水产养殖中微生物的应用及研究进展

1、第29卷第1期2010年1月水产科学FISHERIESSCIENCE水产养殖中微生物的应用及研究进展刘文珍(江西省水产技术推广站,江西南昌330046)关键词:水产养殖;微生物;应用中图分类号:S917.1文献标识码:C文章编号:100321111(2010)0120057206随着水产养殖业的发展,养殖对象逐渐多样化,养殖规模日益扩大,集约化程度也不断提高。然而养殖区水质却不断恶化,养殖生态系统严重失衡,导致细菌性、病毒性等病害的感染机率也随之增大,。笔者就微生物在水产养殖中的应用及其研究进展进行综述。浸浴大西洋鲑(Salmosalsr)时,可抵抗致病性杀鲑气单胞菌(Aeromonassal

2、da)、鳗弧菌(V.uill)(V.piscium)等的感5,菌、鳗弧菌和病毒鱼弧菌;Gatesoupe6研究表明,使用1株产生铁载体(Siderophore)的弧菌强化的轮虫可增加大菱鲆(Scophthatmusmaximus)仔鱼被一致病弧菌感染后的成活率;Olsson7从大菱鲆幼鱼排泄物中提取的肉杆菌(Carnobacterium)细胞可抑制鳗弧菌的生长,研究认为,大菱鲆肠道和粪便为鳗弧菌生长提供了丰富场所,使用肠道菌的抑制活性可能会降低大菱鲆育苗场鱼类致病性弧菌的生长;Gullian8从虾(Penaeusvannamei)的肝胰脏中分离到3株细菌,分别确认为副溶血性弧菌(V.parah

3、emolyticus)p62、p63和芽孢杆菌p64,它们可抑制虾体内的哈维氏弧菌(V.harevyi)S2,其死亡率分别可达83%、60%和58%,而对宿主无致病作用。国内方面,对微生态制剂的研究起步较晚,但发展迅速。桂远明等9210用从健康鲤鱼(Cyprinuscarpio)的肠道中分离出的无毒正常菌群JY10、JY31制成的微生态制品喂饲鲤鱼,其质量增长率、能量同化率、生态生长效率、组织生长效率均高于对照组,后来再将它们制成益生素并添加到饲料中,以该饲料投喂鲤鱼,增加了抗病能力;杨思芹等11在人工养殖中国明对虾(Fenneropenaeuschinensis)时,摄取益生剂组的对虾的活力

4、及抗病性均好于对照组;吴垠等12213应用微生态制品饲养中国明对虾的结果表明,微生态制品能明显提高中国明对虾感染爆发性流行病后的成活率,且对仔虾的生长也有一定的促进作用;潘康成等14将2株有益芽孢杆菌制成的微生物添加剂放在饲料中饲喂1利用微生态制剂代替抗生素防治疾病目前养殖业中主要使用广谱抗生素来控制病害的发生,但由此产生的副作用以及引起病原菌产(致畸、生抗药性、毒性、“三致”致癌、致突变)等弊端也逐渐显露出来。随着动物微生态制剂在畜牧等方面上的广泛应用,在水产业上的应用也越来越引起人们的重视,其良好的效果也已被大量的试验和生产实践所证实。微生态制剂具有多功能性、广泛的适应性和高度的安全性等特

5、点。实际应用的微生态制品应包括活菌体、灭活菌体、菌体成分、代谢产物及活性生长促进物质1。1986年,Kozasa2首次将益生菌应用于水产养殖,用1株从土壤中分离的芽孢杆菌(Bacillustoy2oi)处理日本鳗鲡(Anguillajaponical),降低了由爱德华氏菌(Edwardsiella)引起的死亡率。此后,微生物制剂在水产养殖中的应用研究迅速发展。据国外的研究报道,一些微生物制剂有抗病毒的作用。Direkbusarakom等3由一种黑色虎虾(Tigerprawns)卵中分离出2个溶血性弧菌(Vibrio)NI2CA1030和NICA1031,这些菌株对IHNV和大马哈鱼表皮病毒有着

