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农药快讯:2019年第21期
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科普!链霉菌家族的农用抗生素,你了解多少?

作者:赵占周 更新时间:2019-08-30 点击量:2374

  在医学上,青霉素的发现与应用,可谓是人类健康史上的一次革命。但青霉素对结核杆菌的效果并不好。链霉素,发现于1943年10月19日,是美国罗格斯大学一名叫Albert Schatz的博士生在著名微生物学家、抗生素之父Selman Abraham Waksman的实验室里做默克公司资助的项目研究时分离得到的。

 

  由于链霉素对结核杆菌显著的疗效,很快就在美国和英国得到推广。1952年开始在梨树上用于火疫病的防治。从此打开了抗生素在农业上的应用之门。

 

  所谓抗生素是指微生物或高等动植物在生存生活过程中所产生的能够干扰其它生物细胞的化学物质。我们通常使用的青霉素、链霉素、红霉素等属于抗生素。

 

  目前农业上应用的抗生素大多数来自放线菌,尤其是链霉菌家族。包括链霉素、中生菌素、春雷霉素、灭瘟素、米多霉素、土霉素、新霉素、金霉素、多抗霉素、井冈霉素、农抗120等。

 

  这些抗生素大多数是通过干扰细胞内蛋白质的合成来达到抑菌和杀菌的效果。

 

  我们知道,蛋白质是所有生命的基础性物质。蛋白质的合成是以多种氨基酸为原料,根据该物种的遗传信息,以特有的结构特点聚合成肽链,多个肽链再次组装成高分子的蛋白质。蛋白质的合成地点就在细胞质中的核糖体上。核糖核酸担负着蛋白质遗传信息的翻译、转运等使命。

 

  许多种抗生素干扰微生物蛋白质合成,尽管具体靶标位点不大一样。

 

1  链霉素

  链霉素的作用机制主要是与细菌的核糖体不可逆地结合在一起进而干扰蛋白质的合成。并且,与青霉素仅对革兰氏阳性菌有效这一杀菌谱不同的是,链霉菌对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有效。

 

  美国最早于1952年把链霉素应用在农业上防治梨、苹果上的火疫病。后来发展到12种植物上,用于防治马铃薯晚疫病、黑胫病,烟草野火病,黄瓜角斑病、霜霉病,芹菜细菌性疫病,大白菜软腐病等。

 

  链霉素在植物体内的传导性有限,所以链霉素对柑橘黄龙病、葡萄皮尔斯病之类由刺吸式口器昆虫传播,栖息在植物输导组织内的细菌几乎起不了作用,对于番茄青枯病、髓部坏死、溃疡病等通过水、地下害虫和农事管理造成的伤口等侵染进维管束的细菌来说,用链霉素灌根或喷雾,可以保护那些尚未被侵染的植株,但对于已经感病的也很难有效,并且喷雾的时候要注意均匀覆盖住所有可能会被细菌感染的部位。链霉素对局部侵染的细菌性病害和真菌中的卵菌有不错的效果。

 

  高浓度的链霉素也容易对植物产生药害。因此,链霉素的使用方法中包括种子处理和喷雾,但不适合注射进植物输导组织中。

 

  尽管链霉素是一种很不错的抗生素类农用杀菌剂,但它也很容易造成病原菌产生抗性。不同于其它杀菌剂,链霉素的抗性问题不仅仅是植物病原菌产生抗性后在农业生产中带来的病害防治效果上的风险,更需要高度关注的是因为链霉素在农业上的广泛使用,尤其是滥用,也会助长链霉素在人体上的抗性进而给人类健康带来非常巨大的风险。因此,欧美各国已经通过法律形式,限制链霉素在农业上的使用范围、使用次数和安全间隔期等。我国也已经把链霉素列入农业生产黑名单。

 

2  春雷霉素

  春雷霉素,又叫春日霉素,是日本北兴株式会社1963年从卡氏链霉菌(Streptomyces kasugaensis,又叫做春日放线菌)中发酵提取出来的具有内吸杀菌作用的抗生素。我国在1964年从江西省太和县的土壤中也分离出能够产生这种抗生素的小金色放线菌。

 

