荧光假单胞菌抗生性代谢产物的研究进展

吴 琼，王东凯，王 雷，曹涤非，李 瑶，黄国庆，薛佳莹，孙 尧，赵金海

(黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨 150020)



荧光假单胞菌抗生性代谢产物的研究进展

吴 琼，王东凯，王 雷，曹涤非，李 瑶，黄国庆，薛佳莹，孙 尧，赵金海

(黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨 150020)

荧光假单胞菌定殖在植物根际，主要靠噬铁素对Fe3+的竞争和抗生素产生的拮抗作用抑制病原菌的生长发育，保护植物体不受病菌危害。世界许多国家对荧光假单胞菌的抗病害能力及其菌株产生的多种活性物质，对多种病害有抑制作用均有报道，由此论述了荧光假单胞菌抗生性代谢产物的研究进展。

荧光假单胞菌；抗生性代谢产物；生物防治

在农作物的种植过程中，土传病害是一类重要的病害，引起土传病害的病原菌会侵染植物根部，从而造成重大的经济损失[1]。很多人会喷洒一些常规的化学农药来对抗农作物土传病害，取得了一定的效果，但会将残留污染留存在农作物中，伤害非靶标生物的同时，引起病原菌的抗药性。因此，科研人员十分关注生物防治的研究[2]。

一些土壤中的细菌滋生在植物根须周围抑制病害，这种有利于植物生长且对营养吸收有促进作用的细菌称为植物根际促生菌 (Plantgrowthpromotingrhizobacteria，PGPR)，它是存在于植物根际，对植物生长有促进和保护作用的生防菌，主要分为直接和间接作用。直接促生作用是指PGPR能直接合成某种供植物利用的化合物或帮助植物从环境中吸收某些营养物；间接促生作用是指PGPR能减轻或避免某种或几种病原微生物对植物的伤害[3-4]。

1 荧光假单胞菌中的抗生性代谢产物

能够代谢出10多种抗生性次级代谢产物的荧光假单胞菌是一种非常重要的植物根际促生菌，在生物防菌剂的生物防治及开发应用方面拥有巨大的前景[5]。荧光假单胞菌用来抑制植物病害的重要指标是代谢产生的抗生素。它们可以产生的抗生素有粘质酰胺(Viscosinamide)、1-羧基吩嗪(1-PhenazinecarboxylicacidPCA)[6]、卵菌素A(OomycinA)、藤黄绿脓菌素(Pyoluteorin，PLT)、氰化氢(HydrogencyanideHCN)、2，4-二乙酰藤黄酚(2，4-Diacetylphloroglucinol，DAPG)、绿脓菌素(Pyocyanin)、硝吡咯菌素(Pyrrolnitrin，Pm)等。所产生的这些抗生素都有一定的特异性和专一性，能够选择有性针对性地抑制植物病害[7-11]。

其中，1-羧基吩嗪为吩嗪类物质，作为电子载体在细胞内传递电子到定向细胞，使细胞内超氧化物自由基增加，使靶向细胞中毒、衰亡。硝吡咯菌素是一种氨基糖甘类的抗生性代谢产物，在浓度偏低时会破坏磷酸化的偶联机制，相反，在浓度较高时隔断黄素蛋白参与呼吸作用及阻碍细胞色素C中的电子迁移。藤黄绿脓菌素和2，4-二乙酰藤黄酚作为聚酮类代谢产物，具有一定的抗菌活性，这样的抗生素一般在较低的浓度下就可以阻止病原微生物的生长。