6、抗病毒活性抑制作用;Austin等4用分离的溶藻弧菌(V.alginolyticus)注射或收稿日期:2009204228;修回日期:2009207210.作者简介:刘文珍(1983-),女,硕士,研究方向:水生动物病害防疫;E2mail:liuwenzhen518.58水产科学康养殖、绿色养殖中发挥更大的作用。第29卷鲤鱼,结果发现可显著促进鲤鱼生长,提高了鲤鱼肠道消化酶的活性;孙舰军等15将光合细菌拌入饵料投喂中国明对虾后发现,血细胞数目、PO、SOD溶e菌和抗菌活力均比对照组高;张明等16利用光合细菌的稀释液治疗鲫鱼(Carassiusauratus)、鲤鱼、红鲤等发生的“穿孔病”,得到

7、良好的治疗效果;薛恒平等17218分离选育的蛭弧菌(Bdellovibrio)菌株Bd1对鱼虾幼苗的育成效果特别显著;刘克林等19采用有益芽孢杆菌制成的微生态添加剂饲喂鲤鱼苗后发现,胸腺、脾脏生长发育比对照组迅速,电镜观察免疫器官内T、B淋巴细胞较对照组成熟快、数量增多,产生抗体增多,免疫功能增强;李平等20将有益微生物群(EM)应用到罗氏沼虾(Ma2cyobrachiunrosebergii)的健康养殖中,2微生物做水产饲料的添加剂微生物体内含有丰富的营养物质,有益微生物可以产生各种酶如水解酶、发酵酶和呼吸酶,这些酶有利于降解饲料中蛋白质、脂肪和较复杂的碳水化合物;同时能合成B族维生素及维生

8、素K,促进水产动物对营养物质的消化吸收;而且微生物细胞还可以提供额外的核酸、蛋白质、各种矿物质,是供给能源的良好来源且具有安全性27。30)对营养的吸收;Samucl等的研究显示,复合微生物制剂作为饲料添加剂,既可促进动物的生长,又可改善养殖环境;Ziaei等31在饲料中添加复合微生物制剂能显著提高印度明对虾(F.indi2cus)肠蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性;李维炯等32将一定比例的有益微生物原液加糖与饲料均匀混合,装入密封缸中,经各种有益微生物菌群的厌氧发酵,改善了原有饲料的品质结构,提高营养含量;杨健康等33在饲料中添加光合细菌喂养欧洲鳗鲡(Anguillaanguilla)三类苗发现

9、:试验组成活率、质量增长率、饵料效率均较对照组有所提高;张淑华等34的研究结果表明,在饲料中添加0.10%、0.15%的微生态制剂可促进对虾的生长,提高成活率;许国焕等35在基础饲料中分别添加相同剂量(活菌含量为3.01011cfu/kg)的汉逊德巴利酵母(Debaryomyceshanseni)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)和凝结芽孢杆菌(B.coagulans),结果显示,饲料中添加剂量为3.01011cfu/kg的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌能显著促进奥尼罗非鱼(OreochromisniloticusxoO.aureus)的生长和其对饲料营养物质的利用,汉逊德巴利酵母

10、对生长性能和饲料表观消化率无影响。水产动物饲料中常用的有益微生物菌主要有以下几种:乳酸菌、芽孢菌、酵母菌及丝状真菌、弧菌、光合细菌。其中光合细菌的研究在国内有着长足的发展。光合细菌菌体营养丰富,蛋白质含量高达60%以上,且富含各种B族维生素、辅酶Q、叶酸、生物素及其他未知的多种生理活性物质,此外还含有丰富的类胡萝卜素,作为饵料添加剂具有明显的增产效果36。安树升等37利用光合细菌与单胞藻混合投喂海湾扇贝(Argopectenirradians)幼EM能抑制和消灭病原微生物外,21利用噬菌体对皱纹盘鲍(Haliosdiscushanna)脓疱病引起的鲍死亡进行治疗,取得良好的效果;2000年日本

