共生菌对辣椒炭疽的抑制活性及其抗逆性的测定

摘要:昆虫病原线虫共生细菌寄生于昆虫病原线虫肠道内，二者互惠共生。目前报道的昆虫病原线虫细菌革兰氏染色阴性，属肠杆菌科，包含两个属：嗜线虫致病杆菌属和发光杆菌属。其中嗜线虫致病杆菌与斯氏线共生，发光杆菌与异小杆线虫共生。近几年，随着对昆虫线虫共生菌研究的逐渐深入，发现共生菌能产生许多有应用潜力的代谢产物，如杀虫蛋白、抑菌物质、抗癌物质、胞外酶、胞内晶体蛋白、色素及荧光素等。特别是杀虫蛋白、抗癌物质及抑菌物质的发现，使得昆虫病原线虫共生细菌的研究越来越为人们所重视。

关键词： 昆虫病原线虫；共生菌； 抑菌活性

中图分类号：Q96文献标识码： A

前言

化学农药可以防治植物病虫害，抑制杂草繁衍，对促进农业生产发挥了重要作用。几十年来，在世界人口成倍增长的情况下，农药为保证人类的食品供应作出了不可磨灭的作用。但是，在化学农药大量使用的同时，环境污染问题也随之而来。随着社会的发展，生物农药出现在人们的生活当中。生物农药是指利用生物活体或其代谢产物对害虫、病菌、杂草、线虫、鼠类等有害生物进行防治，或是通过仿生合成具有特异作用的农药制剂[1]。

昆虫病原线虫共生菌是生物农药的一种，在自然界中，昆虫病原线虫共生菌存在于侵染期线虫肠道内，随线虫侵入寄主昆虫而进人昆虫血腔，在血腔内迅速繁殖，从而降低寄主的免疫能力，分泌毒素并杀死寄主，为线虫的繁殖提供必需的营养。昆虫病原线虫共生菌随线虫侵入寄主昆虫血腔并导致昆虫因败血症而死亡。线虫一共生细菌复合体具有杀虫能力强、杀虫谱广、无抗药性等特点，能有效的防治鳞翅目、鞘翅目等害虫。此外，共生细菌还产生杀虫蛋白、抑菌物质、抗癌物质、胞外酶、胞内晶体蛋白、色素及荧光素等多类有生物活性次生代谢产物[2]。

目前已证明昆虫病原线虫共生菌的次生代谢产物具有杀虫、抑菌、抗肿瘤和杀线虫等多种生物活性。因此，在农药和医药卫生领域具有较大的应用前景，特别是一些具有抗真菌和杀线虫活性的代谢产物及其衍生物在农业上有较好的商业潜力。昆虫病原线虫共生菌的这一生理代谢特征已成为科研工作者们研究的热点[3]。

1.昆虫病原线虫及其共生菌的发现及应用

由线虫引起的昆虫疾病的记载可以追溯到很远。Aldrovandi发现了被线虫寄生致死的蝗虫。我国早在12世纪，江苏《高邮州志》就有记载:"庆元一年（1196）飞蝗抱草死，每一蝗有一蛆，食其脑"。被认为是被索科线虫（Mermitidae）寄生所致。人们真正开始利用线虫防治昆虫的研究是在20世纪30年代开始的，到了70～80年代是研究昆虫病原线虫的高峰，几乎所有的研究都是针对斯氏线虫科和异小秆线虫科两个科进行的。这两个科的线虫分别带有与之互惠共生可借助于其杀死昆虫寄主的细菌异杆菌属Xenorhabdus和发光杆菌属Photorhabdus[4,5]。

2.昆虫病原线虫与共生菌的关系。

昆虫病原线虫（Entomopathogenic nematodes）是昆虫的重要天敌类群之一，现已发现3000种以上的昆虫被线虫寄生，被寄生昆虫主要表现为生长发育不良、生殖力减退、畸形或死亡。鉴于昆虫病原线虫寄主范围广，在一定范围内能够主动搜寻寄主并迅速灭杀寄主昆虫，有的甚至能在48h内致死寄主昆虫。对土栖性、水栖性和钻蛀性害虫特别有效，对非目标生物和环境安全无毒，线虫在土壤中存活时间长达数月，可与大部分农药（杀线虫剂除外）和其它生物制剂混用，使用方便，可浇灌也可喷雾等优点，其在害虫防治上的应用已逐渐引起人们的重视。

昆虫病原线虫共生菌是兼性厌氧杆菌，该菌革兰氏染色阴性，硝酸还原阴性，具有二型现象。其长约2-10μm，宽约0.3-2μm，在对数生长期的后段通常产生原生质包涵体。周生鞭毛，鞭毛长度在15-50μm之间，菌体可以在0.6-1.2%半固体琼脂中以鞭毛运动最适生长温度为28℃，部分菌株可以在40℃生长。可以发酵葡萄糖产酸，利用其它碳源发酵的能力较弱。对肠杆菌科大部分的分类指标呈阴性反应。

