生防芽胞杆菌脂肽抗生素研究进展

本文对生防芽胞杆菌脂肽抗生素的类群、特性,脂肽抗生素合成相关基因的基因工程研究以及脂肽抗生素的分离纯化、鉴定进行了概述。最后对该类抗生素的研究前景进行了展望。

一种改进的分离纯化枯草芽胞杆菌产脂肽抗生素的方法

对枯草芽胞杆菌B6-1的去细胞发酵液进行超滤(分子量截留6-8kD),取截留液用6 N HCl酸沉淀,沉淀再经氯仿/甲醇(2∶1)和甲醇依次抽提,ODS-C18柱固相萃取,用不同浓度的甲醇水溶液依次梯度洗脱,活性最强的70%、80%、100%甲醇溶液合并。经LC-MS分析,得出这些物质属于脂肽类表面活性剂抗生素,部分分子量(1450、1464、1478、1506)与已经报道的C15、C16、C17、C19脂肽fengycins相吻合。

糖肽和环脂肽抗生素的进展与临床评价

目的:半合成的糖肽类抗生素进展迅速,作用机制与万古霉素相同,药动学性质独特,在各种耐药菌株十分猖獗的历史瞬间,尤显重要,本文就其抗菌活性、药动学特征、临床评价作一概述。方法:通过国内、外近期文献进行综述。结果及结论:作为抗菌药物中的一枝奇葩,糖肽和环脂肽类抗生素为对抗耐药细菌感染的治疗提供了全新的效果,在呼吸系统感染、导管相关性血源感染、皮肤及软组织感染上应用日趋广泛,标志着一个新的里程的开始。

芽孢杆菌脂肽类抗生素的抑菌活性及其对植物病害的生物防效研究

生物农药替代化学类农药和农药减量已成为农业可持续发展的必然趋势。为此,介绍了脂肽类抗生素的种类和结构以及脂肽类抗生素的抑菌活性,阐述了脂肽类抗生素在植物病害生物防治中的表现,探索了芽孢杆菌开发为生物农药方面的应用。

芽孢杆菌(Bacillus sp.)脂肽抗生素发酵工艺及分离纯化

微生物脂肽具有抗菌谱广、热稳定性高、低毒、低抗药性等优点,近年来受到国内外广泛关注。综述了芽孢杆菌脂肽抗生素的发酵和分离纯化工艺的最新研究进展。在发酵工艺中,培养基营养组成、发酵温度、搅拌转速和通气量等参数对脂肽的产量至关重要,碳源、氮源和金属离子的组成与配比都会影响芽孢杆菌的生长与产物的合成,适当控制搅拌转速和通气量可提高脂肽产量。此外,近年来一些新型发酵工艺,如泡沫回流、固定化细胞、无泡发酵、固态发酵等被用于脂肽生产,通过改进发酵方式,在降低成本的同时提高了脂肽抗生素产量。抗菌脂肽分离纯化的主要方法包括超滤、吸附、泡沫分离及色谱法等,这些方法相对于传统的酸沉和萃取,具有可连续生产、脂肽提取量高及成本低等优点。同时,多种纯化方法的组合应用大幅度提高了抗菌脂肽的提取效果,有效降低了成本,是脂肽抗生素分离提取的发展方向。

