鱼类消化道微生物的组成和分布

鱼类生活的环境和鱼类消化道中存在着大量的微生物，在鱼类生长发育过程中，鱼类消化道逐渐形成了一个由好氧菌、兼性厌氧菌和绝对厌氧菌组成的动态正常菌群。

正常情况下，鱼类消化道的各种微生物生长良好，占主导优势的有益微生物菌群能使消化道处于健康环境中，从而保证鱼类消化道的正常消化和吸收。

同时，有益微生物菌群定植于肠内壁黏膜，形成非特异性的生物保护屏障，抑制病原菌对肠壁的定植，维持肠道正常的微生态平衡。

但当出现饵料或环境变更等应激状态时，这种理想的微生物区系平衡会受到冲击，宿主的正常防御系统被破坏，某些条件致病菌会转移、定植并侵袭鱼体的其它组织器官，导致细菌性疾病的暴发[1]。

因此，如何利用益生素、化学益生素等调控鱼类消化道微生物的组成，保持鱼类消化道微生物区系平衡，维持动物健康正成为国际上的研究热点。

1鱼类消化道微生物的组成和分布鱼卵孵化前表面附着有大量的细菌，但刚孵化鱼的胃肠道通常是无菌的。

孵化后的仔鱼在卵黄囊消耗以前就会开始饮水，水中的细菌得以进入仔鱼的消化道。

稍大一点的仔鱼还会摄食附着有大量细菌的悬浮颗粒和卵黄碎片。

因此，养殖水体、悬浮颗粒和卵黄碎片的细菌成为仔鱼消化道微生物区系的最初来源。

但是，鱼类胃肠道环境不同于水体环境，仅那些能适应鱼类胃肠道环境和宿主的免疫系统的微生物能够定植于胃肠道。

研究表明，仔鱼期形成了最初的不稳定的微生物区系，随后此微生物区系逐渐成熟，幼鱼期形成比较稳定的微生物区系。

例如，罗非鱼（Tilapia mossambica）在孵化后20~60 d内建立起比较成熟的微生物区系[2]。

仔稚鱼免疫系统尚未发育完成，它们更多的是依赖非特异性防御机制，其中，胃肠道粘膜上附着的正常菌群可能是仔稚鱼对抗致病菌入侵的第一道屏障。

然而，由于传统方法的严重制约，特别是消化道微生物区系复杂多样且需厌氧环境，目前有关仔稚鱼消化道微生物的研究较少，仔稚鱼胃肠道粘膜上附着的菌群种类、功能和变化尚不清楚。

令人欣喜的是，随着分子生物学技术的日益发展，DGGE、TGGE等DNA指纹技术有望用于鱼类消化道微生物区系的研究，从而加深人们对鱼类消化道微生物菌群分布和功能的了解[3]。

有关幼鱼和成鱼消化道微生物区系组成研究较多，报道结果也不尽相同。

但通常情况下，淡水鱼消化道中常见的微生物主要有气单胞菌(Aeromonas)、假单胞菌(Pseudomonas)、邻单胞菌(Plesiomonas)、肠杆菌(Enterobacter)等，而海水鱼消化道中最常见的是弧菌(Vibrio)、假单胞菌、不动杆菌(Acinetobacter) 等[3]。

成鱼的消化系统已经发育完成，消化道微生物区系变得相对稳定。

但是，当出现病原菌侵袭、饵料或环境变更等应激状态时，这种理想的微生物区系平衡会受到冲击，宿主的正常防御系统被破坏。

Lodemel等[4]报道，正常情况下北极嘉鱼(Salvelinus alpinus L.)肠道微绒毛上附着有大量的细菌，而人工感染杀鲑气单胞菌(Aeromonas salmonicida ssp. Salmonicida)后，附着于肠道的细菌数量下降了100倍，提示感染致病菌后北极嘉鱼肠道正常菌群数量急剧下降。

