美洲鲥鱼嗜水气单胞菌病原的分离与鉴定.pdf
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1、第 45 卷 第 2 期 渔 业 科 学 进 展 Vol.45,No.2 2 0 2 4 年4 月 PROGRESS IN FISHERY SCIENCES Apr.,2024 *国家重点研发计划(2019YFD0900103)资助。王会林,E-mail: 通信作者:李 杰,副研究员,E-mail: 收稿日期:2022-12-11,收修改稿日期:2022-12-27 DOI:10.19663/j.issn2095-9869.20221211002 http:/ WANG H L,JIN H Y,GAO Y,XIA S D,LI J.Isolation and identification of
2、 Aeromonas hydrophila from Alosa sapidissima.Progress in Fishery Sciences,2024,45(2):257266 美洲鲥鱼嗜水气单胞菌病原的分离与鉴定*王会林1,2 晋怀远2 高 晔2 夏苏东1 李 杰2(1.天津农学院水产学院 天津 300384;2.中国水产科学研究院黄海水产研究所 海洋渔业科学 与食物产出过程功能实验室 农业农村部海水养殖病害防治重点实验室 山东 青岛 266071)摘要 2021 年,山东省临沂市一养殖场养殖的美洲鲥鱼(Alosa sapidissima)突发疾病并出现严重死亡,日死亡率高峰期达到 2
3、.5%,累积死亡率约为 90%。患病鱼主要症状为体表出血、溃疡,解剖可见腹腔腹水、肝脏暗红,并伴有肠炎。组织病理学检测发现,病鱼肝脏出现弥散性坏死,嗜碱性粒细胞增多和细胞肿胀空泡变性;脾脏出现出血性贫血性坏死灶、核破裂和核固缩;肾脏淋巴细胞坏死脱落,肾小体毛细血管球萎缩,近端小管和远端小管内的细胞出现不同程度的细胞结构消失。发病鱼肉眼和显微镜观察未见明显寄生虫,利用 PCR 方法检测鲤疱疹病毒 2 型(Cyprinid herpesvirus 2)、鲈鱼蛙病毒(largemouth bass ranavirus)等淡水鱼类常见病毒均为阴性。细菌分离培养结果显示,从发病鱼的肝脏、肾脏和脾脏中分离
4、得到形态一致的优势菌,命名为 AS-AH2101。经 16S rRNA 测序比对和生理生化鉴定,确定 AS-AH2101 为嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)。毒力基因检测结果显示,AS-AH2101 携带气溶素(aerA)、溶血素(hlyA)、丝氨酸蛋白酶(ahpA)、热稳定细胞肠毒素(ast)、热敏感细胞肠毒素(altA)和密度感应系统(luxS)基因。人工感染实验结果显示,AS-AH2101能引起蓝曼龙(Trichogaster trichopterus)发病死亡,半数致死量为 3.23104 CFU/尾。药物敏感性研究表明,AS-AH2101 对头孢拉啶、阿莫西林
5、、氨苄西林和红霉素等 4 种抗生素具有耐药性,对四环素和多西环素等 11 种抗生素敏感。综上所述,本研究报道了我国养殖美洲鲥鱼感染嗜水气单胞菌的典型病例,为美洲鲥鱼在我国养殖过程中的疾病防控以及嗜水气单胞菌病的防治提供了参考和借鉴。关键词 美洲鲥鱼;嗜水气单胞菌;细菌鉴定;毒力基因 中图分类号 S943 文献标识码 A 文章编号 2095-9869(2024)02-0257-10 美洲鲥鱼(Alosa sapidissima)又称美洲鲱鱼,隶属于鲱形总目(Clupeomorpha)、鲱形目(Clupeiformes)、鲱科(Clupeidae)、鲥属(Alosa),是世界上个体最长、生长速度最
6、快的鲥鱼之一(高小强等,2015)。1998 年,美洲鲥鱼率先被上海市水产研究所引入我国进行人工繁殖(施永海等,2019)。由于美洲鲥鱼肉质鲜美,外形与长江鲥鱼(Tenualosa reevesii)相似,受到人们的广泛喜爱,因此,美洲鲥鱼人工养殖迅速在多省市开展(Jia et al,2007;高小强等,2017)。随着美洲鲥鱼养殖规模的逐步扩大,病害问题也逐渐严峻,然而,国内目前养殖美洲鲥鱼的病害报道较少,仅有水霉病(董亚伦等,2015)、应激性出血病(肝胆病)、小瓜虫病(白点病)、粘孢子虫病、车轮虫病(潘庭双等,2008)等,其中以寄生虫病报道最多,细菌性病害研究较少。258 渔 业 科
