一种开发农用抗生素的新方法——以与作物病原菌相关的天然生理活性物质作为开发的源泉

张一宾



一种开发农用抗生素的新方法——以与作物病原菌相关的天然生理活性物质作为开发的源泉

张一宾

(上海市农药研究所，上海 200032)

介绍了创制新农用抗生素的新方法，此法对传统方法是一个革命性的挑战。

开发；农用抗生素；马铃薯疮痂病病原菌；帕马霉素

业已知晓，作物病原菌在生长中会产生某些物质。了解它们的生理活性，尤其是探明它们对病原菌生长的影响，有可能从中寻得新的活性物质。此法现已成为当今开发新农用抗生素的有效手段之一。众所周知，传统的农用抗生素的开发，要行“千里路”深入到人迹稀少的地方“采万份土”，回来后又需对每一份进行分离、筛选十几至几万份样品始有可能获得一株具有农药活性的菌株。这种方法要耗用大量的人力、物力，真可谓“劳民伤财”，效率极低。

1 从马铃薯疮痂病病原菌中开发帕马霉素等多个农用抗生素

1.2 由马铃薯疮痂病开发帕马霉素(pamamycin)

马铃薯疮痂病()是马铃薯的重大病害之一，它对马铃薯产量、品质造成极大的损害。日本东京农工大学农学研究院的夏目雅裕博士在培育该病菌时发现部分菌长得较为细小、短矮，也不产生孢子，他意识到可能在这些菌丝中存在某些能抑制菌丝生长的物质。为此开始这方面的研究，他们从中发现了对疮痂病原菌菌丝有诱导作用的物质。他们先剪下、收集生长不良的菌丝，再以NH2-HPLC进行分离，经GC-MS获得了具二醇结构的(图1)帕马霉素607(分子量607)。经生物测试，发现该物质以10 μg/disc对马铃薯疮痂病即有抑制生长活性。随后又进行了构效关系研究，发现当将R3和R4变为甲基和乙基时，化合物活性下降(图2)。

夏目雅裕等在研究中还发现菌丝体中的帕马霉素与钙离子浓度有关。为此在生产中，通过补加帕马霉素，实现二次代谢，从而增加代谢产物，通过调节菌丝体内的钙离子浓度亦可提升帕马霉素的产生，这一发现，也促进了帕马霉素产业化的实现。

随后，夏目雅裕又对帕马霉素的生理活性进行了研究。该研究为日后帕马霉素产业化奠定了基础。帕马霉素的基生菌丝表面具湿润感的褐色物质呈疏水性粉状感，其颜色因菌种而异，肉眼观察会发现明显的形态变化。图3为帕马霉素生化合成过程[1,2,3]。

图1 帕马霉素的结构(A)和帕马霉素-607的构像(B)(R3和R4由圆圈表示)

图2 帕马霉素的构效关系

图3 帕马霉素的生化合成

1.2 由马铃薯疮痂病病原菌开发的其他农用抗生素

夏目雅裕等以同样的方法又开发了其他农用抗生素，包括具杀菌活性的孔卡那霉素(concanamycin)，具杀螨活性的吉米菌素(germicidin)及FD-891和thaxtonin A和弗利达霉素(fridamycin)等，图4即为部分农用抗生素的结构式。

2 结 语

植物病原菌有成千上万，从它们的菌丝中寻求并开发新的农用抗生素，这是一个又快又省力的开发新农用抗生素的方法。帕马霉素的成功开发为人们创造了范例。目前采用该法开发新农用抗生素还在继续，由此，更多的新农用抗生素将会源源而生。

图4 夏目从帕马霉素产生菌衍生菌中所得到的其他抗生素

[1] 张一宾. 将来的农药[R]. 上海：中国贸促会化工行业分行. 第十一届中国农药工业发展国际论坛报告集, 2017: 11－17.

[2] 夏目雅裕. 微生物の生長や分化に関わる生理活性天然物に関する研究[J]. 日本農薬学会誌, 2016, 41(2): 169－174.

[3] 上野民夫, 宫川恒. 植物病害の化学[M]. 日本: 学会出版センター, 1997: 203－204.

[4] YUU AOKI, DAISUKE MATSUMOTO, HIROSHI KAWAIDE. Physiological role of germicidins in spore germination and hyphal elongation in Streptomyces coelicolor A3(2) [J]. The Journal of Antibiotics, 2011, 64: 607－611.

A new Development Method of Agricultural Antibiotics Based on Natural Physiological Active Substances from Crop Pathogens

ZHANG Yibin

(Shanghai Pesticide Research Institute, Shanghai 200032, China)

A new development method of agricultural antibiotics was introduced, which would take a revolutionary challenge to the traditional development methods.

development; agricultural antibiotics;; pamamycin

10.16201/j.cnki.cn31-1827/tq.2017.02.05

TQ450

A

1009-6485(2017)02-0026-02

张一宾(1944—)，男，高级工程师，长期从事农药信息研究工作，E-mail: sjnywp@163.com。

2017-04-10。