黃麻鏈霉菌AUH-1發酵液的抗菌活性及其穩定性研究

楊勇 章帥文 張勇 劉群 李昆太

（江西農業大學生物科學與工程學院，南昌 330045）

我國是人口眾多的農業大國，也是農藥和化肥污染極為嚴重的國家?；瘜W農藥的濫用不僅會對人類生態環境產生惡劣的影響，還會導致病蟲害抗性等問題。生物農藥因其低殘留、低毒、不易產生抗藥性、選擇性強等優點已成為世界各國的研究重點。開發新型生物農藥，減少和替代高毒高殘化學農藥成為發展綠色安全農產品的必要條件［1］。農用抗生素主要是指生物農藥中的微生物源農藥，目前在殺蟲和殺菌方面已取得顯著的防治效果，成為當今研究的熱點［2］。放線菌因具有復雜的次級代謝系統，能產生諸多結構新穎、生物活性顯著的次級代謝產物，成為重要的微生物農藥資源而倍受關注。

經過多年的研究探索，我國對于抗生素的篩選和發酵工藝等已有了很大程度的改善和提高，先后研發了很多實用價值極高的殺菌農用抗生素和抗病毒農用抗生素［3］，并成功地商業化應用于生產當中。例如，被用來殺蟲的有阿維菌素、多殺菌素和南昌霉素；被用來殺菌的有放線菌酮、春雷霉素、萬隆霉素、多效霉素、井岡霉素、農抗120、多抗霉素、中生菌素及寧南霉素等；被用來除草的有雙丙氨膦等［4-7］。因此，從放線菌及其次生代謝產物中篩選廣譜、穩定及低毒的農用抗生素具有十分廣闊的應用前景。

本實驗室長期致力于農用抗生素的基礎研究，先后開發出多種具有殺蟲和強殺菌功效的農用抗生素［8］。在新型農用抗生素的分離篩選過程中，從土壤中篩選到一株黃麻鏈霉菌（Streptomyces corchorusii），經離體生測發現其對西瓜枯萎病菌和水稻紋枯病菌具有極強抑制作用［9］。已有研究表明，黃麻鏈霉菌菌株發酵液對水稻紋枯病菌具有較強的室內抑制毒力，遠高于井岡霉素對水稻紋枯病菌的室內抑制毒力［10-11］，但田間防治效果與井岡霉素相當。為此，本實驗進一步研究了該菌株發酵液對多種植物病原真菌的抗菌活性及發酵液中抗菌物質對熱、紫外線以及pH值的穩定性，以便為S.corchorusiiAUH-1菌株的進一步開發利用提供理論基礎，并為該菌株發酵液中抗真菌組分的分離純化、結構測定及加工儲藏等提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試菌株 黃麻鏈霉菌（Streptomyces corchorusii）AUH-1菌株：由本實驗室自行分離篩選獲得，甘油凍存管保存。

供試植物病原真菌：水稻紋枯病菌（Rhizoctonia solani）、西瓜枯萎 病菌（Fusarium oxysporumf.sp.

niveum）、葡萄座腔病菌（Botryosphaeria dothidea）、棉花枯萎病菌（Fusarium oxysporumf.sp.vasinfectum）、煙草黑脛病菌（Phytophthora parasitica var.nicotian

ae）、棉花黃萎病菌（Verticillium dahliae）、辣椒疫病菌（Phytophthora capsici）、黃瓜枯萎病菌（Fusarium oxysporumf.sp.cucumerinum）均由本實驗室保存。

1.1.2 培養基 指示菌培養基：（1）PDA培養基：馬鈴薯 200 g，葡萄糖 20 g，瓊脂 15 g，蒸餾水1 000 mL，pH值自然。（2）高氏一號培養基：可溶性淀粉 20 g，NaCl 0.5 g，K2HPO40.5 g，MgSO40.5 g，FeSO40.01 g，瓊脂 15 g，蒸餾水 1 000 mL，pH 7.2-7.4。

發酵培養基：蔗糖40 g，玉米淀粉 20 g，玉米漿 20 g，（NH4）2SO42 g，KH2PO41 g，MgSO41 g，MnSO40.01 g，ZnSO40.01 g，H2O 1000 mL，pH 7.2-7.4。所有培養基在121℃滅菌30 min備用。