随后，Ringo等[5]研究了杀鲑气单胞菌攻毒对北极嘉鱼肠道微生物的影响。

结果表明，攻毒后北极嘉鱼肠道微生物区系发生了一些变化，而肉杆菌(Carnobacterium) 则持续存在于后肠，且能阻止致病菌在肠道的定植，作者由此推断肉杆菌是北极嘉鱼肠道的固有菌群，是北极嘉鱼对抗致病菌定植的天然菌群屏障的重要组成部分。

此外，Olsen等[6]研究了急性应激（养殖水面下降到5－10cm，用长杆追逐鱼15min）和饥饿应激对虹鳟(Oncorhynchus mykiss)消化道微生物区系的影响。

电镜结果表明，附着于后肠的微生物种类和数量均显著下降，而粪中的微生物数量则上升，提示急性应激可能会导致肠道粘膜的大量脱落。

但是，也有研究表明，急性应激和饥饿应激11天对大西洋鲑(Salmo salar L.)肠道细菌总数和栖鱼肉杆菌（Carnobacterium piscicola）没有影响[7]。

随着人们对鱼类消化道微生物结构和功能认识的深入，一些学者还对鱼类各段消化道微生物的分布进行了研究，但报道的结果不一。

多数研究表明，从前到后鱼类各段消化道附着的微生物数量呈逐渐上升趋势，这个结果相继在大西洋鲑(Salmo salar)、鲱（Seriola quinqueradiata）、都花舌鳎（Solea solea）和北极嘉鱼(Salvelinus alpinusL.)消化道微生物的研究中得到证实[1，8]。

与之相反，Austin等[9]报道，虹鳟各段消化道细菌数量呈逐渐下降的趋势。

而Ringo等[10]的研究发现北极嘉鱼附着于小肠和大肠的细菌数量非常恒定。

但是，目前有关有益菌（如某些乳酸菌）和致病菌（如某些弧菌）在鱼类各段消化道分布的报道很少。

这也制约了乳酸菌等有益菌作为益生素在鱼类养殖过程中的应用，因为如果所用益生菌在鱼类消化道的定植位点与致病菌的定植位点不一致，则难以发挥其益生效果[3]。

因此，鱼类消化道重有益菌和致病菌的分布尚须今后深入研究。

2 鱼类消化道微生物的调控鱼类消化道正常菌群的建立对于消化系统的正常发育具有重要的作用，而且正常菌群的建立能够作为生物屏障阻止致病菌的入侵，同时提高鱼类的免疫力。

因此，加强鱼消化道微生物菌群分布和功能的研究，在此基础上开发出绿色高效的益生素和化学益生素等调控鱼消化道微生物菌群，保持消化道微生物区的稳定，有望提高鱼类的抗病力和生产性能。

2.1益生素益生素（Probiotics）“是一类通过促进肠道微生物平衡对宿主动物产生有益影响的活的微生物饲料添加剂”[11]，最早应用于陆生动物。

此后的研究表明益生素在水产养殖中亦具有一定的应用效果。

但是，水生生物由于与水环境密切相关，许多情况下有益微生物，如光合细菌可直接添加于养殖水体，通过拮抗病原菌、降解多余有机质等对养殖动物产生有益的影响。

因此Gram等 [12]将益生素的含义扩展为“一类通过改善微生物平衡来促进寄主健康的活的微生物饲料添加剂”。

研究表明，芽孢杆菌（Bacillus）、乳酸菌（lactic acid bacteria）、假单胞菌(Pseudomonas)和弧菌(Vibrio)均可作为水产动物益生素调控消化道微生物的组成，而目前研究得最多的是芽孢杆菌和乳酸菌[3]。

芽孢杆菌(Bacillus)是一类革兰氏阳性菌，在肠道或贮藏过程中都以内生孢子的形式存在，因此其抗逆性很强。

芽孢杆菌进入肠道后，在肠道上部迅速复活，消耗大量的氧，有利于肠道固有菌群繁殖，同时有效抑制病原菌生长，维持肠道微生态平衡，促进动物的健康生长。

目前，在水产养殖也中应用较多的芽孢菌主要有枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、地Bacilis Cereus）等。

Kozasa[13]用1株从土壤中分离的东洋芽孢杆菌(Bacillus toyoi)处理日本鳗鲡(Anguilla japonica)，降低了由爱德华氏菌(Edwardsiella)引起的鳗鲡死亡。

