生防微生物【高级教育】

1、第三章 生防微生物,吴云锋,1,古柏文档,第一节 根际微生物,2,古柏文档,1微生物 微生物作为农业生态系中必不可少的成员，广泛分布于土壤、根际、根表、根内，及地上部分各种器官的表面和内部。 根际（rhizosphere）： 也称为根围、根圈、根域，是指土壤中紧密环绕根的区域。 根际微生物（rhizosphere microorganisms）： 由于植物根系经常向周围的土壤分泌各种外渗物质，因此，在根际活动着大量的微生物，由于根围微生物多而活跃，构成了根围特有的微生物区系，根际微生物以无芽孢杆菌居多,3,古柏文档,2. 分布 土壤具有微生物生长繁殖所需要的一切营养物质及各种条件，因此土壤是微

2、生物良好的生活场所，有“微生物的天然培养基”之称。 地球上最早的居民是微生物。 无论是繁华的现代城市、富饶的广阔田野、还是人迹罕见的高山之巅、辽阔的海洋深处，从1万米深、水压高达1140个大气压的太平洋底到8.5万米高的大气层；从炎热的赤道海域到寒冷的南极冰川；从高盐度的死海到强酸和强碱性环境，到处都有微生物,4,古柏文档,地球表面存在大量的微生物,5,古柏文档,土壤微生物（Soil microbe,6,古柏文档,温泉水微生物,Animals,Plants,7,古柏文档,水体微生物,8,古柏文档,雪域高原微生物,9,古柏文档,苏联)东方号站,南极冰川微生物,10,古柏文档,Bacteria i

3、n Antartic ice cores,Mine Drainage 矿山水,11,古柏文档,12,古柏文档,假如把地球演化到今天的历史浓缩到一天，地球诞生是24小时中的零点， 地球诞生 零点， 地球的首批居民-厌氧性异养细菌 早晨7点钟 好氧性异养细菌 午后13点左右， 鱼和陆生植物 晚上22点； 人类 一天的最后一分钟才出现,1 首批居民 厌氧性异养细菌,好氧性 异养细菌,4 人类,3 鱼和 陆生植物,13,古柏文档,尽管人类对微生物的利用已有几千年的历史，现代微生物学也经历了一个多世纪的发展，但至今，为人们所认识的微生物种类仍仅占自然界中微生物总数的1%5%，人类生产和生活中开发利用的则

4、更少。因此，微生物可能是地球上最大的、尚未有效开发利用的自然资源。 目前已知的细菌不足6000种（估计在30000种以上），真菌不足80000种（估计在1500000种），目前为人类所了解的数目约占总数的5；仅有约1%保存于世界各地菌种中心，并被开发利用,14,古柏文档,一个国家对生物资源掌握得越多、研究得越深入、利用得越充分，就越能掌握自己国家的未来发展。科学家们普遍相信，至少20%以上的昆虫肠道系统或体内均可分离出多种单一宿主的绝对寄生微生物。因此，在昆虫种类数目未清楚前，所有微生物种类的数量都可能被低估。随着人类对生命过程认识的加深，生物技术已成为实现社会可持续发展的最有潜力的技术手段。

5、当前的生物技术以微生物技术为核心，在环境整治、可再生能源生产和人类健康保障等方面正发挥着不可替代的作用。微生物的生存环境和生命策略的多样性，使之成为人类寻求解决环境、能源和健康等问题的最佳材料。 据估计，发达国家微生物产品的年产值约占国民生产总值的6%10%，每年仅向全球药业市场提供的原材料就有500亿美元而；在中国，其产值目前约占3,15,古柏文档,植物根系 PLANT ROOTS,植物残体 PLANT RESIDUES,植物 PLANTS,Bacteria,Fungi,微生物 Microbial,原核生物 Protozoa 线虫 nematodes,植物生长与微生物活动的关系,16,古柏文

6、档,微生物根系活动MICROBIAL ACTIVITY Parent material, time, topography, climate, vegetation, fauna,植物根系 PLANT ROOTS,植物残体 PLANT RESIDUES,植物 PLANTS,Bacteria,Fungi,微生物 Microbial,原核生物 Protozoa 线虫 nematodes,17,古柏文档,3类群 （1）土壤中生活的生物： 土壤微生物 微小的植物 动物等。 （2）土壤微生物的种类（ major groups of soil microorganisms）： 主要有6种。 细菌Bacte

7、ria 真菌Fungi 放线菌Actinomycetes 病毒Viruses 线虫Nematodes 酵母Yeast,18,古柏文档,其它生物还有： 藻类Algae 原生动物Protozoa 螨类Mite Populations contributes to development of the total community These groups + higher animals interact in soil to catalyze the biogeochemical processes occurring therein 土壤微生物种类繁多，数量极大，其中以土壤表层或耕作层中及植

