弧菌病是由Vibrio属病原体引起的,是水产养殖中最常见的疾病之一。这些病原体具有机会主义特性,在全球海洋环境中广泛存在(Fan等人,2023;Dubert等人,2017;Romalde等人,2014),可感染多种海洋生物,包括鱼类、软体动物、甲壳类动物和珊瑚(Austin和Zhang,2006;Austin和Austin,2007)。已知的主要致病菌株包括Vibrio harveyi(Jiravanichpaisal等人,1994)、V. vulnificus(Blake等人,1979)、V. anguillarum(Toranzo等人,2005)、V. ordalii(Schiewe等人,1981)、V. parahaemolyticus(Igbinosa和Okoh,2008)、V. coralliilyticus(Ben-Haim等人,2003)、V. neptunius(Galvis等人,2021)、V. tapetis(Borrego等人,1996)、V. aestuarianus(Labreuche等人,2006)、V. splendidus(Sugumar等人,1998)以及V. mediterranei(Fan等人,2023)。Vibrio感染会导致双壳类动物运动障碍、肌肉坏死、组织浸润甚至死亡,从而给渔业造成重大损失(Gómez-León等人,2005)。因此,研究Vibrio的致病机制对于减少双壳类水产养殖中的生长障碍和产量损失至关重要(Dubert等人,2016)。
V. mediterranei是一种嗜盐的革兰氏阴性细菌,最初于1986年在沿海地区的浮游生物、沉积物和海水中被发现(Carraturo等人,2006;Pujalte和Garay,1986)。虽然大多数V. mediterranei属于海洋环境中的正常微生物群,但某些菌株对双壳类动物和海藻具有致病性(Ter等人,2024;Prado等人,2020;Yang等人,2020)。2019年,中国浙江省宁波市贤祥镇的一家养殖场发生了严重的刀蛤(Sinonovacula constricta)幼体死亡事件,其原因被归结为V. mediterranei(Fan等人,2023)。研究表明,V. mediterranei的致病性取决于菌株类型。通过基因组和蛋白质组学分析发现,不同V. mediterranei菌株之间的毒力差异源于多种因素,如细胞外蛋白的组成、毒力因子的存在和表达以及基因调控(Fan等人,2024)。然而,V. mediterranei的致病机制以及整个Vibrio属的致病机制仍不完全清楚,决定其致病性的毒力因子也尚未得到充分理解。
致病细菌依靠毒力因子实现对宿主的侵袭,功能相关的毒力因子编码基因可以在基因组中聚集形成致病性岛(PAIs)(Gal-Mor和Finlay,2006)。PAIs是编码毒力因子成分的基因组岛(GIs),但在同一物种或近缘物种的非致病菌株中不存在(Heidelberg等人,2000;Hacker等人,1997)。有大量证据表明,PAIs是通过一种或多种水平基因转移(HGT)事件获得的(Klein等人,2018)。在对不同毒力水平的V. mediterranei菌株进行比较基因组分析时,我们在1号染色体上发现了一个12.5 kb的基因片段,该片段在低毒力菌株的基因组中缺失。该片段具有典型的PAIs特征,包含与V. cholerae的TCP基因簇(VPI-1)同源的基因簇。VPI-1的GC含量显著低于基因组平均水平。TCP基因簇与VPI-1具有相似的基因组结构,尽管其包含的基因数量较少。通过对主要pilin氨基酸序列的系统发育分析,发现V. mediterranei的TcpA与VPI-1的TcpA属于同一分支。基于这些序列特征,我们将该基因片段鉴定为V. mediterranei的PAI,并将其命名为TCP-PAI(Zhang等人,2025)。
Vibrio cholerae的VPI-1是Vibrio属中最被广泛研究的PAIs之一,是一个41.3 kb的DNA片段,存在于致病性V. cholerae菌株中(Kumar等人,2020)。VPI-1包含三个基因簇:AldA(醛脱氢酶A)、TCP(毒素调控菌毛)和ACF(辅助定植因子),以及整合酶和转座酶基因,并具有末端重复序列。TCP基因簇编码毒素调控菌毛(Heidelberg等人,2000),这种IV型菌毛对细菌的附着和定植至关重要。其名称来源于与霍乱毒素CTX基因的共表达(Taylor等人,1987)。TCP基因簇由15个基因组成,这些基因在细胞表面形成收缩性菌毛。主要结构蛋白TcpA(Li等人,2012)聚合形成菌毛,而次要结构蛋白TcpB(Ng等人,2016)在TcpA的末端形成微菌毛,以分泌TcpF并捕获CTXΦ。据报道,TcpA还与宿主附着和生物膜形成密切相关(Reguera和Kolter,2005)。TCP对于V. cholerae附着于宿主肠道黏膜表面并启动致病过程至关重要,缺乏TCP的菌株毒力较低(Karaolis等人,1999;Karaolis等人,1998;Lu等人,2007;Hu,2004)。先前的研究表明,携带TCP-PAI的V. mediterranei菌株表现出更强的表面附着能力和生物膜形成能力。然而,TCP-PAI对V. mediterranei致病性的具体作用仍有待进一步研究。
本研究的目的是探讨从野生和养殖蛤蜊中分离出的TCP-PAI(+)和TCP-PAI(−)型V. mediterranei菌株的毒力。我们开发了PCR检测方法来检测TCP-PAI及两个代表性基因tcpA和tcpB,以确定V. mediterranei菌株的TCP-PAI基因型,并通过浸染实验测试了这些菌株对蛤蜊的致病性。