2 荧光假单胞菌中抗生性代谢产物的研究

Guuterson等人1986年首次从P.fluorescensHV37a菌株中克隆得到抗生素基因，之后各种能合成抗生素基因的菌株得到确定。目前，国内外研究主要体现在粘质酰胺、1-羧基吩嗪、硝吡咯菌素、藤黄绿脓菌素、氰化氢和2，4-二乙酰藤黄酚这些代谢产物上。利用对M18的rsmA基因进行突变，使荧光假单胞菌株Plt的产量比野生型荧光假单胞菌株提高了10倍。Bainton等将荧光假单胞菌F113中的Phl基因转入荧光假单胞菌SBW25中，SBW25虽然自身没有Phl生物防治活性，但荧光假单胞菌株在多种植物根部都显示出很好的定殖能力，最终得到了一种工程菌株，不仅成功表达出Phl基因，且具有更好的定殖能力。王平[12]等报道了一株荧光假单胞菌，此菌能分泌铁载体，从而抑制油菜核病菌。蒋继志[13]等分离得到的荧光假单胞菌有防治致病疫霉菌的作用。周宇平[14]等利用基因技术使荧光假单胞菌2P24中phlF基因缺失突变，结果发现突变体的Phl表达量提高了492倍。Ramettel发现荧光假单胞菌能够产生藤黄酚等次级代谢产物，该次级代谢产物能抑制烟草根黑腐病的发生。荧光假单胞菌抗病机理主要是通过产生抗生性次级代谢产物等生物活性物质来抑制病原菌生长。

3 次生抗性代谢物

荧光假单胞菌还产生许多与植物病原菌具有拮抗作用的其他具有抗性的次生代谢物。如荧光假单胞菌产生的氰化氢(HCN)能影响植物的病原菌。M. Nagara jkumar等发现荧光假单胞菌PfMDU2菌株中产生对植物病原菌产生的草酸具有解毒作用的乙二酸，能够抗由水稻纹枯病菌(Rhizoctoniasolani)引起的水稻疾病[14]。Nielsen等发现对病原菌Rhizoctoniasolini有拮抗作用的荧光假单胞菌96.578产环形脂肽[15]；在沙质土壤中甜菜的根际发现约60%的荧光假单胞菌产循环脂肽CLPs，这些CLPs具有极强的生物表面活性剂特性，表现出抗生素特性，能够抗植物病原菌[16]。荧光假单胞菌还能产生木聚糖酶、溶菌酶和胞外壳聚糖酶及能够分解真菌细胞壁的几丁质酶等。

当今，科研人员普遍认可利用生物技术对荧光假单胞菌进行遗传改造，从而进行生物防治和生防菌剂开发，前景美好，但这样的前景需要建立在分离筛选具有生防作用的荧光假单胞菌等基础工作上。

[1] 陈雪，赵克明.土传病害生物防治微生物的研究进展[J].现代农业，2011，(07)：34-35.

[2] 荣良燕，姚拓，赵桂琴，等.产铁载体PGPR菌筛选及其对病原菌的拮抗作用[J].植物保护，2011，5(01)：46-50.

[3] 殷士学，康贻军，程洁，等.植物根际促生菌作用机制研究进展[J].应用生态学报，2010，21(1)：232-238.

[4] 杨海君，谭周进，肖启明，等.假单胞菌的生物防治作用研究[J].中国生态农业学报，2004，12(3)：158-161.

[5] 周莲，蒋海霞，金凯明，等.高产申嗪霉素和吩嗪-1-酰胺的水稻根际铜绿假单胞菌PA1201分离、鉴定与应用潜力[J].微生物学报，2015，(04)：401-411.

[6] 张伟琼，聂明，肖明.荧光假单胞菌生防机理的研究进展[J].生物学杂志，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] 康贻军，程洁，梅丽娟，等.植物根际促生菌作用机制研究进展[J].应用生态学报，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.荧光假单胞菌株P13分泌铁载体抑制油菜菌核病菌[J].上海师范大学学报(自然科学版)，2010，39(2)：200-203.

[12] 蒋继志，梁廷银，王怀远，等.致病霉菌拮抗菌荧光假单胞菌的筛选及离体防病作用[J].河北农业大学学报，2013，5(3)：57-61.

[13] 周宇平，吴小刚，周洪友，等.荧光假单胞菌2P24中phlF基因对抗生素2，4-二乙酰基间苯三酚产生的影响[J].植物病理学报，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

黑龙江省科学院青年基金项目

吴琼(1985-)，女，助理研究员，硕士。

S476.1

A

1674-8646(2017)02-0058-02