抗菌素在植物保护上的研究与应用

2022-09-11

广义上的“抗菌素”是指微生物在生存竞争中分泌的一种拥有制约细菌侵害作用的化学物质,或者称之为杀毒物质。抗菌素功能的机理是,在不影响自身正常生存的同时,对其他微生物的生物机理进行阻碍,抑制其生长发育,或者杀死竞争对手。基于这种特性,目前被广泛地应用在兽医临床和植物保护层面,其中,在植物保护方面的功能尤为突出,例如抗菌素作用于农作物的生长中,具有药效高、分解快、选择性强、低农药残留等优势,在提高农作物产量的同时不会污染生态环境,对我国的农业经济发展具有重要推动作用。

1 抗菌素在植物保护方面的研究

抗菌素中还有大量对抗病毒、肿瘤、细菌、寄生虫、昆虫的有效物质,其化学形态主要是酶类、肽类等,从这个角度来说,“抗菌素”的功能早已经超越了“抗菌”的范畴,在动植物保护方面均有显著的作用。但抗生素不会在自然界以独立形态出现,要获得具有一定纯度的单体,必须经过筛选、分离等供需,目前,在抗菌素植物方面的应用研究,主要包括以下几类。

1.1 抗菌素筛选模式研究

首先,平皿拮抗,这种模式下抗菌素的指示菌就是病原菌的体外平皿拮抗,是一种惊醒抗菌素测定的筛选模式。这种方式的优势在于,在操作方面比较直观,目的性比较明确,操作过程简便、快速。但缺点也存在,主要表现在环境因子的考量不全面上,所以采用平皿拮抗方法获得的抑菌圈中的菌种并不是最纯净、最纯良的。

其次,采用植物盆栽防效。这种方法的基础是植物选择确定之后,利用盆栽法,用发酵液喷洒接种之后的病原菌植物,然后观察植物的抗菌性,从中选择具有较好防治功能的菌株。这种方法在植物保护抗菌素研究中十分有效,观察效果方面十分直观,但运作的周期较长,工作量很大。

1.2 生物合成抗菌素研究

1.2.1 培养基。

发酵培养基的作用是加快菌丝生长,用来提供足够的实验对象,合理调配培养基可以加速菌素泛指并合成抗菌素物质。一般来说,培养基中的主要元素是碳氮源,并且菌体在不同的生长阶段,对培养基的需求是不同的,需要不断调整成分比例。

1.2.2 发酵工艺。

发酵工艺应用对象是菌株,影响因素包括了接种量、温度、酸碱度等,菌种的接种量影响最为明显,其他都是基于环境产生影响的形式,例如,针对有氧发酵和无氧发酵的区别,所以要控制融氧的比例。

1.3 抗菌素分离研究

前文中已经介绍过,抗菌素在自然界中不可能独立存在,要获得纯度较高的单体,只能通过筛选分离的方式。筛选过程基于菌株,而筛选过程则基于发酵液。

首先,发酵液的预处理。发酵液中的成分十分复杂,发酵液预处理是分离纯化生物物质的第一步,其重要作用是除掉分解液的菌丝体,清理液体中的悬浮颗粒,改变滤液性状,并将有效地产物转移。

其次,聚凝和絮凝。这是典型的化学处理方法,即将滤液中的菌体、细胞、蛋白质等物质胶体粒子改变分散状态,并将各部分内容聚集在一起。

再次,蛋白质清理。蛋白质是抗菌素中不需要的物质,由于蛋白质预热容易发生质变,因此最简单的方法就是加热,同时,加热之后的蛋白质更容易沉淀,随后整个滤液的黏度降低、清晰度增加。

最后,无机物去除。主要是无机离子的去除,如钙离子、磷离子等物质,这也是抗菌素不需要的成分,采用不同的方式进行去除。其中,钙离子可以用草酸去除,三聚磷酸钠可以去除镁离子。