昆虫病原线虫共生菌是寄生于昆虫病原线虫肠道内的一种革兰氏染色阴性细菌，属肠杆菌科，包括致病杆菌（Xenorhabdus）和发光杆菌属（Photorhabdus）2个属，分别与斯氏线虫（Steinernema）和异小杆线虫（Heterorhabditis）共生。斯氏线虫和异小杆线虫的生活史及携带共生菌的形式明显不同，斯氏线虫在寄主体内第一代是雌雄异体，其共生菌Xenorhabdus存在于线虫肠道内的一个囊状结构内（vesicles）：异小杆线虫在寄主体内第一代是雌雄异体，其共生菌Photorhabdus则直接存在于线虫肠道内。处于侵染期的昆虫病原线虫在土壤中寻获昆虫寄主并通过体表或自然开口进入昆虫体内，线虫到达昆虫血腔后释放出携带于肠道内的共生细菌并分泌出一些物质来保护共生细菌免受寄主昆虫免疫系统的攻击。昆虫病原线虫共生菌一方面可直接满足线虫繁殖发育所需；另一方面共生菌可产生大量抑菌物质，抑制其他杂菌的污染，为线虫的生长发育繁殖提供理想的环境[6]。

3.共生菌的活性研究进展

1937年Bovien首先发现了线虫与细菌的共生关系。Dutky提出昆虫病原线虫共生菌具有抗微生物活性的假设，直到1981年Paul才从共生菌Xenorhabdus spp.中分离鉴定出几种抑菌化合物。对共生菌产生的抑菌物质的化学本质及其生物活性已有较为详细的阐述。对共生菌研究的一个重要突破是从Photorahbdus中分离出具有杀虫活性的大分子毒素。然而，许多具有抑菌、杀虫和杀线虫作用的小分子化合物在线虫和共生菌的共生体中的作用还不清楚。共生菌产生的抑菌物质具有较广的抑菌谱，对细菌、真菌(包括人类致病菌)和酵母菌具有抑制作用，并对多种药物产生抗性的一些人类致病细菌具有较强的抑制作用，也具有抗肿瘤活性，在医药上具有较大的应用潜力，特别是一些具有抗真菌和杀线虫活性的代谢产物及其衍生物在农业上有较好的应用前景。

3.昆虫病原线虫共生菌的抑菌作用

异杆菌属是一类与斯氏属的昆虫病原线虫特异共生的细菌，这类细菌能产生丰富多样的抗菌物质其中有些对植物病原真菌有较强的抑菌作用，从共生菌中开发农用抗生素的研究开始受到重视。昆虫病原线虫共生菌具有较广的抗菌谱。对细菌、真菌和酵母菌具有较强的抗菌活性，特别对植物疫霉菌有特异拮抗性。到目前为止，已从致病杆菌Xenorhabdus和光杆菌Photorhabdus共生菌中分离鉴定出30多种生物活性成分。

抑菌物质的产生。共生菌不同种或同种不同菌株产生的抑菌物质是不相同的。据报道，共生菌产生的抑菌物质有6种类型:(1)二硫吡咯类抑菌物，从共生菌X.nematophilus和X.spp的Q1菌株中分离得到。该类抑菌物对革兰氏阳性菌有效，对革兰氏阴性菌效果差些。在不同的共生菌菌株中分离得到的该类抑菌物结构也不尽相同。(2)水溶性的苯并芘类，又称为异香豆素，从X.nematophilus的ALL菌株及X.spp的Q1菌株中分离得到两种不同结构的抑菌物。

参 考 文 献

[1]李晓宇，郭付振. 昆虫病原线虫共生细菌研究进展[J]. 陕西农业科学 2005（5）:82-84.

[2]王立霞. Xenorhabdus bovienii A54菌株杀虫物质的研究[D].北京：中国农业科学院博士研究生学位论文，2000.17-19.

[3]韩日畴，何向阳，曹莉，等. 利用吸附性物质储存昆虫病原线虫[J]. 昆虫天敌，2000，22（2）：49-53

[4]韩日畴，李丽英，庞雄飞. 昆虫病原线虫固体培养系统中主要培养参数的优化[J]. 昆虫天敌，1997，19（2）：75-83.

[5]贺萍. 昆虫病原线虫的制剂生产及应用[J]. 森林病虫通讯，1995，2：45-47.

[6]李为. 一些斯氏线虫和异小杆线虫的共生菌性状的观察[J]. 昆虫天敌，1987，9（2）:104-120.