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解淀粉芽孢杆菌

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解淀粉芽孢杆菌
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解淀粉芽孢杆菌( Bacillus amyloliquefaciens) 为芽孢杆菌属,是一种与枯草芽孢杆菌( Bacillus sub-tilis) 亲缘性很高的细菌,其在生长过程中可以产生一系列能够抑制真菌和细菌活性的代谢物。

生理特性

解淀粉芽孢杆菌可产生多种α-淀粉酶及蛋白酶,与枯草芽孢杆菌在形态、培养特征及生理生化特性方面非常相似;属兼性厌氧菌,菌落在LB培养基上和牛肉膏蛋白胨培养基上呈淡黄色不透明菌落,表面粗糙,有隆起,边缘不规则,在多种培养基上均不产色素;液体培养静止时有菌膜形成;革兰氏染色呈阳性,杆状,可形成内生芽孢,呈椭圆形,两端钝圆,芽孢囊不膨大,中生到次端生,有运动性;水解淀粉和明胶,乙酰甲基甲醇(V-P)试验阴性,硝酸盐还原试验阴性,苯丙氨酸脱氨酶试验、吲哚试验、甲基红(MR)试验、硫化氢试验均为阴性。研究表明,不同的解淀粉芽孢杆菌菌株对培养基成分及培养条件要求不同,但是总体来说维持在一定的范围内,在基本培养基中能够良好的生长,其培养温度一般为31~37℃,培养液pH为中性,180~200r/min培养时间16~24h为宜。 [1] 

抑菌物质

自Johnson等报道枯草芽孢杆菌可以产生抑菌物质以来,国内外学者先后从不同芽孢杆菌中分离得到多种抑菌物质,包括多肽类、脂肽类及抑菌蛋白类等。解淀粉芽孢杆菌作为一种益生菌,在其生长过程中可产生多种抑菌物质,为其在动植物生产中广泛应用提供了可能。 

抑菌蛋白类

Wong等从解淀粉芽孢杆菌NK10中分离纯化得到对多种病菌具有抑制活性的抑菌蛋白baciamin,分子质量为50ku,可以使病原真菌的膜通透性增加,降低人免疫缺陷病毒1型(HIV-1)逆转录酶的活性,同时对肝癌、乳腺癌、结肠癌细胞具有抑制作用。Kim等用30%的硫酸铵溶液纯化,经Centricon10浓缩,二乙基氨基乙基(DEAE)琼脂糖(快速流柱)及SephacrylS-100凝胶过滤层析得到纯化的解淀粉芽孢杆菌MET0908产生的抗真菌蛋白,经试验发现其对植物炭疽病具有防治作用,十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)测得其分子质量为40ku。其作用机理可能是此蛋白质作用于炭疽病菌的细胞壁,进而抑制其生长。

脂肽类抗生素

Arrebola等用甲醇提取及色谱分析法分析解淀粉芽孢杆菌PPCB004抑菌物质的成分,发现产生的主要抑菌物质为伊枯草菌素A。Hiradate等从桑叶中分离得到1株解淀粉芽孢杆菌RC-2,其细菌培养上清液对桑炭疽病具有预防作用,用高效液相色谱分析分离出7种抗真菌化合物,核磁共振谱(NMR)和快速原子轰击质谱(FAB-MS)方法分析其化学结构,发现7种物质均为伊枯草菌素,其中化合物7为一种新的伊枯草菌素,β-侧链分子中具有—(CH2)10CH(CH3)CH2CH3基团。Koumoutsi等研究了解淀粉芽孢杆菌FZB42由基因引导、非核糖体合成的生物活性环脂肽的结构与功能,发现产生抑菌效果的主要物质为表面活性物质(surfactin)、芬芥素(fengycin)及芽孢菌素D(bacillomycinD),两两相互作用共同抑制病原真菌的生长。Souto等从解淀粉芽孢杆菌BNM122代谢产物中分离得到具有抗植物病原真菌如镰孢菌、丝核菌的物质,经核磁共振氢谱(1H-NMR)和薄层色谱分析发现其中含有脂肽类物质及伊枯草菌素类似物。 

其他

大环内酯类杨桥等分离得到1株解淀粉芽孢杆菌,对其产生的活性物质经分离纯化及化学结构解析,确定其主要成分为大环内酯类抗生素家族(mcro-lactin)的一个新成员,与该家族中最早发现的成员macrolactinA相比,其12位碳上的氢原子被第4个羟基取代,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌均有抑制效果。

寡肽酶Chao等报道了解淀粉芽孢杆菌23-7A产生的一种新型寡肽酶,其氨基酸序列与酶活性和细菌PepFs(金属肽酶M3系列)类似。

肽类王英国等从堆肥中分离到1株对尖孢镰刀菌等病原真菌具有强烈抗性的解淀粉芽孢杆菌菌株,将其发酵液分离纯化得到一种抗真菌活性物质,通过红外和质谱方法分析推测该物质为肽类,分子质量为1498u,具有很好的水溶性,并且含有甲硫氨酸。