2 抗菌素在植物保护方面的应用

基于植物保护的抗菌素应用十分广泛,但同时,抗菌素并不是万能的,此外,随着抗菌素在植物保护中的频繁、长期应用,产生耐药性的可能性也随之上升。笔者分析认为,在抗菌素的植物保护方面应用,主要有以下几个方面。

2.1 真菌病害防治中的应用

真菌病害在农作物种植中非常普遍,例如水稻枯纹病,在防治过程中多氧菌素是有效的真菌抗生素药物,从化学角度来说,它是一种类似于肽酰嘧啶苷抗菌素,有效的成分为可可链霉菌。

同时,多样菌素具有毒性低的特点,比一般的农药成分更适合农作物应用,以减少农作物产品中的农药残留,例如甲基胂酸铁铵类的农药。多样菌素的药害性较低特点,符合抗菌素的一般特性,因此在应用中,可以高浓度、多频度的喷洒。此外,抗菌素的主要对象是细菌、病毒,因此它的应用范围很广,从粮食作物到果树作物均可应用,其主要机理是抑制菌丝生长,避免植物被侵害。

2.2 防治细菌病害中的应用

链菌素是第一个成功防治植物细菌病害的抗菌素药物,主要病原菌为欧文氏菌属、假单胞杆菌属及黄杆菌属等。链菌素可以单独使用,也可以同其他化学农药或抗菌素混合使用,链霉素除了用于防治细菌病害,同时还可以消毒种子,其中田间喷雾的效果受用法及环境的影响。

同时,硫酸链霉素同柠檬酸铁或氯化铁混用,可以降低药物带给植物的毒性,使用100~400mg/kg的链霉素水溶液连续浸渍3h感病稻苗治疗疫霉病效果明显,硫酸链霉素同甘油制成商品,可以防治蔷薇白粉病。

2.3 防治农业害虫中的应用

本质上说,农业害虫已经脱离了细菌、病毒的抑制范围,因此对于防治害虫方面的应用,是基于微生物的新陈代谢原理展开的,主要的机理包括两个方面:其一,通过进入害虫(主要是昆虫)体内破坏其组织,分析毒素,破坏昆虫的生理结构、生命特征等。其二,分离抗生素,促使植物自身的作用,在抗生素的促进作用下,产生对害虫有杀伤力的抗菌素。例如,腐败菌素、莫能菌素、硫藤黄菌素等,对害虫都有较强的杀灭作用。

以四抗菌为例,属于大四环内酯类抗菌素,这种抗菌素的稳定性很好,不溶于水,便于释撒,对螨虫的杀伤力很强。但从应用实践中发现,四抗菌素分子比较大,如果作为粉剂喷洒很难直接作用于螨虫,因此主要采用的是喷雾悬液。这样说明,在不同的抗菌素应用中,也要选择适当的方法。

结束语

抗菌素在植物保护方面的应用是十分广泛的,同时也具有较大的发展潜力。从研究角度来说,抗菌素的研发工艺水平很高,存在较高的难度,但它在植物保护工作中的优势,有必要加大研究力度和投资规模,新一代的抗菌素研究应该继续扩大效果,延续分解快、低残留的优势,但相应地,在应用中要注意区分抗菌素和农药的区别,同时也注意区分植物用和动物用的区别,避免在功能发挥上南辕北辙。

摘要：狭义地说抗菌素就是指一类具有抑制、杀灭细菌功能的药物,人类获取抗菌素的最早来源是微生物代谢,自然界中大量的真菌、细菌等微生物在生长过程中为了对抗外界的竞争,大多会分泌具有自我保护功能的抗菌素物质,它能够在确保自身正常生存的同时来阻碍细菌的侵害,目前在植物保护、兽医临床等方面有广泛的应用。本文基于植物保护抗菌素的应用展开研究,并提出有效地应对措施。

关键词：抗菌素,植物保护,研究,应用