芽孢杆菌的抑菌活性与其产脂肽类抗生素的相关性

【目的】明确55株芽孢杆菌(Bacillus spp.)菌株对3个植物病原真菌(小麦纹枯病菌Rhizoctonia cerealis、小麦赤霉病菌Fusarium graminearum、西瓜枯萎病菌Fusarium oxysporum f.sp.niveum)抑菌活性及与其产生的脂肽类抗生素种类的定性定量关系。【方法】采用平板对峙培养分别测定55株芽孢杆菌活体菌及其脂肽类抗生素粗提物对3个真菌的抑菌活性;根据脂肽类抗生素合成相关基因序列srf A、itu A和fen A对55株芽孢杆菌进行PCR扩增;采用质谱及液相色谱分析55株芽孢杆菌脂肽类抗生素的种类、数量。【结果】55株芽孢杆菌菌株及其脂肽类抗生素粗提物对3个病原真菌均具有一定的抑菌活性,其中16.5%菌株脂肽类粗提物的抑菌活性比活体菌的强,55.8%菌株粗提物的抑菌活性比活体菌的弱,27.7%菌株粗提物的抑菌活性基本没有变化。55株芽孢杆菌基因组PCR扩增结果表明,89.1%菌株含有srf A,87.3%菌株含有itu A,只有56.4%菌株中含有fen A。55株芽孢杆菌粗提物质谱检测结果表明,53株菌株检测到surfactins,48株检测到iturins,只有菌株Bs916(Bacillus subtilis 916)检测到fengycins,粗提物中没有检测到3种抗生素的菌株其抑菌活性较弱或者没有。同时发现,在检测到iturins的48株菌株中,48株均检测到bacillomycin D,2株检测到bacillomycin L,12株检测到bacillomycin F、iturin A或mycosubtilin。对55株芽孢杆菌粗提物的液相色谱检测结果表明,53株菌株检测到surfactins;51株检测到iturins;只有菌株Bs-916检测到fengycins;有2株菌株未检测到上述3种抗生素。根据iturins的色谱峰出峰时间及峰型分为4大类,命名为1、2、3和4型,4种类型的iturins对病原菌的抑菌活性强度顺序为1型>2型>3型>4型。在3株菌株JCC-1、JCC-9和JCC-18中检测到2个未知的脂肽类化合物(命名为Unknowns:Unknown1、2)的质谱峰。【结论】芽孢杆菌脂肽类抗生素是抑制植物病原真菌的主要成分,并具有多样性;iturins结构的变化及其分泌量与抑制植物病原真菌活性有一定的相关性。芽孢杆菌还产生一些未知的脂肽类化合物。

枯草芽孢杆菌脂肽类抗生素发酵和提取条件

以枯草芽孢杆菌G1为出发菌株,研究了发酵过程中不同培养条件和培养基对该菌株产生脂肽类抗生素的影响。结果表明:最有利于脂肽类抗生素产生的发酵条件是初始pH7.0,接种量3%,发酵培养温度30℃,发酵时间38h时,而最佳培养基为Landy培养基。在提取脂肽类抗生素粗提物的过程中发现,加酸至pH4.0时脂肽类抗生素能够完全沉淀。在Landy培养基和上述发酵条件下,最多能产生脂肽类抗生素粗提物6.5g/L。利用HPLC技术对产生的脂肽类抗生素进行定量分析,结果表明产生纯的脂肽类抗生素最高达2.4g/L。

枯草芽孢杆菌JA产生的脂肽类抗生素-iturin A的纯化及电喷雾质谱鉴定

枯草芽孢杆菌JA产生的抗生素对植物病原真菌具有广谱抗性,明确抗生素的种类是进一步研究的基础。用6mol/L盐酸沉淀JA菌株的去菌体培养基,再用甲醇抽提获得抗生素的粗提物。利用反相HPLC系统,将粗提物过DiamonsilC18柱,收集有抗小麦赤霉病等病原真菌活性的化合物1、2。运用电喷雾质谱法(ESI/MS)测得其分子量分别为1042.4D和1056.5D。再利用碰撞诱导解离(CID)技术获得化合物的典型结构特征离子碎片,结果表明分子量为1042.4D的化合物一级结构为Pro-Asn-Tyr-βAA-Asn-Tyr-Asn-Gln(βAA为14个碳原子的氨基脂肪酸),属于脂iturin A。化合物1、2为相差一个亚甲基(-CH2)的iturinA同系物。研究结果提供了一种从枯草芽孢杆菌发酵液中快速分离纯化和鉴定脂肽类抗生素iturin A的新方法。