8、物根附近微生物数量较多。 土壤越肥沃，微生物种类和数量越多。 根际微生物的种类受植物的种类和植物的发育阶段所影响,19,古柏文档,土壤微生物数量(Amount of soil microorganisms): Bacteria： exists in soil at densities of 108 to 109 colony-forming units per g dry soil Actinomycete: 107 to 109 propagules per g dry soil Fungal and Protozoan: 106 propagules each per g dry soil

9、,20,古柏文档,1） 细菌 土壤中数量最多的微生物。 占土壤微生物总量的70%90， 田间土壤中一般为106108个/cm3， 其中上层15厘米的土壤中，细菌鲜重为15003700公斤/公顷,21,古柏文档,土壤细菌soil bacteria,革兰氏阳性菌Gram + 节杆菌属Arthrobacter 芽胞杆菌Bacillus 梭菌属Clostridium,革兰氏阴性菌Gram- 假单胞菌Pseudomonas 根瘤菌Rhizobium, （大豆根瘤菌Bradyrhizobium japonicum） 固氮菌Azotobacter 亚消化单胞菌Nitrosomonas 硝化甘油菌Nitrob

10、acter 农杆菌Agrobacterium,22,古柏文档,2. 大肠杆菌Escherichia coli,1. 芽孢杆菌Bacillus subtilis,3. 棒状杆菌Corynebacterium,细菌种类,23,古柏文档,杆状菌Bacillus,梭菌属Clostridium,内生芽胞杆菌Endospore-bearing bacteria,24,古柏文档,4. 假单胞菌Pseudomonas aeruginosa,5. 阴沟肠杆菌Enterobacter cloacae,25,古柏文档,Bordetella pertussis,乳酸菌Lactobacillus,26,古柏文档,链球菌

11、Streptococcus sobrinus,葡萄球菌Staphylococcus,葡萄球菌Staphylococcus,螺原体Spirillum Borrelia burgdorferi,27,古柏文档,28,古柏文档,蓝藻细菌Cyanobacteria,29,古柏文档,2） 放线菌 是土壤中另一类主要的微生物类群，数量仅次于细菌，占微生物区系总量的1314%。 放线菌多存在于偏碱性的土壤中，大部分土壤放线菌属于链霉菌科的三个属： 链霉菌属（Streptomyces） 小单孢菌（Micromonospora） 诺卡氏菌属（Nocardia） 土壤或根围中的链霉菌大多数种都归于链霉菌属。放线菌

12、虽然数量比细菌少，但由于其菌丝体的体积比单个细菌大几十倍甚至几百倍，所以在土壤中的生物量也相近于细菌,30,古柏文档,放线菌Actinomycetes,31,古柏文档,3） 土壤真菌 数量排第三位。土壤中的真菌各种类型都有，以半知菌类为最多，主要分布于土壤表层中,32,古柏文档,真菌和细菌（Fungi and bacteria,Culturable and unculturable,Fungi,bacteria,33,古柏文档,有机营养型或异养型微生物：只利用现成有机物质的微生物。 无机营养型或自养微生物：一些靠二氧化碳和碳酸盐自食其力的微生物。 微生物具有极强的抗热、抗寒、抗盐、抗干燥、抗酸

13、、抗碱、抗缺氧、抗压、抗辐射及抗毒物等能力,34,古柏文档,微生物的呼吸： 有的喜欢吸氧气，是好氧性的； 有的则讨厌氧气，属于厌氧性的； 还有的在有氧和无氧环境下都能生存，叫兼性微生物。 （4）藻类 由于藻类主要是自养型，所以它同腐生物的竞争力较弱，在根围的数量较低。土壤中的藻类数量远远少于上述各类。 主要有：绿藻、硅藻等。 土壤中的原生动物都是单细胞异养型的，主要是纤毛虫、鞭毛虫、根足虫等，次要是纤毛虫、鞭毛虫、根足虫等,35,古柏文档,36,古柏文档,相互作用 Complexity Interactions,37,古柏文档,The lichen Peltula,Unidentified l

14、ichen,Microcoleus vaginatus,地木耳Nostoc,与地衣共生藻类,38,古柏文档,4作用 根据对植物的作用，根际微生物(rhizosphere)分为： 3类 （1）有害微生物：占8%15% （2）中性微生物：占80%90% （3）有益微生物：占2%5% 有益微生物的种类包括： 共生物：根瘤菌、某些放线菌和菌根真菌。 腐生物：它们有些促进对矿质营养的吸收和利用，或者产生激素促进植物生长，或者可抑制寄生和非寄生病原菌的微生物。由于这类能直接或间接地促进植物生长的细菌又被称为根际促生菌Plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR。 有些

