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甲壳动物微孢子虫的研究进展

发表时间:2024/04/20 12:37:52  来源:水产养殖 2017年8期  浏览次数:1490  
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甲壳动物微孢子虫的研究进展

刘慧1,丁正峰2,王文1

(1.南京师范大学生命科学学院,江苏 南京 210000;2.江苏第二师范学院生命科学与化学化工学院,江苏 南京 210000)

微孢子虫是一类细胞内专营寄生生活的微生物。它种类多样,寄主范围广泛。本文综述了目前发现的甲壳动物微孢子虫的分类、生活史、微孢子虫病的现状、危害及防控的研究进展,以期为虾蟹养殖中有关微孢子虫病防控提供参考。

微孢子虫;甲壳动物;分类;防控

微孢子虫 (Microspora)是一类专性细胞内寄生的单细胞真核生物,寄生对象包括无脊椎动物和脊椎动物等几乎所有的动物类群。1857年家蚕微粒子病病原生物的发现开启了人们对微孢子虫的研究之路。微孢子虫的主要生物学特征:具有极丝,具单细胞孢子,不含线粒体、过氧化物酶系及典型的囊状高尔基体,含有似原核生物的核糖体,其最显著的结构特征是具有孢子前端复杂的挤出装置和孢子后端的后泡(PV)。

微孢子虫在自然界中无处不在,目前已报道的寄生对象达200余属、1 500余种。至今已发现的微孢子虫分属187属,1 500种以上,其中已确认的侵染鱼类的有20属,侵染水生节肢动物的超过50属[1]。在国内主要研究了寄生于昆虫和鱼类的微孢子虫,尤其是家蚕微孢子虫,并取得了一些重要成果。近年来,研究发现一些微孢子虫对甲壳纲动物有致病性,且发病率也呈现上升趋势,严重威胁着甲壳动物的养殖。因此基于养殖生产实践和生物学基础研究的意义,开展甲壳动物寄生微孢子虫的研究是很有必要的。

1 系统发育及分类学研究

甲壳动物是微孢子虫的主要寄主之一,目前已报道的甲壳类动物微孢子虫大约有43属[2]。大多数微孢子虫侵染甲壳动物后,可引起寄主细胞肥大并在寄生部位产生囊状结构,如异瘤体(Xenoma)等。Lom等[3]比较了无脊椎动物和鱼类的微孢子虫形成的异瘤体,基于此研究,王泰川等[2]将淡水虾微孢子虫产生的异瘤体与胡瓜鱼和三刺棘鱼中 Glugea atherinae、G.anomala产生的异瘤体分别作比较,证明这些微孢子虫异瘤体的结构是十分相似的。

目前,人们依据微孢子虫的孢子形态、孢子发育、生活史、寄生部位、传播方式及与寄主的关系等生物学特征对其进行了系统分类。研究表明即使是在同一物种水平,仅基于形态学对微孢子虫分类是不可靠的[4]。近年来,伴随核酸技术的发展,采用分子生物学方法分析研究微孢子虫的分类及系统发育方面越来越受人们的关注。其中,rDNA序列分析是一个重要的依据和方法途径[5]。王泰川等[2]基于微孢子虫的生活史特点,特殊的发病机制、寄主特异性和SSU序列分析,建立了一种新的属种并命名为Triwangia caridinae。丁正峰等[6]通过进化分析显示某一微孢子虫的 SSU rDNA与 Potaspora spp有84%的序列一致性,然而,该微孢子虫种与最初描述的 Potaspora spp(P.aequidens和 P.moraphis)在孢子大小和寄主等方面有所不同,因此根据组织学、超微结构和系统数据,建立了一个新的属种P.macrobrachium。王文等[7]根据感染中华绒螯蟹(E-riocheir sinensis)的微孢子虫 Endoreticulatus eriocheir的ssr DNA序列分析和形态特征,将这类微孢子虫归为Endoreticulatus属。Somjintana Tourtip等[8]发现感染黑虎虾(Penaeus monodon)的微孢子虫与 Nucleospora属和 Enterospora属有差别,但与Enterocytozoon属有相似性,在此基础上将这个新微孢子虫归为Enterocytozoon属。G.D.Stentiford等[9]基于中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)中微孢子虫的SSU rRNA基因与现有的微孢子虫 Enterocytozoonidae属有相对较低的相似度以及可观的超微结构差异,提出建立 Hepatospra属,其包含中华绒螯蟹寄生虫和欧洲食用蟹中所描述的微孢子虫。在微孢子虫的分类研究中,分子生物学方法的应用越来越广泛,但传统的分类方法也并未过时,研究表明唯有两种方法有机结合才能构建更合理的微孢子虫分类系统[10]。