解淀粉芽孢杆菌B1619脂肽类抗生素的分离鉴定及其对番茄枯萎病菌的抑制作用

【目的】从解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)生防菌株B1619发酵液上清中分离脂肽类抗生素,分析其抑菌活性相关成分,为应用解淀粉芽孢杆菌B1619菌株防控番茄枯萎病提供依据。【方法】利用特异性引物对B1619中3种脂肽类抗生素合成相关基因sfp、ituA和fenB进行检测;通过盐酸沉淀、甲醇抽提法等方法提取脂肽类抗生素粗提物;用Supelclean^(TM) LC^(-1)8柱及PHASE HF-NH2柱对3种脂肽类抗生素粗提物进行分离;通过MALDI-TOF-MS和HPLC分析、鉴定3种脂肽类抗生素;采用平板对峙培养分别测定3种脂肽类抗生素粗提物对番茄枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.lycopersici)的抑菌活性。【结果】从解淀粉芽孢杆菌B1619的基因组DNA中扩增sfp、ituA和fenB等脂肽类抗生素合成基因,扩增产物经克隆、测序分析,表明B1619菌株中含有这3个基因。通过HPLC分析,发现60%甲醇洗脱液分离物分别在12、16.5、18 min处出现相应峰值,保留时间与bacillomycin L标准品一致,分泌量为18.5 mg·L^(-1);70%甲醇洗脱液分离物分别在22、34、37、51及53 min处出现相应峰值,保留时间与fengycins标准品一致,分泌量为5.1 mg·L^(-1);100%甲醇洗脱液分离物分别在27、37、41、51及53 min处出现相应峰值,保留时间与surfactins标准品一致,分泌量为74.3 mg·L^(-1)。经液质联用进一步验证分析3种脂肽类抗生素的质子化峰值,60%甲醇洗脱液分离物峰值范围在m/z=1 043.4、1 057.5和1 071.4 Da,是C13—C15的bacillomycin L;70%甲醇洗脱液分离物峰值范围在m/z=1 463.9、1 477.9、1 491.9和1 505.9Da,是C15—C17的fengycins;100%甲醇洗脱液分离物峰值范围在m/z=1 008.6、1 022.7和1 036.7 Da,是C13—C15的surfactins。平板对峙法试验结果表明1 mg·m L^(-1) bacillomycin L和fengycins对番茄枯萎病菌有较强的抑菌效果,而1 mg·m L^(-1)surfactins对番茄枯萎病菌的抑菌活性较弱,再将surfactins的浓度提高至3和6 mg·m L^(-1),发现其抑菌效果没有明显变化。【结论】B1619菌株分泌3种脂肽类抗生素,其中对番茄枯萎病菌生长起重要抑制作用的抗生素是bacillomycin L和fengycins,surfactins对番茄枯萎病菌的抑制活性较弱。

基因工程菌枯草芽孢杆菌GEB3产生的脂肽类抗生素及其生物活性研究

利用MALDI TOF MS技术 ,鉴定了将lpaB3基因转入枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis 168菌株所构建的工程菌GEB3产生的脂肽类抗生素种类。结果表明 ,GEB3仅产生表面活性素 (surfactin) 1种脂肽类抗生素。经LC MS分析 ,GEB3产生由 13、14和 15个碳原子的脂肪酸链构成的标准表面活性素变异体 (standardsurfactinisoforms)。生物活性检测表明 。

解淀粉芽胞杆菌MH71的生防活性及脂肽类抗生素基因检测

从漠河多年永冻土层采集的冻土样品中分离的拮抗菌解淀粉芽胞杆菌MH71,对多种植物病原真菌和细菌具有较强的拮抗作用。本文对该菌株的生防活性相关特性及其对番茄灰霉病的离体防效进行了研究,同时,应用特异性引物对MH71中脂肽类抗生素合成有关基因进行检测。结果表明,该拮抗菌产生嗜铁素、蛋白酶、纤维素酶和吲哚-3-乙酸(IAA),不产生磷酸酯酶和几丁质酶;番茄离体叶片第5天调查结果表明该菌发酵液对番茄灰霉病的防效为92.8%,而在番茄果实上第7天和第11天调查的结果表明,与清水对照对比,发酵原液、发酵液5倍稀释液与50%啶酰菌胺1 000倍液化学农药对番茄灰霉病均有良好的防治效果,防效均为100%;从该菌的基因组DNA中扩增得到了fenB、mycB、ituA、sfp等脂肽类抗生素合成酶基因。此研究结果为该拮抗菌生防潜力的深入评价及活性物质的分离、鉴定和番茄灰霉病的生物防治提供了重要的参考资料。