15、生防菌能减轻病害，故称为根围促健菌Plant health-promoting rhizobacteria，PHPR,39,古柏文档,PGPR细菌包括： 假单胞杆菌属(Pseudomonas)：荧光假单胞菌 土壤杆菌属(Agrobacterium) 欧文氏杆菌属(Erwinia) 伯克氏杆菌属(Burkholderia) 芽孢杆菌属(Bacillus)。 沙雷氏菌(Serratis spp.) Arthrobactor Alculigenes Rhizobactium 20多个属的根围细菌。 放线菌 木霉菌,40,古柏文档,PGPR的作用： （1）定殖于植物根系, 优先占领根际； （2）抗生素

16、、嗜铁素等直接作用于病原菌，抑制根际有害微生物（DRMO）。 PGPR能抑制DRMO产生氰化物，从而促进马铃薯的生长发育, 多年连作效果更为明显。PGPR海洋放线菌MB 97和海洋细菌BAC 9912 , 则能抑制大豆紫青霉菌产生毒素Rubratoxins，MB97还能产生刺激大豆生长的次级代谢产物, 克服大豆连作障碍, 从而促进重茬大豆的生长发育, 提高大豆的产量和品质。 （3）产生IAA等植物生长调节剂，促进植物生长发育； （4）诱导植物抗病性（ISR,41,古柏文档,根分泌物 Root exudates,根际/根表 rhizosphere/rhizoplane,42,古柏文档,在植物根际

17、微生态系统中，植物有益微生物和有害微生物是相互制约的。 土壤微生物可以降解土壤中的有机成分，先将有机质降解成腐殖质，然后变成各种化合成分，最终变成基本的土壤成分。 有机物是土壤微生物生存的必要条件，各种各样的有机物在土壤中生存、繁衍和死亡,43,古柏文档,大多数根际、根表细菌很活跃 Most bacteria in the rhizosphere/rhizoplane are active,根尖Root tip,根毛Root hair,根内微生物,44,古柏文档,5影响因素 由于土壤具备里各种微生物生长发育所需要的营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度等条件，所以土壤是微生物生活的良好环境。

18、（1）土壤质地 土壤质地：包括土壤的物理结构及其理化性状。 耕作土壤：矿物质占95以上，有机质占5。 我国南方的红壤土、黄壤土以及高山地区灰化土、森林土均为碱性土，其余广大地区为中性土。沙漠地区多为碱性土。 微生物的原生质的pH接近中性，大部分微生物在中性条件下生长良好。 土壤细菌、放线菌在中性偏碱土壤中生长良好，pH5以下停止生长。 真菌喜欢在弱酸性土壤中生长， pH约为3.0，真菌占优势。真菌在偏碱土壤中停止生长或死亡,45,古柏文档,土壤组成,46,古柏文档,微生物活动Microbial activity,Plant cover,47,古柏文档,48,古柏文档,49,古柏文档,The m

19、anner in which soil particules are assembled in aggregate forms,Aggregates are the products of the，interactions of the soil mineral components,the microbial and plant communities, and of the soil ecosystem history,Structure,50,古柏文档,2）植物种类 植物种类的影响植物分泌物或挥发物质的差异，现在已形成了一门“化学生物群落学”来专门研究植物、分泌物或挥发物与生物群落之间的

20、关系。 （3）土壤微生物互作 抑制病害的发生 刺激病害的发生,51,古柏文档,第二节 放线菌 Actinomycetes,52,古柏文档,一、生物学,1定义 放线菌（actinomyces）是一类介于细菌与真菌之间的单细胞原核微生物，所以在Bergeys Manual of Systematic Bacteriology. Vol.4 上归在分枝菌纲(Actinomycetes)。菌丝纤细、分枝，从一个中心向周围呈放射生长，故称为放线菌,53,古柏文档,放线菌（Actinomycetes）形态,2菌丝形态 放线菌菌丝：直径与细菌相似，小于1微米，菌丝细胞的结构与细菌基本相同，形态比细菌复杂。

21、细胞核：无核膜，多数能形成分生孢子,54,古柏文档,放线菌（Actinomycetes）形态,55,古柏文档,根据菌丝形态和功能的不同，放线菌菌丝可分为三种: 基内菌丝(Substrate mycelium） 气生菌丝(Aerial mycelium) 孢子丝(Reproductive mycelium) 基质菌丝：专管吸收营养; 气生菌丝：作为放线菌成长发育标志的。 孢子丝：放线菌长到一定阶段便开始产生孢子，先在气生菌丝的顶端长出孢子丝，等到成熟之后，就分裂出成串的孢子。 孢子：形状有球形，卵圆形，可以随风飘散，遇到适宜的环境，开始吸水，萌生成新的放线菌,56,古柏文档,链霉菌的一般形态,链

