芽孢桿菌在提高水產(chǎn)動物抗病免疫中的應用

中圖分類號：S942.3 文獻標志碼：A 文章編號：1004—6755（2025）07—0091-04

Application of Bacillus in Enhancing Disease Resistance and Immune Function in Aquatic Animals

FENG Yang ，NI Yu ，LI Bingyu（Collegeof Fisheries and Life Science，Dalian Ocean University，Dalian116o23，China）

Abstract：This review summarizes the application of Bacillus species bacterium as probiotics in aquaculture and discusses a number of related studies to reveal their positive effects on immunity，antibacterial ability，growth performance and other aspects of aquatic animals. Research shows that various Bacillus bacteria effectively promote the growth and vitality of farmed animals by improving fed utilization，stress response，immune response，and disease resistance，as well as by improving water quality，and can be served as an effective preventive strategy in aquaculture to improve the health management and production efficiency of farmed animals.

Key words： Bacillus bacteria； probiotics； aquatic livestock； immunity； antibacterial ability;intestinal health

芽孢桿菌屬細菌因其在惡劣環(huán)境中存活的能力、非致病性和抗菌物質(zhì)產(chǎn)生等特性，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中顯示出作為益生菌的巨大潛力。此外，芽孢桿菌屬細菌還能改善腸道形態(tài)，促進有益菌群的生長，并抑制有害菌的繁殖，從而維護水產(chǎn)動物的腸道健康。本文從多個角度闡述芽孢桿菌在提高水產(chǎn)動物抗病免疫中的應用，以期為提高水產(chǎn)動物養(yǎng)殖效益提供有益借鑒。

1水產(chǎn)養(yǎng)殖中芽孢桿菌屬細菌作為益生菌的應用概述

益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應用已經(jīng)引起了關注，它們被視為維持多種水產(chǎn)養(yǎng)殖動物健康的微生物候選者[1]。在眾多微生物候選者中，芽孢桿菌屬細菌因其具有產(chǎn)孢能力，能夠在惡劣環(huán)境條件下存活[2]，并且當其作為飼料喂給魚類時，它們除了具有非致病性和無毒[3]之外，還可以產(chǎn)生抗菌物質(zhì)[4]，這使其相比其他益生菌更適合成為候選者。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用芽孢桿菌屬細菌，可提高動物的飼料利用率、增強機體免疫反應和疾病抵抗力，維護組織完整性，以及改善水質(zhì)[5-7]。芽孢桿菌屬細菌的綜合效應使其在發(fā)展可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖方面的實踐中具備極高使用價值，見圖1。

2芽孢桿菌屬細菌對水產(chǎn)動物免疫力及抗病原能力的增強作用

2014年， w_u 等8]對枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）DCU、短小芽孢桿菌（Bacilluspumilus）BP和蠟樣芽孢桿菌（Bacilluscereus）HL7進行了益生菌特性的評估。結果表明，其中兩株（BP和DCU能夠在低pH值和高膽汁濃度下存活，并顯示出良好的黏附特性和廣譜抗生素抗性。通過向擬穴青蟹（Scyllaparamamosain）幼蟹投喂10⁵CFU/g BP或DCU的日糧30d后，將其暴露于副溶血性弧菌（Vibrioparahaemolyticus）中浸泡挑戰(zhàn) ^48h 后，測試這兩種益生菌的效果。結果顯示，處理后的擬穴青蟹幼蟹顯示出更高的免疫相關基因（CAT、proPO和SOD）表達水平和呼吸爆發(fā)活性。另外，BP和DCU的飼料添加處理組的擬穴青蟹幼蟹存活率分別為 76.67% 和78.33% ，而未用益生菌處理的擬穴青蟹幼蟹存活率為 54.88% 。這表明，枯草芽孢桿菌和短小芽孢桿菌在擬穴青蟹養(yǎng)殖中具有控制弧菌病的應用潛質(zhì)。

