枯草芽孢杆菌的研究与应用

枯草芽孢杆菌在农业中的应用
由于枯草芽孢杆菌能够分泌大量的抗生其分泌大量酶 对牲畜有益，所以枯草芽孢杆菌常用于农业中。
枯草芽孢杆菌在饲料中的应用
纳豆枯草芽孢杆菌（Bacillus sublitisnatto）是枯草芽孢 杆菌的一个亚种，是我国农业部公布的12 种可直 接饲喂动物的饲料级微生物添加剂之一。犊牛消化 酶系统发育不健全，出生后蛋白酶系尚未建立完全， 胃蛋白酶产生较晚，对固体物质和非乳物质的消化 能力弱；免疫系统功能不完善，胃及肠对细菌的抵 抗力很弱，抗疾病的能力较差，外界环境不良时， 易被大肠杆菌、沙门氏杆菌等病原菌侵袭，从而引 起犊牛胃肠疾病，严重时甚至造成死亡。作为可直 接饲用微生物，纳豆芽孢杆菌能在肠道内生长，分 泌各种酶和维生素，促进小肠黏膜细胞的增殖，促 进胃肠道各种消化酶活性，并具有抑制肠道内有害 菌的作用。犊牛直接饲喂纳豆枯草芽孢杆菌对增强 犊牛机体免疫和促进胃肠发育具有良好的效果。
脂肪酶
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。目前，褶皱假丝酵 母（Candida rugosa）、霉菌属等是脂肪酶工业生产的 主要菌种，来源于枯草芽孢杆菌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。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。
美中不足
枯草芽孢杆菌自身有需要克服的问题。枯草芽孢杆 菌虽然可以直接作用于农业来抗一些植物病虫害， 然而，天然野生型微生物菌剂存在天生的不足，如 产品持效期短、见效慢、作用对象比较单一、易受 自然环境影响、竞争存活能力有限等。
展望
尽管枯草芽孢杆菌已经作为表达系统并在试验中应用， 但是其自身具有的多酶体系使得转入它的外源质粒不太 稳定，从而使其作为表达系统有一定的困难。尽管枯草 芽孢杆菌在应用中存在一些问题，但是人们也在不断地 研究克服其缺点的方法，例如陈乃用早在1993 年就详 细地分析了枯草芽孢杆菌的质粒稳定性问题，并提出了 一些相应的解决措施，可以说枯草芽孢杆菌成为像大肠 杆菌那样成熟的表达系统只是时间问题。同时枯草芽孢 杆菌中的其他酶，如淀粉酶和蛋白酶也逐渐成为了人们 关注的热点。这些都将会为枯草芽孢杆菌的应用开拓新 的领域。随着科学技术的不断进步，那些限制枯草芽孢 杆菌应用的问题将逐一被解决，而枯草芽孢杆菌也必将 迎来一个更宽广的应用空间。
纳豆激酶的发现及应用
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.
美国的GBO3、MBI600、QST713 和 B． subtilisvar． amyloli quefaciens FZB24，澳大利亚 开发的B．subtilis A213，日本东京技术研究所的 B． subtilis RB-14，中国开发的B916、B908、B3、 B903、XM16等。王益民将枯草芽孢杆菌和苏云 金芽孢杆菌进行细胞融合获得了具有抑菌杀虫作 用的融合子CF103，田间试验结果显示，CF103 能兼治水稻纹枯病和稻纵卷叶螟，对照区病情指 数为49.8%、虫害率为41.5%，而防治区分别为 0%～36.9%和1.7%～12.1%。陈中义等构建了含有 CrylAc 基因的两个穿梭表达质粒载体，导入生防 枯草芽孢杆菌B916，获得了兼有杀虫防病效果的 基因工程菌Bs2014 和Bs2249， 同时还将CrylAb、 CrylAc、Cry12Aa 等杀虫基因导入B916 并获得了 一系列单价和双价杀虫防病工程菌。
枯草芽孢杆菌在医药方面的应用
枯草芽孢杆菌能够分泌多种酶，其中能够应 用到医药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。
致病性，只具有单层细胞外膜，能直接将许多蛋白分泌 到培养基中。在营养缺乏的条件下，枯草芽孢杆菌停止 生长，同时加快代谢作用，产生多种大分子的水解酶和 抗生素，并诱导自身的能动性和趋化性，从而恢复生长。
在极端的条件下，还可以诱导产生抗逆性很强的内源孢
子。正是由于枯草芽孢杆菌无致病性，并可以分泌多种 酶和抗生素，而且还具有良好的发酵基础，所以用途十 分广泛。
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。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。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）2SO4 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（Bacillussubtilis ZY21）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。
枯草芽孢杆菌在农作物病虫防治中的 作用
随着人们环保意识的加强，生物防治因其对环境、 生态和人类健康安全的优点，受到各国政府的广泛 重视，并发挥着越来越重要的作用。应用枯草芽孢 杆菌防治植物病害的研究具有悠久的历史，目前全 世界收集保存了几百株野生型枯草芽孢杆菌菌株， 研究证实该种革兰氏阳性细菌能够产生40 多种具有 不同结构的抗菌物质，其中很多具有优良性状的菌 株已经应用于生产实践.
枯草芽孢杆菌的研究与应用
Progress and application of Bacillus subtilis in different fields
枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）
枯草芽孢杆菌是一类好氧型、内生抗逆孢子的杆状细菌，
广泛存在于土壤湖泊、海洋和动植物的体表，自身没有
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。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、最适反应温度、最适反应pH、反应动 力学等基本酶学性质。
枯草芽孢杆菌在生物农药中的应用
枯草芽孢杆菌在动物养殖中的作用枯草芽孢杆 菌在水中大量繁殖时分泌的胞外酶可分解、吸 收水及底泥中的蛋白质、淀粉、脂肪等有机物， 有降低水体富营养化和清除底泥的作用。在作 用过程中，有机营养一部分转化为细胞物质， 大部分转化为细菌活动的能量。在其转化过程 中，氨气、氮气就从水中逸散到大气。用这种 方法，水中氨氮和硝基氮可除去80%～90%。另 一部分有机营养转化为优势的有益菌体。此法 广泛应用于河蟹育苗、虾类养殖以及河、黄鳝、 甲鱼养殖