华雪铭等报道，基础日粮中添加0.1％的由三种芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和嗜热球状芽孢杆菌混合而成的益生菌，可以明显提高暗纹东方鲀（Takifugu obscurus）幼鱼的生长速度[ 14 ]。

华雪铭等[15]在异育银鲫 (Carassiusauratus gibelio)饲料中添加不同浓度的芽孢杆菌，结果表明芽孢杆菌可以极显著地提高异育银鲫对嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）的抵抗能力，添加量为0.2%的实验组异育银鲫的相对增重率比对照组增加33%。

总之，芽孢杆菌能提高鱼类的存活率，促进动物生长，但是有关芽孢杆菌对鱼类肠道菌群调控的研究较少。

刘波等研究表明，基础日粮中添加0.02%的地衣芽孢杆菌后，异育银鲫增重率显著提高，其肠道食糜中芽孢杆菌和乳酸杆菌的数量大大增加，大肠杆菌的数量则显著降低[16]。

胡东兴报道，从鲤鱼(Cyprinus Carpio)体内分离的地衣芽孢杆菌对气单孢菌有生物拮抗作用[17]。

因此，有关芽孢杆菌对鱼类肠道菌群调控尚须今后深入研究。

乳酸菌(Lactic acid bacteria)是一类能利用可发酵糖产生乳酸的细菌的通称。

乳酸菌通常是不运动、不产芽孢的革兰氏阳性菌，可在厌氧、兼性厌氧条件下生长。

乳酸菌通常耐酸，在pH为3.0-4.5时仍可生长，能耐受动物胃肠道的酸性环境，因此乳酸菌能在恒温动物和鱼类胃肠道中广泛分布。

其中，乳酸杆菌（Lactobacillus）、肉杆菌（Carnobacterium）等是鱼类胃肠道中比较常见的乳酸菌种类。

现有研究显示，饵料和水体中的有益菌进入鱼消化道后若能定植于肠道并大量繁殖，则可与消化道其它有益菌形成优势菌群，通过竞争营养物质和肠壁附着位点以及分泌抑菌物质抑制致病菌的增殖，提高鱼类的抗病力。

Gildberg 等[18]报道，饲喂广布肉杆菌（Carnobacterium divergens）制剂三周后，该菌成为大西洋鳕(Gadus morhua)仔鱼肠道的优势菌，仔鱼的抗病力有一定的提高。

王福强等[19]报道，投喂含有1.2×109cfu/g乳杆菌的饲料5 d后，牙鲆(Paralichthys olivaceus)消化道定植的乳酸菌超过106cfu/g，同时弧菌数量明显下降，提示乳杆菌能有效抑制弧菌的生长。

Campos等[20]报道，多株乳酸菌均通过产生细菌素抑制病原菌的生长。

同时，乳酸菌在代谢过程中产生乳酸、乙酸等有机酸，可降低消化道pH值。

因为多数致病菌难以在低pH值环境中生长良好，因此乳酸菌造成的这种低pH值环境能抑制病原菌的生长和繁殖。

此外，大量研究显示，乳酸菌是良好的免疫激活剂，添加于饵料中能有效刺激机体的免疫系统，增强鱼类的抗病力[3]。

假单胞菌(Pseudomona)为革兰氏阴性直或略弯曲的杆菌，不产生芽孢。

作为鱼类消化道的正常菌群，某些假单胞菌具有作为益生菌的潜力[21，22]。

早期研究表明，荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)能产生抑菌物质抑制鱼类病原菌的生长[23，24]。

Gram等[12]研究表明，荧光假单胞菌AH2能体外抑制鳗弧菌(Vibrio anguillarum)的生长，体内试验亦得到一致结果，即荧光假单胞菌能降低人工感染鳗弧菌虹鳟的死亡率：感染鳗弧菌7 d后试验组虹鳟的死亡率仅为25％，而对照组的死亡率高达47％。

Spanggaard等[25]从虹鳟体表、腮和肠道分离到45株能抑制致病性鳗弧菌生长的细菌，其中28株属于假单胞菌。