本研究评估了南美白对虾感染EHP后,30天内感染肝胰腺微生物群的组成、多样性和功能。这些发现极大地提高了对感染EHP虾的肝胰腺组织中,疾病特异性微生物群落的理解。

一、研究方法

研究采用来自(美国夏威夷瓦胡岛)海洋研究所的南美白对虾(约5克),均通过SPF认证,包括EHP在内的病原体检测结果呈阴性。在实验之前,在100L(25°C)循环养殖系统中驯化2周,并用工业虾饲料(40%蛋白)喂养。

在南美白对虾接触EHP(0天)之前,将胰腺肝组织取样切除无菌,部分在液氮中快速冷冻,其余固定在AFA。第二天,共有36只SPF虾被转移到南美白对虾养殖试验池,并感染了EHP。试验一共进行30天,同时,在试验期间对实验虾进行了取样,监测环境参数,如:温度、盐度、pH 值……。

图1:实验设计

二、研究结果

数字病理组织:EHP检测和感染严重程度的定量

根据Lightner表示虾的肝胰腺有5个感染水平:I0、I1、I2、I3和I4,EII值为0%;0,004–0,14%;0,51– 5,92%;分别为6.85~9.26%和10.15~45.67%(图2)。该病共3个阶段用于描述感染周期:EII表示的初始阶段、发育阶段和晚期阶段(图3A),按感染等级(I0-I4)分病阶段(图3B)和每个疾病阶段的平均值(图3C)。

图2:EHP感染强度级别,感染程度使用EHP感染指数(EII)通过原位杂交 (ISH) 评估传染性。

图3:评估EHP感染。(A) EHP感染程度(I0-I4);(B) 按疾病阶段划分的感染(C) 每个疾病阶段的平均值。

第一阶段:包括感染后的前12天(dpi),其中EII平均值较低(0.92±3.06%)。EHP只在9dpi和12dpi抽样虾中检测到。第一阶段后,所有取样虾均对EHP(I1-I4)呈阳性。

发育阶段从15日开始,以24dpi结束,并伴有EII的平均值较高(8.08 ± 13.75%)。这一时期的特点是在整个测试过程中,高感染水平(I3 和 I4)的受感染虾和I4水平的虾具有最高的EII值(31.97±19.37%)。在最后阶段(27至30dpi),高感染性虾(I3和I4)的数量减少,EII平均值下降(5.44±6.28%)。

在晚期,当虾处于周期性感染时,观察到一种接近模式。根据这些结果,EHP可以繁殖,直到虾达到I4感染,然后寄生虫的负荷开始减少,直到虾达到I1感染。这种模式可以在整个养殖周期中重复进行,因此,EHP可以繁殖,直到虾达到I4感染,然后寄生虫的负荷开始减少,直到虾达到I1感染。

三、微生物成分分析

在细菌中,指定的分级分类允许识别两个领域,细菌(97-100%)和真菌(<3%)。总共有20种细菌(11种未分类)和3种真菌被识别,分为234个属(215个未分类)。在真菌中,已确定一个域。共有3个真菌行业被确定并分为32个属(5个未分类)。在细菌中最具代表性的门包括变形菌门 (12-98%)、厚壁菌门(1-24%)和放线菌门(0.3-82%)(图4A)。

图4:不同疾病阶段虾的微生物群。其中(A)细菌和(B)真菌分类。

在真菌中,大多数代谢途径与碳水化合物代谢有关,这表明,在后期的真菌可以利用被EHP感染虾的碳水化合物储备存,这一假设得到了转录、蛋白质组学和代谢分析的支持,其中能量代谢,如分解、消化和吸收碳水化合物,由EHP感染调节。EHP感染,导致慢性周期性退化,导致细菌紊乱(图8)。当高胰肝储备达到高传染性强度(I4)时,EHP会生长,当营养储备枯竭时,病原体的繁殖将停止或减少。如果条件有利,又暂时恢复,胰腺肝再次成为EHP的合适病灶。

图5:显示在研究期间根据疾病阶段感染EHP(30天)对虾的胰腺肝脏产生的主要变化

四、结论

南美白对虾感染EHP可能导致有益微生物,以及与养分获取和虾健康相关的功能的丧失。EHP感染持续时间越长,感染强度越高,肝胰菌群的变化就越明显,弧菌的数量的增加。在EHP感染期间,被分离出多种细菌,其中一些可以培养,并用作益生菌,以缓解EHP病的发展。