來自鏈霉菌家族的農用抗生素

趙占周

在醫學上，青霉素的發現與應用，可謂人類健康史上的一次革命。但青霉素對結核桿菌的效果并不好。鏈霉素發現于1943年10月19日，是美國羅格斯大學一名叫Albert Schatz的博士生在著名微生物學家、抗生素之父Selman Abraham Waksman的實驗室里做默克公司資助的項目研究時分離得到的。

由于鏈霉素對結核桿菌療效顯著，很快就在美國和英國得到推廣。1952年開始在梨樹上用于火疫病防治，從此打開了抗生素在農業上的應用之門。

所謂抗生素，是指微生物或高等動植物在生存生活過程中所產生的能夠干擾其他生物細胞的化學物質。我們常用的青霉素、鏈霉素、紅霉素等都屬于抗生素。

目前農業上應用的抗生素大多來自放線菌，尤其是鏈霉菌家族，包括鏈霉素、中生菌素、春雷霉素、滅瘟素、米多霉素、土霉素、新霉素、金霉素、多抗霉素、井岡霉素、農抗120等。

這些抗生素大多數通過干擾細胞內蛋白質合成來達到抑菌殺菌效果。

我們知道，蛋白質是所有生命的基礎性物質。蛋白質的合成是以多種氨基酸為原料，根據該物種的遺傳信息，以特有結構特點聚合成肽鏈，多個肽鏈再組裝成高分子蛋白質。蛋白質的合成地點就在細胞質中的核糖體上。核糖核酸擔負著蛋白質遺傳信息的翻譯、轉運等使命。

許多種類的抗生素可以干擾微生物蛋白質合成，盡管具體靶標位點不大一樣。

鏈霉素的作用機制主要是與細菌的核糖體不可逆地結合在一起，進而干擾蛋白質合成。并且，與青霉素僅對革蘭氏陽性菌有效這一殺菌譜不同的是，鏈霉菌對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌都有效。

美國最早于1952年把鏈霉素應用于農業上防治梨、蘋果火疫病，后來發展到12種植物上，用于防治馬鈴薯晚疫病、黑脛病，煙草野火病，黃瓜角斑病、霜霉病，芹菜細菌性疫病，大白菜軟腐病，等等。

鏈霉素在植物體內的傳導性有限，所以鏈霉素對柑橘黃龍病、葡萄皮爾斯病之類由刺吸式口器昆蟲傳播，棲息在植物輸導組織內的細菌幾乎不起作用。對于番茄青枯病、髓部壞死、潰瘍病等通過水、地下害蟲和農事管理造成的傷口等侵染進維管束的細菌來說，用鏈霉素灌根或噴霧，可以保護那些尚未被侵染的植株，但對于已經感病的也很難有效，并且噴霧時要注意必須均勻覆蓋住所有可能會被細菌感染的部位。鏈霉素對局部侵染的細菌性病害和真菌中的卵菌有不錯的效果。

高濃度的鏈霉素也容易對植物產生藥害。因此，鏈霉素的使用方法中包括種子處理和噴霧，但不適合注射進植物輸導組織中。

盡管鏈霉素是一種很不錯的抗生素類農用殺菌劑，但它也很容易造成病原菌產生抗性。不同于其他殺菌劑，鏈霉素的抗性問題不僅僅是植物病原菌產生抗性后在農業生產中帶來的病害防治效果上的風險，更需要高度關注的是鏈霉素在農業上的廣泛使用，尤其是濫用，也會助長其在人體上的抗性，進而給人類健康帶來非常巨大的風險。因此，歐美各國已經通過法律形式，限制鏈霉素在農業上的使用范圍、使用次數和安全間隔期等。我國也已經把鏈霉素列入農業生產黑名單。

以下，簡要說說鏈霉素家族常用的一些藥劑。

1）春雷霉素。又叫春日霉素，是日本北興株式會社1963年從卡氏鏈霉菌（Streptomyces kasugaensis，又叫春日放線菌）中發酵提取出來的具有內吸殺菌作用的抗生素。我國在1964年從江西省太和縣的土壤中也分離出能夠產生這種抗生素的小金色放線菌。

