解淀粉芽孢杆菌( Bacillus amyloliquefaciens) 为芽孢杆菌属,是一种与枯草芽孢杆菌( Bacillus sub-tilis) 亲缘性很高的细菌,其在生长过程中可以产生一系列能够抑制真菌和细菌活性的代谢物。
生理特性
解淀粉芽孢杆菌可产生多种α-淀粉酶及蛋白酶,与枯草芽孢杆菌在形态、培养特征及生理生化特性方面非常相似;属兼性厌氧菌,菌落在LB培养基上和牛肉膏蛋白胨培养基上呈淡黄色不透明菌落,表面粗糙,有隆起,边缘不规则,在多种培养基上均不产色素;液体培养静止时有菌膜形成;革兰氏染色呈阳性,杆状,可形成内生芽孢,呈椭圆形,两端钝圆,芽孢囊不膨大,中生到次端生,有运动性;水解淀粉和明胶,乙酰甲基甲醇(V-P)试验阴性,硝酸盐还原试验阴性,苯丙氨酸脱氨酶试验、吲哚试验、甲基红(MR)试验、硫化氢试验均为阴性。研究表明,不同的解淀粉芽孢杆菌菌株对培养基成分及培养条件要求不同,但是总体来说维持在一定的范围内,在基本培养基中能够良好的生长,其培养温度一般为31~37℃,培养液pH为中性,180~200r/min培养时间16~24h为宜。
抑菌物质
自Johnson等报道枯草芽孢杆菌可以产生抑菌物质以来,国内外学者先后从不同芽孢杆菌中分离得到多种抑菌物质,包括多肽类、脂肽类及抑菌蛋白类等。解淀粉芽孢杆菌作为一种益生菌,在其生长过程中可产生多种抑菌物质,为其在动植物生产中广泛应用提供了可能。
抑菌蛋白类
Wong等从解淀粉芽孢杆菌NK10中分离纯化得到对多种病菌具有抑制活性的抑菌蛋白baciamin,分子质量为50ku,可以使病原真菌的膜通透性增加,降低人免疫缺陷病毒1型(HIV-1)逆转录酶的活性,同时对肝癌、乳腺癌、结肠癌细胞具有抑制作用。Kim等用30%的硫酸铵溶液纯化,经Centricon10浓缩,二乙基氨基乙基(DEAE)琼脂糖(快速流柱)及SephacrylS-100凝胶过滤层析得到纯化的解淀粉芽孢杆菌MET0908产生的抗真菌蛋白,经试验发现其对植物炭疽病具有防治作用,十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)测得其分子质量为40ku。其作用机理可能是此蛋白质作用于炭疽病菌的细胞壁,进而抑制其生长。
脂肽类抗生素
Arrebola等用甲醇提取及色谱分析法分析解淀粉芽孢杆菌PPCB004抑菌物质的成分,发现产生的主要抑菌物质为伊枯草菌素A。Hiradate等从桑叶中分离得到1株解淀粉芽孢杆菌RC-2,其细菌培养上清液对桑炭疽病具有预防作用,用高效液相色谱分析分离出7种抗真菌化合物,核磁共振谱(NMR)和快速原子轰击质谱(FAB-MS)方法分析其化学结构,发现7种物质均为伊枯草菌素,其中化合物7为一种新的伊枯草菌素,β-侧链分子中具有—(CH2)10CH(CH3)CH2CH3基团。Koumoutsi等研究了解淀粉芽孢杆菌FZB42由基因引导、非核糖体合成的生物活性环脂肽的结构与功能,发现产生抑菌效果的主要物质为表面活性物质(surfactin)、芬芥素(fengycin)及芽孢菌素D(bacillomycinD),两两相互作用共同抑制病原真菌的生长。Souto等从解淀粉芽孢杆菌BNM122代谢产物中分离得到具有抗植物病原真菌如镰孢菌、丝核菌的物质,经核磁共振氢谱(1H-NMR)和薄层色谱分析发现其中含有脂肽类物质及伊枯草菌素类似物。
大环内酯类杨桥等分离得到1株解淀粉芽孢杆菌,对其产生的活性物质经分离纯化及化学结构解析,确定其主要成分为大环内酯类抗生素家族(mcro-lactin)的一个新成员,与该家族中最早发现的成员macrolactinA相比,其12位碳上的氢原子被第4个羟基取代,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌均有抑制效果。
寡肽酶Chao等报道了解淀粉芽孢杆菌23-7A产生的一种新型寡肽酶,其氨基酸序列与酶活性和细菌PepFs(金属肽酶M3系列)类似。
肽类王英国等从堆肥中分离到1株对尖孢镰刀菌等病原真菌具有强烈抗性的解淀粉芽孢杆菌菌株,将其发酵液分离纯化得到一种抗真菌活性物质,通过红外和质谱方法分析推测该物质为肽类,分子质量为1498u,具有很好的水溶性,并且含有甲硫氨酸。
聚酮化合物Arguelles-Arias等分析了解淀粉芽孢杆菌GA1基因组序列,发现开放阅读框(ORFs)中的8个基因簇参与聚酮化合物的合成,与Chen等发现的解淀粉芽孢杆菌FZB42有关合成聚酮化合物的基因mln、bae及dfn序列一致