7、学 进 展 第 45 卷 嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)属于气单胞菌科(Aeromonadaceae)、气单胞菌属(Aeromonas)。作为一种传统水生动物病原,从 20 世纪 80 年代起嗜水气单胞菌在我国已广泛流行,引起多种养殖淡水鱼类病害,包括草鱼(Ctenopharyngodon idella)(邓国成等,2009)、鲢鱼(Hypophthalmichthys molitris)(高汉娇等,1997)、鲤鱼(Cyprinus carpio)(张玉芬等,2008)、鲫鱼(Carassius auratus)(刘亚楠等,2012)、罗非鱼(Oreocheomis
8、 niloticus)(董忠典等,2012)、团头鲂(Megalobrama amblycephala)(田甜等,2010)、白斑狗鱼(Esox lucius)(秦莉等,2014)、黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)(黄钧等,2012;梁正生等,2012)和翘嘴鳜(Siniperca chuatsi)(朱鑫海等,2022)等,造成严重的经济损失。嗜水气单胞菌在分类地位上与其他气单胞菌相似,检测和鉴定中容易混淆(DebRoy et al,2006;Kawada et al,2008),在菌种鉴定和基因分型方面常用到多位点序列分型(multilocus sequence ty
9、ping,MLST)或者平均核苷酸同源性(average nucleotide identity,ANI)分析进行鉴定。2021 年,山东省临沂市一养殖场养殖的美洲鲥鱼出现严重发病情况,患病鱼主要症状为体表出血、溃疡,并迅速死亡,高峰期日死亡率为 2.5%,超过1 000 尾,给养殖企业带来严重的经济损失。本研究从发病的美洲鲥鱼内脏中分离得到形态一致的优势菌,并通过 16S rRNA 基因测序、生理生化鉴定和人工感染等实验对病原进行确认和鉴定,以期为美洲鲥鱼的养殖和病害防控提供参考数据。1 材料与方法 1.1 病鱼来源 2021 年 6 月,山东省临沂市郯城县一养殖场养殖的美洲鲥鱼大规模发病死
10、亡,鱼体重为 200400 g。初期养殖苗种 4 万尾,养殖模式为室内水泥池养殖(幼苗)和室外水泥池塘养殖(养成)。水源为地下水,换水13 次/d,水温为 1820。投喂加州鲈(Micropterus salmoides)商品化颗粒饲料,日投喂率为 2%左右。室内池塘先于外塘发病,累积死亡率为 90%左右,患病鱼典型症状为尾部疥疮或溃烂,前期应用恩诺沙星拌料口服,治疗效果不明显。1.2 细菌分离 取发病鱼的鳃丝、体表粘液、尾鳍和内脏分别在显微镜下观察,检测寄生虫感染情况;取发病鱼的脾脏和肾脏组织冻存于液氮中,按照常规方法检测鲤疱疹病毒 2 型(Cyprinid herpesvirus 2)(罗
11、丹等,2014)、鲈鱼蛙病毒(largemouth bass ranavirus)(罗晓雯等,2022)等淡水鱼常见病毒;从患病鱼的肝脏、脾脏和肾脏取样,划线于 TSA 和 LB 平板,在 28 培养 24 h。将获得的优势菌落进行纯化培养,纯化培养后的细菌用甘油保存于80 冰箱。1.3 组织病理学观察 选取典型发病症状的美洲鲥鱼,分别取肝脏、脾脏和肾脏切成为 1 cm3左右组织块,放置于 1015 倍体积的 Davidsons AFA 固定液室温固定 24 h 后,利用 70%的乙醇保存。对组织块进行脱水、包埋、切片和HE 染色,显微镜观察发病美洲鲥鱼的组织病理变化。1.4 人工感染实验 蓝
12、曼龙(Trichogaster trichopterus)是一种经典的水生动物病原感染模型生物,已被广泛用于嗜水气单胞 菌(Leung et al,1997)、杀 鱼 爱 德 华 氏 菌(Edwardsiella piscicida)的研究中(Ling et al,2001)。考虑到美洲鲥鱼应激较强,不适合实验室养殖、捕捞和感染等操作,本研究选取蓝曼龙作为实验动物用于毒力评价。蓝曼龙购自青岛市南山花鸟虫鱼市场,平均体长为 78 cm,暂养在 60 L 水箱中,养殖水温为 25。感染实验前,随机取 5 尾鱼麻醉解剖,取肝脏和肾脏,匀浆并涂布于 TSA 和 LB 培养基,确定实验鱼未携带病原。将实