1株产脂肽类抗生素芽孢杆菌的鉴定及脂肽类抗生素相关基因克隆

从小麦根际土壤中分离得到一株对禾谷镰刀菌有拮抗作用的菌株7F1。以菌株7F1基因组总DNA为模板,通过16S rDNA和gyrB基因序列分析,鉴定7F1为多粘类芽孢杆菌。本实验对该菌种产拮抗物的稳定性进行了研究,同时,应用特异性引物对7F1中脂肽类抗生素合成相关基因进行检测。结果表明：该菌产生的拮抗物在40-90℃保持较高的活性;在蛋白酶K、胃蛋白酶和胰蛋白酶处理后,抑菌活性显著下降;在pH 3.0-10.0具有抑菌活性;使用已报道的脂肽类抗生素基因片段设计的引物进行聚合酶链式反应扩增,从该菌的基因组DNA中扩增得到了3种bamC、eriSa、ituC脂肽类抗生素合成酶基因。此研究结果对脂肽类抗生素进一步的分离提供了重要参考。

枯草芽胞杆菌T-500产脂肽类抗生素的摇瓶发酵工艺优化

[目的]枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)T-500是1株对水稻纹枯病和稻瘟病均有良好防治效果的生防菌,通过优化其摇瓶发酵工艺,从而提高发酵液中脂肽类抗生素的含量,为T-500菌株生防制剂的开发提供技术支撑。[方法]以水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)为指示菌,利用酸沉淀法提取T-500菌株发酵液中的脂肽类抗生素,并进行脂肽抗生素粗提液的抑菌效果分析,筛选影响抑菌效果的发酵培养基主成分;随后通过Plackett-Burman试验设计、中心组合试验设计和响应曲面法,优化T-500菌株高产脂肽类抗生素的发酵培养基成分和发酵条件。[结果]T-500菌株高产脂肽类抗生素的最佳培养基为:黄豆饼粉7.00 g·L^(-1),蛋白胨4.92 g·L^(-1),酵母粉1.90 g·L^(-1),小麦粉5.00 g·L^(-1),玉米糊5.00 g·L^(-1),NaCl 1.00 g·L^(-1),MgSO_40.20 g·L^(-1),MnSO_45.0 mg·L^(-1),FeSO_40.5 mg·L^(-1)。最佳发酵培养条件为:装液量500 mL三角瓶装105 mL,接种量0.87%,发酵时间41.35 h,温度28℃,转速180 r·min^(-1)。利用最佳摇瓶发酵工艺,T-500菌株所产生的脂肽类抗生素对纹枯病菌的抑菌带最宽,达(11.23±0.15)mm,菌含量达(7.41±1.18)×109CFU·mL^(-1)。经摇瓶发酵试验和抑菌活性验证,理论预测值与实际值无显著差异。质谱和色谱检测表明:优化发酵工艺后产生的Surfactin含量较基础培养基提高了48.2%,Iturin含量较基础培养基提高了180.9%;优化发酵工艺后检测到了Fengycin的产生,但优化前未发现Fengycin的产生。[结论]利用响应曲面法成功优化了枯草芽胞杆菌T-500产脂肽类抗生素的摇瓶发酵工艺;优化后,T-500产脂肽类抗生素产量增加,抑菌活性增强。

金属离子和磷酸盐对脂肽类抗生素FW99608生物合成的影响

不同金属离子和磷酸盐对脂肽类抗生素 FW996 0 8产生菌 Streptomyces sp.FIM996 0 8的发酵效价有不同影响。在有机发酵培养基中加入一定浓度 Cu2 +、Co2 +、Zn2 +以及 K2 SO4 能明显提高 Streptomycessp.FIM996 0 8的发酵效价并促进其菌丝生长。然而 ,Ca CO3和 K2 HPO4 · 3H2 O明显抑制脂肽类抗生素 FW996 0 8的生物合成。

芽孢杆菌脂肽类抗生素的研究进展

脂肽类抗生素是芽孢杆菌产生的一类天然农用抗生素,具有广谱、高效、安全无毒、不易产生耐药性等优点,在芽孢杆菌生物防治方面发挥着重要作用。综述了目前国内外对脂肽类抗生素研究所取得的重要进展,包括脂肽类抗生素的种类和特性、快速分离鉴定、纯品制备、基因改造和发酵工艺优化等,并对脂肽类抗生素的研究前景进行了展望。

