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产抗菌物质芽孢杆菌在农业生物防治中的应用与研究

摘要：

芽孢杆菌能分泌多种具有抗菌活性的次级代谢产物，主要包括抗生素、细菌素、抗菌蛋白、水解酶类以及挥发性物质等。本文主要介绍产抗菌蛋白芽孢杆菌在农业生物防治中的应用研究，并对其产抗菌物质类型、抗菌作用机理做简要论述。关键词：芽孢杆菌；抗菌蛋白；农业生物防治

芽孢杆菌（Bacillus spp.）在防治植物病害中的研究应用非常广泛，从土壤传播病害到气流传播病害，从粮食作物病害到水果、蔬菜、花卉等经济作物病害都有涉及。这类生防细菌可以产生内生芽孢，抗逆能力强，繁殖速度快，营养要求简单，易定殖在植物表面。目前用于病害生防的芽孢杆菌种类有：枯草芽孢杆菌（B.subtilis）、多粘芽孢杆菌（B.polymyxa）、蜡状芽孢杆菌（B.cereus）、地衣芽孢杆菌（B.licheniformis）、巨大芽孢杆菌（B.megaterium）、短小芽孢杆菌（B.pumilis）和蕈状菌变种（B.cereus var.1mycoides）等。1.芽孢杆菌分泌的主要抗菌物质 1.1抗生素（antibiotic）

是一类微生物产生的对其他微生物具抑制或杀死作用的非蛋白质的小分子化合物。抗生素一般在低浓度（小于 10ppm）下就能起抗生作用。蜡状芽孢杆菌（B.cereus）菌株 UW85 产生两种抗生素即 zwittermicin A 和kanosamine，其中 zwittermicin A 抑制苜蓿猝倒病菌（Phytophthora medicaginis）芽管的伸长，kanosamine 引起孢子囊膨胀。1.2细菌素

是一种细菌产生的对亲缘关系较近的种或种以下不同菌株有抑制作用的抗菌物质，大多含有一些稀有氨基酸分子结构，而且一般是环肽。细菌素可分为低分子量多肽类、核苷酸类似物细菌素，与分高分子量蛋白质颗粒细菌素两大类，蛋白质颗粒细菌素有球形、椭圆形、棒形与带棒状尾部多面体等多种结构。枯草菌素（Subtilin）是迄今为止研究较深入的细菌素之一。它的前体是56个Aa小肽，其中24个Aa为信号肽，经信号肽酶切除和一系列修饰如Thr脱水和Ser与Cys硫酯化可以形成32个Aa的活性小肽，具有抗酸和抗热的特性。Zheng等从枯草芽孢杆菌中分离出一种分子量为3.4kD细菌素，其对引致食品变质的细菌B.aureus和Salmonella typhimuritum有抑制作用，它可以作为一种抗菌物质应用于食品保鲜。1.3抗菌蛋白

芽孢杆菌生长代谢过程中能分泌一些抑制植物病原菌的活性蛋白，这些蛋白在生防中的作用显著。芽孢杆菌产生的抗菌蛋白中包括多肽、脂蛋白和糖蛋白，结构有环状、线状和分支环状等。[2]

[1]枯草芽孢杆菌 BS-98 菌株产生的蛋白能强烈抑制苹果轮纹病菌（Physalosporapiricola）等植物病原真菌。其氨基酸组分分析表明，该蛋白含11种不同的氨基酸，尤其富含谷氨酸和半胱氨酸等，此外，还有一些未知蛋白在抑制植物病原菌方面也表现出强烈的作用。

枯草芽孢杆菌JM4菌株能够产生JM4-A和JM4-B两种新型抗菌肽，分子量分别为1422.71D和1422.65D，这两种抗菌肽除了3个未知序列外，7个氨基酸序列组成相同，有很强的同源性。BS-2菌株分泌的抗菌多肽分子量≤2884.39Da，该多肽对热稳定并能抗紫外线照射，对炭疽病菌和番茄青枯病菌等多种植物病原真菌和细菌有强烈的抑制作用，对辣椒果实炭疽病具有69.79%（9d后）的防病效果。刘永锋等分离的枯草芽孢杆菌Bs-916对多种病菌具抑制活性，他们分别采用丙酮沉淀、PEG沉淀、等电点沉淀和超微浓缩等方法从Bs-916代谢液中获得的胞外抗菌物质具有蛋白质的性质。