春雷霉素也是通過與病原菌細胞質中的核糖體產生不可逆的結合來抑制其蛋白質合成的。但和鏈霉素最初是應用于防治梨樹火疫病而進入農業領域不一樣的是，春雷霉素在農業生產中則是最早應用于水稻稻瘟病的防治，時間是1965年。

春雷霉素對稻瘟病具有保護和治療作用，可以種子處理也可以噴霧使用。并且，春雷霉素對植物的毒性更低，有很好的植物安全性。

春雷霉素對細菌也有很好的防效，比如防治白菜軟腐病、菜豆暈疫病、黃瓜細菌性角斑病等，但是單獨使用春雷霉素防治柑橘潰瘍病的效果往往不明顯，而春雷霉素和氧氯化銅（王銅）混用的效果卻很好。

在酸性培養基上，春雷霉素抑制稻瘟病菌的菌絲生長，但在中性培養基上幾乎不抑制其菌絲生長。水稻葉片恰恰顯微酸性。對于植物病原細菌，春雷霉素在中性條件下比酸性條件下更有效。

長期高劑量高頻次使用春雷霉素，也會導致病原菌產生抗性菌株，但研究發現，這些抗性菌株的適應能力不強，中斷一段時間后，再使用春雷霉素，這些抗性菌株的數量會大大減少，防治效果又有所回升。

2）滅瘟素。也是日本人發現并分離得到的一種抗生素，它來源于嗜色鏈霉菌，是一種S芐基氨基苯磺酸鹽衍生物，所以滅瘟素又叫S滅瘟素，或滅瘟素S。

滅瘟素的抑菌譜很廣，具有抗細菌、抗病毒、抗腫瘤和抗真菌等多重活性。尤其對稻瘟病菌的效果非常出色，但對水稻紋枯病幾乎無效。研究發現，噴施于水稻植株表面上的滅瘟素，一少部分被水稻器官上的傷口吸收并迅速傳導至植株頂端，大部分殘留在植株表面并很快被陽光分解。落進土壤中的滅瘟素會被微生物快速分解成無害于環境的化合物。但滅瘟素對人的皮膚和黏膜有刺激，使用時要慎重。

滅瘟素是一種很好的抗生素，但很容易對水稻以外的其他植物產生毒性，所以它只能在水稻上使用。

3）中生菌素。是原中國農科院生物防治研究所（現合并到中國農科院植保所）從淡紫灰鏈霉菌海南變種中分離出來的一種抗生素。隨著鏈霉素在我國的限制和禁止使用，中生菌素的前景似乎變得更為廣闊。

中生菌素也是通過抑制病原菌的蛋白質合成達到抑菌和殺菌效果的，且殺菌譜也很廣泛，對多種細菌和部分真菌有效。其作用方式主要是保護，兼具滲透作用。

4）農抗120。中國農科院土壤肥料研究所1957年從刺孢吸水鏈霉菌北京變種中分離得到的一種抗生素，1978年實現工業化生產。

和上述幾種抗生素不大一樣的是，農抗120主要是針對真菌性病原菌的，尤其是土傳性真菌，比如鐮刀菌，同時對白粉菌、立枯絲核菌、炭疽病菌和蘋果腐爛病菌等都有效。

農抗120具有保護兼具治療作用，且能夠刺激植物生長。

雖然農抗120算得上是一種老牌抗生素，但在國內的推廣似乎不是很好，這可能和營銷及生產工藝水平等有關系吧。

出自鏈霉菌家族的抗生素還有很多，有的因為某種原因沒有大規模商業化應用，有的因為毒性或生態風險等原因已經被淘汰，還有一部分抗生素的作用模式不是蛋白質合成抑制，比如井岡霉素、多抗霉素，后面我們會有介紹。

（參考文獻略）