1.2 方法

1.2.1 發酵粗提液的制備 黃麻鏈霉菌AUH-1新鮮斜面用1×2 cm規格的接種鏟挖菌塊，接入發酵培養基中（裝液量：100 mL/500 mL三角瓶），在28℃、180 r/min搖床培養5 d，收集發酵液，加入2倍體積工業酒精浸提48 h，離心，取上清液經減壓濃縮至酒精蒸干，濃縮液用0.22 mm無菌微孔濾膜過濾，即為發酵粗提液，存于4℃冰箱，備用。

1.2.2 發酵粗提液抗真菌活性測定 采用抑制菌絲生長速率法，將各指示菌株接種至PDA平板上，在28℃下培養7 d，用直徑為6 mm打孔器打取菌落邊緣菌塊作為接種物，接種至含有發酵粗提液的PDA平板上，以含等量無菌水的PDA平板為對照，培養48 h后采用十字交叉法測定菌落大小，按公式算出菌絲生長抑制率。

1.2.3 發酵粗提液中抑菌活性物質穩定性測定 溫度穩定性：取10 mL發酵粗提液放入50 mL離心管內，分別置于60、70、80、90、100、115和121℃條件下處理30 min。以水稻紋枯病菌作為指示菌，設無菌水為對照，每處理重復3次。參照1.2.2方法測定其抑制率，根據抑制率變化情況來確定其熱穩定性。

紫外穩定性：吸取發酵粗提液5 mL至無菌培養皿中，敞口放置在距15 W紫外燈30 cm處，在此條件下分別處理5、10、20、30、40和50 min后將發酵液轉移至1.5 mL離心管內。紫外穩定性的菌絲生長抑制率測定方法同上。

酸堿穩定性：取10 mL發酵粗提液至50 mL離心管中，用1 mol/L的NaOH和1 mol/L的HCl調整發酵液 pH值至1.0、3.0、5.0、7.0、9.0、11.0，室溫下靜置過夜，然后將發酵液pH值調回其原始pH 5.17。酸堿穩定性的菌絲生長抑制率測定方法同上。1.2.4 數據分析 采用Microsoft excel 2016進行數據整理，origin 9.0和DPS 7.05進行作圖和差異顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果

2.1 發酵粗提液抗真菌活性

用抑制菌絲生長速率法測試S.corchorusiiAUH-1菌株發酵粗提物對供試植物病原真菌的抑制作用，結果如表1和圖1所示。S.corchorusiiAUH-1菌株發酵粗提物對8種植物病原真菌都有不同程度的抑制作用，其中對西瓜枯萎病菌、煙草黑脛病菌、水稻紋枯病菌以及辣椒疫病菌的抑制效率分別高達81%、78%、68%和67%以上，對葡萄座腔病菌、棉花枯萎病菌、棉花黃萎病菌和黃瓜枯萎病菌的抑制效果較差，但抑制率也達到24%以上。因此，該菌具有廣譜的抗真菌活性。

表1 黃麻鏈霉菌AUH-1發酵粗提液抗植物病原真菌的生測結果

2.2 發酵粗提液中抑菌物質的穩定性

2.2.1 溫度穩定性 溫度對黃麻鏈霉菌AUH-1發酵粗提液抑菌活性物質穩定性的影響如圖2所示。在60℃以上溫度進行熱處理，均會降低發酵粗提液中抗真菌活性物質的抑菌活性。其中，60-80℃熱處理下的水稻紋枯病菌抑制率差異不顯著，抑菌率值保持在53.64%-57.47%之間。進一步提高熱處理溫度，黃麻鏈霉菌AUH-1發酵粗提液的水稻紋枯病菌抑制率出現顯著下降。值得注意的是，即使經100℃以上熱處理30 min，黃麻鏈霉菌AUH-1發酵粗提液仍保持一定的抗真菌活性，100、115和121℃三種溫度下的水稻紋枯病菌抑制分別為23.04%、5.29%和3.6%。由此可見，黃麻鏈霉菌AUH-1所產抗真菌活性物質具有較好的熱穩定性。

1，2：西瓜枯萎病菌對照和處理；3，4：煙草黑脛病菌對照和處理；5，6：水稻紋枯病菌對照和處理；7，8：葡萄座腔對照和處理；9，10：棉花黃萎病菌對照和處理；11，12：棉花枯萎病菌對照和處理；13，14：辣椒疫病菌對照和處理；15，16：黃瓜枯萎病菌對照和處理