2 生活史

微孢子虫的生活史是研究微孢子虫分类的一个重要依据,也是防控微孢子虫病的重要内容。所有微孢子虫的生活史包括孢原质期(Sporoplasmodium),裂殖期(Merogony),产孢期(Sporogony),成熟孢子(Spore)四个发育阶段。

不同的微孢子虫,其生活史也明显不同。大多数脊椎动物微孢子虫(如鱼类)完成繁衍通常经口直接感染侵入寄主体内;而大多数无脊椎动物微孢子虫(包括虾、蟹等)的生活史较复杂,其繁衍过程需要经过一个或多个中间寄主才能完成。此外,微孢子虫没有严格的寄主特异性,特别是寄生于水生无脊椎动物的微孢子虫,可以随食物链传递而改变寄主。

3 甲壳动物微孢子虫病的现状及危害

国内外关于甲壳动物微孢子虫病的研究报道在逐年增多,如南美白对虾(Litopenaeus vannamei)[11]、日本沼虾(Macrobrachium nipponense)[6]、智利王蟹(Lithodes santolla)[12]、寄居蟹(Eupagurus bernhardus)[13]等。研究表明白斑综合征病毒(WSSV)感染虾蟹后会在短时间内使其大量死亡[14],而该病与WSSV病原感染后的情况不同,被微孢子虫感染的虾蟹在短时间内并未出现很高的病死率,因此还没有引起人们的特别关注。在水产养殖业中,由于微孢子虫病的频发,人们相继对梭子蟹微孢子虫病、脊尾白虾微孢子虫病及中华绒螯蟹肝胰腺坏死症即“水瘪子病”的感染机制、病理分析、流行病学等进行了研究。

微孢子虫病对甲壳动物养殖造成的危害有两方面:对寄主自身的危害,即微孢子虫病影响寄主的生长发育、降低寄主的抗病能力、引起寄生部位发生病变,使其失去商品价值,甚至导致寄主死亡,造成巨大的经济损失;对寄主生态系统的危害,即寄主的大量死亡导致寄主区系原有的生态系统失衡。

4 防控

我国对水生动物微孢子虫病的研究主要集中在少数鱼类及水生十足目动物的病原微生物。鉴于水环境中微孢子虫的种类繁多及其孢子的高度耐药性,为了减少其对水生生物的严重损害,我们深入探讨了甲壳动物微孢子虫病的防控策略[15]。

4.1 减少感染源

对大多水生养殖动物的微孢子虫病害,通常采用PCR、LAMP及定量 PCR等分子生物学方法对病原体进行严格的检验检疫,以此尽量减少养殖水体中病原的进入。同时应采用砂滤、臭氧或紫外等物理方法处理进水,防止携带感染源的浮游动物进入养殖水体,减少水体中感染性微孢子虫,从而降低微孢子虫病害的发生率及感染强度。

4.2 提高宿主抗性

自然界大多生物体内都有寄生生物的存在,但少量的寄生并不会导致寄主发生病害,恰恰相反,某些寄生生物可使寄主保持相对稳定的状态,是寄主健康生态系统中的一部分。被感染性微孢子虫寄生后,寄主可以利用自身的强免疫力控制体内的病原数量,并尽快将体内的病原驱除,保持稳定的病原-寄主相互关系,从而使寄主生态系统保持平衡。同时,健康的养殖管理也很重要。总之,应该增强寄主的免疫能力,提高对微孢子虫的抵抗力,减少应激,营造健康的水体环境,以此降低微孢子虫病造成的损失。

4.3 药物防控

微孢子虫的成熟孢子是其独特的感染结构,对外界有极强的抵抗力,并对各种环境与药物具有高度耐受力,因此需要在孢子早期发育阶段研发寄主药物,以达到提高药效的目的。

5 展望

20世纪以来,甲壳动物微孢子虫引起了国内外学者的特别关注,并取得了一些重要成果,但甲壳动物微孢子虫病远没有得到有效的控制。另外,有关病原体的分类、生活史、寄生虫与寄主相互关系等一些基础问题也依然没有得到彻底解决。面对近几年甲壳动物微孢子虫病发生率逐渐增多的现象,科研人员需要深入了解微孢子虫的基础生物学特征,并加强对该病感染机制、流行病学及防控药物的研究。同时水产养殖工作者需要正确认识微孢子虫病,加强防预意识,在目前防控药物对该病未达到有效控制的情况下,根据其生活史特点及传播方式采取适当的防控措施,以此减少水产养殖业的经济损失,并维持寄主区系相对平衡的生态系统。

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