枯草芽孢杆菌的应用

学年论文（课程设计）

题目：枯草芽孢杆菌的应用

学院生命科学学院

学科门类理科

专业生物技术

学号2010445059

姓名陈家怡

指导教师郭立格

2012年7月6日

目录

枯草芽孢杆菌的应用 (3)

摘要 (3)

ABSTRACT (4)

1.枯草芽孢杆菌的基本资料 (5)

1.1简介 (5)

2.枯草芽孢杆菌的研究现状及主要应用领域..................................................................................-5-.

2.1枯草芽孢杆菌的研究现状 (5)

2.2枯草芽孢杆菌的主要应用领域 (5)

2.2.1枯草芽孢杆菌在医药方面的应用 (5)

2.2.1.1纳豆激酶的发现及应用 (5)

2.2.1.2 脂肪酶 (6)

2.2.2枯草芽孢杆菌在农业中的应用 (6)

2.2.2.1枯草芽孢杆菌在饲料中的应用 (6)

2.2.3 枯草芽孢杆菌在动物养殖中的作用 (6)

2.2.4 枯草芽孢杆菌在农作物病虫防治中的作用 (6)

2.2.5枯草芽孢杆菌在现代科学研究中的应用 (7)

2.2.5.1枯草芽孢杆菌表达系统的研究 (7)

2.2.5.2枯草芽孢杆菌细胞质融合方面的研究 (7)

3.枯草芽孢杆菌应用中存在的问题 (7)

4.枯草芽孢杆菌制剂作用机理及应用效果 (7)

4.1枯草芽孢杆菌的作用机理 (7)

4.1.1生物夺氧 (7)

4.1.1.1拮抗致病微生物，改善体内外生态环境 (8)

4.1.1.2增强动物体的免疫功能 (8)

4.1.1.3产生多种消化酶 (8)

4.1.1.4产生多种营养物质 (8)

4.2枯草芽孢杆菌在动物生产上的应用效果 (9)

5.展望 (9)

参考文献 (9)

枯草芽孢杆菌的应用

摘要

在如今的世界环境恶劣的大情况下防治多种现代生物疾病，除了如何能够做到较好的解决这类病虫害问题之外，还应达到绿色植保的要求，尽可能不用化学试剂。经研究发现枯草芽孢杆菌在许多方面上具有比化学试剂更优良的防治效果，例如在营养保健方面、在农业、养殖业方面、在现代科学研究中等等，同时它也具有比化学试剂更好的发展前景。

本文主要介绍其在主要应用领域的效果以及相关效果优化方面的最近研究成果，包括纳豆激酶、脂肪酶的应用、枯草杆菌基因工程等等，以及枯草芽孢杆菌的未来发展前景。

关键词：枯草芽孢杆菌应用生物防治发展前景

ABSTRACT

As the fact that the enviroment of the world becomes worse and worse. During the large kinds of biological disease prevention and control, so not only how to slove this problem better, but also we should meet the requirement of green plant protection, which means we must use chemical reagent as less as we can. The study find that Bacillus subtilis has more good effect than chemical reagent, for example at nutrition and health

care, at agriculture and breeding, during modern scientific research and so on .At the same time, it also has more excellent prospects than the chemical reagent.

This article mainly introduces in the main application fields, the Bacillus subtilis’s effec t and how to improve its effect, including the application of the accept beans kinase and the lipase, the Bacillus subtilis genetic engineering and so on. Also talks about the Bacillus subtilis’s future development prospect.

Key words: Bacillus subtilis application biological control development prospects

前言

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是芽孢杆菌属的一种。单个细胞0.7～0.8×2～3µm，着色均匀。无荚膜，周生鞭毛，能运动。革兰氏阳性菌，芽孢0.6～0.9×1.0～1.5μm，椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，在液体培养基中生长时，常形成皱醭。需氧菌。可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。在遗传学研究中应用广泛，对

此菌的嘌呤核苷酸的合成途径与其调节机制研究较清楚。广泛分布在土壤及腐败的有机物中，易在枯草浸汁中繁殖，故名。属革兰氏阳性菌，由于其分泌能力强，无内毒素，已成为一种重要的GRAS（generally recognized as safe）有机体[1]，被科研人员广泛用于基因工程中的转基因宿主。