13、验鱼随机分为 4 组,每组 30 尾,养殖于30 L 整理箱,水温为 25。用 PBS 缓冲液将培养好的 AS-AH2101 菌液浓度分别调整至 1104、1105、1106和 1107 CFU/mL。采用背部肌肉注射法,每尾蓝曼龙注射感染 AS-AH2101 菌液 0.1 mL,对照组注射 0.1 mL 的 PBS 缓冲液,饲养于相同条件下,并每天记录各组鱼的发病症状和死亡情况。取感染死亡鱼的肝脏和肾脏,进行病原菌的再次分离和 16S rRNA 基因测序鉴定。感染 14 d 后,根据改进的寇氏法(杨茂成,1990)计算菌株的半数致死量(lethal dose 50%,LD50)。1.5 病原
14、菌的鉴定和药物敏感性检测 利用 BIOLOG 微生物鉴定系统(美国),采用 Gen微孔板试剂条根据说明书对细菌进行生理生化特征鉴定。利用引物 27F(5 AGAGTTTGATCCTGGTC AGAACGAACGCT 3)和 1492R(5 TACGGCTACCT TGTTACGACTTCACCCC 3)对分离菌株的 16S rRNA基因进行 PCR 扩增和产物测序(Lane,1991),将得到的序列在 GenBank 和 EzTaxon 数据库中进行同源性第 2 期 王会林等:美洲鲥鱼嗜水气单胞菌病原的分离与鉴定 259 比对。从 GenBank 中选取气单胞菌属的代表性菌株,使用 MEGA
15、7.0 软件,采用邻位相连法(Neighbor-Joining)构建系统发育进化树(Bootstrap=1 000)。采用药敏纸片(杭州微生物试剂有限公司)测定分离株对部分抗生素的耐药性。取培养至 OD600 nm=0.5 的菌悬液 0.1 mL 均匀涂布于 MH 平板,贴上药敏纸片后将平板在 28 培养 24 h 并测量抑菌圈直径。参照美国临床和实验室标准委员会标准,实验重复3 次,通过抑菌圈直径大小判定病原菌对药物的耐药性,分别为耐药(R)、中介(I)和敏感(S)。1.6 病原菌毒力基因检测 针对嗜水气单胞菌的主要毒力因子基因:气溶素(aerA)、溶血素(hlyA)、丝氨酸蛋白酶(ahpA
16、)、热稳定细胞肠毒素(ast)、热敏感细胞肠毒素(altA)和密度感应系统调控基因(luxS),根据文献报道的引物(表 1)和反应条件(朱大玲等,2006;付乔芳等,2011)对毒力基因进行扩增、测序和比对,确定分离菌株的毒力基因携带情况。表 1 PCR 引物 Tab.1 PCR primers used in this study 名称 Name 引物序列 Primer sequences 片段大小Fragment size/bp TGACAGGCAAGTAGAATAACGC hlyA TGTCCGCTTTCCACTCCC 1 750 GTTAGCGTTGGCAATCTCG ahpA CGC
17、TGGAGTAGGAGGAACG 850 TGACCCAGTCCTGGCACGGC altA GGTGATCGATCACCACCAGC 390 ATCGTCAGCGACAGCTTCTT ast CTCATCCCTTGGCTTGTTGT 480 CAAGAACAAGTTCAAGTGGCCA aerA ACGAAGGTGTGGTTCCAGT 309 GATCCTCTCCGAGGCGTGG luxS AGGCTTTTCAGCTTCTCTTCC 369 2 结果 2.1 病鱼症状 发病美洲鲥鱼的症状包括体表出血,部分鳞片脱落,尾部尤为严重。发病严重时,鱼尾部肿大凸起,内有脓液,呈疥疮病症状,并伴有肠炎
18、和腹水,肝脏暗红坏死,呈败血症症状(图 1);显微镜和肉眼均未观察到寄生虫感染;未检测到鲤疱疹病毒 2 型、鲈鱼蛙病毒等淡水鱼常见病毒;从 10 尾发病鱼的肝脏、脾脏、肾脏取样培养,12 h 后平板上都得到菌落形态一致的优势菌。16S rRNA 基因测序结果显示,所有分离株的序列一致,命名为 AS-AH2101。图 1 发病美洲鲥鱼临床症状 Fig.1 The clinical symptoms of diseased A.sapidissima A:尾部渗血;B:尾部肿大凸起,内有脓液,呈疥疮病 症状;C:肝脏暗红,呈败血症症状,有肠炎症状。A:Tail blooding;B:Swollen
19、 tail with pus,showing symptoms as furunculosis;C:Dark red liver,showing symptoms of septicemia and enteritis.2.2 患病鲥鱼组织病理变化 对发病美洲鲥鱼的肝脏、脾脏和肾脏进行切片观察。结果显示,发病鱼肝脏出现弥散性坏死灶、嗜碱性粒细胞增多、细胞肿胀、细胞质空泡变性等症状(图 2A、B);脾脏中同样发现坏死灶,并呈现出血性贫血状态,细胞核破裂、萎缩和消失(图 2C、D);肾脏间质疏松、囊腔变大,淋巴细胞坏死脱落。肾小管轻微变形,肾小体毛细血管球萎缩,近端小管和远端小管内的细胞出现不同程
