生防芽孢桿菌分泌的拮抗物質的研究進展

張 瑩，李章勝，毛碧增

（浙江大學生物技術研究所，浙江杭州 310058）

生防芽孢桿菌分泌的拮抗物質的研究進展

張 瑩，李章勝，毛碧增*

（浙江大學生物技術研究所，浙江杭州 310058）

芽孢桿菌屬（Bacillus spp.）能分泌抗生素、抗菌蛋白、異構香豆素類等拮抗物質，具有廣泛的抑制譜，是科研和生產中應用較多的生防細菌。本文對近年來生防芽孢桿菌分泌的拮抗物質的研究進展進行了綜述。

芽孢桿菌；拮抗物質；抗生素；抗菌蛋白；異構香豆素類

長期使用化學殺菌劑會引起致病菌的耐藥性，造成環(huán)境污染，對人體健康造成潛在傷害，因此越來越多的研究者將目光轉向生防微生物。因芽孢桿菌適應逆境能力強，倍受科研工作者青睞，一度成為研究熱點。目前應用于生物防治的芽孢桿菌主要有枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）［1-2］、蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis）［3］、解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）［4-5］、蠟樣芽孢桿菌（Bacillus cereus）［6］、巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium）、地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）［7］及多粘芽孢桿菌（Bacillus polymyxa）［8］等。其中，枯草芽孢桿菌BSD-2能有效抑制黃瓜灰霉病［9］。焦延靜［10］報道，枯草芽孢桿菌能防治杜梨和葡萄根癌病；枯草芽孢桿菌對大腸桿菌和沙門氏菌也有一定的抑制作用［11］。2016年，陳成等［1］報道，枯草芽孢桿菌對桑椹鮮果采后的主要致腐菌核盤菌屬霉菌和鏈格孢屬霉菌均有抑制作用。解淀粉芽孢桿菌LX-11能通過分泌脂肽類物質和表面活性素防治水稻細菌性條斑病［12］。從海南鹽堿土中分離的解淀粉芽孢桿菌LX1能通過分泌抗菌蛋白防治香蕉枯萎病［13］；解淀粉芽孢桿菌菌株HN06對黑曲霉、稻瘟病菌均有良好的抑制作用［14］。多粘類芽孢桿菌LM-3能通過分泌多肽類物質拮抗稻瘟病［15］，多粘類芽孢桿菌E681可抑制多種芝麻土傳病害，促進芝麻的生長；另外，多粘類芽孢桿菌可有效防治蘋果樹腐爛病［16］和花椒枯穗病［17］。

近年來對芽孢桿菌生防機制的研究逐步深入。生防的機制主要包括競爭作用、誘導植物抗性、拮抗作用等，其生防效果往往是2種及以上機制的綜合結果。其中，拮抗作用是最主要的抗菌機制。生防菌能產生抗菌蛋白、抗生素類及異構香豆素類等多種抗菌物質。這些抗菌物質會造成細胞畸變，從而抑制孢子萌發(fā)，或造成細胞壁的離解和消融，使原生質發(fā)生凝集和外溢［18］。

自1945年Johnson等［19］報道枯草芽孢桿菌分泌抗菌物質以來，經(jīng)過半個多世紀的努力，人們已從芽孢桿菌的不同菌株中發(fā)現(xiàn)了一百多種拮抗物質，主要包括抗生素、抗菌蛋白和異構香豆素類3類。

1 抗生素類

抗生素是芽孢桿菌通過拮抗作用分泌的一類重要化合物。在枯草芽孢桿菌中，有大約4%～5%的基因組被利用合成抗生素，總長度共計350 kb［20］。在抗生素中，研究較多的是肽類抗生素，大多表現(xiàn)出較高的剛性和疏水性，具有環(huán)狀結構；包含特異組成，如右旋氨基酸，能抵抗肽酶和蛋白酶水解。另外，由于半胱氨酸殘基被氧化成二硫化物或被修飾成分子內的硫醚鍵，因此肽類抗生素具有抗氧化作用［21］。

