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关于噬菌体在水产养殖中应用前景的一点看法
发布时间 :2022/5/29 浏览 : 76 [关闭]
烈性噬菌体(本文简称“噬菌体”)是一类细菌性病毒,能够通过入侵细菌在菌体内繁殖并在短时间内使目标菌株裂解的病毒,具有繁殖迅速、专一性强的优势。正是因为这一特性,噬菌体被国内外研究者青睐,逐渐应用于水产养殖进行细菌性病害控制,展现了良好的应用效果。例如,噬菌体能够显著降低大西洋鲑、塞内加尔鳎、溪红点鲑因杀鲑气单胞菌感染而造成的死亡率(吕可等,2020)。然而,目前噬菌体在国内尚未获得农业农村部合法使用的许可,但将来能否开发成为水产兽用生物制品,笔者就噬菌体应用中存在的问题谈谈个人看法,以供参考。

一、噬菌体噬菌谱窄,具有高度的宿主特异性,应注重“治”。

噬菌体裂解细菌具有严格的宿主特异性,但大多数噬菌体仅对某种细菌里的某些特定菌株具有裂解作用。例如,朱秋华等(2021)检测了溶藻弧菌噬菌体Va2001对46株不同分离源的溶藻弧菌的裂解作用,发现溶藻弧菌噬菌体Va2001仅能裂解其中的16株溶藻弧菌。即使少数噬菌体被发现具有宽谱特性,但实验证明其噬菌谱依然很窄。例如,钟宛宣等(2021)通过分析2株溶藻弧菌噬菌体R10Z和R11Z对包括溶藻弧菌、副溶血弧菌、哈维氏弧菌、欧文斯弧菌等在内的11种20株弧菌的裂解活性,发现这两株溶藻弧菌噬菌体仅能裂解1株溶藻弧菌和1株欧文斯弧菌。张洋等(2021)通过分析嗜水气单胞菌噬菌体PZL-Ah1对包括嗜水气单胞菌、维氏气单胞菌等在内的2种40株气单胞菌的裂解活性,发现噬菌体PZL-Ah1仅能裂解4株嗜水气单胞菌和3株维氏气单胞菌。因此,噬菌体进行预防应用难度较大,应注重“治”,需在分离鉴定出水产动物疾病致病菌株的基础上,通过筛选出致病菌株噬菌体再进行应用。

二、噬菌体存在应用安全隐患,在研发与应用时需注意避免安全风险

在噬菌体制剂的制备过程中,噬菌体的增殖需要依赖宿主菌,但噬菌体在裂解宿主菌的过程中会释放出内毒素(鲁会军等,2002)。此外,噬菌体是某些毒素基因和抗生素抗性基因水平转移的重要载体。早在1987年研究人员就发现控制大肠杆菌的不耐热肠毒素产物的基因是由噬菌体介导的(王静等,2011)。杨亦文等(2020)研究发现养殖废水中含有高丰度的噬菌体携带抗性基因(如磺胺类抗性基因);陈莫莲等(2021)也指出噬菌体介导的抗生素抗性基因(ARGs)的水平转移是环境中抗性基因扩散的重要机制,对全球的公共卫生和食品安全造成了威胁。因此,噬菌体在研发与应用时需注意避免对环境带来安全风险。

三、致病菌易对噬菌体产生抗性,应注重应用后养殖环境中抗性致病菌株的检测

噬菌体完成一个复制周期需要经过吸附、核酸注入、核酸复制、基因转录与蛋白质合成、装配及释放等几个步骤,噬菌体的宿主菌株阻碍其中任何步骤均可导致其对噬菌体产生抗性。例如,在检测噬菌体的裂解作用时,研究人员常常发现噬菌体产生的噬菌斑并未随着培养时间的延长而变大,可能是宿主菌株对其产生抗性的表现。此外,噬菌体抗性菌株也并未因其对噬菌体抗性的产生而使其丧失致病性。例如。包红朵等(2020)通过次级感染法和双层平板法筛选出沙门菌噬菌体抗性菌R3,其生物学特性、毒力基因及对MODE-K细胞粘附能力与噬菌体宿主菌相比没有显著改变,仍然具有一定的致病性。因此,噬菌体在应用时应注重使用后环境中有无抗性致病菌株的产生。

四、噬菌体的应用效果受到诸多因素的影响,应注重应用技术的优化

噬菌体的应用效果受到贮存条件、治疗最佳时间、使用剂量和使用方式等诸多因素的影响。例如,噬菌体在室温和亚高温下贮存稳定性差,噬菌体容易死亡,因而一般需要低温贮存;噬菌体拌饲口服投喂水产动物时,因其作为异源物质具有很强的免疫原性,能够刺激机体产生免疫反应,可能抑制噬菌体的杀菌能力(戴瑜来等,2019),而且噬菌体只能裂解对其敏感的宿主菌株,并且在宿主菌株达到一定密度时才能增殖,使用过早或使用剂量不合适,可能会在开始增殖(裂解宿主菌株)前就被水产动物机体清除而难以发挥噬菌作用,这也是噬菌体治疗的一大难点(王静等,2011)。例如,Park等(2003)从噬菌体治疗后但仍然病死的香鱼体内未分离出噬菌体抗性突变菌株,提示体内的病原菌能够在没有发生抗性突变的情况下能够逃避噬菌体的裂解(吕可等,2020);Madsen等(2013)向虹鳟幼苗腹腔注射104CFU/尾嗜冷黄杆菌,再腹腔注射104 PFU/尾噬菌体,发现噬菌体未能减少鱼的死亡率。此外,在养殖生产实践中,养殖水体和养殖动物体内的致病菌复杂,往往具有种的多样性和菌株的差异性(不止一种致病菌,每种致病菌同时也具有菌株差异),导致噬菌体在控制混合性细菌感染的难度较大。因此,噬菌体应用技术的优化是噬菌体在养殖生产实践中展现令人满意的效果的重要内容。