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揭秘:噬菌体在水产养殖圈爆火之谜

已有 109 次阅读 2024-7-5 16:59 |个人分类:科技|系统分类:科普集锦

1. 水产品对于人类的重要意义

地球表面的大约70%是水域,水产品作为人类饮食中的重要来源,提供了丰富的优质蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素和矿物质。随着全球人口的增长和生活水平的提升,对水产品的需求也在持续上升。根据联合国粮农组织FAO的数据,2020年全球水产品产量达到了创纪录的2.14亿吨,其中89%用于人类消费。水产品不仅是蛋白质的来源,更是全球粮食安全和营养健康的重要组成部分。

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2. 水产致病菌给人类带来的损失重大

水产养殖动物的疾病爆发,尤其是由细菌引起的疾病,不仅导致养殖业经济损失,还可能通过食物链对人类健康构成威胁。例如,由副溶血性弧菌引起的疾病,可导致高达100%的死亡率,严重影响养殖业的可持续发展。细菌性疾病的频繁爆发不仅带来重大的经济损失,还可能给消费者带来严重的健康后果,因为许多水生病原体还可能引起人类的食源性感染。

3. 噬菌体的神奇魅力

噬菌体近两年突然间火遍了水产养殖圈,这究竟是什么原因呢?

噬菌体是一类结构简单、体积微小的病毒,由蛋白质外壳和核酸构成。它们具有高度的宿主特异性,能够识别并侵染特定的细菌。

噬菌体以其独特的生物学特性和对细菌的裂解能力,在水产养殖业中展现出巨大的应用潜力。它们不仅能有效对抗致病菌,还能减少抗生素的使用,降低细菌耐药性的发展。

噬菌体防控相对于传统抗生素的优势

特异性强:噬菌体仅针对特定病原菌,保护了有益菌群,减少了对生态环境的影响。

毒性低:与传统抗生素相比,噬菌体对非目标生物的毒性更低,减少了药物残留的风险。

环境友好:噬菌体在裂解细菌后自然降解,减少了对环境的负担。

4. 噬菌体治疗的策略与方法

4.1 噬菌体鸡尾酒疗法

噬菌体鸡尾酒疗法通过混合不同宿主特异性的噬菌体,以应对多种细菌的感染。这种疗法能够拓宽治疗的覆盖范围,提高治疗效果。

4.2 基因工程改造噬菌体

基因工程技术的应用,使得噬菌体的改造成为可能。通过改造噬菌体的衣壳蛋白或裂解酶,可以提高噬菌体的稳定性和疗效,降低细菌对噬菌体的抗性。

4.3 噬菌体与其他治疗手段的协同作用

噬菌体与抗生素的联合使用,能够提高治疗效果,减少耐药性的发展。此外,噬菌体还可以与益生菌等其他治疗手段联合,形成综合治疗方案。

5. 噬菌体防控在水产养殖中的应用进展

实验研究证明了噬菌体疗法通过浸泡、口服、注射、局部应用和肛门插管途径对嗜水气单胞菌、杀鲑鱼、爱德华氏菌、柱状黄杆菌、铜绿假单胞菌、海豚链球菌、鳗弧菌、V . 水产养殖中的哈维氏菌、副溶血弧菌等。

5.1 噬菌体在不同养殖动物中的治疗效果和应用方法

注射

  • :直接作用于体内,快速发挥治疗效果,适合急性感染治疗。

  • 缺点:操作复杂,对操作人员技术要求高,可能引起动物应激反应。

  • 应用:适用于对特定病原体的快速治疗,如对虾白斑症、鱼类细菌性败血症。

浸浴
  • 优点:操作简单,覆盖面积广,适合群体治疗。

  • 缺点:作用时间较长,可能需要持续浸泡一定时间以确保效果。

  • 应用:适用于预防性治疗和群体性疾病的控制。

饲料添加剂
  • 说明:将噬菌体或其代谢产物作为饲料添加剂,通过日常喂养实现持续的疾病预防。

  • 优点:易于操作,可实现长期预防。

  • 缺点:可能需要考虑噬菌体在饲料中的稳定性和动物的接受度。

水体喷洒
  • 说明:将噬菌体悬浮液均匀喷洒在养殖水体中,通过水体直接作用于病原体。

  • 优点:适用于开放水体,如池塘、湖泊养殖。

  • 缺点:可能受到水体流动和环境因素的影响。

浸泡包埋
  • 说明:将噬菌体制成微胶囊或包埋制剂,投放到水体中,缓慢释放噬菌体。

  • 优点:持续释放,减少重复给药次数,提高效率。

  • 缺点:需要考虑包埋材料的生物相容性和释放速率。

环境改良剂
  • 说明:利用噬菌体的生物活性,作为水质改良剂,改善养殖环境,减少病原体滋生。

  • 优点:改善整体养殖环境,减少疾病发生。

  • 缺点:作用可能不如直接杀菌直接和迅速。

5.2 噬菌体防控在水产养殖抗菌中的应用案例

水产养殖动物疾病名称病原菌治疗效果

黄尾鱼

乳球菌感染

格氏乳球菌(Lactococcus garvieae)