抗生素合成途徑分為2種，一種是由核糖體合成前體，經(jīng)過翻譯后修飾形成有功能的抗生素，比如細菌素；另一種是通過非核糖體肽合成酶以非核糖體合成的形式進行，包括脂肽類抗生素，多肽類抗生素和聚酮類化合物等。另外Stein［20］發(fā)現(xiàn)，脂肽類抗生素參與生物膜形成，細菌素在群體感應中能夠作為信息素在同類型的細胞中執(zhí)行程序性凋亡的功能。

1.1 細菌素

細菌素是通過核糖體途徑合成的、對微生物具有抗生作用的一類小分子量蛋白質。芽孢桿菌屬能產生多種細菌素［22-23］，包括未經(jīng)修飾的肽、含有二硫鍵的肽和含有羊毛硫的肽3類，其中含有羊毛硫的肽被稱為羊毛硫抗生素［24］。羊毛硫抗生素含有特殊的硫醚鍵，分子量小于5 ku，由19～38個氨基酸組成，含有大量的修飾氨基酸，如賴氨酸、脫氫丙氨酸、脫氫酪氨酸、羊毛硫氨酸亞砜等［25］。羊毛硫抗生素對革蘭氏陽性菌有抑制作用，由于革蘭氏陰性菌的外膜能產生滲透性屏障，對革蘭陰性菌基本無抑制作用［26］。根據(jù)羊毛硫抗生素的結構和作用機理，可將其分為A、B 2大類。A類包含21～38個氨基酸，呈螺旋狀結構，帶正電荷，有兩親性；B類呈球形，帶有負電荷，或者呈電中性，能抑制細菌細胞壁的合成［27］。

枯草芽孢桿菌產生的Subtilin和Subtilosin分別屬于A類和B類，分子量分別為3 317和3 877 u。其中，Subtilin是研究較為清楚的細菌素，其前體是56個Aa小肽，其中24個Aa為信號肽，另外32個Aa是經(jīng)信號肽切除和一系列修飾包括Thr脫水和Ser與Cys硫酯化形成的活性小肽。在其合成過程中，基因簇編碼的LanP和LanT并不參與引導肽的切割，而是由3種細菌胞外的絲氨酸蛋白酶—subtilisin，WprA和Vpr來完成引導肽的切割［28］。Subtilosin A屬于B類，具有大環(huán)結構，對包括李斯特菌屬在內的多種革蘭氏陽性菌有抑制作用。另外表皮菌素、Ericin A和Ericin S也屬于A類，其中Ericin A和Subtilin結構相似，只是其中4個氨基酸殘基有差異。屬于B類的還有Mersacidin，其基因簇包含了結構基因m rsA，轉錄后修飾基因m rsM和m rsD等［20］。

除羊毛硫抗生素外還有很多其他的細菌素。由巨大芽孢桿菌產生的Megacins，分子量為1 825 u，對于革蘭氏陽性菌有較強的抑制作用。枯草芽孢桿菌則產生Botrycidin AJ1316、Alirin B-1和6.9 ku的未知小肽。

1.2 脂肽類抗生素

脂肽類抗生素主要分為表面活性素（Surfactin）、伊枯草菌素（Iturin）、泛革素（Fengycin）3大類。與蛋白相比，脂肽類抗生素的分子量較小，其范圍介于200～3 000 u，平均分子量為1 000 u。Iturin的脂肪酸鏈長度為C14～C17，surfactin為C13～C16，fengycin為C14～C18，因此每種脂肽類抗生素都有多種同系物。

1.2.1 表面活性素（Surfactin）

Arima等［29］首次發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌分泌的晶狀表面活性劑，即surfactin，分子量約1 000 u，含有7個α-氨基酸，由13～15個碳原子的β-羥基脂肪酸交聯(lián)形成內酯環(huán)狀極性分子。Surfactin是脂肪酸鏈參與成環(huán)的環(huán)狀脂肽，即脂肪酸的羧基與肽鏈氨基酸的N端相連，肽鏈氨基酸的C端羧基與脂肪酸的β-OH或β-NH2連接成環(huán)。表面活性素能抑制多種植物病原真菌和細菌，還具有殺蟲作用，通過形成離子通道，從而破壞細胞膜的結構導致內容物的釋放，最終引起細胞的死亡［30］。