蜡状芽孢杆菌（B.cereus）S-1 菌株的发酵液，经过酸沉淀和有机溶剂抽提，Sephadex G-100 与 DEAE－52 柱层析等步骤后，分离得到一种环状多肽 APS-1，同时进行了氨基酸组分分析[7,8]

[6][4]

[3]。平板抑菌试验结果表明，APS-1对9种真菌的孢子萌发有抑制作用。李伟光等筛选出了拮抗菌B.cereus G35，其拮抗物具蛋白性质，部分纯化物对蛋白酶敏感。

还有一些对未鉴定种的芽孢杆菌抗菌蛋白研究与报道。刘晓妹等发现芽孢杆菌B1和B2的培养滤液对豌豆尖镰孢具有抑制作用，在两个菌株的培养滤液中分别检测出一种抗菌蛋白。辛玉成等[10]

[9]苹果霉心病的生防菌株枯草芽孢杆菌XM16培养液中分离纯化得到一种抗菌蛋白。芽孢杆菌BS-98和B130菌株的抗菌蛋白对热稳定，对蛋白酶部分敏感。2.生防菌的主要作用机制

生防菌的生防机制是多种多样的，如产生抗菌素、重寄生、溶菌作用、竞争作用和诱导抗性等。由于大多数据是在试验条件下获得的，而田间条件要复杂的多，所以实际上可能两种或三种机制同时起作用，也可能是在植物不同部位或不同发育时期某一机制在起主要作用，目前已明确的主要有以下4种。2.1 竞争作用

竞争是微生物间在对生活空间和营养物质的需求发生冲突时发生的。表现为营养物质的竞争、物理位点、生态位点的抢占以及氧气的竞争。拮抗菌在人工导入的情况下，能抢先到达自身能够定殖的部位，从而优先占领了有利的物理学位点和生物学位点，造成对病原菌侵染的物理阻隔或生态排斥应效，使病菌无法接近侵染位点而不能侵染寄主。另一方面，拮抗菌与病原菌间对相同位点的营养争夺（包括有机质和微量元素），是拮抗菌控制病菌繁殖的又一重要方式。如拮抗细菌通过产生嗜铁素（嗜铁素是一种胞外低分子化合物，为一具二烃基配位体的链状六肽，对Fe3+有高度的络合能力）大量结合根际或根围土壤中的 Fe3+，使包括病原菌在内的其它微生物因缺铁元素而难以繁殖，从而使寄主免遭病菌侵染。可能的机制有三：①由于其结合了根际有限的 Fe3+，限制了病原菌对 Fe3+的利用、抑制病原菌生长，寄主免遭病菌浸染；②病原菌自身不能产生嗜铁素或产生的极少，不能与 Fe3+结合或结合能力弱；③病原菌产生的嗜铁素结合的铁可被拮抗菌所利用，而拮抗菌产生的嗜铁素结合的铁不能被病原菌所利用。