11、广岛大学鱼病实验室分离到变形假单胞菌(Pseudomonasplecoglossicida)的2株噬菌体PPpW23和PPpW24,用它们来治疗感染了变形假单胞菌的鱼苗后发现大大的降低了鱼苗的死亡率,并且池塘中的变形假单胞菌数量明显降低22;近年来,蔺红苹等23224对用噬菌体防治对虾弧菌病进行了研究,发现水体中加入噬菌体能对其宿主裂解,使虾体内器官的副溶血弧菌被明显清除,同时使感染副溶血弧菌的对虾体内的血细胞含量保持相对稳定。目前,在水产养殖业中应用得比较广泛的微生态制剂包括乳杆菌属、双歧杆菌属、弧菌属、假单胞菌属、硝化菌、光合菌等25。有关其在水产疾病防治中的作用机制可简要概括为26:(1

12、)微生态制剂可以成为非特异性免疫因子,增强吞噬细胞的吞噬能力和B细胞产生抗体的能力,还可抑制腐败微生物的过度生长和毒性物质产生;(2)肠道内正常微生物不仅有助于食物的消化,而且还可合成蛋白质和维生素,从而提高机体的抗病能力;(3)利用微生态制剂建立机体内正常的微生物,竞争性的排斥体内病原菌;(4)微生态制剂可补充或恢复种群优势,使失调的微生态达到新的平衡;(5)微生态制剂中的有益耗氧微生物在体内的生长繁殖,降低了局部氧分子的浓度,促进了肠道内厌氧菌的繁殖,从而使微生态恢复平衡。据报导,微生态制剂已由实验室转向了工厂化生产,此类商品在市场上越来越多,它将在发展健第1期刘文珍等:水产养殖中微生物的

13、应用及研究进展59体的效果明显优于单投喂胞藻;俞吉安等38以2%的光合细菌添加到饲料中投喂草鱼(Ctenopharyn2godonidellus)、鳙鱼(Aristichthysmobilis)和鲢鱼(Hypophthalmichthysmolitrix),成活率、单产均有所提高,饵料系数下降;张明等39240用光合细菌培养的枝角类数量是用干酵母、小球藻培养的24倍培养出的水蚤和轮虫的氨基酸含量明显提高,品质也更加接近于天然生长的浮游动物。著,增长量为单种培养的1.345.6倍,混合培养中许多方面都表现出优点;李卓佳等49通过试验证实乳酸杆菌(Lactobacillusspp.)LH能有效地降

14、低养殖废水和饲料中的NO22N、NO32N、PO42P,而使NH32N的浓度升高,对COD无明显作用,因此建议在实际应用上,应将乳酸杆菌和芽孢杆菌、光合细菌等有益菌联用,以发挥各个菌株的不同功能;王彦波50在养殖鲫鱼的试验中发现光合细菌降解氨氮的能力较强,而芽孢杆菌将NO22N的能力较强,而将2种菌混合使用时,不仅起到了互补的作用,COD的降解率大大提高了;叶奕佐等51将光合,结果COD9052用由假单胞菌、芽孢,同时促进了硅、绿藻的繁殖,间接增加了水中的溶氧。另外,值得一提的是,微生物絮凝剂的应用也逐渐为人们所注意。微生物絮凝剂是由微生物产生的具有絮凝活性的代谢产物,能使水体中的胶体和悬浮颗

15、粒物相互聚集,形成絮状沉淀,从而由反应体系中分离出来。微生物絮凝剂在处理废水方面效果已被证实,但目前将微生物絮凝剂用于水产养殖废水处理的报道却很少,根据微生物絮凝剂的特性和初步应用可以预测,将其用于处理养殖池水在经济、技术上都是可行的53。3微生物在改良水质上的作用良好的水质对水产动物的正常生长极其重要,水质的恶化是影响水产养殖生物存活率和产量的主要原因,因此水产养殖环境的净化已成为养殖业发展的关键技术和研究热点,目前采用的换水、利用药物等物理化学方法,水质污染的问题,上逐渐发展起来、氨化、硝化、反硝化、解磷、硫化及固氮等作用将有害物质分解为二氧化碳、硝酸盐、硫酸盐等,同时又分解池塘底部腐败的