Surfactin家族主要包括枯草芽孢桿菌產生的Surfactin、Esperins和地衣芽孢桿菌產生的Surfactant86，Lichenysin A-D［31-32］。其中，Surfactin包括3種結構類似物，其第7位氨基酸存在差異，分別為Leu、Ile、Val。肽鏈中的氨基酸構型保守，從N端到C端依次為L-L-D-L-L-D-L，其中第3和第6位為D構型氨基酸。由于肽鏈中氨基酸的數(shù)目、種類及連接順序不同，形成多種脂肽同系物。呂應年［33］曾報道發(fā)現(xiàn)的Surfactin類似物已達到10多種。

1.2.2 伊枯草菌素（Iturin）

伊枯草菌素對大多數(shù)的致病酵母和霉菌有強烈的拮抗作用，對于植物病原真菌有較強的抑制作用，對細菌的抑制作用相對微弱。家族成員包括Iturin（A，B，C，D，E），Bacillomycin（D，F(xiàn)，L，LC）和Mycosubtilin等［32，34-35］。其結構特點與表面活性素相似，都是脂肪酸鏈參與成環(huán)的環(huán)狀脂肽，肽鏈氨基酸構型順序為L-D-D-L-L-D-L，其中第2、3位為保守的D構型的Tyr和Asn。

Bacillomycin的同系物具有相似的氨基酸順序和相同的β-氨基酸。Bacillomycin D的氨基酸順序為L-Asn-D-Tyr-D-Asn-D-Pro-L-Glu-D-Ser-L-Thr，與其他iturin家族成員有同樣的Asx-Tyr-Asx，分子量為1 030（C14）和1 044 u（C15），對真菌有強烈抑制作用，對細菌的抑制作用較微弱［36-38］。1982年Michel等［39］從枯草芽孢桿菌I164中分離得到Bacillomycin F，氨基酸組成為D-Asp2，L-Asp1，LGlu1，L-Pro1，L-Thr1，D-Tyr1，與iturin A相似，只是將其中的絲氨酸殘基換成蘇酰胺殘基。1995年Mam iya等［40］從Bacillus subtilis FS94-14中分離得到Bacillomycin LC，結構與Bacillomycin L相似，只是側鏈酰胺和羧基的位置有差異。

1.2.3 泛革素（Fengycin）

枯草芽孢桿菌F2923能產生抑制多種絲狀真菌生長的脂肽類抗生素，將其命名為Fengycin，主要包括Fengycin A、B和制磷脂素（plipastatin A1、A2、B1、B2），含有由氨基酸組成的環(huán)狀部分和長鏈的脂肪酸支鏈，是脂肪酸鏈不參與成環(huán)的環(huán)狀脂肽，即脂肪酸通過自身的羧基與肽鏈氨基酸的N端形成酰胺鍵而連接在肽鏈結構上。該類物質具有很強的抗真菌活性，尤其是對絲狀真菌［41］。其合成基因為fenA，fenB，fenC，fenD，fenE。Plipastatin與Fengcin極為相似，只是Tyr的構型不同［42］。另外，Das等［43-44］發(fā)現(xiàn)，蘇云金芽孢桿菌CMB26能產生類似于Fengycin的脂肽類抗生素。

1.2.4 其他脂肽類抗生素

除此3大類，還有一些其他的脂肽類抗生素。2000年，從蘇云金芽孢桿菌HD-1菌株中分離出6種Kustakins，其分子量為907.476 5～953.519 2 u，其結構為脂肪酸-Thr-Gly-Ala-Ser-His-Gln-Gln，C端氨基酸與Ser羥基形成四肽內脂環(huán)［45］。隨后，該物質在蠟樣芽孢桿菌中也被分離得到。2002年，從Bacillus subtilis FR-2中分離得到3種bacillopeptins［46］，分子量分別為1 019.505 4、1 033.514 6和1 047.514 6 u，它們是由長鏈β-氨基酸組成的環(huán)脂肽。另外還有桿菌溶素（Bacilysin），其分子量為270 u，合成基因簇為yw fB，C，D，E，F(xiàn)，G，H［20］。地衣菌素（Licheniformin）的分子量4 500 u，多數(shù)呈閉合環(huán)狀。

