芽孢杆菌代谢产物研究进展(479)

芽孢杆菌代谢产物研究进展

方晓翠（2009123479）

摘要：

本文通过高效液相色谱、硅胶柱、凝胶柱、硫酸提取等方法，对芽孢杆菌代谢产物进行了定性与定量分析，测定其中的主要成分极其有效成分的作用，探究芽孢杆菌在医药、饲料、生防等各个方面的利用价值和潜在的经济效益。本文在专业知识的基础之上，基于对芽孢杆菌属真菌研究现状的宏观了解和把握，所做出的总结性的概述。

前言：

对微生物研究利用的步伐从未停止过，微生物具繁殖快、体微小、好培养等突出的优点。因此，人类竭尽全力让微生物为己所用，为人类谋福利。

对微生物极其代谢产物几十年研究中，科研人员发现了一些具有利用前景的微生物，芽孢杆菌便是其中的一种。芽孢杆菌属(Bacillus) 是一类好氧或兼型厌氧、可以产生抗逆性内生芽孢的杆状细菌。多数是腐生菌,分布在植物体的表面、土壤及水体中,由于它们能够产生对热、紫外线、电磁辐射和某些化学物质有强抗性的芽孢,因此能忍受多种不良环境［8］。芽孢杆菌中存在很多特殊功能的菌株，可产生许多种活性物质，如多肽，环肽，氨基酸，蛋白酶及香豆素等。［7］由于具有以上特性，目前芽孢杆菌属的各类细菌已被广泛应用于工业、农业、军事、畜牧业、医学等多个领域。

正文：

1.芽孢杆菌在农业方面的研究情况

对于芽孢杆菌的研究利用在农业上较全面也较广泛。农业上，主要应用芽孢杆菌产生蛋白质伴孢晶体，其作用机理主要是产生几丁质酶使鳞翅目、鞘翅目

等幼虫的肠道损坏致死，还可溶解真菌细胞壁防治病害的发生［20］。从1905年

从家蚕体内分离出苏云金芽胞杆菌( Bacillus thuringiensis)，到现在苏云金芽孢

杆菌被制成多种生物农药。多次实验证实，其制剂针对线虫在内的4个门、节

肢动物门的9个目的生物有杀伤活性［9］。其形成的蛋白晶体毒素（Insecticidal crystal poteins,ICPs）能够对鳞翅目（lepidoptera）、膜翅目（Ｈymenoptera）、

双翅目（Ｄiptera）、鞘翅目（Ｃoleoptera）、食毛目（Ｍallophaga）、直翅目（Ｏrthoptera）等９个目５００多种害虫具有毒害作用[25]，现今已发现的具有杀虫

活性的芽孢杆菌的种共有11个(见表1) [10]。

表1常见的具有杀虫活性的芽孢杆菌种类

菌种目标昆虫

蜂房芽孢杆菌(B. alvei)蜜蜂、蚊幼虫

蜡状芽孢杆菌(B. cereus)鳞翅目;鞘翅目

幼虫芽孢杆菌(B. larvae)蜜蜂等

侧孢芽孢杆菌(B. latersporus)双翅目;蛴螬

日本金龟子芽孢杆菌( B. popillae)蛴螬

缓死芽孢杆菌(B. lentimorbus)蛴螬

森田芽孢杆菌(B. moritai)蝇幼虫

巨大芽孢杆菌(B. megaterium)家蚕;鳃角金龟

尘埃芽孢杆菌(B. pulvif acricus)烟草甲虫;果蝇

球形芽孢杆菌(B. sphaericus)蚊幼虫

苏云金芽孢杆菌( B. thuringiensis)鳞翅目;鞘翅目;双翅目

此外，芽孢杆菌还被选用为生物农药中的固氮菌种。目前国际上已公认的具较高固氮功能的芽孢杆菌有3种，即多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa) 、浸麻芽孢杆菌( B. macerans) 和固氮芽孢杆菌( Bacillus azotof ixans)[10]。此外,也有关于巨大芽孢杆菌与球形芽孢杆菌混合培养时具有固氮增效作用的报道[11]以及具有解钾能力的地衣芽孢杆菌，可将土壤中吸附性的钾元素转化成为植物可以吸收利用的速效钾[15]相关研究发现。芽孢杆菌属具有在逆境中生活的能力，因此，固氮及解钾芽孢杆菌的发现和利用将为生物肥料的发展带来质的飞跃，之前不利环境所带类的肥料利用率的的问题都将迎刃而解。