2018年，Wee等9探討了日糧中添加具有群體感應降解能力的蠟樣芽孢桿菌對羅氏沼蝦（Macrobrachiumrosenbergii）生理指標的影響。

喂養(yǎng)28d后，添加蠟樣芽孢桿菌組的蝦幼體生長性能顯著增高。同時，該組在腸道短鏈脂肪酸水平（包括丙酸、異丁酸、戊酸和異戊酸）方面也有顯著提高，但在乙酸或丁酸水平方面未觀察到顯著差異。在日糧中補充蠟樣芽孢桿菌也顯著提高了蝦體內(nèi)的超氧化物歧化酶（SOD）活性。在嗜水氣單胞菌（Aeromonashydrophila）挑戰(zhàn)后，喂食益生菌的蝦的肝胰腺狀況更好。這表明，飼料中添加蠟樣芽孢桿菌可以成為羅氏沼蝦的有效生長促進劑，并減輕病原菌挑戰(zhàn)期間對肝胰腺完整性的損害。

2019年，Wang等[1°探討了由解淀粉芽孢桿菌（Bacillu amyloliquefaciens） V4 CGMCC10149和粘紅酵母（Rhodotorulaglutinis）CGM-CC1013組成的益生菌復合物對循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（RAS）中飼養(yǎng)的大西洋鮭幼魚（SalmosalarL.）的生長、免疫反應、抗氧化能力和抗病力的影響。結果表明，益生菌復合物的使用對大西洋鮭的生長性能、飼料利用率、免疫反應和抗氧化能力有顯著影響，并且可將死亡率顯著降低。飼養(yǎng)結束后的殺鮭氣單胞菌（Aeromonassalmonicida）攻毒試驗結果表明，飼喂益生菌復合物的大西洋鮭累積死亡率更低。

2020年，Amoah等[11]探究了飼料中添加地衣芽孢桿菌（Bacilluslicheniformis）對凡納濱對蝦（Litopenaeusvannamei）幼體生長、免疫和抗氧化活性、腸道形態(tài)和微生物菌群以及對副溶血性弧菌（Vibrioparahaemolyticus，VP）抵抗力的影響。結果顯示，益生菌處理組的蝦在生長性能、免疫和抗氧化酶活性以及腸道形態(tài)等方面均有顯著改善。另外，在飼料中增加益生菌的添加量，可使有益細菌屬（如Ruegeria、Pseudoalteromonas）顯著增加，一些已知的機會性病原體（Vibrio、Te-nacibaculum、Photobacterium、Kangiella和Spongiimonas）顯著減少。在為期7d的VP挑戰(zhàn)試驗中，益生菌處理組呈現(xiàn)出對凡納濱對蝦更高的保護率。

Qin等[12]研究了地衣芽孢桿菌FA6膳食補充對草魚（Ctenopharyngodonidella）生長、存活率和腸道健康的影響。結果顯示，益生菌補充組的草魚在體重增長百分比（PWG）和特定生長率（SGR）參數(shù)方面均有顯著改善。此外，補充組魚機體的抗氧化狀態(tài)得到改善，包括血清中超氧化物歧化酶（SOD）活性的增加和丙二醛（MDA）水平的降低，以及腸道中抗氧化酶MnSOD和過氧化氫酶（CAT）的mRNA水平上調(diào)。同時，地衣芽孢桿菌FA6補充組表現(xiàn)出促炎細胞因子（如 IL-1β 和TNF-α） 的mRNA表達降低，以及抗炎細胞因子IL一10的表達增加。組織學（絨毛長度增加）和基因表達分析表明益生菌處理組魚腸道屏障功能得到改善。不同益生菌補充組在嗜水氣單胞菌挑戰(zhàn)后的死亡率（分別為 56.6% 和 70% ）顯著降低。總體而言，在飼料中添加地衣芽孢桿菌FA6可以改善草魚的生長、抗氧化能力、腸道屏障功能和疾病抵抗力。