1.3 多肽類抗生素

多肽類抗生素分為分支環(huán)狀、線狀、環(huán)狀和線環(huán)狀等多種。分支環(huán)狀多肽抗生素主要作用于細菌，包括polymyxin，Octapeptins和Bactracin［22］。其中polymyxin是酰基十肽，結構為脂肪酸-Dbu-Thr-Dbu（D-Ser）-Dbu-Dbu-D-Leu（D-Phe）-Leu（Thr or Ile）-Dbu-Dbu-Leu（Dbu是2，4-二氨基丁酸）。Bactracin分離自地衣芽孢桿菌，是十二肽抗生素，其中7個氨基酸成環(huán)，5個氨基酸呈線性。Octapeptins為八肽，與polymyxin相比，主要是線性的部分缺少Dbu-Thr殘基。

線狀多肽抗生素主要包括由Bacillus brevis產生的Edeine和Gramicidin［32］，對真菌有強烈的拮抗作用。Gram icidin的結構為甲酰-Val-Gly-Ala-D-Val-Val-D-Val-Trp-（D-Leu-Trp）3-Etn（乙醇胺），Edeine的結構為β-Tyr-Ise-D-Pro-Dha-Gly-Dpermidine。

環(huán)狀抗生素包括由Bacillus.brevis產生的Gram icidin S和Tyrocidine［32］，從海洋菌株中分離得到的5種環(huán)二肽（環(huán)Leu-Ile，環(huán)Val-Leu，環(huán)Ala-Val，環(huán)Ala-Ile和環(huán)Ala-Leu）［47］，從多粘類芽孢桿菌中分離得到的10種Fusaricidins。其中，Gram icidin S是由完全一樣的2個五肽首尾相連組成的環(huán)狀短肽抗生素，由L-Ala和稀有氨基酸L-anticapsin組成，是最簡單的多肽抗生素。Tyrocidine是環(huán)狀十肽，其中5個氨基酸序列與Gram icidin S完全一樣，另外5個氨基酸序列為-Phe-D-Phe-Asn-Gln-Tyr。10種Fusaricidins包括LIF03、LI-F04、LI-F05、LI-F06、LI-F07、LI-F08和從多粘類芽孢桿菌KT-8中分離到的Fusaricidins AD（883.5、897.5、947.5和961.5 u）［46］，對多種革蘭氏陽性菌有強烈的殺菌活性，尤其是對金黃色葡萄球菌和藤黃微球菌有強烈的拮抗作用。另外，多粘類芽孢桿菌能產生一類線環(huán)狀陽離子多肽抗生素，稱為多粘菌素（polymyxins），含有疏脂性和親脂性基團及1個多肽尾，包括polymyxins A，B，C，D和E，分子量都在1 200 u左右，對大多數(shù)的革蘭氏陰性菌有殺菌作用。

另外還有一些多肽類的抗生素，如Gavaserin，分子量為911 u，由谷氨酸、丙氨酸、纈氨酸、絲氨酸、2，4-二氨基丁酸以及辛酸組成。Saltavalin分子量為903 u，含有絲氨酸、丙氨酸、亮氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、2，4-二氨基丁酸。劉穎等［48］從枯草芽孢桿菌中分離得到的廣譜抗真菌肽LP-1，分子量為1 057.3 u。蠟樣芽孢桿菌分泌的廣譜抗真菌物質Azoxybacillin［19，49］，由1個脂肪氨基酸和甲基偶氮氧側鏈組成，能抑制真菌對硫的吸收［50］。枯草芽孢桿菌A30和內生枯草芽孢桿菌BS-2菌株也分泌抗菌多肽。

1.4 聚酮類化合物

聚酮化合物是由低級脂肪酸聚合而成的，具有長碳鏈結構的一類天然物質，主要包括Dfficidin，Macrolactin和Bacillaene 3類，對細菌具有強烈的抑制作用。在商品化的菌株解淀粉芽孢桿菌FZB42中，操縱子pks1，pks2，pks3控制聚酮類化合物的合成，其中pks1控制Bacillaene的合成，pks2控制Macrolactin的合成，pks3控制Dfficidin的合成［51］。目前，對于聚酮類化合物的生物合成途徑研究得比較多，但其抑制細菌的作用機理尚不明確。