22、霉菌菌丝,57,古柏文档,链霉菌属（Streptomyces）蓝色亚群（Gyaneus,链霉菌属（Streptomyces）黄色亚群（Flavus,58,古柏文档,链霉菌属（Streptomyces），粉红孢类群（Roseoporus）弗氏亚群亚群（Fradiae,59,古柏文档,3菌落形态 放线菌生长较慢，菌丝从平板底层开始生长，呈放射状，菌丝相互交错缠绕形成质地致密的小菌落。 菌落表面粗糙干燥粉状，不透明、难以挑取。 菌落颜色鲜艳，有白色、粉色、灰色、紫色等。放线菌在固体培养基上形成与细菌不同的菌落特征，当大量孢子覆盖于菌落表面时，就形成表面为粉末状或颗粒状的典型放线菌菌落。 由于基内菌丝

23、和孢子常有颜色，使得菌落的正反面呈现出不同的色泽,60,古柏文档,放线菌Actinomycetes,放线菌的菌丝形态光镜照片,61,古柏文档,质地: 致密、干燥、多皱、小而不蔓延、不挑起，表面有放射状沟纹。 形状：随菌种不同有两类： (1)产生大量分枝状菌丝的菌种： 如链霉菌（Strptomyces）形成与培养基结合较紧的菌落，不易挑起或整个挑起。 (2)不产生大量菌丝的菌种： 如诺卡氏菌属（Nocardia）形成的菌落呈粉质，挑之易碎,62,古柏文档,放线菌的菌落特征 A：诺尔斯氏链霉菌 B：皮疽诺卡氏菌 C：酒红指孢囊菌 D：游动放线菌 E：小单胞菌 F：皱双孢马杜拉放线菌,63,古柏文档

24、,4生活习性 分布：广泛分布于自然界，多见于土壤中。较干燥、微碱性和有机质丰富的土壤是放线菌的主要习居场所。估计每克土壤中约含放线菌孢子107个。多数情况下，泥土中散发出的“泥腥味”就是由放线菌中链霉菌产生的土腥素造成的。 除少数厌氧或兼性厌氧的寄生菌外，大多数是好气性的腐生菌，属于化能异养。其种类繁多，代谢功能各异，是具有巨大实用价值的一类微生物,64,古柏文档,5繁殖 放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性分子孢子方式和菌丝断裂成片段进行无性繁殖。 一种方式先在气生菌丝的尖端生长出孢子丝，成熟后分裂出成串的分生孢子或孢囊孢子散落在适宜环境里发芽形成新的菌丝体；放线菌能像真菌那样形成分枝菌丝，

25、并在菌丝末端产生外生的分生孢子，有些种类甚至形成孢子囊。 另一种方式是菌丝体的无限伸长和分枝，在液体振荡培养（或工业发酵）中，放线菌每一个脱落的菌丝片段，在适宜条件下都能长成新的菌丝体，也是一种无性繁殖方式,65,古柏文档,放线菌的繁殖方式图,66,古柏文档,应用： 产生大量的、种类繁多的抗菌素； 产生酶类、维生素； 一些放线菌有固氮能力； 放线菌在自然界物质循环中也起着重要作用，由于它们具有较强的分解复杂有机物的能力，对于土壤肥力的提高也有重要作用。 危害： 只有极少数放线菌对人类构成危害，某些放线菌（ Actinomyces ）菌种引起动物放线菌病（皮肤、脑、肺和足部感染），某些诺卡氏菌属

26、（Nocardia ）引起人和动物的诺卡氏菌病； 少数放线菌能引起植物病害。如马铃薯疮痂病,67,古柏文档,1898年德国的Globing 从土壤中分离出第一株放线菌以来，至今有百年历史。瓦克斯曼研究土壤微生物时发现放线菌中含有链霉素，为世界上的肺结核及脑膜炎患者带来了福音。 1952年他和另外一位科学家荣获诺贝尔医学生理奖。 目前4000多种抗菌素中三分之二是由不同的放线菌产生,二、放线菌的分离,68,古柏文档,1. 分离培养基 高氏一号培养基 秸秆腐解琼脂培养基 玉米粉琼脂培养基 黄豆粉琼脂培养基。 玉米粉琼脂培养基上分离的放线菌数量及种类均最多，细菌数量最少。 黄豆粉琼脂培养基上有抑菌圈

