張晶晶
(福建省淡水水產(chǎn)研究所,福州 350002)
維氏氣單胞菌(Aeromonas veronii)是隸屬于氣單胞菌科,氣單胞菌屬的革蘭氏陰性致病菌。其最適生長(zhǎng)溫度為28~37℃[1],夏、秋兩季在水體環(huán)境中繁殖最快。作為一種條件致病菌,維氏氣單胞菌廣泛存在于自然界水體、土壤和水生動(dòng)物體中,并且在人、獸和水生動(dòng)物中都有相關(guān)的感染報(bào)道[2]。維氏氣單胞引起的水生動(dòng)物疾病在全國(guó)范圍可見(jiàn)廣泛報(bào)道,感染魚(yú)體常出現(xiàn)體表潰爛出血、剖檢可見(jiàn)內(nèi)臟器受損出血,且伴隨腸炎、腹水等癥狀,嚴(yán)重時(shí)魚(yú)體可發(fā)生較高的死亡率[3]。目前感染的水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物有克氏原螫蝦[4]、西伯利亞鱘[5]、羅非魚(yú)[6]、錦鯉[7]、虹鱒[8]、大黃魚(yú)[9]、草魚(yú)[10-11]、鰻鱺[12]等。
半刺厚唇魚(yú)(Acrossocheilus hemispinus),俗稱“石板魚(yú)”、“坑魚(yú)”,隸屬于鯉科(Cyprindae)、鲃亞科(Barbinae)、光唇魚(yú)屬(Acrossocheilus),主要分布于福建省的閩江、九龍江、交溪、霍童溪等江河水系和湖南省的湘江、資水、沅水、澧水[13]。半刺厚唇魚(yú)肉質(zhì)嫩滑、味道鮮美,在閩浙一帶深受當(dāng)?shù)鼐用裣矏?ài)。由于傳統(tǒng)棲息環(huán)境的破壞、非法捕撈和濫捕、各種污染源破壞等,野生種質(zhì)資源量銳減,為了保護(hù)其野生種質(zhì)資源,福建省將半刺厚唇魚(yú)納入《福建省水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)規(guī)劃》保護(hù)經(jīng)濟(jì)物種,并建立了浦城縣南浦溪和順昌縣麻溪2個(gè)半刺厚唇魚(yú)國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)。近年來(lái)相關(guān)科研院所在半刺厚唇魚(yú)人工繁育、苗種培育、飼料營(yíng)養(yǎng)、病害防治等技術(shù)研究方面取得了一定的突破[14-15],但是由于半刺厚唇魚(yú)養(yǎng)殖處于剛發(fā)展階段,有關(guān)養(yǎng)殖過(guò)程中的病害研究相對(duì)較少,目前僅有小瓜蟲(chóng)寄生蟲(chóng)[16]、寄生性嗜酸性卵甲藻[17]和扁彎口吸蟲(chóng)[18]感染的報(bào)道,未見(jiàn)細(xì)菌性感染報(bào)道。
2021 年8 月順昌縣兆興魚(yú)種養(yǎng)殖有限公司養(yǎng)殖半刺厚唇魚(yú)陸續(xù)發(fā)生少量死亡,死亡魚(yú)體皮膚潰爛形成潰瘍?cè)睢⑽馋挸溲?,眼部發(fā)紅渾濁,剖檢可見(jiàn)肝腎、脾臟腫大與出血;養(yǎng)殖池發(fā)病魚(yú)體出現(xiàn)游動(dòng)緩慢、體色偏黑、食欲不振等癥狀。本研究開(kāi)展病魚(yú)的細(xì)菌分離純化和鑒定與致病性研究,明確了發(fā)病病原為維氏氣單胞菌溫和生物型,同時(shí)開(kāi)展了分離菌株的藥物敏感性試驗(yàn),為養(yǎng)殖生產(chǎn)中疾病的防控提供研究基礎(chǔ)。
