一、快大系与高抗系的优劣，还是未解的难题

南美白对虾是世界水产养殖中最重要的经济品种之一，占甲壳类动物总产量的53%(数据来源：粮农组织，2018年)。然而，对虾养殖业的可持续性，取决于具有良好遗传的虾苗和饲料的可获得性。

鱼粉是用于水产养殖的配方饲料的主要成分，然而，这些资源来源有限，同时也带来了渔业过度捕捞的风险。此外，饲料成本占养殖总成本的50%至60%。因此，植物蛋白（大豆蛋白等）已成为鱼粉最常见的替代品。

虾的遗传基因和饲料可以影响虾的生长性能。此外，还有多个因素影响虾的摄食效率，其中，微生物菌群最受到专家的关注，因为该菌群对宿主的营养性能起着重要作用。微生物菌群主要受生物和环境因素影响，但是，与宿主生理相关的各种因素，影响微生物群落的潜在机制仍有待研究。

通过有选择性育种，可以促进虾生长速度，即快大系虾苗（FG，注：文章下面均采用FG表示快大系虾苗），以及对病原体有较高认耐性，即高抗系虾苗（HR，文章下面均采用HR表示高抗系虾苗）。然而，没研究表明虾遗传基因不同，是否会导致微生物菌群的组成发生变化。

因此，本研究的目的是，确定当虾被喂食不同蛋白质的饲料时，遗传基因是否会影响虾的微生物群组成，以及养殖效率的关系。

二、研究材料与方法

1、饲料配方

根据López-Vela et al.(2014)的研究，制作了两种饲料，第一种饲料（动物蛋白）以鱼粉为主要蛋白质来源，第二种饲料（植物蛋白）采用大豆蛋白和6%的鱼粉为主要蛋白质来源(表1)。

表1：以植物或动物蛋白为主要蛋白质来源的饲料配方

2、研究所采用的虾

两个品系的南美白对虾规格为(PL12 - PL14)，根据世界动物卫生组织(OIE)报告的疾病，确定这两个品系均无特定病原体。将南美白对虾驯化于1500L池中，用含32%蛋白的配方饲料喂食，直到虾个体达到平均体重2.08±0.06克。

3、实验设计

南美白对虾驯化后，取一部分作为对照组使用，将剩余FG、HR虾分别放入6个实验池中，一共12个实验池。在FG、HR虾组中，三个实验采用植物蛋白饲料喂食，另外三个实验池采用动物蛋白饲料喂食，实验一共持续36天，在此期间，每天喂食3次(8点、13点和16点)，并根据有无残留饲料进行调整。

三、研究结果

喂食动物蛋白饲料时，FG系的生长反应较好，而HR系的生长反应在不同饲料之间无差异。从FCR值可以看出，FG系虾在FCR值较低时也取得良好的生长效率， HR系的虾在FCR值较高时，取得的养殖效率较低。统计分析表明，不同品系、不同饲料互作影响虾最终总重、生物量和存活率(表2)。

表2：以植物蛋白个动物蛋白为主要饲料来源，快大系(FG)和高抗系(HR)虾的生长数据。

至于虾的肠道微生物群，共检出19个门，无论品系和饲料摄入量如何，只有五种导致其含量最高（> 1.5％）。其中，变形杆菌（51.0–72.5％），拟杆菌门（3.6–23.3％），厚壁菌门（4.2–13.7％），双歧杆菌（1.9–12.1％）和浮霉菌门（1.3–9.5％）（图1）。

图1

总的来说，检测肠道微生物群的结果表明，遗传基因不是一个很强的影响因素。实验一共检测到143中微生物，其中只有5个种微生物存在明显差异。此外，研究分析不同品系的微生物群分类学特征的相似度为70％（图2）。采用PCoA的检测也显示两个品系肠道微生物群很多地方雷同（图3）。 

图2

图3

相反，不同的饲料影响了虾肠道微生物群的组成，喂食动物蛋白饲料虾与对照组相比微生物类群相似度最小(40%)，而对照组和喂食植物蛋白饲料的微生物类群相似度为67%(图2)。然而，在比较喂食动物蛋白饲料和植物蛋白饲料的虾时，发现其微生物群出现较大差异;两种微生物之间的相似性仅为3%-13%(表3、图3)。

表3 喂食植物或动物蛋白的饲料，高抗系（HR）和快大系（FG）虾微生物群之间的比较。

表4 高抗系（HR）和快大系（FG）微生物分类群的相对丰度与饲喂效率的关系

四、研究讨论

1、从这项研究中获得的结果表明，遗传基因不是虾肝胰微生物群的决定因素。但是，无论虾的遗传基因如何虾体内都有相似的微生物。先前有研究表明，南美白对虾遗传基因可能是肠道细菌组成的重要因素然而，本研究的结果表明，至少在肝胰腺区，高抗系（HR）和快大系（FG）的遗传基因与微生物群的改变无关。总体上，虾的遗传基因可能与微生物群无关，而与虾的生存能力、免疫反应性与遗传基因有关。 

2、相比之下，饲料类型是决定微生物群的因素。在这方面，以前有研究表明，虾的养殖模式，摄食习惯、益生菌使用等因素，是对虾虾微生物菌群分类结构最重要的因素。饲料不仅代表营养来源，而且还是影响微生物群组成，影响宿主健康和新陈代谢的因素（Landsman et al. 2019）。因此，动植物蛋白之间的差异可能有利于形成特定的细菌种群。 

3、在Rimoldi et al. (2018)的研究表明，与植物蛋白质不同，鱼粉通常富含大多数必需氨基酸，并且含有大量可驱动某些细菌群繁殖的水溶性蛋白质。同时，用不同水平的植物蛋白代替鱼粉，植物蛋白和动物蛋白之间的比例是确定微生物组成的关键作用。在我们研究当中，HR和FG虾的厚壁菌门/变形菌门比率分别为0.11％和0.06％，该比率可能有利于虾的生长。 

4、在Fan et al.,（2019）的研究，确定了拟杆菌属（ Prevotella ）和双歧杆菌（ Bifidobacterium ）作为虾体重增加的指标，在这种情况下，有必要进一步研究虾微生物群如何影响饲喂效率，这样可以通过减少饲料消耗量，而不影响虾生长性能。并减少水产养殖造成的负面环境影响，来帮助提高虾的饲喂效率。 

五、研究结论

本研究得出结论：虾的微生物群落受到虾饲料中所含蛋白质类型的影响，而不是受其遗传基因的影响，快大系的虾无论饲料类型是何种，其摄食效率都较高。

此外，研究结果还表明，当虾被喂食植物蛋白饲料时，变形杆菌会影响虾的摄食效率。