2.2.2 紫外穩定性 用15W紫外燈近距離照射黃麻鏈霉菌AUH-1發酵粗提液后，抑菌活性變化情況如圖3所示。紫外照射對發酵粗提液中抗真菌活性物質抑菌活性的影響不大，即使經紫外照射50 min后，對水稻紋枯病菌的抑制率仍可達到51.31%。這說明，黃麻鏈霉菌AUH-1如果作為農用抗生素進行大田施用，能滿足室外日照條件的影響。

2.2.3 酸堿穩定性 如圖4所示，隨pH值的升高，黃麻鏈霉菌AUH-1發酵粗提液的抑菌活性呈先升高后降低的趨勢。當pH值為5時，水稻紋枯病菌的抑制率為41.08%，隨著pH值繼續升高，當pH值為11時，水稻紋枯病菌的抑制率從41.08%降至11.33%。對比不同pH值下的水稻紋枯病菌抑制率發現，堿處理更易造成黃麻鏈霉菌AUH-1發酵粗提液的失活。值得注意的是，當發酵粗提液不經任何酸堿處理時，水稻紋枯病菌的抑制率達到68.25%，反而顯著高于1、3、5、7、9、11的酸堿處理。由此可見，黃麻鏈霉菌AUH-1所產抗真菌活性物質不耐受酸堿。

3 討論

農用抗生素作為一種由微生物產生的抗菌活性物質，無論是施用到作物表面還是進入植物根際土壤，均易受到室外光照、溫度等外界條件的影響。目前，關于農用抗生素酸堿、熱、紫外等處理下的穩定性研究已有大量報道，而且多種抗生素物質展現出了良好的穩定性。趙娟等［12］從極端沙漠環境分離篩選到一株高活性拮抗放線菌XJ93，通過室內殺菌活性測定發現其具有較廣譜的抗真菌活性，發酵液在80℃及以下溫度處理1 h仍保持較高的抑菌活性（63.51%-70.72%），在pH為1和13條件下，抑制率仍達到45%以上，并且對可見光和紫外光具有較好的穩定性。

黃麻鏈霉菌（S.corchorusii）代謝產物的生物活性在近幾年才被發現并開始研究。楊敬輝、陳宏州等［10，13］發現其活性物質對草莓枯萎病菌及水稻紋枯病菌具有抑制效果。據吳翔等［14］報道，其活性物質對纖維素也具有一定的降解能力。Adinarayana等［15］的研究表明，其代謝所產抗生素拒霉素（Resistomycin）和特曲霉素D（Tetracenomycin D）對人體癌細胞具有一定的抗腫瘤活性。

本研究通過抑制菌絲生長速率法測定了S.corchorusiiAUH-1的抗真菌活性，實驗結果表明，S.corchorusiiAUH-1粗提液對8種植物病原真菌均具有不同程度的抑制作用，具有廣譜的抗真菌活性，尤其是對西瓜枯萎病菌的抑制作用最為強烈，抑制率達81.81%，另外對煙草黑脛病菌、水稻紋枯病菌及辣椒疫病菌的抑制效率也高達65以上。由于供試的植物病菌真菌數量較少，因此暫不能確定其粗提液對未測試的病原真菌有無抑菌活性，且關于其抑菌機制還有待進一步研究。此外，本實驗只對病原真菌在室內條件下進行離體生測，而對其在大田試驗中的防效是否理想也需要進一步驗證。

本研究以水稻紋枯病菌為指示菌，對S. corchorusiiAUH-1粗提液活性物質穩定性進行測定。結果表明，其所產抗真菌活性物質對酸堿敏感，但是具有良好的熱穩定性和紫外穩定性，為該菌活性物質分離純化及產品的加工與應用提供一定的理論依據。由此可見，黃麻鏈霉菌AUH-1具有開發出生物農藥的良好應用前景，可滿足室外日照、溫度等外界環境條件的變化，而保持較好的抗植物病原真菌效果。

4 結論

以水稻紋枯病菌為指示菌，探究了黃麻鏈霉菌AUH-1菌株發酵液的抗真菌活性，以及溫度、紫外線和pH等理化因素對其所產活性物質穩定性的影響，結果發現其對8種植物病原真菌都有不同程度的抑制作用，具有廣譜的抗真菌活性，且存在良好的熱穩定性和紫外穩定性。