具有典型癥狀的發(fā)病半刺厚唇魚(yú)(體質(zhì)量85~120 g)和回歸感染用健康半刺厚唇魚(yú)(體質(zhì)量35~40 g),均由順昌縣兆興魚(yú)種養(yǎng)殖有限公司提供。營(yíng)養(yǎng)瓊脂(NA)、羊血瓊脂平板、甲基紅、纖維二糖、D-甘露醇、七葉苷、水楊苷、賴氨酸脫羧酶、精氨酸雙水解酶、鳥(niǎo)氨酸脫羧酶購(gòu)自廣州環(huán)凱生物科技有限公司。藥敏紙片購(gòu)自杭州微生物試劑有限公司。DNA 2×Premix Taq 聚合酶購(gòu)自大連寶生物工程有限公司,DNA Marker購(gòu)自北京擎科生物科技有限公司。引物合成與測(cè)序送至上海生工生物工程技術(shù)股份有限公司完成。
取發(fā)病癥狀典型的患病半刺厚唇魚(yú),在無(wú)菌超凈臺(tái)用滅菌鑷子挑取少量肝、脾、腎組織,營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板劃線,28℃恒溫培養(yǎng)。24 h后挑取平板上優(yōu)勢(shì)菌落,重復(fù)劃線純化3 次。純化菌株于營(yíng)養(yǎng)瓊脂斜面5℃冰箱和25%甘油的LB液體-80℃低溫冰箱保存。
健康半刺厚唇魚(yú)于100 L連續(xù)爆氣的玻璃缸暫養(yǎng)2 周,溫度控制26~28℃。純化的菌株過(guò)夜培養(yǎng)后,用0.9%無(wú)菌生理鹽水清洗,10倍稀釋制成不同濃度菌懸液?;貧w感染設(shè)置6組,每組7尾健康半刺厚唇魚(yú),背部肌肉注射不同濃度細(xì)菌懸液0.1 mL,對(duì)照組注射0.1 mL 0.9%無(wú)菌生理鹽水。同時(shí),平板菌落計(jì)數(shù)法測(cè)定細(xì)菌懸液濃度。試驗(yàn)期間不投餌,每天換水1次,每次換水40%,水溫控制26~28℃。每天記錄各組發(fā)病情況,對(duì)瀕臨死亡、癥狀明顯的患病魚(yú)體再次分離和純化細(xì)菌。
1.4.1 形態(tài)特征觀察純化的菌株于28℃恒溫箱培養(yǎng)24 h后,挑取單菌落革蘭氏染色,在光學(xué)顯微鏡下觀察菌體染色以及形態(tài)特征。
1.4.2 生理生化特性測(cè)定使用梅里埃公司的VITEK2全自動(dòng)細(xì)菌鑒定系統(tǒng)對(duì)分離純化的菌株進(jìn)行分析,對(duì)照伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)[1]和《常見(jiàn)細(xì)菌系統(tǒng)鑒定手冊(cè)》[19],補(bǔ)充甲基紅、纖維二糖、D-甘露醇、水楊苷、七葉苷、鳥(niǎo)氨酸脫羧酶、精氨酸雙水解酶、賴氨酸脫羧酶、羊血瓊脂溶血實(shí)驗(yàn)。
1.4.3 16S rDNA與gyrB基因分子鑒定用接菌環(huán)挑取純化菌株單菌落于無(wú)菌離心管中,加入500μL無(wú)菌雙蒸水,渦旋30 s,置95℃水浴5 min,12000 r/min 離心2 min,取上清液為DNA 模板。16S rDNA 通用引物上、下游引物序列分別為 AGAGTTT GATCCTGGCTCAG 和 TACGGCTAC CTTGTTAC GACTT[20];gyrB 上、下游引物序列分別為T(mén)CCGGCGGTCTGCACGGCGT 和TTGTCC GGGT TGTACTCGTC[21-22]。PCR 反應(yīng)體系50 μL:2×Premix Taq 25 μL,DNA 模板4 μL,上下游引物各1 μL(10μmol/L),ddH2O 19μL。16S rDNA 序列的PCR 反應(yīng)條件:94℃預(yù)變性3 min,94℃變性30 s,55℃復(fù)性30 s,72℃延伸90 s,34個(gè)循環(huán),72℃延伸10 min。