肠道共生菌联手噬菌体对抗南美白对虾弧菌病

弧菌是南美白对虾养殖的主要病原体，其中副溶血弧菌、溶藻弧菌和哈维氏弧菌等致病菌危害尤为严重。弧菌感染后 的 对虾可能出现肝胰腺坏死、空肠空胃、红体白斑、偷死等症状。若发生急性感染， 3-5 天内死亡率可超过 80% ，常导致大规模死亡甚至被迫清塘， 造成对虾 养殖业重大损失。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院 定量合成生物学全国重点实验室、 合成生物学研究所马迎飞团队 ，在国际学术期刊npjBiofilms and Microbiomes发表了题为Synergistic effects of commensals and phage predation in suppressing colonization by pathogenic Vibrio parahaemolyticus的研究 成果 。该研究由马迎飞团队与澳华集团共同推进，双方历经 5 年深入产业化合作，围绕南美白对虾弧菌病害防控的实际需求展开联合攻关。 研究 通过多组学联合分析和体内外模型验证，锁定南美白对虾肠道内“共生菌屏障”与“噬菌体精准 靶向 ”两大 核心 机制，首次提出“共生菌 - 噬菌体协同防控”策略 。研究团队基于关键肠道共生菌构建了合成菌群，联合副溶血弧菌噬菌体，将遭受弧菌感染的对虾存活率从23%提升至69%，这一绿色、精准、可预防的微生态干预方案，为替代抗生素、防控南美白对虾弧菌病害提供了新范式。

研究团队从健康对虾肠道中分离 12 株可培养菌株， 构建合成菌群 Com12 。实验发现，单独添加致病性副溶血弧菌 VP6 会导致对虾死亡，加入 Com12 后对虾存活率得到一定程度的提升；而当共生弧菌 VA3 与 Com12 协同作用时，则可进一步增强 VP6 感染状态下对虾的生存能力。这表明 肠道共生菌可显著提升对虾抗病能力。体外实验表明，在共生菌群 Com12 生长初期，其菌群结构尚不稳定，此时致病弧菌 VP6 表现出较强的竞争优势，能够迅速占据菌群的主要生态位，而 此阶段 Com12 自身的防御机制尚不足以抵御其入侵。为增强菌群生长初期的防御能力，研究团队将共生菌 VA3 和 VP6phage C （ VP6 特异性裂解噬菌体 ） 引入 Com12 体系，系统评估了三者与 VP6 的互作关系。结果显示，单独添加 VA3 或 VP6phageC 均可显著降低 VP6 在菌群中的丰度。而 VA3 与 VP6phageC 联合处理时，二者产生协同效应，对 VP6 定植的抑制效果显著优于单独处理组 ，证实噬菌体与细菌定植抗性存在协同增效作用。

为验证抑菌效果是否受共生菌和噬菌体加入时机的影响，研究团队设计了时间梯度实验。当单独使用噬菌体 VP6phageC 时，其抑制效果随添加时间推迟而减弱，延迟 6 小时后添加几乎无法逆转 VP6 的定植优势。而当 VA3 与噬菌体联用时， VA3 能在噬菌体完成“杀菌”过程后快速“占位”（占据生态位），形成连续防御体系 。值得注意的是，即使在联合处理条件下，延迟 6 小时处理的防控效果仍显著低于 2 小时内的早期处理组。当致病弧菌 VP6 的入侵时间推迟至 Com12 菌群发育 2 、 6 、 12 及 24 小时后，即使不添加 VA3 与 VP6phageC ，成熟的 Com12 菌群 结构 已 能 独立抵抗 VP6 入侵 。上述 研究表明，噬菌体裂解 捕食 作用与共生菌定植抗性的协同组合可构建高效防御体系，且在 VP6 定植前的预防性应用效果显著优于定植后的治疗性干预。

研究团队通过体外条件培养体系结合对虾攻毒实验 ，从 13 株共生菌（ 12+1 ）中筛选出 4 株关键功能菌株（ Com4 ）。养殖环境模拟实验显示： 单独使用噬菌体干预时，能在一定程度上降低两个关键环节的致病弧菌密度：养殖水体中游离 VP6 在 5 天内降至检测限以下；对虾体内 VP6 载量较对照组降低 3 个数量级，相应地对虾的病理状态得到好转 。与体外实验中 “共生菌 - 噬菌体” 的协同效果一致，当噬菌体与共生菌 Com4 联合使用时，清除致病弧菌的速度比单独使用噬菌体更快：水体中弧菌在感染后 3 天就降至检测下限（比单 用噬菌体 组提前 2 天）；对虾肠道内的弧菌数量也比单 独使 用噬菌体组再降低 1 个数量级。更重要的是， 该 策略还能增加对虾肠道菌群的多样性，更利于形成稳定的肠道微生态屏障。

弧菌病害每年给全球对虾养殖业造成超过 30 亿美元的经济损失。面对日益严峻的抗生素耐药性问题，本研究提出的 “ 共生菌 - 噬菌体协同防控 ” 策略通过建立 “ 杀菌 - 占位 ” 双重作用机制，将感染对虾的存活率从 23% 提升至 69% ，展现出显著 应用 效果。 另外 该方案具有预防性干预、生态安全性高和 可操作性强 三大特点，为对虾养殖提供了一种可替代抗生素的新型绿色防控技术 ， 将 为健康养殖的可持续发展提供重要技术支撑。

中国科学院深圳先进技术研究院 定量合成生物学全国重点实验室、 合成生物学研究所 马迎飞 研究员为本文通讯作者 。哥本哈根大学 博士 陈玲 、中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所 助理研究员黄志鹏 为本文共同第一作者。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41522-025-00802-x

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