熒光假單胞菌抗生性代謝產物的研究進展

吳 瓊，王東凱，王 雷，曹滌非，李 瑤，黃國慶，薛佳瑩，孫 堯，趙金海

(黑龍江省科學院高技術研究院，哈爾濱 150020)

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熒光假單胞菌抗生性代謝產物的研究進展

吳 瓊，王東凱，王 雷，曹滌非，李 瑤，黃國慶，薛佳瑩，孫 堯，趙金海

(黑龍江省科學院高技術研究院，哈爾濱 150020)

熒光假單胞菌定殖在植物根際，主要靠噬鐵素對Fe3+的競爭和抗生素產生的拮抗作用抑制病原菌的生長發育，保護植物體不受病菌危害。世界許多國家對熒光假單胞菌的抗病害能力及其菌株產生的多種活性物質，對多種病害有抑制作用均有報道，由此論述了熒光假單胞菌抗生性代謝產物的研究進展。

熒光假單胞菌；抗生性代謝產物；生物防治

在農作物的種植過程中，土傳病害是一類重要的病害，引起土傳病害的病原菌會侵染植物根部，從而造成重大的經濟損失[1]。很多人會噴灑一些常規的化學農藥來對抗農作物土傳病害，取得了一定的效果，但會將殘留污染留存在農作物中，傷害非靶標生物的同時，引起病原菌的抗藥性。因此，科研人員十分關注生物防治的研究[2]。

一些土壤中的細菌滋生在植物根須周圍抑制病害，這種有利于植物生長且對營養吸收有促進作用的細菌稱為植物根際促生菌 (Plantgrowthpromotingrhizobacteria，PGPR)，它是存在于植物根際，對植物生長有促進和保護作用的生防菌，主要分為直接和間接作用。直接促生作用是指PGPR能直接合成某種供植物利用的化合物或幫助植物從環境中吸收某些營養物；間接促生作用是指PGPR能減輕或避免某種或幾種病原微生物對植物的傷害[3-4]。

1 熒光假單胞菌中的抗生性代謝產物

能夠代謝出10多種抗生性次級代謝產物的熒光假單胞菌是一種非常重要的植物根際促生菌，在生物防菌劑的生物防治及開發應用方面擁有巨大的前景[5]。熒光假單胞菌用來抑制植物病害的重要指標是代謝產生的抗生素。它們可以產生的抗生素有粘質酰胺(Viscosinamide)、1-羧基吩嗪(1-PhenazinecarboxylicacidPCA)[6]、卵菌素A(OomycinA)、藤黃綠膿菌素(Pyoluteorin，PLT)、氰化氫(HydrogencyanideHCN)、2，4-二乙酰藤黃酚(2，4-Diacetylphloroglucinol，DAPG)、綠膿菌素(Pyocyanin)、硝吡咯菌素(Pyrrolnitrin，Pm)等。所產生的這些抗生素都有一定的特異性和專一性，能夠選擇有性針對性地抑制植物病害[7-11]。

其中，1-羧基吩嗪為吩嗪類物質，作為電子載體在細胞內傳遞電子到定向細胞，使細胞內超氧化物自由基增加，使靶向細胞中毒、衰亡。硝吡咯菌素是一種氨基糖甘類的抗生性代謝產物，在濃度偏低時會破壞磷酸化的偶聯機制，相反，在濃度較高時隔斷黃素蛋白參與呼吸作用及阻礙細胞色素C中的電子遷移。藤黃綠膿菌素和2，4-二乙酰藤黃酚作為聚酮類代謝產物，具有一定的抗菌活性，這樣的抗生素一般在較低的濃度下就可以阻止病原微生物的生長。

2 熒光假單胞菌中抗生性代謝產物的研究

Guuterson等人1986年首次從P.fluorescensHV37a菌株中克隆得到抗生素基因，之后各種能合成抗生素基因的菌株得到確定。目前，國內外研究主要體現在粘質酰胺、1-羧基吩嗪、硝吡咯菌素、藤黃綠膿菌素、氰化氫和2，4-二乙酰藤黃酚這些代謝產物上。利用對M18的rsmA基因進行突變，使熒光假單胞菌株Plt的產量比野生型熒光假單胞菌株提高了10倍。Bainton等將熒光假單胞菌F113中的Phl基因轉入熒光假單胞菌SBW25中，SBW25雖然自身沒有Phl生物防治活性，但熒光假單胞菌株在多種植物根部都顯示出很好的定殖能力，最終得到了一種工程菌株，不僅成功表達出Phl基因，且具有更好的定殖能力。王平[12]等報道了一株熒光假單胞菌，此菌能分泌鐵載體，從而抑制油菜核病菌。蔣繼志[13]等分離得到的熒光假單胞菌有防治致病疫霉菌的作用。周宇平[14]等利用基因技術使熒光假單胞菌2P24中phlF基因缺失突變，結果發現突變體的Phl表達量提高了492倍。Ramettel發現熒光假單胞菌能夠產生藤黃酚等次級代謝產物，該次級代謝產物能抑制煙草根黑腐病的發生。熒光假單胞菌抗病機理主要是通過產生抗生性次級代謝產物等生物活性物質來抑制病原菌生長。