gyrB基因PCR反應(yīng)條件:95℃預(yù)變性3 min,95℃變性30 s,66℃復(fù)性30 s,72℃延伸60 s,34 個(gè)循環(huán),72℃延伸5 min。PCR 產(chǎn)物送至上海生工生物工程技術(shù)股份有限公司測(cè)序,測(cè)序結(jié)果在BLSAT(Basic Local Alignment Search Tool)網(wǎng)站進(jìn)行線上序列同源性比對(duì),采用MEGA11.0.10 軟件鄰接法(Neighbor joining,NJ)構(gòu)建進(jìn)化樹(shù),設(shè)定Bootstrap為1000。
合成細(xì)胞毒性腸毒素(ast、act、alt)、氣溶素(aerA)、溶血素(hlyA)、IV 型菌毛基因(tapA)引物[23-25](表1)。PCR反應(yīng)體系25μL,其中2×Premix Taq 12.5μL,DNA模板2μL,上下游引物各0.5μL,ddH2O 9.5μL。PCR反應(yīng)如下:94℃預(yù)變性2 min,94℃變性30 s,act退火溫度55℃,延伸20 s,ast退火溫度55℃,延伸25 s,alt退火溫度55℃,延伸30 s,aerA退火溫度68℃,延伸時(shí)間30 s,hlyA退火溫度62℃,延伸時(shí)間40 s,tapA退火溫度55℃,延伸時(shí)間40 s,35 個(gè)循環(huán),72℃延伸10 min。產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)后測(cè)序分析。
純化菌株過(guò)夜培養(yǎng)后,挑取單菌落于無(wú)菌生理鹽水制成菌懸液,采用麥?zhǔn)媳葷岱▽⒕簼舛认♂?.5麥?zhǔn)蠞岫?1.0×108CFU/mL),取100μL 稀釋菌懸液均勻涂布營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板上,待平板表面干后,將藥敏紙片粘貼于平板表面,每種藥物3個(gè)平行,28℃恒溫培養(yǎng)24 h,測(cè)量平板上的抑菌圈并計(jì)算平均值,根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)判斷該細(xì)菌的藥物敏感性。
從癥狀典型瀕死亡魚(yú)體肝臟分離純化得到單一優(yōu)勢(shì)菌株,將其命名為AS0829L1。菌株過(guò)夜培養(yǎng)后出現(xiàn)圓形凸起,表面光滑濕潤(rùn)的灰黃色菌落,菌體直徑約為2~4 mm(圖1)。細(xì)菌革蘭氏染色結(jié)果陰性,兩端鈍圓,短桿狀(圖2)。
圖1 AS0829L1培養(yǎng)菌落形態(tài)
圖2 AS0829L1菌株革蘭氏染色陰性(100×)
對(duì)健康半刺厚唇魚(yú)實(shí)驗(yàn)魚(yú)背部注射菌液,注射濃度分別為5×1010、5×109、5×108、5×107、5×106CFU/mL?;貧w感染后第1 天,5×1010CFU/mL 濃度組全部死亡,5×109CFU/mL濃度組死亡率71.4%,第2天全部死亡;5×108CFU/mL濃度組第3天出現(xiàn)死亡,至14 d死亡率為28.6%,其他濃度組以及對(duì)照組無(wú)死亡情況(表2)。實(shí)驗(yàn)組活動(dòng)異常,部分魚(yú)呈現(xiàn)體表發(fā)紅、潰爛、鱗片脫落、爛尾等癥狀,剖檢可見(jiàn)肝臟發(fā)黃發(fā)白、脾臟發(fā)黑腫大(圖3)。
圖3 人工感染后半刺厚唇魚(yú)出現(xiàn)的癥狀
表2 分離菌株AS0829L1回歸實(shí)驗(yàn)結(jié)果