Kuebutornye等[13]評估了三種與宿主相關的芽孢桿菌在尼羅羅非魚（Oreochromisnilotic-us）中的體內(nèi)益生菌潛力。他們將魚分為五個處理組，并分別投喂不含細菌（CT組）、貝萊斯芽孢桿菌（Bacillusvelezensis）TPS3N（V組）、枯草芽孢桿菌（S組）、解淀粉芽孢桿菌TPS17（A組）和CB組，該組由三種芽孢桿菌以 1：1：1 的比例組合而成。試驗結果表明，芽孢桿菌處理組在最終體重（FW）、體重增加（WG）、特定生長率（SGR）方面的生長性能增強，且飼料轉化率（FCR）顯著降低，其中CB組的性能最佳。與CT組相比，處理組在免疫和生化指標包括一氧化氮（NO）、免疫球蛋白 M（IgM） 、溶菌酶（LZM）、酸性磷酸酶（ACP）和堿性磷酸酶（AKP）、抗氧化酶以及消化酶（脂肪酶和胰蛋白酶）方面也有所改善。此外，與CT組相比， V，S，A 和CB組的谷草轉氨酶（GOT）和MDA活性也顯著降低。在投喂了含芽孢桿菌補充飼料的魚中，與生長相關的基因GHR-1 和 IGF-1 在肝臟和頭腎中均顯著上調(diào)。同樣，CB組在肝臟和頭腎中均顯著上調(diào)了TNF-α，TLR-2，IgM （肝臟中除外）和 C-LYZ 編碼基因的表達。鏈球菌（Streptococcusagalac-tiae）挑戰(zhàn)試驗的結果顯示，CT、V、S、A和CB處理組的累積死亡率 （%） 分別為 60%33%.27% 、20% 和 13% 。綜上表明，單獨或組合添加芽孢桿菌菌株作為飼料添加劑可以對尼羅羅非魚在生長性能和抗菌能力方面產(chǎn)生促進作用。

Tang等[14]探討了枯草芽孢桿菌是否能對由嗜水氣單胞菌誘導的草魚氧化應激損傷提供保護。結果表明，嗜水氣單胞菌導致草魚脂質(zhì)氧化損傷，顯著降低了抗氧化防御能力，并誘導了草魚的炎癥反應，但在攻毒前連續(xù)飼喂枯草芽孢桿菌飼料42d的草魚組和攻毒后立即飼喂枯草芽孢桿菌飼料的草魚組均表現(xiàn)出氧化應激水平降低、MDA水平降低、抗氧化防御能力增強，具體包括：總抗氧化能力（T一AOC）增加、SOD和CAT活性增加、谷胱甘肽（GSH）水平升高以及抗氧化酶（SOD、CAT和Gpx）基因表達上調(diào)等顯著變化。此外，免疫反應顯著改善，抗炎細胞因子IL一10的mRNA水平上調(diào)，促炎細胞因子TNF- α 、IL-1β和IL一8的mRNA水平下調(diào)。研究表明，枯草芽孢桿菌能有效保護魚類免受由嗜水氣單胞菌感染引起的氧化應激損傷。

最近，Gao等[15]通過一項為期30d的飼養(yǎng)試驗，基于連續(xù)飼喂計劃（E1）和間斷飼喂計劃（E2），評估了枯草芽孢桿菌對鲆魚（Paralichthysoliuaceus）免疫相關各項指標的影響。結果表明，在短期飼喂期后，無論是連續(xù)飼喂還是間斷飼喂，都在一定程度上提高了鲆魚的免疫狀態(tài)。經(jīng)過16SrRNA 測序分析，試驗結束時， E1（1.06%） 和E2（1. 01%） ）組中的枯草芽孢桿菌相對豐度均高于EO（對照組， 0.053% ）。總體來說，連續(xù)飼喂和間斷飼喂枯草芽孢桿菌均可作為鲆魚健康管理的預防性策略在未來得以應用。

3總結與展望

國內(nèi)外多項研究表明，芽孢桿菌可作為預防性策略，持續(xù)提升水產(chǎn)養(yǎng)殖動物健康管理和生產(chǎn)效益。盡管芽孢桿菌屬細菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應用已取得一定成果，但該領域仍有待深入研究：一方面，需進一步探究這些芽孢桿菌屬細菌在不同養(yǎng)殖環(huán)境、不同水產(chǎn)動物種類中的最佳添加劑量、投喂瀕率和使用方式；另一方面，需深入挖掘芽孢桿菌增強水產(chǎn)動物免疫力和抗病力的分子機制。此外，需加強芽孢桿菌與其他有益微生物（如光合細菌、乳酸菌等）的聯(lián)合應用研究，探索復合益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的協(xié)同效應，構建更穩(wěn)定、高效的養(yǎng)殖微生態(tài)系統(tǒng)，推動水產(chǎn)養(yǎng)殖向更加可持續(xù)和健康的方向發(fā)展。

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