自1989年Gustafson等［52］從未知的深海細菌中提取了8種次生代謝產物Macrolactins（分別為Macrolactin A—F，macrolactinic acids和isomacrolactinic acids）之后，聚酮類化合物逐漸被人們發(fā)現(xiàn)。Macrolactin由二十四環(huán)內酯、葡萄糖β-吡喃糖苷和碳酸鏈組成。其中，Macrolactin A（402.231 0 u）能抑制黑色素瘤和哺乳動物的皰疹病毒，還能保護T淋巴細胞，避免HIV病毒的繁殖。2000年，Jaruchoktaweechai等［53］從芽孢桿菌屬Sc026中分離得到macrolactin F，7-O-succinyl macrolactin F和7-O-succinyl macrolactin A，其中macrolactin F是macrolactin A的同分異構體，7-O-succinyl macrolactin F和7-O-succinylmacrolactin A的分子量均為502.246 4 u。2008年Xue等［54］又從海洋芽孢桿菌中分離得到macrolactins A，B，D，O，S，T，U，其中macrolactins T，U的分子量分別為419.242 8和481.331 5 u，能夠拮抗稻梨孢、金黃色葡萄球菌和鏈格孢屬等多種真菌。2008年，Lu等［55］從海洋芽孢桿菌屬中發(fā)現(xiàn)了macrolactin S，A和B，它們對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都有抗性。其中macrolactin S的C-12被羥基化，分子量為418.245 4 u。迄今已發(fā)現(xiàn)20多種macrolactins，其中7種分子量均為402 u［51］。

Bacillaene是線性結構的六烯大環(huán)內酯類抗生素，從解淀粉芽孢桿菌FZB 42中分離得到Bacillaene A和Bacillaene B，分子量分別為580.5和582.5 u［56］。

Dfficidin是多烯類抗生素，是具有罕見的磷酸基團的高度不飽和的大環(huán)內酯類物質。從解淀粉芽孢桿菌FZB 42中分離得到Dfficidin和oxydifficidin，分子量分別為544.4和560.3 u。

除這3大類外，2014年Ranga等［57］從解淀粉芽孢桿菌AP183中分離得到Bacillus in A，分子量為1 196.617 2 u，能拮抗耐青霉素的葡萄球菌（MRSA）。

2 抗菌蛋白

大多數(shù)生防芽孢桿菌能產生拮抗蛋白，包括細菌素、細胞壁降解酶類（幾丁質酶、蛋白酶、β-1，3葡聚糖酶）及一些未知的蛋白。王雅平等［58］發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌A104在抑制小麥赤霉菌過程中產生的拮抗物質大多是拮抗蛋白；陳艷芬等［59］也證明了枯草芽孢桿菌BSY-2中發(fā)揮拮抗作用的主要活性物質為抗菌蛋白；鄧陽［60］從多粘類芽孢桿菌Jsa-9中分離得到富含11種氨基酸的蛋白，分子量為71.9 ku，對霉菌有抑制作用。

2.1 幾丁質酶

大部分生防芽孢桿菌可產生幾丁質酶或β-1，3-葡聚糖酶，或者同時產生2種酶，通過協(xié)同作用溶解病原真菌的菌絲，并通過信號分子來誘發(fā)寄主植物的防御反應。

幾丁質酶是一種分解聚N-乙酰氨基葡萄糖分子的糖苷酶，通過降解真菌細胞壁達到拮抗效果。Mavingui等［61］從多粘類芽孢桿菌中分離得到具有抗菌活性的幾丁質酶。從百合根際分離得到的拮抗細菌蠟樣芽孢桿菌28-9可產生至少2種幾丁質酶（Chi CW、Chi CH）。其中，Chi CH對百合葉枯病致病菌的孢子萌發(fā)有抑制效果［62］。2010年肖亮等［63］報道，地衣芽孢桿菌MY75菌株分泌的55 ku蛋白與67 ku蛋白能抑制小麥赤霉及黑曲霉的孢子萌發(fā)，并對蘇云金芽孢桿菌的殺蟲活力具有增效作用。迄今已報道的具有幾丁質酶活性的芽孢桿菌有枯草芽孢桿菌、短芽孢桿菌［64］、地衣芽孢桿菌［63］、蘇云金芽孢桿菌［65］、蠟樣芽孢桿菌［62］和環(huán)狀芽孢桿菌［66］等。