16、沉积物,并能在较短时间内大量繁殖成优势种群而抑制病原微生物41。净水微生物主要有两大类:(1)单一型制剂,如光合细菌、乳酸菌类、芽孢杆菌和硝化细菌等。伊玉华等42在对虾养殖池中施用光和细菌,结果使水中溶氧大大提高,NH32N降低,对虾产量提高;李秀珠43在对虾池中施用紫色非硫光和细菌,结果低泥H2S含量平均减少60%;丁雷等44发现芽孢杆菌不能起到分解水体中小分子有机物、同化氨氮的作用,但有明显的降低亚硝酸盐的作用;林亮等45对施用芽孢杆菌制剂后虾池底泥细菌群落进行了研究,结果表明,芽孢杆菌制剂改变了虾池底泥细菌类群组成,增加了底泥好氧细菌的数量;仇丽46用枯草芽孢杆菌养殖凡纳滨对虾(Lito

17、penaeusvannamei),与常规虾池对照,氨氮含量、亚硝酸含量都有明显下降,还达到了增产的效果;曹煜成等47在草鱼养殖过程中施用地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)De可使水体中的NH32N及NO22N在养殖中后期始终保持在较低水平。(2)复合型制剂,由多株单一菌株组合而成。近年来,复合型微生物净水剂在改善养殖水体生态环境中的作用引起了人们的重视,在我国的研究也越来越深入。李勤生等48发现光合细菌不同菌株之间、光合细菌和异养细菌菌株间混合培养可促进其生长,光合细菌不同菌株之间混合培养时的生长量均高于单株培养0.36%17.4%,多数增长11%以上,光和细菌和异养细菌间混合培养

18、效果更为显4微生物肥料在水产养殖中的应用施肥养殖在我国有悠久的历史,传统的施肥养殖主要是施加无机肥料、无机复合肥、有机肥,以提高养殖的单位产量。然而这种传统的施肥方式不仅会导致水质恶化,肥料营养元素也很单一,因此探索新的肥料迫在眉睫。微生物肥料就是在这个基础上发展起来。微生物肥料是指采用畜禽粪便和其他有机物为主要原料,经接种微生物复合菌剂,利用生化工艺和微生物技术,彻底杀灭病原菌、寄生虫卵,利用微生物分解有机质,将大分子物质变成小分子,然后达到除臭、腐熟、脱水、干燥的目的,制成具有优良物理性状、碳氮比适中,肥效优异的生物肥料。它能为水生动植物直接或间接提供营养元素或通过有益微生物的生命活动一直

19、病原菌的生长繁殖,直接或间接促进和改善生物生长,并使其品质得到改善54。邹勇等55对水产养殖专用微生物肥料生产工艺已有详细的报道;金满洋等56在池塘养殖中施用EM活性微生物水产专用肥,结果单位面积净产量鱼种池提高17.8%,成鱼池提高14.4%。但微生60水产科学第29卷物肥料尚有很多问题亟待解决,目前在我国仍然不易推广。首先,微生物肥料的生产和使用均需要一定适宜的条件;其次是微生物肥料有效期非常严格,刚生产出来的活菌量很高,随着保存时间和条件的变化,产品中有效微生物就会逐渐减少直至失效;最后还要注意到适用作物和地区,这是目前微生物肥料应用的最大难题。的某一特定结构63,有人通过试验证实了自然

20、水体中细菌等生物种属降解藻毒素的可能性,但自然降解较慢64。5.4微生物可以诱导贝类附着变态在海洋无脊椎动物变态发育过程中,附着期是其生活史中的重要阶段,附着基上的微生物对海洋无脊椎动物幼虫的附着具有重要作用。许多试验证明,一些细菌能分泌吸引藤壶、牡蛎等幼虫附着的物质。徐怀恕等65从海湾扇贝幼虫附着基表面分离到99株分属9个属的附着菌,试验表明,有的细菌促进幼体附着,有的则起抑制作用;李筠等6661株异样细菌,并鉴,与假单胞菌数量相当。现阶段水产养殖中主要使用的单一菌种微生物有光合细菌、硝化细菌、芽孢杆菌、蛭弧菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌、反硝化细菌等;而复合微生态制剂主要有益生素、EM菌、益水宝