20、度的细胞结构消失、细胞空泡化和核固缩(图 2E、F)。2.3 人工感染实验 由于美洲鲥鱼应激较强,难以进行实验室操作,本实验选择了蓝曼龙作为实验动物,通过肌肉注射感染检测 AS-AH2101 的致病性。人工感染蓝曼龙在感染后第 3 天出现死亡,感染鱼肌肉注射部位出现红 260 渔 业 科 学 进 展 第 45 卷 图 2 发病美洲鲥鱼组织病理症状 Fig.2 Histopathological symptoms of diseased A.sapidissima A:嗜碱性粒细胞增多和弥漫性坏死;B:细胞肿胀,空泡变性;C:嗜碱性粒细胞增多;D:脾脏表现出血性贫血坏死、核破裂和萎缩;E:肾间质
21、疏松,肾小管出现变形;F:肾小球萎缩 A:Basophilia,and diffuse necrosis;B:Cell swelling,vacuolar degeneration;C:Basophilia;D:Spleen showed hemorrhagic anemic necrosis,nuclear rupture and atrophy;E:Loose renal interstitial,and tubular variation;F:Atrophic glomerulus 肿、出血和鳞片脱落,鳍条基部充血或出血,解剖可见与自然发病美洲鲥鱼类似的腹腔内腹水、肝脏坏死等症状。人工感
22、染死亡情况如表 2 所示,蓝曼龙注射组感染后死亡率分别为 93.3%(1106 CFU/尾)、60%(1105 CFU/尾)、40%(1104 CFU/尾)和 13.3%(1 103 CFU/尾),对照组实验鱼均未发生死亡。经计算,AS-AH2101对蓝曼龙的半数致死量为3.23104 CFU/尾。从感染死亡的蓝曼龙内脏中可重新分离到菌落形态一致的优势菌,经 16S rRNA 扩增、测序和比对,结果与 AS-AH2101 一致,说明 AS-AH2101 是导致美洲鲥鱼发病并死亡的病原。表 2 蓝曼龙人工感染实验 Tab.2 Experimental infection of T.trichop
23、terus 感染剂量/(CFU/尾)Infection dose 死亡数/总数 Dead fish/Total fish 半数致死量 LD50/(CFU/尾)1106 28/30 1105 18/30 1104 12/30 1103 4/30 3.23104 2.4 病原菌鉴定 生理生化鉴定结果如表 3 所示,AS-AH2101 对龙胆二糖、水苏糖、棉子糖、-D-乳糖、蜜二糖、3-甲酰葡糖、D-岩藻糖、D-山梨醇、D-阿拉伯醇、肌醇等呈阴性反应;对糊精、D-麦芽糖、D-海藻糖、D-纤维二糖、蔗糖、D-松二糖、-甲酰-D-葡糖苷等呈阳性反应。经 BIOLOG 鉴定系统分析,AS-AH2101菌株
24、生理生化特征与嗜水气单胞菌最为接近,可信度为 0.999。PCR 扩增菌株 AS-AH2101 的 16S rRNA 基因并进行测序(OP787967),序列比对分析结果显示,菌株AS-AH2101 16S rRNA基因在GenBank中同源性最高的前 20 位菌株均为嗜水气单胞菌,EzTaxon 比对也与嗜水气单胞菌一致。从 NCBI 数据库中选择气单胞菌属的不同细菌,使用 MEGA 7.0 软件构建了 16S rRNA 基因的系统进化树。分析结果显示,AS-AH2101与嗜水气单胞菌聚为一支(图 3),与生理生化鉴定结果吻合。综合以上结果,将 AS-AH2101 病原菌鉴定为嗜水气单胞菌。
25、药敏实验结果显示,AS-AH2101 菌株对阿莫西林、氨苄西林、红霉素和水产养殖禁用的头孢拉啶等4 种抗生素具有耐药性,对四环素、多西环素和氟苯尼考等 11 种抗生素敏感(表 4)。2.5 毒力因子的检测 对嗜水气单胞菌的气溶素(aerA)、溶血素(hlyA)、丝氨酸蛋白酶(ahpA)、热稳定细胞肠毒素(ast)、热敏感细胞肠毒素(altA)和密度感应系统调控基因(luxS)等毒力因子基因进行 PCR 检测。电泳结果显示,6 个 第 2 期 王会林等:美洲鲥鱼嗜水气单胞菌病原的分离与鉴定 261 表 3 菌株 AS-AH2101 生理生化特征 Tab.3 Biochemical analysi
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