3 次生抗性代謝物

熒光假單胞菌還產生許多與植物病原菌具有拮抗作用的其他具有抗性的次生代謝物。如熒光假單胞菌產生的氰化氫(HCN)能影響植物的病原菌。M. Nagara jkumar等發現熒光假單胞菌PfMDU2菌株中產生對植物病原菌產生的草酸具有解毒作用的乙二酸，能夠抗由水稻紋枯病菌(Rhizoctoniasolani)引起的水稻疾病[14]。Nielsen等發現對病原菌Rhizoctoniasolini有拮抗作用的熒光假單胞菌96.578產環形脂肽[15]；在沙質土壤中甜菜的根際發現約60%的熒光假單胞菌產循環脂肽CLPs，這些CLPs具有極強的生物表面活性劑特性，表現出抗生素特性，能夠抗植物病原菌[16]。熒光假單胞菌還能產生木聚糖酶、溶菌酶和胞外殼聚糖酶及能夠分解真菌細胞壁的幾丁質酶等。

當今，科研人員普遍認可利用生物技術對熒光假單胞菌進行遺傳改造，從而進行生物防治和生防菌劑開發，前景美好，但這樣的前景需要建立在分離篩選具有生防作用的熒光假單胞菌等基礎工作上。

[1] 陳雪，趙克明.土傳病害生物防治微生物的研究進展[J].現代農業，2011，(07)：34-35.

[2] 榮良燕，姚拓，趙桂琴，等.產鐵載體PGPR菌篩選及其對病原菌的拮抗作用[J].植物保護，2011，5(01)：46-50.

[3] 殷士學，康貽軍，程潔，等.植物根際促生菌作用機制研究進展[J].應用生態學報，2010，21(1)：232-238.

[4] 楊海君，譚周進，肖啟明，等.假單胞菌的生物防治作用研究[J].中國生態農業學報，2004，12(3)：158-161.

[5] 周蓮，蔣海霞，金凱明，等.高產申嗪霉素和吩嗪-1-酰胺的水稻根際銅綠假單胞菌PA1201分離、鑒定與應用潛力[J].微生物學報，2015，(04)：401-411.

[6] 張偉瓊，聶明，肖明.熒光假單胞菌生防機理的研究進展[J].生物學雜志，2007，6(3)：9-11.

[7] Wang P，Li H，Xiao M，et al. Siderophores produced by Pseudomonads fluorescens P13 against Sclerotinia sclerotiorum[J]. Journal of Shanghai Normal University，2010，39(2)：200-203.

[8] 康貽軍，程潔，梅麗娟，等.植物根際促生菌作用機制研究進展[J].應用生態學報，2010，(01)：111-115.

[9] Yang F，Cao Y J. Biosynthesis of phloroglucinol compounds in micro organisms[J]. Appl Microbial Biotechnol，2012，93(2)：487-495.

[10] Dandurishvili N，Toklikishvili N，Ovadis M，et al. Broad-range antagonistic rhizobacteria Pseudomonas fluorescens and Serratia plymuthica suppress Agrobacterium crow gall tumours on tomato plants[J]. Journal of Applied Microbiology，2011，110(1)：341-352.

[11] 王平，李慧，肖明，等.熒光假單胞菌株P13分泌鐵載體抑制油菜菌核病菌[J].上海師范大學學報(自然科學版)，2010，39(2)：200-203.

[12] 蔣繼志，梁廷銀，王懷遠，等.致病霉菌拮抗菌熒光假單胞菌的篩選及離體防病作用[J].河北農業大學學報，2013，5(3)：57-61.

[13] 周宇平，吳小剛，周洪友，等.熒光假單胞菌2P24中phlF基因對抗生素2，4-二乙酰基間苯三酚產生的影響[J].植物病理學報，2010，40(2)：144-150.

Fluorescentpseudomonasantibiosis research progress of metabolites

WU Qiong, WANG Dong-kai, WANG Lei, CAO Di-fei, LI Yao,HUANG Guo-qing, XUE Jia-ying, SUN Yao, ZHAO Jin-hai

(Institute of Advanced Technology, Heilongjiang Academy of Sciences, Harbin 150020, China)

Fluorescentpseudomonadhas prevention and cure function to a variety of plant disease, the colonization offluorescentpseudomonasis in plant rhizosphere, mainly inhibits the growth of pathogenic bacteria by eating iron element of Fe3+antagonism between competition and antibiotics and protects plants from damage caused by germs. The disease-resistant ability offluorescentpseudomonadand its strain can produce many kinds of active substances were reported in many countries in the world.Fluorescentpseudomonadantibiosis research progress of metabolites was discussed in this paper.

Fluorescentpseudomonas; Metabolites; Biological control

2016-10-20

黑龍江省科學院青年基金項目

吳瓊(1985-)，女，助理研究員，碩士。

S476.1

A

1674-8646(2017)02-0058-02