拮抗微生物
拮抗微生物(英语:Antagonistic microorganism)是指一种能够导致其他生物(如细菌或昆虫)生长受阻甚至死亡的微生物[1]。
一部分拮抗微生物会产生有害代谢物质,例如抗生物质、酶等,直接杀死邻近生物。另有一部分拮抗微生物与病原菌竞争营养和生存空间,抑制病原菌的繁殖。小部分的拮抗微生物藉捕食、超寄生或微寄生破坏其他寄生物[2][3]。拮抗微生物普遍存在于土壤、根圈、植物组织、植物体表上[4],亦存在于人类肠道[5]。
生物实验
小鼠实验
给小鼠喂服具活性的鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella Typhimurium),若不施加仼何干预,约需十万个细菌方可使小鼠发病身亡。然而,若先给小鼠服用链霉素,小鼠肠道里的正常菌群会被杀死。其后再喂服伤寒沙门氏菌,仅需十个细菌已能令小鼠发病身亡[6]。由此可以得知正常菌群有拮抗微生物的作用,可以对抗鼠伤寒沙门氏菌[6]。
泥土实验
若将0.1%至10%的抑病土(supressive soil)接种给导病土(conducive soil),能使导病土获得疾病的抑制。因此可以总结泥土中存在拮抗微生物[7]。
例子
著名细菌
乳酸菌
乳酸菌可代谢产生如细菌素、有机酸、过氧化氢、胞外多糖(Exopolysaccharides)、铁载体和生物表面活性剂等抗菌物质,因而具有良好的抗菌活性[8]。乳酸菌还可通过糖发酵产生多种有机酸,主要包括乳酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸、丙酸以及苯乳酸等,均具有一定的抗菌作用[9]。此外,乳酸菌还可以产生其他抗菌物质,例如二氧化碳、丁二酮、脂肪酸等[10][11]。
链霉菌
链霉菌以其独特的代谢功能闻名,是活性天然产物的重要来源。这些天然产物的结构类型包括生物碱、聚酮、萜类、甾体、卤代物、聚醚类等。其中不少产物具生物活性,如抗菌、抗疟和抗寄生虫等[12]。1943年,赛尔曼·瓦克斯曼从灰色链霉菌中提取出链霉素,在医药和果树及蔬菜的细菌性防治有广泛应用。[13]
其他微生物
微生物 | 效果 | 方法 |
---|---|---|
乳杆菌 | 具有过氧化氢[6] | 治疗白色念珠菌引发的阴道炎[14] |
血链球菌 | 具有过氧化氢[6] | 对牙周可疑致病菌有拮抗作用[15] |
大肠杆菌 变形杆菌 肠球菌 |
产生抗菌素 | 抵抗引起痢疾和伤寒的志贺菌和伤寒沙门氏菌[6] |
拮抗酵母菌如: 假丝酵母、 克勒克酵母、 粘红酵母、 罗伦隐球酵母 |
以极快的繁殖速度竞争营养;且 | 可抑制果蔬青霉、灰霉、毛霉病等病变,包括梨黑斑病及柑橘青霉病[16] |
枯草芽孢杆菌 | 可以产生抗菌物质,抑制灰霉病、炭疽病等病原菌的生长 | 减少菊花茎腐病[2] |
淡紫拟青霉菌 | 抑制线虫繁殖 | 感染线虫的卵[17] |
荧光假单胞菌 | 可以诱导植物抗病性;或者代谢产生2,4-二乙酰基间苯三酚[18]、莫匹罗星[19]、β内酯抗生素[20][21] | 保护植物根部免受寄生真菌如镰孢菌和腐霉的感染[22] |
病毒
真菌
农业应用
有机作物病害防治
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6c/Plant_holobiont_as_a_complex_system.webp/210px-Plant_holobiont_as_a_complex_system.webp.png)
生物防治,旧的定义为借助仼何除人类外的生物体使病源菌的存活或活性降低,因而导致病原菌所引起的病害减少的状况。
现今的定义是指运用自然或人为的操作调整环境、寄主植物或拮抗微生物来促进一种或一种以微生物的活性,或大量导入一种或一种以拮抗微生物,使存在于寄生或休眠的病原之接触密度或致病能力降低的方法[2]。
在农业上,拮抗微生物可用作生物农药,防治病虫害,从而提高农业产量,并减少农药使用量[24]。部分拮抗微生物能诱导植物产生抗性。[7]
莲雾保护
多黏类芽孢杆菌(P. polymyxa)及Bacillus sp. LB5[注 1](为一种革兰氏阳性杆菌,有过氧化氢酶及氧化酶,会产生内生孢子[25])对莲雾果实病原菌具有强拮抗性。其通过抑制病原菌孢子发芽,造成菌丝孢子膨大变形。而对田间果树常使用的化学药剂具有强忍受性,有利于田间应用[4][26]。
对柑桔、水稻、烟草、芦荀、泥土、榆树、碗豆、大豆和番茄的保护
1948年,研究表明放线菌所产生的抗生素Musarin[注 1](C35H60O14N2)可以抑制尖孢镰刀菌古巴专化型,对抗香蕉株的巴拿马病[27]。
1950年代,科学家从金黄色链霉菌分离出四环霉素[28],其后用于柑桔立枯病的防治。
1958年,日本科学家住木谕介自灰产色链霉菌分离出一种新名为灭瘟素的新抗生素[29],用于水稻热病的防治。
1963年,日本科学家铃木三郎及矶野清由可可链霉菌(Streptomyces cacaoi subsp. asoensis)分离出保粒霉素(Polyoxins)[30],用于治疗水稻纹枯病、烟草白星病、及芦笋茎枯病[13]。
1982年,科学家发现Streptomyces longisporus [注 1]对泥土中的稻长蠕孢霉及茄链隔孢菌有抑制作用[31]。
1984年,大卫·戈特利布利用灰色链霉菌产生的杀假丝菌素防治荷兰榆树病。同年有科学家以吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus subsp. geldanus)产生的格尔德霉素防治因感染立枯丝核菌产生的豌豆根腐病。[32]
1989年,有生命科学家在温室中利用Streptomyces graminofaciens[注 1]发酵液防治番茄棘壳孢引起的蕃茄木栓化(corky root)及黄瓜黑色根腐病菌引致的胡瓜根腐病。[33]
注释
参见
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