27、，易挑菌。 采用玉米粉琼脂培养基和黄豆粉琼脂培养基两种培养基，就可以从土壤中分离到绝大部分放线菌（种类和数量），能充分地反映土壤中的放线菌数量,69,古柏文档,2.土壤样品预处理方法 （1）6%酵母膏能够强烈抑制真菌的生长，但是不能减少细菌的污染； （2）0.05%SDS（5mmol/L磷酸缓冲液配制）能够强烈抑制细菌的生长，放线菌出菌率较前者高但是依然有真菌的污染存在； （3）重铬酸钾强烈抑制真菌生长，对细菌也有一定有效的抑制作用，使用后放线菌出菌率低,70,古柏文档,4）6%酵母膏和0.05%SDS混合处理，再加土样风干10d能够完全抑制真菌的污染问题，大量降低细菌的出菌率，不影响放线菌的

28、筛选。 采样后4条件下贮藏1个月后的土样进行同样预处理的分菌效果，是细菌菌落数显著增加，尤其是未经风干土样，细菌、真菌菌落连成一片，已无法挑菌,71,古柏文档,1土壤中放线菌的种类 1943年链霉素的发现及其医药上的巨大作用，促进了放线菌分类的发展。目前有放线菌80多个属，仅链霉属就有1000多个种和变种。 a. 链霉菌（Streptomyces canescens），也称“灰色链丝菌”。放线菌类的一个大属。约有800种左右。 其基质菌丝不断裂，气生菌丝分化成直的、弯曲的或螺旋状的孢子丝，顶端生很多分生孢子。菌落较小而致密，不易挑取，表面呈粉状，有多种颜色。 许多种类：可产生抗菌素，如链霉素、

29、四环素、红霉素、卡那霉素、春雷霉素、阿维菌素等； 有些：可生产蛋白酶、葡萄糖异构酶。还可以用于制造菌肥，如“5406”抗生菌肥料等,三、种类与分类依据,72,古柏文档,链霉素 Streptomycin,四环素 Tetracycline,73,古柏文档,b. 金霉菌（Streptomyces aureofaciens），亦称“金色链霉菌”。 以在固体培养基上产生金黄色色素而得名。 抗菌素工业上用以生产金霉素。 c. 土霉菌（Streptomyces rimosus），亦称“龟裂状链霉菌”。 菌落呈皱状裂纹。 抗菌素工业上用以生产土霉素(地霉素)。 d. 小单孢菌（Micromonospora），

30、放线菌的一个属。 只在基质菌丝末端产生单个分生孢子，不形成气生菌丝。菌落很小。 如产生庆大霉素的棘状小单孢菌和紫色小单孢菌等,74,古柏文档,e. 诺卡氏菌属（Nocardia） 利福霉素、诺卡杀菌素（Nocardicins,利福霉素 Rifamycin,75,古柏文档,2分类依据 经典分类 （1） 形态特征 基内菌丝体的发育程度 有无气生菌丝体和孢子、孢囊、菌核以及其它结构， 孢子链、孢子、孢囊、孢囊孢子的形状、大小、数目等； 各类繁殖体是否有能游动的鞭毛以及鞭毛的位置,76,古柏文档,2）培养特征 基质菌丝和气生菌丝的颜色一向是分类重要特征，70年代微生物所编的链霉菌鉴定手册中，主要就是根

31、据这二者区分的。 60年代后期到70年代初发表的国际链霉菌计划（ISP），以和气生菌丝颜色为主，基质菌丝和可溶色素的颜色为副。新增加的色素对酸碱度是否敏感的方法，极具鉴别价值。 为了观察形态和培养特征，国际链霉菌计划只采用4种培养基： 甘油天门冬素琼脂 无机盐淀粉琼脂 酵母精麦芽糖琼脂 燕麦粉琼脂。 还必须辅以蔗糖硝酸盐（查氏）琼脂，葡萄糖天门冬素琼脂，苹果酸钙琼脂，营养琼脂等，最好还需接种到高氏合成1号琼脂，伊莫松琼脂，马铃薯块上，才能充分观察到某些菌的特征,77,古柏文档,3）生化特征 最初所测定的几个酶的活性上，如明胶液化、牛奶凝固和胨化、淀粉水解、纤维素分解、硝酸盐还原、蔗糖转化等。

32、在链霉素属各个种的鉴定中，对于其是否能够在有机培养基内产生黑色素越来越受重视。 国际链霉菌计划规定用胰胨酵母精培养液测定产生黑色素的能力； 用酪氨酸琼脂测定是否产生酪氨酸酶； 用蛋白胨酵母精铁琼脂测定是否产生硫化氢，但这三者的反应时常并非总是一致的,78,古柏文档,对于氮源的利用，逐渐成为比可少的测定项目。 测定碳源种类较多，有时竟达20多种。 国际链霉菌计划规定9种碳源：以 D-葡萄糖为阳性对照，再加上L-阿拉伯糖、L-鼠李糖、D-果糖、蔗糖、棉子糖、DL-肌醇和甘露醇。实践证明，由这几种碳源所反应的碳源谱时常相同，有必要再加一些碳源，如半乳糖、乳糖、麦芽糖、甘露糖、蜜二糖、松三糖、淀粉、菊

