《Fish & Shellfish Immunology》：Evaluation of marine yeasts Beta-glucans in the growth performance, defense and antioxidant response systems in L. vannamei in comparison to model yeast S. cerevisiae Beta-glucans
编辑推荐：
为解决对虾养殖中病害威胁与抗生素滥用问题，研究人员以凡纳滨对虾为模型，系统比较了多种海洋酵母与陆地酵母酿酒酵母来源的β-葡聚糖对虾体生长、免疫和抗氧化系统的调节作用，及其在WSSV攻毒下的保护效果。研究发现，海洋酵母β-葡聚糖在增强对虾血细胞总数、提高存活率及调控免疫/抗氧化相关基因表达方面具有竞争力，为开发新型、高效的对虾免疫增强剂提供了重要依据。
在现代水产养殖业中，对虾病害，特别是由白斑综合征病毒引起的病害，是制约产业健康发展的巨大挑战。传统上，养殖者常常依赖抗生素来对抗疾病，但这不仅带来了药物残留、环境污染和细菌耐药性等严重问题，也与消费者对安全、健康水产品的需求背道而驰。因此，寻找能够安全、有效增强对虾自身免疫力的“绿色”替代方案，成为了水产研究领域的热点。在众多候选方案中，β-葡聚糖作为一种天然的免疫刺激剂，展现出了巨大的潜力。它就像一把能够“唤醒”对虾防御系统的钥匙，通过模拟病原体表面的分子模式，提前激活和增强对虾的先天免疫反应，从而在面对真正的病原体入侵时，能够更快、更强地组织起有效的防御。
尽管酵母来源的β-葡聚糖已被证实具有良好效果，但既往研究几乎全部集中在一种源自陆地的模式酵母——酿酒酵母上。然而，广阔的海洋中蕴含着丰富的微生物资源。海洋酵母长期生活在高盐、高压、低温等极端环境中，它们为适应环境而产生的生物活性物质，理论上可能具有比陆地酵母更独特或更强的生物活性。那么，这些“海洋居民”生产的β-葡聚糖，在对虾免疫刺激方面，是否能媲美甚至超越我们熟悉的“陆地明星”酿酒酵母呢？这个充满吸引力的科学问题，驱动了以Norma Angélica Ochoa-álvarez、Francisco Javier Magallón-Barajas、Rosa María Morelos-Castro、Ramón Casillas-Hernández和Jesús Martin Ramírez-Orozco等研究人员展开了一项系统性的比较研究。他们的研究成果以“Evaluation of marine yeasts Beta-glucans in the growth performance, defense and antioxidant response systems in L. vannamei in comparison to model yeast S. cerevisiae Beta-glucans”为题，发表在水产科学领域的权威期刊《Fish & Shellfish Immunology》上。
为了回答上述问题，研究团队设计了一套严谨的实验方案。他们选取了五种从对虾养殖池中分离并鉴定出的海洋酵母，分别是热带假丝酵母、 Humilis假丝酵母、汉逊德巴利酵母、库德里阿兹威毕赤酵母和异常威克汉姆酵母，并以商业酿酒酵母菌株作为陆地酵母对照。首先，他们从这些酵母中提取了β-葡聚糖，并将其以0.2%的比例整合到商业饲料中。随后，将凡纳滨对虾幼虾分为多个实验组，包括饲喂基础饲料的阴性对照组、饲喂添加了不同酵母来源β-葡聚糖饲料的实验组，以及在后续病毒攻毒实验中设置的阳性对照组。在完成了为期25天的饲喂试验，评估了生长性能指标后，研究团队在第70天对所有实验组（除阴性对照组）进行了WSSV病毒的人工攻毒。攻毒后72小时，他们采集了对虾的血淋巴，系统分析了总血细胞计数、对虾存活率，并利用实时定量PCR技术，检测了与对虾免疫和抗氧化防御密切相关的多个基因的mRNA表达水平，包括前酚氧化酶、对虾肽4、吞噬激活蛋白、锰超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶。研究的关键技术方法可概括为：从不同来源酵母中提取β-葡聚糖并制备成实验饲料；设立包含阴性对照、阳性对照和多个实验组的对虾饲喂与WSSV攻毒模型；通过血细胞计数和存活率统计评估免疫保护效果；以及运用实时定量PCR技术，对攻毒后对虾血细胞中多个免疫与抗氧化相关基因的表达水平进行精确的定量分析。
最终体重在饲喂试验结束时