显著降低感染黄尾鱼的死亡率

香鱼

变形假单胞菌病

变形假单胞菌(Pseudomonas plecoglossicida)

显著降低病鱼死亡率,减少池塘中的变形假单胞菌数

皱纹盘鲍

脓疱病

弧菌Ⅱ(Vibrio fluvialisⅡ)

有效治疗或推迟脓疱病引起的鲍死亡,提高成活率50%以上

大西洋鲑鱼

杀鲑气单胞菌感染

杀鲑气单胞菌

延缓病鱼死亡速率

鲑鳟鱼

嗜水气单胞菌感染

嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)

提高存活率

鲍鱼

哈维氏弧菌感染

哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)

降低死亡率50%以上

刺参

腐皮综合征

未明确指出

预防性和治疗性试验组提高存活率至95%和55%

东风螺

弧菌病

未明确指出

噬菌体治疗组存活率提高(具体数值未给出)

泥鳅

嗜水气单胞菌疾病

嗜水气单胞菌

噬菌体治疗后死亡率降低

罗非鱼

嗜水气单胞菌感染

嗜水气单胞菌

投喂噬菌体后患病罗非鱼死亡率降低

可以看看各种文献中列举的案例:

当然,除了上面提到的,其他多种水产养殖动物都可用噬菌体来进行细菌性疾病的防控,如虾、贝、海胆等的弧菌病,牛蛙的红腿病,蟹类细菌性肠炎或败血症,观赏鱼的细菌性皮肤病……

6. 噬菌体防控的明显优势

与抗生素相比,噬菌体疗法的应用具有几个明显的优势,如对天然微生物群的特异性和最小破坏;自动给药和自我限制;安全,不产生有毒代谢物或环境残留物;具有抗菌膜活性;降低产生耐药性的可能性;生产成本低廉;具有快速商业化潜力;应用和配方的多功能性;指数增殖能力,快速复制;应用方便,疗效持久;研发周期短,成本低……

图1

下图为参考翻译:

噬菌体与抗生素的对比——中译.png

当然,其他方面的优势也是数不胜数。

7. 噬菌体防控的安全性与环境影响

7.1 噬菌体防控对环境和人体健康的安全性评估

噬菌体作为一种天然存在的生物实体,对人类和环境的安全性较高。噬菌体的裂解作用具有高度的宿主特异性,不会影响非目标微生物,减少了对水生生态系统的干扰。

7.2 噬菌体在环境中的降解和微生物群落的影响

噬菌体在裂解细菌后自然降解,减少了化学物质的排放,降低了对环境的负担。同时,噬菌体的使用有助于维持水生微生物群落的平衡,促进了生态系统的健康。

8. 噬菌体防控缺乏的法律法规支持和公众认知问题

目前,噬菌体作为一种新型的生物防控手段,在法律法规和公众认知方面还存在不足。需要加强相关法规的制定和宣传,提高公众对噬菌体疗法的认识和接受度。

9. 噬菌体防控的未来展望

随着对噬菌体研究的深入和应用技术的成熟,噬菌体在水产养殖业中的应用前景广阔。噬菌体疗法有望成为抗生素的重要替代品,为水产养殖业提供一种绿色、高效的疾病防治手段。

未来的研究应重点关注噬菌体的分离和鉴定、噬菌体与宿主菌的相互作用、噬菌体的稳定性和安全性评价等方面。同时,加强噬菌体产品的开发和市场推广,推动噬菌体疗法在水产养殖业中的广泛应用。

参考文献:

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[8]刘海荣.噬菌体治疗在水产养殖动物细菌性疾病中的研究现状[J].渔业致富指南,2022(08):61-64.

[9]李心妍.“噬菌体”专利拿到手软!这家企业“研发”和“技术服务”双管齐下,走在行业前端[J].当代水产,2023,48(09):37-38.

[10]彭可欣.诺安百特开展全国弧菌收集的调研行,建立噬菌体数据库,持续进行产品升级[J].当代水产,2023,48(10):37-39.

[11]彭可欣.国内首家噬菌体GMP工厂即将投产,诺安百特携手行业精英共绘生物治疗蓝图[J].当代水产,2024,49(04):54-55+58.

[12]彭可欣.每毫升千亿级效价!覆盖率可高达90%,看噬菌体产业化引领者诺安百特是如何专业做噬菌体的[J].当代水产,2023,48(10):34-36.

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