聚酮化合物Arguelles-Arias等分析了解淀粉芽孢杆菌GA1基因组序列,发现开放阅读框(ORFs)中的8个基因簇参与聚酮化合物的合成,与Chen等发现的解淀粉芽孢杆菌FZB42有关合成聚酮化合物的基因mln、bae及dfn序列一致。

应用

抑制病原菌

近年来,不少学者从不同材料中分离鉴定出对其他致病菌具有拮抗效果的解淀粉芽孢杆菌。曹海鹏等从养殖池污泥中分离筛选出1株解淀粉芽孢杆菌G1,对鲟源嗜水气单胞菌S1具有抑菌效果。王选等从健康青年牛的粪便中筛选出1株对痢疾病原菌有拮抗作用的解淀粉芽孢杆菌N-4。姜军坡等从健康牛的粪便中筛选出1株解淀粉芽孢杆菌BN-9,发现其对大肠杆菌有较强抑制效果。Aunpad等、Kaewklom等分别从不同食物和土壤中分离得到1株解淀粉芽孢杆菌SP-1-13LM,其产生的一种生物活性肽对金黄色葡萄球菌及单核细胞增生李斯特菌有抑制效果。Sutyak等从益生菌乳制品中分离得到1株解淀粉芽孢杆菌,其细胞的无菌上清液可以对单核细胞增生李斯特菌、链球菌属及肠道加德菌产生抑菌作用,而对肠道乳酸杆菌不产生作用。范会兰等的研究表明:解淀粉芽孢杆菌能够抑制犊牛腹泻病原菌大肠杆菌。 

环境保护

李超等从滇池富营养化水体中分离得到1株解淀粉芽孢杆菌DC1,并探讨了其对鱼腥藻的抑藻效果及机理,发现解淀粉芽孢杆菌DC1菌体浓度越大,对鱼腥藻的去除效果越明显,其主要抑藻机理是通过分泌胞外物质的间接方式起到溶藻作用,该物质具有很强的热稳定性,是非蛋白质类物质。谭文捷等研究了解淀粉芽孢杆菌对水中丁草胺的降解效果,发现丁草胺初始质量浓度越高,其降解速率和降解效率也越高,碱性条件下丁草胺的降解率明显比酸性条件下高,腐殖酸对丁草胺的微生物降解有很大的促进作用。高大响等从鸡粪中分离到1株解淀粉芽孢杆菌,具有除臭作用。

动物生产

李卫芬等探讨了添加1×105CFU/g复合芽孢杆菌(枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌比例为1∶1)对草鱼生长、肠黏膜抗氧化功能及养殖水体水质的影响,结果表明在饲料中添加芽孢杆菌可改善养殖水质,增强消化酶活性、机体免疫和肠黏膜抗氧化功能,显著促进草鱼生长,并降低死亡率。孙笑非等从新鲜猪粪中分离得到1株解淀粉芽孢杆菌,具有耐酸和猪胆汁的特点。沈涛等研究表明:解淀粉芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌以1∶1比例混合饲喂草鱼,可显著提高草鱼肠道内容物胰蛋白酶活性和肝胰腺脂肪酶活性,显著提高肠道芽孢杆菌数量,显著降低弧菌和大肠杆菌数量。曹海鹏等研究了水产养殖用解淀粉芽孢杆菌微胶囊的安全性,结果表明:解淀粉芽孢杆菌微胶囊实际无毒,对养殖水中氨氮、亚硝酸盐氮、硫化物和pH等理化因子的影响均控制在水产养殖动物的安全浓度范围内,研究结果为解淀粉芽孢杆菌的安全应用提供了重要的科学依据。 

果蔬保鲜

解淀粉芽孢杆菌 CⅢ-1 对香蕉枯萎病菌( Fu- sarium oxysporum f. sp. cubense) 具有较好抑制作用; 解淀粉芽孢杆菌 FZB42 产生的聚酮化合物对由欧文氏菌( Erwinia amylovora) 引起的梨火疫病具有防治效果。解淀粉芽孢杆菌 TB2 对辣椒疫霉( Phytoph- thora capsici) 引起的果疫病有良好的防治效果;解淀粉芽孢杆菌 CH-2 能抑制油菜核盘菌( Sclero- tinia sclerotiorum) 菌丝生长和菌核的形成; 解淀粉芽孢杆菌 K6 对藤黄微球菌( Micrococcus lu- teus) 、大肠杆菌( Escherichia coli) 均有抑制作用;解淀粉芽孢杆菌 SYX - 1 对黄瓜枯萎病病原菌尖孢镰刀菌( Fusarium oxysporum Schlecht) 具有拮抗作用和防治效果。


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