2.2 β-1，3葡聚糖酶

β-1，3葡聚糖酶是植物病程相關蛋白，與幾丁質酶協(xié)同作用抑制真菌生長。β-1，3葡聚糖酶能水解β（1→3）糖苷鍵，從而拮抗真菌。芽孢桿菌能產生多種葡聚糖酶，包括β-1，3-葡聚糖、β-1，4-葡聚糖酶、β-1，6-葡聚糖酶和endo-（l，3-1，4）-β葡聚糖酶等，其中β-1，3-葡聚糖酶有分解真菌細胞壁的作用。多種芽孢桿菌能同時產生1種或多種幾丁質酶［64］。朱茂山等［67］從枯草芽孢桿菌B18菌株中分離到幾丁質酶和β-1，3葡聚糖酶；姚烏蘭等［68］從多粘類芽孢桿菌WY110中分離純化得到蛋白質P2，分子量為26 ku。Blast P表明，P2蛋白與1株已報道的多粘類芽孢桿菌β-1，3-1，4-葡聚糖酶基因gluB的同源性為84%，基本可以確定為β-1，3葡聚糖酶；金志雄等［69］從藥用植物黃姜中分離的內生枯草芽孢桿菌菌株SWB8能分泌β-1，3-1，4-葡聚糖酶，有廣譜的抗菌活性和抗腫瘤活性。

抗菌蛋白除了幾丁質酶和β-1，3葡聚糖酶2大類，還有許多蛋白目前沒有被明確歸類。TasA對革蘭氏陽性細菌和陰性細菌均具有廣譜抗菌活性［70］。TasA伴隨著芽孢的形成在芽孢內產生，大約0.5 h后，向芽孢外分泌［71］。Liu等［72］從枯草芽孢桿菌B-916中分離到1種新的蛋白質Bacisubin，分子量為41.900 u；Hathout等［45］從枯草芽孢桿菌B29菌株中分離到抗菌蛋白B29I，分子量約為42.3 ku；劉俏等［73］發(fā)現(xiàn)解淀粉芽孢桿菌Q-12能產生抗菌蛋白QA-2；陳雪麗等［74］從多粘類芽孢桿菌BRF-1中分離到抗菌蛋白，分子量為35.4 ku，對大豆立枯絲核菌具有拮抗活性；紀兆林等［75］從地衣芽孢桿菌W10中分離得到的抗真菌蛋白，分子量為46 049.2 u；劉穎等［48］從絲瓜根部分離到1株強烈抑制玉蜀黍赤霉病菌的拮抗菌枯草芽孢桿菌TG26，并從中分離到2種抗真菌蛋白BⅠ和BⅡ，對玉蜀黍赤霉病菌的多個生理小種表現(xiàn)出強烈抑制作用，對水稻稻梨孢、長柄鏈格孢、玉米小斑病菌及綠色木霉也有強烈的拮抗作用。

另外，除了沒有明確分類的抗菌蛋白，近年來我國有很多分離純化芽孢桿菌未知抗菌蛋白的報道。如枯草芽孢桿菌R21-4分泌的分子量在6.4～7.2 ku的抗菌蛋白對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、酵母和霉菌均有一定的拮抗作用［76］。水稻內生枯草芽孢桿菌G87能分泌具有抗菌作用的不含芳烴的糖蛋白，分子量為50.8 ku［77］。2012年張淑梅等［78］發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌TF26能分泌抗菌蛋白，對葵花菌核病菌、番茄和黃瓜枯萎病菌、黃瓜菌核病菌和立枯病菌、水稻惡苗病菌和大豆根腐病菌等的抑制作用較強。