一枯草芽孢杆菌的主要应用

国内一些单位对具有生防作用的枯草芽孢杆菌进行了研究，涉及的防治对象有大田作物的叶部病害、土传病害和果实病害等。不同菌株的抑菌谱、抑菌作用乃至抑菌机理等亦有较大差异。现已从作物的根际土壤、根表、植株及叶片上分离筛选出多株对不同作物的真菌和细菌病害具有拮抗作用的枯草芽他杆菌菌株，并采用人工诱变方法提高了菌株的防病效率，对这些菌株进行了发酵条件的研究，分离出一些抗菌物质并对其特性进行了研究，同时开展了生防菌剂的温室和大田试验。国内已开发成功并投入生产的枯草芽孢杆菌商品制剂有百抗、麦丰宁、纹曲宁、依天得、根腐消等。云南农业大学和中国农业大学共同研制的微生物农药“百抗”(10亿／g枯草芽孢杆菌可湿性粉剂)获得农业部登记注册；江苏苏科农化有限公司的纹曲宁是100亿活芽孢／ml枯草芽孢杆菌水剂和2.5％井冈霉素的复混制剂，等等许多方面都有了新的进展。

1.1枯草芽孢杆菌在营养保健方面的应用

枯草芽孢杆菌能够分泌多种酶，其中能够应用到营养保健领域的酶主要有丝氨酸纤溶性蛋白酶和脂肪酶两种。丝氨酸纤溶性蛋白酶，即纳豆激酶。此外，我国的豆豉纤溶酶和韩国的大豆发酵食品中分离的纤溶酶也都是枯草芽孢杆菌分泌的丝氨酸纤溶性蛋白酶的一种，只是发酵用的菌株有些细微差别。

1.1.1纳豆激酶的应用

1987 年，日本学者经过对上百种食物的筛选，首次发现日本传统的大豆发酵食品纳豆中含有溶解血纤维蛋白的成分，并将其命名为纳豆激酶（Nattokinase，NK）。通过狗的模型试验及健康人群的体内研究，证明其除了具有显著的溶栓作用外，还具有促进静脉内皮细胞产生纤维蛋白溶酶原激活剂的能力，从而间接地表现其溶栓活性。与传统的溶栓剂相比，NK具有不易引起出血、无抗原性半衰期长安全无毒且成本低廉和能口服吸收溶栓等优点，因而具有广阔的开发前景，可能成为新一代的溶栓药物[2-3]。

1992 年，Nakamura 等首次克隆了纳豆激酶基因并测定了全基因序列，使得利用基因工程技术提高纳豆激酶活性及产量成为可能[4]。近年来，我国掀起对纳豆激酶的研究和开发热潮，纳豆激酶的药用价值日益突出，通过利用基因工程菌生产纳豆激酶，致使对纳豆激酶基因的克隆表达、纯化及表达产物的产量和活性方面的研究取得了很大进展在我国传统大豆发酵食品豆豉中发现了类似纳豆激酶的高活力的纤溶酶，将其产生菌株鉴定为枯草芽孢杆菌，并将豆豉纤溶酶基因克隆到了毕赤酵母中[5]。与此同时，韩国也在其传统大豆发酵食品中发现了类似的纤溶酶。近期，陈晔等通过枯草芽孢杆菌培养，利用（NH4）SO4沉淀、Sephadex G100 柱层析对该酶发酵液进行分离纯化，已经分离纯化出了枯草芽孢杆菌2

（B.subtilis ZY21）[6]溶栓酶。

以上研究证明，日本、中国及韩国先后发现的这3种纤溶酶应该均由枯草杆菌分泌的，只是菌株不同而已。

1.1.2 脂肪酶

脂肪代谢最基本的酶是脂肪酶，其缺乏将会引起健康问题，通过脂肪酶的外部调节可达到助消化的目的。微生物脂肪酶被用来从动物和植物中获得多不饱和脂肪酸，而多不饱和脂肪酸作为生物药物和营养成分起着越来越重要的作用；游离的多不饱和脂肪酸及其单双甘酯又是用来生产各种药物（抗胆固醇、抗炎药）的原料。脂肪酶是一类能在油水界面上水解甘油三酯酯键的酶的总称，广泛应用于食品、生物医药、化工、化妆品以及生物柴油等传统与现代工业[7-8]。枯草芽孢杆菌168的脂肪酶以其广泛的底物作用范围，较小的分子质量以及较高的等电点等优良酶学特性而日益受到人们的关注[9]。马吉胜从原始的枯草杆菌质粒pBD64 出发，通过设计两段DNA 片段，引入了多个酶切位点和一个强启动子序列，构建了一个枯草杆菌脂肪酶高表达质粒pBSR2，并进一步研究了这种酶的分子质量、酶活力、最适反