2.2 拮抗作用

由于抗生物质的作用而产生的对病原菌的抑制作用叫抗生作用或拮抗作用。自从1945 年 Johnson 等报道枯草芽孢杆菌产生拮抗物质以来，人们已从枯草芽孢杆菌的不同菌株中分离出几十种抗菌物质，并弄清了这些抗菌物质是一类从简单分子到复杂化合物即从杆菌肽（bacitracin），大环脂（cycleopetite）（Zimmerman S.B.，1987）到类似噬菌体颗粒（Tagg J.R.，1976）等不同成份组成的物质。此外，其中一部分是低分子量的抗菌素，也有一些蛋白类的抗菌物质（Michael A.，et al，1983）。这些抗生物质在很低浓度下即可对病原菌等其它微生物的生长和代谢活动产生毒害作用，常将这类抗生物质称为抗生素。大致包括以下几类：细菌素（bacteriocin），荧光素（fluorescein/pyoverdines）、酚类物质、多肽类抗生素、蛋白质类抗真菌素及挥发性抑菌物质等其它抗生素。Cubeta 等对Bsl 菌株的抗生试验研究显示，该菌株能对包括青霉菌（Penicillium spp.）在内的 26 种大豆种子病菌起杀菌或抑菌作用，即使经高压灭菌后的培养物滤液仍能抑制病菌 Phomopsis sp.的生长和子座的形成（Cubeta M.A.，1985）。MackeenC.D.等（1986）、Baker C.J.（1985）等，Pusey P.L.等（1984）用 B.subtilis 的不同分离物进行的各类病害防治试验一致表明，产生抗生素是该菌的共同防病机理。已发现 B.subtilis 类抗生体可产生诸如枯草菌素（subtilin）、杆菌毒霉素（toximycin）、伊枯草菌素 A（iturinA）、抗霉枯草菌素（mycosubtilin）、酶基肽（acylpeptide）、优霉素（eumycin）、伊枯草菌素 C 及枯草杆菌肽（bacitracin）等多肽类抗生素，多肽抗生素26a 和杆菌毒素 SLD（bacillomycin S.L.D.）等蛋白类抗真菌素，有的甚至还能产生挥发性的抑菌物质。这些抗菌物质或抑制菌丝生长或抑制孢子萌发或二者兼具，对病菌产生有效的拮抗作用。在已知的50多种抗生素和植物毒素中，绝大多数都是不常见的氨基酸、多肽或含氮（N）杂环化合物等次生代谢产物。2.3 寄生作用

有的细菌能寄生在植物病原菌体内，从后者吸取营养并最终导致后者衰亡，产生“溶菌”现象。如寄生性蛭弧菌（Bdellovibrios spp.）对菜豆晕萎病细菌（Pseudomonas phaseolicola）的寄生作用。

2.4 诱导植物产生抗病性

非亲和性病原菌或其代谢产物能诱导寄主植物产生抗性，从而避免或减轻植物受亲和性病原菌的侵染。这是利用无毒的病原细菌突变株处理植物以获得植物诱导抗病性的理论依据。诱导抗病性的提出，拓宽了利用细菌防治植物病害的空间，使非亲和性的病原细菌进入了生防细菌之列。国外利用无毒青枯菌突变体处理番茄幼苗和马铃薯块茎表现一定程度的抗病性，研究认为青枯菌细胞壁表层脂多糖中的脂质是引起保卫反应的诱导体。

3.国内外芽孢杆菌在生物防治中的研究进展 3.1国内研究

江苏农科院植保所开发的 B-916 菌剂对多种病原真菌和水稻白叶枯病菌都有显著防治效果，对水稻纹枯病田间防效持续10年稳定在 50~80%，每年施用面积达百万亩

。枯草芽孢杆菌 B-3 为南京农业大学分离的小麦纹枯病生防菌，商品名为麦丰宁，田间防效达 50~80%，增产 10%以上

。中国农业大学利用多种有益芽孢杆菌，如蜡质芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等，研制的增产菌系列产品具有良好抗菌防病效果，在水稻、小麦、蔬菜和经济作物上的应用面积超过1667.5万 hm2，增产幅度在 10~20%。我国已经登记的芽孢杆菌类杀菌剂有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和蜡质芽孢杆菌

