文/華中農業大學陳昌福，武漢科研時代生物技術有限公司 周鑫軍

正文/8886字

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陳昌福有話說

隨著一些企業利用各種媒體宣傳噬菌體和蛭弧菌，將其作為生物防控技術工具，開展如何在水產養殖動物疾病防控中應用噬菌體和蛭弧菌的宣傳后，有不少水產養殖業者不斷地來信息咨詢我們一些相關問題。我們為了回復這些熱心的水產養殖業者的相關疑問，而攥寫了這篇小文章。目的就是向廣大的水產養殖業者介紹噬菌體和蛭弧菌生物學特性的基礎上，說明噬菌體和蛭弧菌在防控水產養殖動物疾病中可能發揮的功效，與此同時還分別陳述了噬菌體和蛭弧菌在實際應用過程中尚存在的現實問題。

噬菌體和蛭弧菌在水產動物

疾病防控中的應用與問題

摘要：本文簡要地介紹了將噬菌體（bacteriophage）和蛭弧菌（bdellovibrio）作為防控水產養殖動物病害的生物防控工具，在水產動物疾病防控中的功效與目前尚存在的一些現實問題。旨在向廣大的水產養殖業者介紹防控水產養殖動物病害的新技術，共同努力推動新型防控技術的發展與進步。

關鍵詞：生物防控；噬菌體；蛭弧菌；宿主細菌；抗藥性

對水產養殖動物的各種疾病實施科學防控，是保證我國水產養殖業能朝著健康、綠色和可持續發展的重要前提。與采用各種化學農藥和抗微生物藥物防控水產養殖動物疾病的措施相比，采用生物防控技術防控水產養殖動物疾病，更具有環保性，且不易引起細菌、真菌等微生物對各種抗微生物藥物產生抗藥性，不僅有利于水產養殖環境的生態平衡，還能避免水產養殖環境污染和確保水產養殖產品的質量安全。本文是簡要介紹噬菌體（bacteriophage）和蛭弧菌（bdellovibrio），依照生物防控技術原理，陳述了在水產養殖動物疾病防控中應用以及面臨的一些問題。

1.生物防控技術概述

生物防控（biological control）的內容是指利用生物及其代謝產物控制有害生物（如害蟲、病原菌、雜草等）的方法。其核心是通過調節生物種群，減少有害生物的數量或抑制其危害，從而保護農作物、森林、畜牧和水產養殖業等的生態系統。相較于化學農藥，生物防控更具環保性，且不易導致抗藥性，有利于生態平衡和可持續發展。

生物防控技術（biological control technology）是指利用生物手段防治病蟲害和雜草，以減少對化學農藥的依賴，保護生態環境和農業可持續發展的相關技術。其核心是通過引入或增強害蟲、病原體或雜草的天敵，如天敵昆蟲、微生物、線蟲等，以控制有害生物的種群數量。生物防控技術是通過引入或增強天敵、寄生菌、病原微生物等生物因子，調控有害生物的數量，減少其對農業、林業、生態系統的危害。

2.噬菌體和蛭弧菌在水產養殖動物疾病防控中的功效與問題

2.1噬菌體

噬菌體通過其尾部蛋白識別并結合宿主細菌表面的特定受體（receptor），這些受體通常是細菌的蛋白質、脂多糖或其他表面分子。只有當噬菌體的尾部蛋白與細菌受體匹配時，感染才能發生。因此，噬菌體具有高度的特異性（specificity）。它們只能感染特定種類的細菌，這種特異性主要是因為噬菌體以下特性所決定的。

（1）宿主范圍：每種噬菌體通常只能感染特定種類的細菌，稱為宿主范圍（host range）。有些噬菌體宿主范圍較窄，只能感染某一種細菌；而有些噬菌體則能感染多種相關細菌。但是，各種噬菌體宿主范圍都是很有限的。

（2）基因組兼容性：當噬菌體進入宿主細菌后，其基因組必須與宿主細菌的復制和轉錄機制兼容，才能完成復制和組裝。當兩者的基因組不兼容時，噬菌體感染就無法成功。

（3）免疫機制：因為細菌具有成簇規律間隔短回文重復序列-相關蛋白（clustered regularly interspaced short palindromic repeats-cas，CRISPR-Cas）等免疫系統，可識別并降解噬菌體的DNA，從而能抵抗其感染。噬菌體需要具備逃逸這中免疫機制的能力，才能成功地感染。

因此，證實因為噬菌體的上述特異性，已經成為人們研究宿主-病原體相互作用和潛在抗菌治療的重要工具。

在利用噬菌體實施生物防治的研究中，尚存在著一些挑戰與問題，需要在未來的深入研究過程中給予解決。

（1）宿主范圍受限問題。宿主特異性噬菌體通常只能感染特定的細菌，雖然這減少了非目標細菌的影響，但是，這個特性也同時也限制了其應用范圍。在需要針對多種病原菌時，就需要使用多種噬菌體，增加了生物防控的復雜性。

（2）細菌產生抗性的問題。細菌可能通過基因突變或獲得抗性基因對噬菌體產生抗性，導致噬菌體的防治效果下降。此外，噬菌體與細菌的“軍備競賽”可能加速細菌進化，進一步削弱噬菌體的防治效果。

