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 前言： 成功的生物絮团的水产养殖系统，有利于特定微生物群落的生长和动态。
浮游细菌群落及其生物功能，是生物凝团 (BFT) 水产养殖系统的关键组成部分。稳定这些复杂微生物群落的主要原因是开发一种可以维持稳定的微生物群落，支持最佳虾健康和水质的方法，因为微生物群落的变化，被认为与水产养殖系统中的疾病爆发密切相关。 一、水体细菌群落和虾细菌群落，有什么关系？  鉴于微生物群落决定了水质和生物絮团的整体功能，已经进行了几项研究来描述生物絮团系统各个组件的微生物群组成。例如，研究人员调查了虾肠道中的细菌群落组成，以及海水和生物絮团系统的水体，并观察到两个系统的细菌群落差异很大。另外，其他研究人员报告说，碳源和C/N比被证明会影响生物絮团系统中细菌群落组成。 其他研究表明，南美白对虾的肠道菌群组成在不同的生长阶段发生了显着变化，肠道菌群与生物絮团的细菌群落非常相似。 总体而言，一些研究表明，虾肠道微生物群在不同生长阶段的变化。然而，关于在不同养殖阶段水体的浮游细菌群落动态，及其与生物絮团系统中主要环境变量关联的研究相当稀缺。 本研究就探索浮游细菌群落，及其在生物絮团养虾系统水体的时间动态。并报告，在温室封闭的生物絮团养虾，水体中的浮游细菌群落，如何随着虾的生长而变化，并探索养殖阶段、环境之间的内在联系变量和水体的微生物群组成。 二、研究设置 这项研究是在韩国国家渔业研究与发展研究所西海海水养殖研究中心，一个温室封闭的生物絮团水产养殖系统中进行的。养殖系统有两个300平方米跑道池塘、0.8米深的跑道，它们被封闭在一个1000平方米的温室结构中，并带有用于隔热的双层半透明板。两条跑道（Tank-1和 Tank-2）作为生物絮团系统的主要部分，试验期间没有进行换水。 无病原体南美白对虾虾苗购自泰国的商业供应商 (SyAqua)，对虾苗进行16天的暂养，然后将总共120000尾虾苗（初始体重0.038克）以320尾/立方米的养殖密度放养在每个跑道池中，并养殖152天。在152内每周收集饲养水样，并监测水质变化，如：物理化学参数和无机营养素。同时，利用16S rRNA基因测序来研究水体微生物群。 三、结果与讨论 1、成功的生物絮团水产养殖系统需要确定的微生物群落，以改善水质、生产力和生物安全。现在越来越多的证据表明，对虾养殖系统中的养殖水体微生物群与虾肠道微生物群密切相关，并且养殖水体微生物群也与虾病的发生有关。然而，关于养殖水的浮游细菌群落组成，以及它如何随着虾的生长而变化的研究仍然没有定论。在本研究中，我们旨在了解南美白对虾不同生长阶段水体的理化参数和浮游细菌群落组成的变化 。 2、我们的生物絮团系统平均每立方米生产南美白对虾3.6公斤，以前生物絮团系统的研究表明每立方米3至6公斤的产量范围内（图1）。这一产量也大大高于从传统养殖模式每立方米产虾0.2-0.3公斤。同样，我们系统中的存活率（Tank-1和Tank-2分别为89%和74%），也在合理的范围之内。Tank-2中较低的存活率可能是因为虾的密度高于先前出现的超密度（每立方米>300尾）。饲料转化率 (FCR) 介于1.2和1.3之间，这在正常的范围之内。
图1：在生物絮团水产养殖系统中养殖的南美白对虾和水体152天的理化参数。曲线显示 (A) 体重、(B) 水温（上曲线）和空气（下曲线）、(C) 碱度、(D) 总氨氮 (TAN)、(E) 亚硝酸盐 (NO2- N)、(F) 硝酸盐 (NO3-N)、(G) 总悬浮固体 (TSS)、(H) 溶解氧 (DO) 和Tank-1和Tank-1中的盐度。 3、生物絮团系统养殖水中的微生物群落涉及几个关键功能，包括：生物絮团的形成、维持足够的水质和虾的健康，以及其他生物指标。此外，几项调查水产养殖系统微生物组组成的研究，已经确定了虾肠微生物组与饲养水之间的紧密联系。推测关联原因：水体不断流过虾的消化道，从而影响肠道微生物群落的组成。 4、在这项研究中，我们首先证明了养殖水体中的浮游细菌群落是高度动态的，观察到整个浮游细菌群落组成沿着对虾的生长出现明显变化。在整个研究过程中，浮游细菌群落表现出两个主要变化（图2）。丰度的突然增加，第一次转变可能发生在TAS4和TAS5之间（在养殖的48-69添），放线菌可能是主要贡献。同样，第二个转变开始于TAS7和TAS8之间（在养殖的104-118天），这可能部分归因Chloroflexi和TM7细菌的比例增加。这与以前在虾水生系统中观察到不同养殖阶段的水体细菌群落，以及肠道和沉积物出现类似的情况。
图2：养殖水中浮游细菌群落的组成变化。主坐标分析 (PCoA) 图表示从基于商业生物絮团的水产养殖系统收集的不同养殖阶段的养殖水样的多样性变化。指定的样本ID（TAS1到TAS10）代表南美白对虾养殖阶段。 5、进一步的分析揭示了水体中的复杂微生物群落，包括几个浮游细菌门，如：变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和 浮游菌门。在整个养殖阶段，变形菌门是最主要的门，这与早期的几项研究一致。同样， 拟杆菌门是第二丰富的门，但相对丰度范围很广，从2.5%到63%不等。该门包含藻类大量繁殖中的一些优势细菌，并以降解水生栖息地中的大分子而闻名。 6、水产养殖系统的水体经常被证明含有潜在的致病菌属，例如：弧菌、气单胞菌、光杆菌、假单胞菌、假单胞菌属和黄杆菌属。在这些属中，最著名的病原体是弧菌属。因此，检测它们的存在是本研究的优先事项。在我们的研究中是弧菌是少量存在的，这与早期在生物絮团水产养殖系统中进行的类似研究一致。通常，生物絮团系统的主要浮游细菌成员（例如：变形杆菌和拟杆菌 ）竞争饲料和生态位空间，从而限制了包括弧菌在内的病原体的流行。 7、有趣的是，我们观察到那些对生物絮团系统的有效性能至关重要的浮游细菌群丰度，因养殖阶段的不同出现波动。例如，放线菌在养殖的中后期被确定为生物标志物，在水产养殖中发挥着几个关键作用。放线菌被推荐为在水产养殖中用作益生菌的有希望的候选菌，因为它们具有多种特性，例如：它们降解大分子（例如蛋白质和淀粉）和对抗水产养殖病原体的能力。以前的研究表明，饲料中添加放线菌可以促进虾的生长和限制疾病的发生，从而为虾提供健康益处。此外，放线菌被认为是维持肠道稳态所必需的。 四、研究观点 我们的研究揭示了影响养殖水微生物组结构组成的合理因素，这可能有助于维持养殖水质，并减少水产养殖系统中细菌性疾病的发生。 根据我们的研究结果，生物絮团养殖系统中，除了虾自身的肠道微生物群。虾的健康和产量在很大程度上依赖于水体的微生物群。在未来的研究中，使用因组和转录组学方法来说明水产养殖系统中的微生物功能过程肯定会很有趣。
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