33、糖、甘油、卫矛醇等才能显示不同菌种碳源利用的差异,79,古柏文档,4） 生态条件 主要是好气与嫌气、腐生与寄生、中温与嗜温（少数嗜低温）以及对酸碱度（PH）的要求。 绝大部分放线菌都是好气的，只有放线菌属的几个种和小单孢菌属的个别种是嫌气的；绝大部分放线菌是腐生的，只有几个放线菌属的几个种，分枝杆菌属的许多种、诺卡氏菌属少数种以及嗜皮菌等是寄生的，其中几种链霉菌能够寄生再植物上,80,古柏文档,5） 放线菌的化学分类 在传统分类学中形态学是很好的分类特征。从20世纪60年代初期开始，Lechvaliev等放线菌分类学家进行了化学分类学的研究，建立了一套放线菌细胞组分的化学分析方法，从而逐步打破

34、了传统的分类概念，奠定了化学分类的基础，使放线菌分类学的内容从表观水平，深入到了细胞水平,81,古柏文档,A. 细胞壁化学组分 放线菌的细胞壁是由肽聚糖胞壁酸、多糖等高分子组成。 肽聚糖四肽三位往往含特异氨基酸，不同种放线菌的肽聚糖中，这个位置的氨基酸不同，Lechevalier 等用纸层析法分析了大量放线菌株细胞壁化学组分，按所含氨基酸种类分型，按全细胞糖型分为4个型，这以成为确定放线菌种属必不可少的手段,82,古柏文档,磷酸脂是位于细菌、放线菌细胞膜上的极性物质，不同属的菌磷酸质组成不同，它是鉴别属的重要依据之一。 分类上重要的磷酸脂有：磷酸酰乙醇氨（PE）、磷酸酰甲醇乙醇氨（PME ）、

35、磷脂酰胆碱及含有葡萄糖氨未知结构的磷酸脂,83,古柏文档,B. 醌 醌是细胞原生质上的组分，在电子传递和氧化磷酸化中起重要作用。放线菌的醌有泛醌（辅酶Q）和甲萘醌等。甲萘醌的侧链由不同长度的异戊烯基单位所构成，异戊烯基单位的长度及氢饱和度在不同的属中是不同的，因此，可以作为分类的特征之一,84,古柏文档,C. 枝菌酸 枝菌酸及其他脂类是细胞膜的重要组成部分。根据枝菌酸的有无将不含枝菌酸的诺卡氏菌里划分出来，并结合其他指标建立了无枝菌酸属和拟无枝菌酸属。对于既含枝菌酸细胞壁又是IV型的诺卡氏菌、分枝杆菌以及非常接近细菌的棒杆菌，用枝菌酸分析方法可以明确的分开。因此，枝菌酸的测定是研究诺卡氏放线菌

36、分类中必不可少的化学指标,85,古柏文档,D. 脂肪酸 脂肪酸以脂的形式存在于磷脂蛋白、脂多糖、磷壁酸脂中，其中一些细胞膜的组成部分。放线菌的脂肪酸分为6类，它们的脂链长度在不同的菌中不同，根据侧链脂肪酸有无ANT/ISO系统与是否为7碳烷，把磷酸中的脂肪酸分为4个类型，放线菌肪酸的类型不同,86,古柏文档,E. 化学分类系统存在问题及发展趋势 从每种化学分类的鉴定内容看，都是由一组数据来决定种属的。在数据间由于缺乏定量的相关系，不同属得数据难以截然分开，从而造成分类上的混乱，给化学分类的实际应用造成困难。近年来，仪器分析方法越来越多的应用于化学分类研究，使定量化有发展。同时，不同学科的相互渗

37、透也会促进分类标准向合理化发展，从而形成公认得分类标准,87,古柏文档,6）放线菌的分子分类 自80年代分子生物学及遗传学的发展，许多学者又在分子生物学方面探索放线菌得分类。 a. DNA碱基分析 DNA内G+C含量摩尔百分比在细菌分类中很重要，在放线菌中由于百分数范围窄，各属重叠多，所以通常起辅助作用，但有时也有重要参考价值，常常以GCmol%的显著差异来纠正错误的种属划分,88,古柏文档,b. DNA-DNA(rRNA)分子杂交技术 研究表明: DNA-DNA(rRNA)分子杂交技术在种属水平上研究细菌、放线菌分类地位是一个强有力的手段，可以用来解决传统分类方法难以解决的问题,89,古柏文

