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1、谈谈多粘类芽孢杆菌！ 摘要:多粘类芽孢杆菌(Paenibacilluspolymyxa)对人或动植物没有致病性,某些菌株可产生如抗生素、拮抗蛋白、植物激素、酶、絮凝剂等多种生物活性物质。这些活性物质在植物病害防治以及人和动物疾病治疗方面具有诱人的应用前景。本文对近年来多粘类芽孢杆菌及其产生的生物活性物质的研究进展进行了综述。 关键词:多粘类芽孢杆菌,生物活性物质,抗生素,抗菌蛋白,PGPR 1994年,Ash等在分子生物学研究结果的基础上建立了类芽孢杆菌属,并将多粘类芽孢杆菌(Paenibacilluspoly
2、myxa)立为类芽孢杆菌属的模式菌种。多粘类芽孢杆菌是少数能够产生具有临床应用价值的抗生素的细菌之一,由它产生的多粘菌素B(polymyxinsB,PMB)和多粘菌素E(colistin)已在临床上用于抗细菌感染。其中的某些菌株也是重要的植物生防细菌和植物根际促生菌(plantgrowth-promotingrhizobacteria,PGPR),并且在农业领域已得到广泛的应用。此外,多粘类芽孢杆菌及其代谢产物在工矿业及废水处理方面也有应用。由于其诱人的应用前景,美国环保署(EPA)将它列为可商业上应用的微生物之一,我国农业
3、部也将其列为免做安全鉴定的一级菌种。1、多粘类芽孢杆菌的分类地位多粘类芽孢杆菌原名多粘芽孢杆菌(Bacilluspolymyxa),以形态学为分类基础,早期研究将其归入芽孢杆菌属。1994年,Ash等[1]通过PCR探针试验分析了几株芽孢杆菌的16SrRNA序列,分析显示芽孢杆菌至少包括五种系统发生线,并发现一些芽孢杆菌与其他芽孢杆菌的表型特征差异极大,16SrRNA序列存在高度特异性。在此研究结果的基础上,Ash将多粘芽孢杆菌等11个种从芽孢杆菌属中分离出来,另立类芽孢杆菌属,并将多粘类芽孢杆菌立为类芽孢杆菌的模式菌种,至
4、今类芽孢杆菌已有23个种。多粘类芽孢杆菌细胞呈杆状,革兰氏染色阳性、阴性或可变,接触酶阳性,氧化酶反应可变,厌氧条件下所测定的大多数菌株固定氮。2、多粘类芽孢杆菌产生的生物活性物质多粘类芽孢杆菌可产生多种生物活性物质,如酶、抗菌物质、植物激素以及絮凝剂等,这些活性物质大多为蛋白质、多糖、多肽等。多粘类芽孢杆菌产生的抗菌物质按其物质类型及分子大小可分为小分子的多肽抗生素类、大分子的拮抗蛋白(酶)类等。这些抗菌物质性质比较稳定,如耐高温、高压,对酸碱稳定,对蛋白酶不敏感等。 2.1多肽抗生素类 多肽抗生素是多粘类芽孢杆菌产生
5、的一类非核糖体肽类抗生素,结构多种多样,有线状、环状和线环状,分子中常含有一些特殊的基团,如乙醇胺、亚精胺、2,4一二氨基丁酸和甲酰基等。与抗菌蛋白相比多肽抗生素分子量较小,一般在1kD~2kD之间。多粘菌素(polymyxins)是多粘类芽孢杆菌产生的一类碱性线环状阳离子多肽抗生素,含有疏脂性和亲脂性基团及一个多肽尾,图1为多粘菌素的结构示意图。根据结构差异将其分为多粘菌素A、B、C、D和E等组分,分子量都在1200D左右。多粘菌素(polymyxins)A-E具有相似的抗菌谱,对多种革兰氏阴性菌具有强烈的杀菌作用,研究表
6、明,多粘菌素(polymyxins)可破坏革兰氏阴性细菌细胞质膜的通透性,致使胞内物质泄漏从而起到杀菌作用。由于多粘菌素B(polymyxinsB,PMB)不仅对多种革兰氏阴性细菌具有杀菌作用,而且对如革兰氏阴性菌的内毒素(LPS)等细菌的致病因子具有明显的拮抗作用,因而越来越引起人们的重视。多粘菌素B具有肾毒性和神经毒性,一度限制了它在临床上的应用,但是,由于临床上多药耐药(multidrugresistanceMDR)革兰氏阴性杆菌等缺乏有效的治疗药物,以及多粘菌素B九肽(polymyxinBnonapep-tide)(
7、采用酶裂解PMB后得到的毒性降低但保留了抗内毒素活性的PMB衍生物)的出现,使PMB又重新受到人们的重视。多粘菌素E(colistin)是一种狹效性抗生素,虽然其抗菌效果较PMB差,但是它毒性小、副作用低,因此,它在禽畜的临床应用上较PMB多,目前已广泛应用于禽畜的饲料添加剂。Fig.1Structureofpolymyxins Fusaricidins是一类从多粘类芽孢杆菌中分离的由六个氨基酸残基和一个2-胍基-3-羟基十五烷酸(GHPD)组成的环状多肽类抗生素,图2为Fusa-ricidins的结构示意图。它包括F
8、usaricidinsA-D几种结构类似的组分。Fusaricidins对尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)、黑曲霉(Aspergillusniger)、米曲霉(Aspergillusoryzae)、黄海葵附生真菌(Penicilliumthomii)等具有很好的拮抗作用,对