。苏云金芽孢杆菌（B.[14]thurgienses）在生物防治害虫中应用较广，现已有而防治线虫的 B.thurgienses 菌剂登记3.2国外研究进展。

在美国，枯草芽孢杆菌被用于控制黄瓜和番茄上的瓜果腐霉（Pythium aphanidermatum）和烟草疫霉（Phytophthoranicotianae）。美国已开发了枯草芽孢杆菌不同菌株的生防菌剂，如 QST713、GBO3、MBI600 菌株，这些生防菌剂已得到美国环保署（EPA）商品化或有限商品化生产应用许可[15]。其中以 QST713 菌株研制的生防菌剂为 AgraQuest 公司产品，商品名Serenade。澳大利亚研究开发属的 B.subtilisA-13 对麦类和胡萝卜立枯病和土传病害具有很好的防病增产的作用。在德国。解淀粉芽孢杆菌 FZB24（B.amplolquefaciens）最初作为植物促长剂被商业化生产，2000 年取得了 EPA 的注册，现已被用于控制温室和大田植物的不同真菌病害。生防细菌的协同作用能提高防病效果。4.结语

芽孢杆菌属是一类重要生防菌，它能分泌多种具有抗菌活性的次级代谢产物，主要包括抗生素、细菌素、抗菌蛋白、水解酶类以及挥发性物质等，具有抗菌能力强，抗菌谱广的特点，并且植物病原菌不易产生耐药性。生防菌株及其抗菌物质与化学药剂或其它多种菌株或其拮抗物质复配，研制新型、高效的生防菌剂，这必将给农业中植物病害的生物防治带来美好的前景。

4.参考文件

[1] Milner J L，Silo-Suh L A.，Lee J C，et al.Production of kanosamine by Bacillus cereus UW85[J].Applied Environment and Microbiology，1996，62：3061~3065 [2] Zheng G，Slavik M.Isolation，partial purification and characterization of a bacteriocin produced by a newly isolated Bacillus subtilis strain [J].Lett Appl Bacteriol，1999，28：363~367 [3] Wu S M，Jia S F，Sun D D，et al.Purification and characterization of two novel antimicrobial peptides subpeptin JM4-A and subpeptin JM4-B produced byBacillus subtilisJM4 [J].Current Microbiology，2005，51（5）：292~296 [4] 何红，蔡学清，关雄，等.内生菌 BS-2 菌株的抗菌蛋白及其防病作用 [J].植物病理学报，2003，33（4）：373~377 [5] 裴炎，李先碧，彭红卫，等.抗真菌多肤 APS-1 的分离纯化与特性 [J].微生物学报，1999，39（4）：344~349 [6] 刘建国，丛威，欧阳藩，等.新型抗真菌多肤 APS 的抑菌性能研究 [J].中国生物防治，1999，15（3）：108~110 [7] 裴炎，李先碧，彭红卫，等.抗真菌多肽 APS-1 的分离纯化与特性 [J].微生物学报，1999，39（4）：344~349 [8] 丛威，欧阳藩，刘建国，等.新型抗真菌多肽 APS 的抑菌性能研究 [J].中国生物防治，1999，15（3）：108~110 [9] 刘晓妹，陈秀蓉，蒲金基.芽孢杆菌 B1、B2 对豌豆尖镰孢菌抗菌机理的研究 [J].微生物学通报，2004，31（3）：1~5 [10] 辛玉成，秦淑莲，金静，等.苹果霉心病生防菌株抗菌蛋白的提纯与部分性质初报 [J].莱阳农学院学报，1999，16（1）：35~38 [11] 胡剑，赵永岐，王岳五.枯草杆菌 BS-98 分泌的抗真菌蛋白的分离纯化及其部分性质的研究[J].微生物学通报，1997，24（1）：3~6 [12] 郭坚华，潘登明，任欣正.抗青枯生防菌拮抗物性质的初步研究 [J].南京农业大学学报，1994，18（2）：59~62 [13] 陈志谊.拮抗细菌 B-916 防治水稻纹枯病作用机制的研究 [D].南京： 南京农业大学，1998 [14] 张学君，凌宏通，李洪连，等.生物农药麦丰宁 B-3 对小麦纹枯病菌的抑制作用 [J].植 物病理学报，1994，24（4）：361~366 [15] 杨海莲，孙晓璐，宋夫.植物根际促生细菌和内生细菌的诱导抗病性的研究进展 [J].植物病理学报，2000，30（2）：106~110