38、档,c. 16SrRNA寡核苷酸编目分析 16SrRNA寡核苷酸编目分析法，是Worse等于本世纪70年代早期设计的用来研究原核生物进化关系的一种方法。该种方法应用于细菌、放线菌分类研究之后已取得了丰硕成果，除了发现生命的第三种形式古细菌（Archaebacteria） 之后，还对真细菌（Eubacteria）的亲源关系进行了系统的阐述,90,古柏文档,通过对放线菌不同菌种的寡核苷酸序列分析，它们的亲缘关系也日清楚GCmol%含量在55%以上的革兰氏阳性菌还包括双歧杆菌属和丙酸杆菌属两类厌氧菌，它们在放线菌分枝线上形成最早的分枝（SAB值分别为0.40和0.48）。 放线菌分为5个分枝： 第一

39、个分枝：包括节杆菌属、纤维单孢菌属、微球菌属、微杆菌属、短杆菌属和放线菌属； 第二分枝：以简单接杆菌属为代表； 第三分枝：是棒状杆菌及其相近菌株； 第四分枝：包括分之杆菌、诺卡氏菌、以及下列菌属的代表种，这些属是红球菌属、缠绕棒杆菌、石灰壤诺卡氏菌属、地嗜皮菌属、指孢囊菌属、小单孢菌属、小瓶菌属,91,古柏文档,我国中科院提出的分类系统 放线菌目包括6个科： 1. 嗜皮菌科：菌丝体多方向分裂为成叠的立方形细胞堆。 2. 弗兰克氏菌科：与植物共生，有菌丝体阶段。 3. 放线菌科：基内菌丝体分裂成杆菌或球菌状小体，大多厌气。 4. 键霉菌科：基丝不断裂，只有气丝形成的孢子链，好气。 链霉菌科包括三

40、个属： 链霉菌属(Streptomyces)：孢子丝直，钩状，螺旋形或轮生。有灰白链霉菌(S.canescens)、柠檬荧光链霉菌(S.citrecofluorescens)和极美链霉菌(S.pulcher)等。金霉菌（Streptomyces aureofaciens），亦称“金色链霉菌”。以在固体培养基上产生金黄色色素而得名。抗菌素工业上用以生产金霉素。 土霉菌（Streptomyces rimosus），亦称“龟裂状链霉菌”。菌落呈皱状裂纹。 钦氏霉属(Chainia )：形成菌核。 孢器放线菌属(Actinopycnidium)：形成分生孢子器。 5. 寡孢菌科：孢子单个或成短链。 6

41、. 游动放线菌科：形成孢束,92,古柏文档,链霉菌属分类原则 以形态特征为主，生理生化特征为副的分类原则。 形态、培养特征： 孢子丝形状 菌落形态 孢子堆颜色 气丝和基丝颜色以及可溶性色素有无等。 近年由于微生物分子生物学的渗透，放线菌分类出现由描述科学向实验科学发展的趋势，而现代技术尤其是电镜技术，生理生化技术，分子生物学的应用，促进了这一趋势并打破了传统的描述分类，建立了化学分类，分子分类，数值分类等新的标准，促进了分类学的发展,93,古柏文档,四、防治原理 1抗生素 井冈霉素有内吸性和治疗作用。井冈霉素具有强内吸作用,能很快被菌丝体吸收并在体内传导，从而保持它的优异防治效果。大多数农药均

42、为保护剂，而井冈霉素在水稻发病率15%时用药最为经济有效。15%以下发病一般不影响水稻的产量,发现病害后施药具有更好的经济性。 灭瘟素又叫“稻瘟散”、“布拉叶斯”，是一种从放线菌培养液中提取出来的抗生素，用于防治稻瘟病、稻胡麻斑病、水稻菌核病等,94,古柏文档,Erythromycin,b-lactam,Catalyzers,Enzymes,Inhibitors,Active compounds,95,古柏文档,2其它作用 放线菌的代谢产物几丁质酶（chitinase）是造成菌丝畸变、细胞质凝集和外溢的直接原因。 放线菌具有分解几丁质的能力，含有几丁质的土壤，灭菌后溶解病原真菌的能力消失，由于

43、真菌细胞壁的主要成份是几丁质，因此土壤中添加几丁质或有机质可促进放线菌大量繁殖，从而达到抑制土传病害的目的。 放线菌在植物根系分泌类似赤霉素的物质并能为植物根系直接吸收，促进了植物的生长,96,古柏文档,第三节 芽孢杆菌,一、概述 1. 概念 芽孢杆菌是一群好氧或兼性厌氧、产芽孢的G+杆菌的总称，其生理特征丰富多样。分布及其广泛，是土壤和植物体表根际的重要微生物种群。 2. 特点 由于芽抱杆菌能产生耐热性抗逆芽孢，这有利于生防菌剂的生产、剂型加工及在环境中存活、定殖与繁殖。芽孢杆菌生防菌剂在稳定性、与化学农药的相容性和在不同植物不同年份防效的一致性等方面，明显优于非芽孢杆菌和真菌生防菌剂,97