16S rDNA通用引物和gyrB基因特異性引物PCR擴(kuò)增結(jié)果分別獲得大小為1452 bp(GenBank 號(hào)OP268346)和1080 bp(GenBank 號(hào)OP311617)的序列。通過(guò)NCBI 的Blast 程序進(jìn)行同源性分析,結(jié)果顯示菌株序列與維氏氣單胞菌(A.veronii)同源性最高,分別達(dá)到99.93%(登錄號(hào)MF716690.1)和99.34%(登錄號(hào)KJ747137.1)。根據(jù)16SrDNA 與gyrB 基因序列采用NJ 法分別構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù),AS0829L1 菌株與維氏氣單胞菌聚為一類,可確定分離菌為維氏氣單胞菌(圖4)。
圖4 分離菌株16S rDNA序列(a)與gyrB基因序列(b)構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)
2.4.1 生理生化鑒定VITEK2全自動(dòng)細(xì)菌鑒定系統(tǒng)鑒定菌株與氣單胞菌屬的溫和氣單胞菌的相應(yīng)特征相符,置信度89%,α-半乳糖苷酶實(shí)驗(yàn)陽(yáng)性,γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶陽(yáng)性,與溫和氣單胞菌生理生化特征不符(表3)。補(bǔ)充生化檢測(cè)結(jié)果,甲基紅、纖維二糖、D-甘露醇為陽(yáng)性,水楊苷、鳥(niǎo)氨酸脫羧酶為陰性,羊血-瓊脂溶血實(shí)驗(yàn)呈β-溶血(圖5),根據(jù)伯杰氏細(xì)菌分類手冊(cè)[1]和《常見(jiàn)細(xì)菌系統(tǒng)鑒定手冊(cè)》[26],綜合生化反應(yīng)結(jié)果該分離菌可鑒定為維氏氣單胞菌。
圖5 AS0829L1菌株溶血性β-溶血
表3 分離菌株AS0829L1生理生化鑒定結(jié)果
2.4.2 菌株生物型鑒定維氏氣單胞菌溫和生物型具有act、aer A、alt、hly A、tap A基因,維氏氣單胞菌維羅納生物型具有ast、alt、act、hlyA、aer A基因[25,27](表1)。分離菌株毒力基因擴(kuò)增得到act、aer A、alt、hly A、tap A(圖6),因此,此檢測(cè)結(jié)果與維氏氣單胞菌溫和生物型一致。精氨酸雙水解酶、賴氨酸脫羧酶和七葉苷實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,精氨酸雙水解為陽(yáng)性,賴氨酸脫羧酶實(shí)驗(yàn)為陰性,七葉苷水解實(shí)驗(yàn)為陰性。維氏氣單胞菌溫和生物型精氨酸雙水解為陰性,賴氨酸脫羧酶實(shí)驗(yàn)為陽(yáng)性,七葉苷水解實(shí)驗(yàn)為陽(yáng)性,維氏氣單胞菌維羅納生物型精氨酸雙水解為陽(yáng)性,賴氨酸脫羧酶實(shí)驗(yàn)為陰性,七葉苷水解實(shí)驗(yàn)為陰性[26],實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合維氏氣單胞菌溫和生物型特征。
圖6 毒力基因擴(kuò)增結(jié)果電泳圖
