通讯作者：Guo Qiao& Qiang Li

作者单位：盐城工学院海洋与生物工程学院

导

读

基于生物絮团技术（BFT）的养殖系统在防治异育银鲫（Carassius auratus gibelio）感染鲤疱疹病毒Ⅱ型(CyHV-2)方面产生了积极效果。然而，生物絮团技术对养殖动物免疫和抗病力的增强机制鲜有报道。

前期研究结果表明，BFT可提高异育银鲫对鲤疱疹病毒Ⅱ型和嗜水气单胞菌的免疫反应和抗病力。另外，生物絮团作为异育银鲫的食物来源，可提高其生长性能和免疫相关基因相对表达量。Poly-β-hydroxybutyrate (PHB)已被证实是生物絮团中生物活性物质之一。

本研究设置了基础日粮组（对照组）和饵料中添加4%PHB处理组（PHB组），连续投喂30天，旨在探讨PHB在生物絮团中的作用，研究其对异育银鲫肠道菌群、鱼体感染CyHV-2的免疫应答反应及抗病力的影响。

研究

结果

一、PHB对免疫相关基因表达水平的影响

与对照组相比，PHB组鱼体头肾组织中gabT、sdhA、hsp70、RAF1、JAK、PIK3R1和mTOR基因表达水平均显著提高（图1）。各基因相对表达量分别是对照组2.05、4.63、21.57、4.05、31.54、3.51和5.46倍。IL-11基因相对表达量组间差异不显著。

图1 异育银鲫头肾免疫相关基因表达水平

二、PHB对鲫鱼CyHV-2抗病力的影响

在注射CyHV-28.7×10⁷和8.7×10⁶ 浓度下，异育银鲫累积死亡率分别为50.0%和33.3%，而对照组则为83.3%和50.0%，PHB组异育银鲫累积死亡率低于对照组（表1）。

表1 对照组和PHB组对异育银鲫感染CyHV-2的累积死亡率

三、PHB对鱼体早期CyHV-2复制的影响

磷酸缓冲盐溶液（PBS）注射组360h内未检测到CyHV-2。24h后，PHB组异育银鲫体内CyHV-2载量显著低于对照组（图2）。120h时，对照组CyHV-2载量达到最高（5.25 × 10⁶copies/ng DNA），而PHB组则为1.95× 10⁶copies/ngDNA。120h后，CyHV-2载量开始下降，但对照组仍显著高于PHB组。288h后，PHB组CyHV-2载量下降至 5.01 × 10⁴ copies/ng DNA，但对照组仍保持较高水平，为3.98 × 10⁵ copies/ng DNA。

图2 异育银鲫感染CyHV-2后体内CyHV-2载量随时间的变化过程

四、PHB对肠道菌群的影响

6个样本共获得269201条优化序列，平均每个样本有134600条序列，序列长度256 bp。样本文库的覆盖率接近于1，表明所识别的序列可以代表每个样本中的大多数细菌（表2）。PHB组和对照组的Chao1丰富度估计量分别为232.31和377.88。PHB组的Shannon指数高于对照组，而Simpson指数则低于对照组。本研究结果表明，PHB组比对照组具有更高的生物多样性，但两者之间差异不显著。两组中共有OTUs数目为274，对照组和PHB组特有OTUs数目分别为410和65。

表2 PHB组和对照组异育银鲫肠道菌群α多样性

在门水平上，共鉴定出20个细菌门，其中部分门的相对丰度低于1.0%。变形菌门相对丰度最高，占90%以上。PHB组变形菌门、放线菌门和拟杆菌门相对丰度与对照组组间差异显著。PHB组显著提高了变形菌门相对丰度，从93.20%提高到96.73%，但放线菌门相对丰度则从1.82%降至0.96%，拟杆菌门相对丰度从1.23%降至0.46%（图3）。

图3 PHB组和对照组肠道菌群在门水平上的相对丰度

在属水平上，共鉴定出332个属，但没有一个属是某个样本所特有的。在PHB组和对照组中，四个优势菌属分别是无色杆菌属（Achromobacter）、根瘤菌属（Mesorhizobium）、戴尔福特菌属（Delftia）和未分类柄杆菌科（Caulobacteraceae）（图4）。在20个主要菌属中，PHB组根瘤菌属、HTA-norank、Pelagibacterium和芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度显著高于对照组，鲸杆菌属（Cetobacterium）、未培养Verucomicrobiaceae和普氏菌属1（Prevotella）相对丰度显著低于对照组（图4）。