44、,古柏文档,3. 应用 应用芽孢杆菌防治植物病害的研究具有悠久的历史，枯草芽孢杆菌已经应用于生产实践。 美国有4株枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）生防菌株获得环保局（EPA）商品化或有限商品化生产许可证，它们是GBO3、MBI600、QST713和B. subtilis var.amyloliquefaciens FZB24。 我国利用芽孢杆菌防治植物病害的应用研究也达到了世界先进水平，开发出了一批优良的枯草芽孢杆菌如B916、B908、B3、B903、BL03、XM16，蜡样芽孢杆菌（B.cereus）菌株R2，短小芽孢杆菌（B.pumillus）A3和增产菌系列产品等,9

45、8,古柏文档,1998年辛玉成从苹果树体上分离得到的枯草芽抱杆菌Bacillus subtilisBL03菌株，经室内测定对苹果霉心病菌、炭疽病菌、红霉病菌和镰刀菌等10种病原菌的抑制效果均为100%。B-912对油桃和桃的褐腐病的进行防治试验，发现B-912对油桃和桃的褐腐病有显著的抑制作用。 1999年陈以仁从土壤分离获得枯草芽抱杆菌(Bacillus subtilis)菌株B-916对水稻纹枯病菌有较好拮抗作用的菌株,99,古柏文档,二、作用原理 芽孢杆菌的作用原理以抗生、竞争和诱导植物抗性为主。 1抗生 芽孢杆菌产生的拮抗物质主要是抗生素、抗菌蛋白（又称为芽孢杆菌素Bacilysin

46、）及挥发性抗菌物质,100,古柏文档,抗生素有以下三类。 （a）脂肽抗生素： Iturin家族脂肽抗生素，一般对真菌具有强烈拮抗作用，有B.subtlis合成的Iturin A、C，Bacillomycin L、D、F和Mycosubtilin等； Surfactin家族脂肽抗生素具有抗菌、抗病毒和生物表面活性剂作用，包括枯草芽孢杆菌产生的Surfactin、Esperins和B.licheniformis产生的Surfactant 86、Lichenysin AD； Fengycin是另一类抗真菌脂肽抗生素，包括B.subtilis产生的Fengycin A、B和B.cereus产生的Pli

47、pastatin,101,古柏文档,b）多肽抗生素： 芽孢杆菌多肽抗生素有线状、环状和分支状多肽抗生素3类， 线状抗真菌短肽抗生素： B.brevis产生的Gramicidin和Edeine。 环状多肽抗生素： B.brevis产生的Gramicidin S和Tyrocidine是。 分支环肽抗生素包括Polymyxin、Octapeptins和Bactracin，它们主要作用于细菌。 芽孢杆菌素（Bacilysin）是枯草芽孢杆菌Marburg168产生的2肽抗生素，是一个最简单的多肽抗生素；Azoxybacillin是B.cereus产生的，具有广谱抗真菌活性，其作用机制是通过转录水平抑制

48、真菌硫吸收（sulfate assimilate，SA）途径有关酶的合成，这是第一真菌转录特异的抑制抗生素，在医药上有重要的应用前景,102,古柏文档,c）其它抗生素： 线状聚酰胺物Zwittermicin A：在B.cereus和B.thuringiensis的很多菌株中都存在。对原核生物和真菌具有广谱抑菌活性，对Phytophthora和Pythium属病原真菌活性极强，并对Bt杀虫晶体蛋白具有协同增效作用,103,古柏文档,抗菌蛋白有以下几种： 芽孢杆菌产生的蛋白类抗菌物质主要有细菌素、细胞壁降解酶如几丁质酶和葡聚糖酶。 （a）细菌素：细菌素是细菌合成的对于其它微生物具有抗生作用的小分子

49、量蛋白质，芽孢杆菌能产生多种细菌素。 枯草芽孢抗菌产生的Subtilin和Subtilosin及巨大芽孢杆菌产生的Megacins对G+细菌具有很强的活性，枯草芽孢杆菌产生的Botrcidin AJ1316、Alirin B-1和6.9kDa小肽及Bacillus licheniformis M-4产生的M-4 Amoebicidal同时具有抗细菌和真菌作用,104,古柏文档,b）几丁质酶和葡聚糖酶： 许多病原真菌细胞壁含有几丁质和-1，3-葡聚糖。几丁质酶（chitinase）和-1，3-葡聚糖酶（glucanase）是植物病程相关蛋白，它们通过破坏病原真菌的细胞壁而具有抗菌防病的作用。 最早报道几丁质酶活性的微生物是芽孢杆菌B