21、、生物抗菌肽等。但仍不能满足多种养殖对象和养殖环境的要求,在今后的研究开发中,应筛选性状优良的多种菌株,开发出多种效果优良的微生态制剂,以适应不同的需要。随着分子生物学、代谢工程学和微生物工程技术的发展,在细胞水平研究微生物之间的相互作用已成为可能,这将有利于建立特定微生物物种降解具体污染的资料库,以用于指导具体水产养殖者针对具体养殖水域和水体情况,选择适宜地微生物产品。尽管水产养殖用微生态制剂在水产养殖业上的应用日益广泛,但无论在管理体制上,还是基础理论研究等方面都存在着一些问题,例如,水产养殖用微生态制剂似药非药,是被边缘化了的水产养殖投入品之一,管理机构和管理办法不明,致使整个产业一片混

22、乱,基础理论研究薄弱,到目前为止,我国的水产养殖用微生物的研究仍然缺乏系统性和深层次的研究,在菌种选择、施用条件、施用方法和施用量、菌种间相互作用、配伍的和谐性、作用机理、对环境的影响形式和影响程度、菌体保活技术、菌体回收和消除技术等方面的研究严重滞后。现今水中微生物生态情况与水产养殖之间的关系和规律还不清楚,还需要进一步探索。对于不同水型中不同微生物种的配伍、用法与用量等技术内容还不完善,因此,亟需健全相关的管理体系,明确水产养殖用微生态制剂的质量认证、企业生产和经营资格认定、产品市场准入、质量监管等管理办5微生物在水产养殖中的其他应用5.1有益微生物群能在水体污染中起指示作用在环境监测中,

23、可以选用一些微生物作为指示物,来判断水体污染程度。大量试验证实,微生物的数量与其所相应化合物含量之间有一致性,故可用来作为某类或某种污染物的指示菌,一般情况下,如果其他条件相对稳定时,水质就好,5.2,提高免疫力,改善肉质鱼类的防御系统与哺乳动物相似,而虾类不具有特异性免疫,一旦病原入侵机体,则要依靠其内部的防御系统。来自微生物细胞壁的葡聚糖、脂多糖、肽聚糖等可诱导生物体,提高自身免疫力58。Rengpipat等59利用芽孢杆菌S11养殖斑节对虾(Penaeusmonodon),结果S11能有效地激活白细胞吞噬作用,增加吞噬能力,其处理组的酚氧化酶和抗菌活性更高。这表明S11能通过激活虾的细胞

24、和体液免疫以及通过肠道中益生菌竞争排斥而防御疾病;张庆等60以芽孢杆菌为主导菌的复合制剂投喂斑节对虾,对虾肉质和体质得到改善,虾体水分降低,粗蛋白含量升高,呈味氨基酸明显增加;许国焕等61在基础饲料中分别添加酵母细胞壁和2葡聚糖,两者均能显著提高凡纳滨对虾溶菌活力、超氧化歧化酶和酚氧化酶活性,提高机体抗病能力。5.3微生物对有害藻类的防治目前,有害藻类对水产养殖业的危害深远,虽然有害藻类并未象害虫那样引起人们足够的警惕和重视,但它却已经成为水产养殖中不可忽视的一个问题。防治有害藻类的方法除了去除磷氮等营养物质,施用杀藻剂和引进鱼类、贝类或漂浮被子植物等方法外,微生物防治有害藻类也正在研究中。有

25、报道显示,中性柠檬酸菌、粘细菌、Micro2Bac发酵液、光合细菌、硝化细菌、玉垒菌组合等能通过释放毒藻素或激发食藻生物的繁殖达到良好的杀藻或抑藻效果62。现已发现多种溶藻细菌、蓝藻嗜菌体和真菌能裂解藻类营养细胞或破坏细胞第1期刘文珍等:水产养殖中微生物的应用及研究进展虾抗病力的研究J.环境科学,1999(1):325.61法,逐步规范企业行为,加强相关基础理论的研究,开展联合科研攻关。参考文献:1康白.微生态学原理M.大连:大连出版社,1996:912121.2KozasaM.Toyocerin(Bacillustoyoi)asgrowthpro2moterforanimalfeedingJ

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