3 異構香豆素類

2011年，Hamdache等［79］從芽孢桿菌屬中分離出6種異構香豆素類的代謝物，發(fā)現(xiàn)其有多種生物活性，包括細胞毒性、抗菌性、抗?jié)兒湍芤种浦参锷L等。這6種物質后來被鑒定為bacilosarcin B、amicoumacin A-C和AI-77-F。其中bacilosarcin B和am icoumacin A對海拉細胞有細胞毒性，對金黃色葡萄球菌等多種菌有拮抗作用。Azumi等［80］從枯草芽孢桿菌TP-B0611中分離得到bacilosarcin A和B，分子量分別為491.226 7和494.249 69 u，其中bacilosarcin A能抗瘧原蟲［81］。2012年Li等［82］從枯草芽孢桿菌B1779中分離得到lipoamicoumacin A-D和bacilosarcin C，其分子量依次為703.392 1、717.406 2、717.406 2、731.421 5和495.234 4 u。這5種物質對海拉細胞均有細胞毒性，對葡萄球菌、芽孢桿菌、銅綠假單胞菌，青紫色素桿菌等有拮抗作用，并且C-12酰胺基可能是拮抗作用的功能基團。

4 其他抗菌物質

除上述3大類抗菌物質，芽孢桿菌還可產生其他抗菌物質。枯草芽孢桿菌B9987能產生酚類物質［83］，對茄交鏈孢菌、大麗輪枝菌、黃枝孢菌、立枯絲核菌的抑制作用較強，表現(xiàn)為真菌孢子或菌絲末端膨大成球狀，繼而胞壁崩解，原生質外泄。酚類物質對尖孢鐮刀菌和萵苣霜霉菌也有抑制作用，表現(xiàn)為孢子萌發(fā)率降低和芽管長度明顯變短。另外，蠟狀芽孢桿菌UW85分泌抗菌物質，化學結構為3-氨基-3-脫氧-D-葡萄糖的氨基糖苷。

5 問題與展望

近年來，從芽孢桿菌當中提取的拮抗化合物不斷增多。對于前人研究當中一些未知的物質，借助現(xiàn)代的技術也確定了其分類，并闡明了其結構。就細菌素而言，目前對其研究已深入到分子結構、作用機制等方面。脂肽類、多肽類抗生素的研究也較為深入，許多物質的合成基因也被報道。但由于某菌株往往產生一系列結構和功能緊密相關的肽類物質，很少產生單一成分的抗菌物質，并且肽類物質一般相差一個氨基酸，最多相差幾個氨基酸，因此脂肽類、多肽類抗生素的分離純化仍是一個難題。對于聚酮類化合物的生物合成途徑研究得較多，但其抑制細菌的作用機理尚不明確。另外，許多研究發(fā)現(xiàn)的未知抗菌蛋白還有待分類。

基于芽孢桿菌良好的拮抗作用，部分菌株已進行商品化生產，如GB03、MB1600、QST713和FZB24等枯草芽孢桿菌株系已在美國被開發(fā)利用［84-85］；無公害、無污染農藥百抗（有效成分是枯草芽孢桿菌B908）已在中國農藥部登記注冊，在大田應用中對水稻紋枯病的防效達70%以上［84］。我國研制的麥豐寧（有效成分是枯草芽孢桿菌B3）對小麥紋枯病的田間防效達50%～80%［85］。越來越多的生物防治手段可以減少化學殺菌劑的使用，減少其在環(huán)境中的殘留，從而造福生態(tài)環(huán)境，為全人類帶來福音。

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2016-07-19

浙江省農業(yè)新品種選育重大科技專項（2012C12912-7）；浙江省“三農六方”科技協(xié)作計劃項目（ZJ-SN-201409）；浙江大學農業(yè)與生物技術學院第十八期SRTP項目

張 瑩（1995—），女，浙江杭州人，本科生，研究方向組織培養(yǎng)及抗病分子育種，E-mail：zhangy95@outlook.com。

毛碧增，博士，研究員，從事植物基因工程育種與抗病信號傳導等研究工作，E-mail：maobz@zju.edu.cn。