经过4周的饲喂，结果显示，饲喂Humilis假丝酵母β-葡聚糖的对虾组获得了最高的平均终末体重，而饲喂异常威克汉姆酵母β-葡聚糖的组别体重最低。然而，统计分析表明，所有添加β-葡聚糖的实验组与未添加的阴性对照组之间，在体重上没有显著的统计学差异。不过，汉逊德巴利酵母β-葡聚糖组的体重显著低于酿酒酵母组和库德里阿兹威毕赤酵母组。
特定生长率
Humilis假丝酵母β-葡聚糖组显示出最高的特定生长率值，阴性对照组最低。但所有组别间的差异同样不显著。
饲料转化率
异常威克汉姆酵母β-葡聚糖组显示出最高的饲料转化率，而库德里阿兹威毕赤酵母和热带假丝酵母组的数值最低。各组间同样无显著差异。
饲喂试验后的存活率
在为期25天的饲喂试验期间，所有组的存活率都很高，汉逊德巴利酵母组和阴性对照组接近100%，酿酒酵母组最低，为92.5%。各组间无显著差异。
总血细胞计数
在WSSV攻毒后，除了异常威克汉姆酵母组，其他所有添加了β-葡聚糖的实验组，其总血细胞计数均显著高于未受攻毒也未添加β-葡聚糖的阴性对照组。其中，汉逊德巴利酵母组和仅攻毒的阳性对照组的血细胞计数最高。值得注意的是，库德里阿兹威毕赤酵母组和汉逊德巴利酵母组的血细胞计数甚至高于阳性对照组，但无显著差异。
攻毒后的存活率
WSSV攻毒后，未添加任何β-葡聚糖的阳性对照组存活率大幅下降至41%，显著低于未攻毒的阴性对照组。所有添加了β-葡聚糖的实验组，其存活率均高于阳性对照组，但低于阴性对照组。其中，汉逊德巴利酵母β-葡聚糖组的存活率最高，达到67%，显示出最强的保护效果。
锰超氧化物歧化酶基因
在锰超氧化物歧化酶基因的相对表达量上，汉逊德巴利酵母组数值最高，Humilis假丝酵母组最低，但所有组间均无显著统计学差异。不过，汉逊德巴利酵母和热带假丝酵母组的表达有升高趋势，而Humilis假丝酵母组和阴性对照组则呈现较低水平。
过氧化氢酶基因
过氧化氢酶基因的表达在不同处理间存在显著差异。Humilis假丝酵母组的表达水平最低，甚至低于阴性对照组。而酿酒酵母、异常威克汉姆酵母和热带假丝酵母组的表达水平最高，与阳性对照组水平相当。
谷胱甘肽过氧化物酶基因
谷胱甘肽过氧化物酶基因的表达在各组间无显著差异，但Humilis假丝酵母组的表达值最低。阳性对照组以及热带假丝酵母和汉逊德巴利酵母组的表达值相对较高。
前酚氧化酶II基因
在ProPO II基因的表达上，Humilis假丝酵母、汉逊德巴利酵母以及阳性对照组的表达量显著高于阴性对照组。这表明这两种海洋酵母的β-葡聚糖在激活对虾的酚氧化酶系统方面，与WSSV病毒本身具有相似的刺激能力。
吞噬激活蛋白基因
PAP基因的表达呈现出独特的模式：Humilis假丝酵母组的表达量极低，比其他任何组别低约六倍，存在显著下调。而其他所有β-葡聚糖处理组、阳性对照组和阴性对照组之间的表达水平则没有显著差异。
对虾肽4基因
PEN4基因的表达在阳性对照组和Humilis假丝酵母组中最高，且显著高于阴性对照组。其他酵母β-葡聚糖组的表达量虽然也高于阴性对照组，但未达到统计学显著水平。这表明Humilis假丝酵母β-葡聚糖在诱导抗菌肽产生方面，与病原体WSSV具有相似的效力。
该研究的讨论部分对上述复杂而有趣的基因表达谱进行了深入分析。研究表明，酵母β-葡聚糖并非被对虾用作促进生长的营养分子，而是作为免疫增强剂，其主要功能在于“武装”对虾的免疫系统。综合来看，海洋酵母来源的β-葡聚糖在增强对虾免疫功能方面，完全能够与传统的酿酒酵母β-葡聚糖相媲美，甚至在某些方面（如汉逊德巴利酵母在提高存活率方面）表现更优。这证明了海洋微生物是一个极具潜力的新型免疫增强剂宝库。
研究结果揭示了不同来源的β-葡聚糖会引发对虾免疫和抗氧化系统产生不同的、有时甚至是独特的反应模式。例如，Humilis假丝酵母β-葡聚糖处理组展现出一个非常特殊的基因表达“组合拳”：它强烈上调了ProPO和PEN4这两个关键防御基因，但同时却显著下调了PAP基因，并且其抗氧化基因的表达水平也普遍偏低。研究人员推测，这可能意味着对虾在面对免疫刺激时，采取了优先激活酚氧化酶前体系统和大量生产抗菌肽的策略，同时可能通过抑制PAP来精细调控免疫反应的强度，以防止过度免疫带来的自身损伤。这种独特的免疫调节模式，最终与汉逊德德巴利酵母组一起，带来了试验中最高的攻毒后存活率。
总之，这项研究有力地表明，海洋酵母β-葡聚糖是一种具有高度竞争力的、可替代传统陆地酵母来源产品的免疫刺激剂。它不仅为对虾养殖业提供了更多样化、更高效的“绿色”免疫增强方案选择，也凸显了继续探索不同酵母来源β-葡聚糖独特免疫调节机制的重要性。未来的研究可以在此基础上，进一步优化不同β-葡聚糖的配伍、剂量和施用策略，为构建更加健康、可持续、抗病害的对虾养殖体系奠定坚实的科学基础。