  春雷霉素也是通过与病原菌细胞质中的核糖体产生不可逆的结合来抑制其蛋白质合成的。但和链霉素最初是应用于防治梨树火疫病而进入农业领域不一样的是,春雷霉素在农业生产中则是最早应用于水稻稻瘟病的防治,时间是1965年。

 

  春雷霉素对稻瘟病具有保护和治疗作用,可以种子处理也可以喷雾使用。并且,春雷霉素对植物的毒性更低,有很好的植物安全性。

 

  春雷霉素对细菌也有很好的防效,比如白菜软腐病、菜豆晕疫病、黄瓜细菌性角斑病等,但是,单独使用春雷霉素防治柑橘溃疡病的效果往往不明显,而春雷霉素和氯氧化铜(王铜)混用的效果却很好。

 

  在酸性培养基上,春雷霉素抑制稻瘟病菌的菌丝生长,但在中性培养基上几乎不抑制其菌丝的生长。水稻叶片恰恰显微酸性。对于植物病原细菌,春雷霉素在中性条件下比酸性条件下更有效。

 

  长期高剂量高频次使用春雷霉素,也会导致病原菌产生抗性菌株,但研究发现,这些抗性菌株的适应能力不强,中断一段时间后,再使用春雷霉素,这些抗性菌株的数量会大大减少,防治效果又有所回升。

 

3  灭瘟素

  灭瘟素,也是日本人发现并分离得到的一种抗生素,它来源于嗜色链霉菌,是一种S苄基氨基苯磺酸盐衍生物,所以灭瘟素又叫S灭瘟素,或灭瘟素S

 

  灭瘟素的抑菌谱很广,具有抗细菌、抗病毒、抗肿瘤和抗真菌等多重活性。尤其是对稻瘟病菌的效果非常出色,但对水稻纹枯病几乎无效。研究发现,喷施于水稻植株表面上的灭瘟素,一少部分被水稻器官上的伤口吸收并迅速传导至植株的顶端,大部分残留在植株表面并很快被阳光分解。落进土壤中的灭瘟素会被微生物快速分解成无害于环境的化合物。但灭瘟素对人的皮肤和粘膜有刺激,使用的时候要慎重。

 

  灭瘟素是一种很好的抗生素,但很容易对水稻以外的其它植物产生毒性,所以,它只能在水稻上使用。

 

4  中生菌素

  中生菌素,是原中国农科院生物防治研究所(现合并到中国农科院植保所)从淡紫灰链霉菌海南变种中分离出来的一种抗生素。随着链霉素在我国的限制和禁止使用,中生菌素的前景似乎变得更为广阔。

 

  中生菌素也是通过抑制病原菌的蛋白质合成达到抑菌和杀菌效果的,且杀菌谱也很广泛。对多种细菌和部分真菌有效。其作用方式主要是保护,兼具渗透作用。

 

5  农抗120

  农抗120,是中国农科院土壤肥料研究所1957年从刺孢吸水链霉菌北京变种中分离得到的一种抗生素,1978年工业化生产。

 

  和上述几种抗生素不大一样的是,农抗120主要是针对真菌性病原菌的,尤其是土传性真菌,比如镰刀菌,同时对白粉菌、立枯丝核菌、炭疽病菌和苹果腐烂病菌等。

 

  农抗120具有保护兼具治疗作用,且能够刺激植物生长。

 

  虽然农抗120算得上是一种老牌的抗生素,但在国内的推广似乎不是很好,这可能和营销及生产工艺水平等有关系吧。

 

6  结语

  出自链霉菌家族的抗生素还有很多,有的由于某种原因没有大规模商业化应用,有的因为毒性或生态风险等原因已经被淘汰,还有一部分抗生素的作用模式不是蛋白质合成抑制,比如井冈霉素、多抗霉素。

 

  尽管以上介绍了多种抗生素,但几乎都不能应用于葡萄上。尽管链霉素可以和调节剂配伍,用于葡萄果穗处理,但目前已经被禁用。

 

  皮尔斯病是细菌性病害,但是,皮尔斯病的病原菌位于维管束内,因为抗生素的内吸传导性不强,或者抗生素对葡萄的毒性、生态安全等原因,目前还没有合适的抗生素产品用于皮尔斯病的防治。根癌病也是细菌性病害,但是,目前的这些抗生素也很难对其有良好的防控。

(来源:老赵说农技)

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