根据微生态学原理,为了保持微生态平衡,减轻病害的损失，人们已研制出多种微生态制剂。

微生态制剂的作用机理有一下几方面: 促进植物生长;保持正常的微生态平衡;产生抗菌物质,防止病害发生;刺激机体免疫机制,提高寄住的抗病能力[12]。但究其生物防治的原理，根据其作用机制分为：

1.1竞争作用

包括生长竞争和空间位点竞争。如发现枯草芽孢杆菌B S菌株的活菌液对棉花枯萎病抑菌率可达70%以上,而菌株代谢液的抑菌率则降低。

1.2拮抗作用

拮抗作用指2种或2种以上的微生物共同生长时,一种微生物同化作用时产生的某种或某几种特异性的次生代谢产物,将改变其所在的微生态环境,从而影响或抑制甚至杀死另一种微生物的现象。同一种拮抗物质可以由多种不同的细菌菌株产生,同时同一细菌也可以产生多种不同结构的拮抗物质。

已发现的从芽孢杆菌属中分离得到的拮抗物质有抗生素、细菌素、细胞壁降解酶类、其它抗菌蛋白及挥发性抗菌物质等达60多种。

1.3溶菌作用

溶菌作用即拮抗微生物通过吸附在病原真菌的菌丝上的方式,随菌丝的不断生长而生长,此过程中产生一些溶菌物质可消解菌丝体,令菌丝发生断裂、解体甚至使细胞质消解,某些菌丝的原生质凝结;或是次生代谢产物对病原菌孢子细胞壁具有溶解作用,导致致细胞壁的穿孔、畸形等现象的产生。

黄现青等[ 22]研究发现枯草芽孢杆菌fm2bJ产生的代谢物质对点青霉孢子具有溶解作用。

1.4诱导抗性

诱导作用是指芽孢杆菌通过影响植物的生命活动，达到诱导植物对病原物产生抗性的现象。

赵达等[ 23 ]于温室试验发现,用B03的发酵液进行灌根3 天后再接种病原菌，其发病率、病情指数均显著低于灌根同时接种的,表明B03能够及时有效预防病原菌的侵染。

1.5促进植物生长

近年来热点的PGPR即植物促生根圈细菌（Plant growthpromoting rhizobaceria），就是土壤中可以促进根系生长的自生细菌。PGPR比病原微

生物有更强的环境适应能力，具有较多优势，是苗木根际的永久性“习居

菌”。

现今所知的，主要为放射土壤杆菌（Agrobacteriun radiobacter）、假单孢杆菌（Pseudomonas spp.）和芽孢杆菌[ 30]。

原理即通过芽孢杆菌产生的代谢产物调节植物的生长素比例如增高吲哚类的浓度降低脱落酸浓度，从而达到刺激植物生长发育，间接提高其

抗虫抗病能力[24]。

范例：颜思齐等[13]从水稻上筛选出一株蜡质芽孢杆菌( Bacillus cereus

R2) ,可促进水稻生长，增强植物对病虫害的抗性。是由于多种酶及氨基酸

促进了植物光合作用和碳水化合物的运输贮藏。范青等研究得出[14]，

106CFU/ml的枯草芽孢杆菌分别能够显著地降低20%和40%低桃和油桃

褐斑病的发生情况。

2.芽孢杆菌在畜牧业方面的研究进展

芽孢杆菌具有调节肠道菌群平衡、增强动物免疫力、提高生产性能等诸多营养功能, 因此近年来被开发应用作为动物微生物饲料添加剂［3］。

我国农业部所公布，可直接用于饲喂动物的微生物包括：干酪乳杆菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、啤酒酵母等［3］。但随时间的推移和科学的进步，国外资料显示仅芽孢杆菌属就有蜡样芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、环状芽孢杆菌等细菌正待进一步的研究利用［2］。

2.1畜牧业方面的利用机理

2.1.1生物夺氧

主要从动物体内肠道为生物种群的平衡角度考虑，芽孢杆菌为好氧菌，一定程度上促进有益厌氧菌（乳酸杆菌、厌氧杆菌等）的生长，抑制了致病好氧菌的大量繁殖。从而达到提高动物抵抗力的目的［2］。