香蕉枯萎病拮抗菌GKT04产生的脂肽类抗生素的分离和鉴定

【目的】对香蕉枯萎病拮抗菌GKT04发酵上清液中的脂肽类抗生素进行分离,分析其抑菌活性相关成分,为揭示菌株GKT04的抑菌机理及应用该菌株防控香蕉枯萎病提供理论依据。【方法】以解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GKT04、香蕉枯萎病菌4号生理小种(Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4,FOC4)和桂蕉1号为试验材料,利用特异性引物对菌株GKT04中ituA、ituB、ituC、ituD、fenA、fenB、sfp、srfA、bmyA、bmyB和bmyC脂肽类抗生素合成相关基因进行检测;利用盐酸沉淀、甲醇抽提等步骤得到菌株GKT04发酵上清液中的脂肽类抗生素,利用高效液相色谱(HPLC)对脂肽类抗生素进行分离,对收集的洗脱峰组分进行体外抑制致病菌FOC4效果试验,对抑菌活性较强的组分进行基质协助激光解吸附离子化-飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)分析。【结果】菌株GKT04脂肽类抗生素粗提物对香蕉枯萎病致病菌FOC4的抑菌圈直径为24 mm,盆栽防控效果与对照相比病情指数降低了78.31%;PCR扩增显示菌株GKT04含有ituA、ituC、ituD、fenA、fenB、srfA、bmyA和bmyB基因,而ituB、sfp和bmyC未扩增出;菌株GKT04脂肽类抗生素粗提物经HPLC分离后共收集到4个组分P1、P2、P3和P4,其中组分P1和组分P3对致病菌FOC4的抑菌效果较好,抑菌圈直径分别为18和15 mm;经MALDI-TOF-MS质谱分析,组分P1和组分P3分别为脂肽类抗生素fengycins和bacillomycin D。【结论】解淀粉芽孢杆菌GKT04产生fengycins和bacillomycin D两类脂肽类抗生素。

脂肽类抗生素及其作用机制

脂肽类抗生素是由微生物代谢产生的一类具有很强表面活性的生物活性物质,含有由亲水性氨基酸和疏水性脂肪酸链组成的特殊分子结构,表现出亲水、亲脂两亲性的特性,具有抗菌、抗肿瘤和抗病毒等多种生物学活性,作为抗菌药物和肿瘤抑制剂在医药和临床应用领域具有良好的应用潜力和前景。本文对脂肽类抗生素的结构、生物学功能和作用机制等最新研究进展进行综述。

环脂肽类抗生素临床应用及评价

目的:本文就环脂肽类抗生素的特性及达托霉素临床应用情况进行小结和评价。方法:对国内、外近期文献进行分析、评价。结果与结论:作为新一类抗生素,环脂肽类截然不同的作用机制,使其可能成为多重耐药菌感染的治疗药物。

沙漠枯草芽孢杆菌PJS产生的环脂肽类抗生素研究

目的分离鉴定枯草芽孢杆菌PJS发酵液中的环脂肽类抗生素PJS-0。方法采用溶剂萃取、薄层色谱(TLC)、高效液相色谱法(HPLC)等分离方法对菌株PJS发酵产物的活性组分PJS-0进行分离;并通过紫外(UV)、质谱(MS)和核磁共振波谱(NMR)联合分析对其结构进行鉴定。结果从塔克拉玛干沙漠来源植物内生枯草芽孢杆菌PJS的发酵液中分离得到一个环脂肽类抗生素:PJS-0,经结构鉴定为Mojavensin A。结论本文首次从陆生芽孢杆菌中分离得到Mojavensin A,并首次用ESI+-MS/MS对其氨基酸序列进行鉴定。

枯草芽胞杆菌SYL-6脂肽类抗生素发酵条件优化研究

以枯草芽孢杆菌SYL-6为出发菌株,研究了发酵过程中不同培养条件对该菌株产生脂肽类抗生素的影响。结果表明:最有利于脂肽类抗生素产生的发酵条件是发酵时间72h、发酵培养温度31℃、初始pH值7.0、摇瓶装液量120mL/250mL时。