由表4 可知,菌株AS0829L1 對(duì)所測(cè)試的37 種抗菌藥物中的β-內(nèi)酰胺類的頭孢曲松、頭孢派酮、頭孢他啶、頭孢呋辛、頭孢唑啉、頭孢銨芐、頭孢拉定,氨基糖苷類卡那霉素、慶大霉素、新霉素、丁胺卡那,磺胺類復(fù)方新諾敏、甲氧芐啶,喹諾酮類環(huán)丙沙星、恩諾沙星、氧氟沙星;氯霉素類氯霉素,糖肽類多粘霉素B,青霉素類派拉西林鈉,硝基呋喃類呋喃唑酮20種藥物高度敏感;對(duì)β-內(nèi)酰胺類羧芐西林,氨基酸苷類鏈霉素,氯霉素類氟苯尼考,福霉素類利福平,米諾環(huán)素類二甲胺四環(huán)素5種藥物中度敏感;對(duì)β-內(nèi)酰胺類的青霉素,喹諾酮類的諾氟沙星,大環(huán)內(nèi)酯類的紅霉素、羅紅霉素、麥迪霉素,四環(huán)素類的四環(huán)素、多西環(huán)素,糖肽類的萬(wàn)古霉素,林可酰胺類的克林霉素、青霉素類阿莫西林、苯唑西林、硝基咪唑類抗生素甲硝唑12種藥物耐藥。
表4 分離菌株AS0829L1藥敏試驗(yàn)結(jié)果
維氏氣單胞菌是一種人、獸、魚(yú)共患病原菌,與其他致病菌相比,維氏氣單胞菌感染的魚(yú)類物種范圍更廣,可引起蝦類[4]、蟹類[28]、貝類[29]和魚(yú)類等水產(chǎn)動(dòng)物致病。感染維氏氣單胞菌的魚(yú)體癥狀各有差異,但主要以皮膚潰瘍,臟器出血和嚴(yán)重腹水等癥狀為主。相關(guān)報(bào)道表明,維氏氣單胞可引起鯉魚(yú)和鱸魚(yú)的紅腫病,病魚(yú)腹部出現(xiàn)紅斑,肛門(mén)紅腫等癥狀[30-31];羅非魚(yú)、鱸魚(yú)、鯽魚(yú)、鯉魚(yú)、和西伯利亞鱘魚(yú)的出血性敗血癥,主要癥狀表現(xiàn)為體表及內(nèi)臟的出血、充血等[32-33];青蝦的“軟殼綜合征”,主要癥狀表現(xiàn)為軟殼、掉肢、肌肉水腫等[34];黃顙魚(yú)的“潰瘍綜合征”,主要癥狀表現(xiàn)為體表潰瘍和潰爛等[35]。
16S rDNA序列分析是細(xì)菌種屬鑒定的常用方法,但在區(qū)分種間親緣關(guān)系較近的菌株準(zhǔn)確性較差[36]。gyrB基因編碼DNA促旋酶中B亞單位蛋白的基因,在細(xì)菌中普遍存在且不會(huì)發(fā)生頻繁的水平轉(zhuǎn)移,更適合親緣關(guān)系較近的菌種鑒別[10]。溫和氣單胞菌和維氏氣單胞菌理化特性比較接近,因此這2 種氣單胞菌在鑒定時(shí)容易混淆[37-38],本研究同時(shí)選用16S rDNA和gyrB基因?qū)Σ≡M(jìn)行分子鑒定和系統(tǒng)發(fā)育分析區(qū)分二者。在生理生化鑒定方面,東秀珠等[26]認(rèn)為增加靛基質(zhì)、V-P 試驗(yàn)、纖維二糖、甘油、蔗糖產(chǎn)酸,葡萄糖產(chǎn)氣等項(xiàng)目將二者區(qū)分開(kāi)。Brenner等[1]認(rèn)為通過(guò)羊血平板溶血實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證菌株溶血能力也可區(qū)分兩者。
維氏氣單胞菌有維氏氣單胞菌維羅納和維氏氣單胞菌溫和2 種生物型,其中維氏氣單胞菌溫和生物型致病性較強(qiáng),危害較大[39]。國(guó)內(nèi)水生生物感染維氏氣單胞菌的報(bào)道多集中在維氏氣單胞菌溫和生物型,其可引起大口黑鱸肝脾腫大、腎臟出血、體表鱗片脫落及出血,腹腔注射攻毒3×107、1.5×108、3×108CFU/mL 可分別導(dǎo)致7%、40%、100%的死亡率[40];黃鱔全身出血,腹部腫脹,肛門(mén)紅腫,解剖可見(jiàn)腸道出血,該菌對(duì)黃鱔的半致死濃度約為5.79×107CFU/mL[41];青蝦掉肢、軟殼、肝胰腺發(fā)黃和肌肉水腫,該菌對(duì)青蝦的半數(shù)致死濃度為1.47×106CFU/mL 等[42]。本研究AS0829L1 菌株攻毒健康半刺厚唇魚(yú),出現(xiàn)體表發(fā)紅潰爛、鱗片脫落、尾柄腐爛等癥狀,5×108CFU/mL菌液可導(dǎo)致健康魚(yú)體28.6%死亡,與相關(guān)報(bào)道的維氏氣單胞菌溫和型相比,該菌株毒力較為溫和,這與自然發(fā)病魚(yú)體治療前持續(xù)5 d保持日死亡量20~40條(全池約3000條),未出現(xiàn)爆發(fā)死亡的實(shí)際情況相符。
