새우 장관에서 분리한 Bacillus safensis의 특성 분석 및 경구 투여를 통한 급성간췌장괴사병에 대한 저항성 강화

Abstract

프로바이오틱스는 새우 양식업에서 병원체 감염에 대한 면역자극제로서 친환경적인 대안으로 널리 사용하고 있다. 다양한 곳에서 분리된 프로바이오틱스 균주들은 숙주에게 여러 영향을 줄 수 있다. 따라서 본 연구에서는 프로바이오틱스적 특성을 가지는 새우 장관에서 분리한 Bacillus safensis BS22LPI의 경구 투여를 통해 급성간췌장궤사병에 대한 저항성 강화를 확인해보고자 하였다. 먼저 Vibrio, Aeromonas, Pseudomonas, Edwardsiella, Streptococcus, Photobacterium 속의 다양한 병원성 세균에 대해 향균효과가 있음을 확인하였고, 지놈 분석을 통해 BS22LPI 균주의 skfA, uviB, ltnA, eriS, cidA, bacA 등 항균효과에 관여하는 박테리오신 및 sidrophore, quorum-quenching 유전자들을 보유함을 확인하였다. 급성간췌장괴사병의 원인체인 Vibrio parahaemolyticus (AHPND)를 감염시킨 새우에 컨트롤 그룹은 일반사료를, 프로바이오틱스 그룹은 BS22LPI 균주와 함께 체중의 8%를 급이 하여 4주간 감염 이후 기간에 따른 폐사율의 차이를 확인하였다. 그 결과 프로바이오틱스 그룹이 컨트롤 그룹에 대비해 폐사율이 유의하게 낮았다. 간췌장 내의 V. parahaemolyticus수의 감소를 정량분석 하였을 때 BS22LPI 그룹에서 유의적으로 낮은 감염율을 확인하였다. 이러한 결과를 종합하면 BS22LPI 의 급이는 급성간췌장괴사병의 저항성을 개선하기 위한 효과적인 프로바이오틱스로 사용될 수 있음을 시사한다.|Probiotics are gaining popularity in shrimp aquaculture as an alternative for preventing pathogen infections. In this study, we aimed to assess the efficacy of Bacillus safensis BS22LPI, a probiotic strain isolated from shrimp gut, in enhancing the resistance to acute hepatopancreatic necrosis disease. First, we confirmed that BS22LPI had an antimicrobial effect against several pathogenic bacteria, including Vibrio, Aeromonas, Pseudomonas, Edwardsiella, Streptococcus, and Photobacterium species. Genome analysis revealed that BS22LPI possessed bacteriocin, quorum-quenching and sidrophore genes, including skfA, uviB, ltnA, eriS, cidA, bacA, yfhA, yfiZ, yfiY, yvcK and ytnP which were involved in the antibacterial effect. To evaluate the efficacy of BS22LPI as a probiotic, we conducted an experiment in which shrimp infected with Vibrio parahaemolyticus (AHPND), were fed oral administration normal feed in the AHPND group and feed of BS22LPI in the probiotics group. We then monitored the mortality rate over a period of 4 weeks after infection. The results showed that the mortality rate was significantly lower in the probiotics group compared to the control group. Furthermore, we quantitatively analyzed the decrease in the number of V. parahaemolyticus in the hepatopancreas and confirmed a high infection rate (107 CFU/g) in the AHPND group. Based on these findings, our study suggests that the administration of BS22LPI through oral administration has the potential to be an effective probiotic strategy for enhancing disease resistance against various pathogenic bacteria. It is believed that the BS22LPI will play a significant role in the prevention of acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND), which causes rapid mortality.