（3）易受環境影響的問題。噬菌體在環境中易受溫度、pH、紫外線等因素影響，導致其活性降低，尤其是在復雜環境中，難以保持長期有效性。

（4）規模化生產與儲存的問題。噬菌體的規模化生產、純化和儲存面臨著嚴峻挑戰，特別是難以在保持高活性和穩定性的同時，還要確保噬菌體的生產成本可控。

（5）安全性的問題。盡管噬菌體通常對人類無害，但是，在受到環境長期的影響后，噬菌體會發生何種變化尚不明確，是否能通過基因轉移而影響其他微生物，帶來潛在生態風險？

（6）監管與審批的問題。噬菌體作為生物防治手段，我國對其審批和監管標準尚不完善，尤其在不同國家的法規差異可能影響噬菌體的推廣和應用。

（7）公眾接受度的問題。公眾對噬菌體的認知有限，可能對噬菌體安全性存疑，影響噬菌體在農業和醫療等領域的廣泛應用。

（8）與其他防治方法兼容性的問題。噬菌體與抗生素、消毒劑等傳統方防控疾病方法的相互作用與可能相互影響的問題，需進一步研究以優化聯合使用策略。

綜上所述，噬菌體在生物防治中的應用仍面臨技術、生態和監管等多方面的挑戰，尚需要通過進一步研究和開發以克服上述障礙。

2.2蛭弧菌

蛭弧菌是一類獨特的革蘭氏陰性細菌。蛭弧菌是專性捕食細菌，依賴其他革蘭氏陰性細菌作為宿主，入侵并利用宿主的資源進行繁殖。

蛭弧菌的細胞呈弧狀或桿狀，大小約為0.2~0.5μm寬，0.5-1.4μm長，具有單極鞭毛，運動性強，具有以下幾點生物學特征。

（1）代謝特征：蛭弧菌依賴宿主細菌提供的營養，自身代謝能力很有限，主要利用宿主細菌體內的氨基酸、核苷酸等物質。

（2）生態作用：蛭弧菌通過捕食其他細菌，在自然環境中具有調控細菌種群，維持微生態平衡的功用。因此可能被用做生物防治工具，控制能危害養殖動物病原菌的種群數量。

（3）環境適應性：蛭弧菌廣泛地存在于土壤、水體等環境，能適應多種環境條件，包括淡水、海水及污水處理系統。

（4）遺傳特征：蛭弧菌的基因組較小，約3.6-4.0 Mb，包含大量與宿主侵入和營養獲取相關的基因。正是因為蛭弧菌具有上述生物學特征，在微生物生態和生物防治領域具有重要的研究價值。

將其應用在水產養殖動物疾病防控時，需要蛭弧菌在完成如下繁殖過程中實現殺滅水產養殖動物致病菌的功能。

（1）攻擊期：蛭弧菌利用鞭毛快速游動，尋找并附著在宿主細胞表面。

（2）侵入期：通過蛭弧菌中酶的作用穿透宿主細胞壁，進入其周質空間。

（3）生長期：在宿主細胞周質空間內，蛭弧菌利用宿主資源生長并分裂，形成多個子細胞。

（4）裂解期：蛭弧菌的子細胞成熟后，裂解宿主細胞壁，釋放到環境中繼續尋找新宿主細菌。

蛭弧菌在水產養殖業微生物生態和生物防治領域中，雖然已經展現出了一定的潛力，但時，依然面臨如下一些問題需要繼續深入研究給予解決。

（1）受宿主細菌的特異性限制。蛭弧菌對宿主細菌有嚴格地選擇性，主要針對革蘭氏陰性菌，限制了其應用范圍，難以應對養殖水體中常在的多種致病性細菌。

（2）對環境適應性差的問題。蛭弧菌對養殖環境條件很敏感，因為溫度、pH、鹽度等水體理化因子的變化，即可影響其存活與活性，可能制約蛭弧菌在復雜環境中的使用效果。

（3）受繁殖速度的影響。蛭弧菌的繁殖較慢，難以在短時間內形成足夠數量以有效地控制各種致病性細菌，影響防控水產養殖動物疾病的效果。

（4）保存與運輸的問題。蛭弧菌活體保存和運輸較為困難，長期保存容易失去活性，增加了蛭弧菌的應用成本。

（5）安全性問題。蛭弧菌可能對非目標微生物產生影響，因此，潛在的生態風險尚需進一步評估。

（6）成本與規模化生產問題。大規模生產蛭弧菌的技術尚不成熟，因為生產成本較高，限制了蛭弧菌在水產養殖實際生產中的應用。

（7）法規與公眾接受度的問題。蛭弧菌作為生物防治產品，尚需要通過嚴格的法規審批，且公眾對這類新技術的接受度還不高，均會影響到蛭弧菌的推廣應用。

（8）抗性發展的問題。長期使用某種蛭弧菌，可能導致宿主病原菌對蛭弧菌產生抗性，降低蛭弧菌對致病性細菌的防治效果。

總之，蛭弧菌作為一種新型生物防治工具，在水產養殖動物疾病防治中具有廣闊的應用前景。通過進一步研究和優化，有望為水產養殖業的可持續發展提供有力支

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作者：華中農業大學陳昌福；武漢科研時代生物技術有限公司周鑫軍。

編輯：鄭燕云

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