維氏氣單胞菌的致病性與毒力基因的種類、數(shù)量存在一定的相關(guān)性。目前研究對(duì)維氏氣單胞的致病機(jī)制了解較少且主要針對(duì)單一毒力因子的研究,如氣溶素、溶血素、腸毒素、外膜蛋白、菌毛、鞭毛、蛋白酶、黏附因子等[3]。本研究檢測(cè)到了5種毒力基因,其中aerA是一種能引起β型溶血能改變細(xì)胞膜的通透性的穿孔毒素,導(dǎo)致宿主內(nèi)臟器官與體表出血[43-44];細(xì)胞毒性腸毒素(Act)能夠引起溶血、細(xì)胞毒性和腸毒性;不耐熱細(xì)胞腸毒素(Alt)能夠增加腸上皮細(xì)胞cAMP和前列腺素的水平,刺激宿主促炎反應(yīng),引發(fā)細(xì)胞凋亡[45]。溶血素hlyA可導(dǎo)致宿主細(xì)胞的滲透性裂解和完全溶血,在維氏氣單胞菌的致病過(guò)程中起到關(guān)鍵的作用[46]。tapA參與維氏氣單胞Tap IV 型菌毛形成,Tap 菌毛的生物合成對(duì)維氏氣單胞的毒力產(chǎn)生機(jī)制有待進(jìn)一步研究[3]。
細(xì)菌的藥物敏感性與分離菌株的地域、季節(jié)、寄生宿主有很大的關(guān)聯(lián)性。本研究的藥敏實(shí)驗(yàn)共分析了37 種藥物,其中耐藥藥物12 種,包括青霉素、諾氟沙星、紅霉素、羅紅霉素、麥迪霉素、四環(huán)素、多西環(huán)素、萬(wàn)古霉素、克林霉素、阿莫西林、苯唑西林、甲硝唑。耿昕穎等[47]從東北區(qū)域分離的52 株的維氏氣單胞菌菌株對(duì)慶大霉素、阿莫西林、紅霉素全部耐藥,對(duì)阿米卡星、磺胺間甲氧嘧啶和阿奇霉素的耐藥率也較高。周光等[48]從團(tuán)頭魴養(yǎng)殖池分離鑒定了56株維氏氣單胞,藥敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明分離菌株對(duì)氨芐西林耐藥,對(duì)諾氟沙星、復(fù)方新諾明、洛美沙星的耐藥性也較高。Sáncheza等[49]從虹鱒魚(yú)分離的11 株維氏氣單胞菌進(jìn)行耐藥性檢測(cè)發(fā)現(xiàn)所有分離的菌株對(duì)頭孢拉素類藥物呈現(xiàn)耐藥性。所以從不同地域、不同魚(yú)體分離的菌株對(duì)抗生素均存在不同程度的抗性,而且耐藥水平存在一定差異。因此在細(xì)菌性疾病防治之前,應(yīng)對(duì)病原進(jìn)行藥物敏感試驗(yàn),確定敏感藥物,做到精準(zhǔn)、科學(xué)、有效用藥。
本研究對(duì)人工養(yǎng)殖出現(xiàn)皮膚潰爛、尾鰭出血、肝臟腫大的半刺厚唇魚(yú)進(jìn)行了細(xì)菌的分離鑒定以及藥物敏感性實(shí)驗(yàn)。從癥狀典型的病魚(yú)肝組織分離純化到菌株AS0829L1,并由人工回歸感染證實(shí)為致病菌。分離菌株理生化特性鑒定,16S rDNA、gyrB 基因序列分析以及毒力基因檢測(cè)結(jié)果表明AS0829L1菌株為維氏氣單胞菌溫和生物型。藥物敏感性實(shí)驗(yàn)證明該菌株對(duì)頭孢曲松、頭孢派酮、慶大霉素、新霉素、恩諾沙星、氧氟沙星等20種藥物高度敏感,對(duì)羧芐西林、鏈霉素、氟苯尼考等5 種藥物中度敏感,對(duì)青霉素、諾氟沙星、紅霉素等12種藥物不敏感。