科技苑农用枯草芽饱杆菌

导读：　科技苑农用枯草芽饱杆菌(共5篇)...

篇一 科技苑农用枯草芽饱杆菌
枯草芽孢杆菌的研究与应用

第40卷第9期2009年9月

东北农业大学学报JournalofNortheastAgriculturalUniversity

40(9):111~114

Sep.2009

枯草芽孢杆菌的研究与应用

李明，双宝，李海涛，王晴，高继国*

（东北农业大学生命科学学院，哈尔滨

150030）

摘要：枯草芽孢杆菌是革兰氏阳性细菌，能形成芽孢，是一些重要工业酶制剂的生产菌。由于其具有非致病性、分泌蛋白能力强的特性和良好的发酵基础，所以应用十分广泛。文章通过总结归纳其在医药、农业和其他研究领域的应用现状，分析其应用中存在的问题和产生问题的原因，希望能够为从事此领域研究的人员提供参考。

关键词：枯草杆菌；应用；表达系统；细胞质融合中图分类号：S563.2

文献标识码：A

文章编号：1005-9369（2009）09－0111－04

ProgressandapplicationofBacillussubtilisindifferentfields/LI

University,Harbin150030,China)

Ming,

SHUANGBao,LIHaitao,WANGQing,GAOJiguo(CollegeofLifeSciences,NortheastAgricultural

Abstract:Bacillussubtilisisoneofsomeindustrialproductionenzymebacteria,andaGram-positivebacteria,whichcanformspores.Becauseithasthebasisofnon-pathogeniccharacteristic,theabilitytosecretetheproteinandagoodbasisforfermentation,ithasawiderangeofapplication.Thispapersummarizedthestatusofitsapplicationinthefieldsofmedicine,agricultureandotherresearches,theanalysistheproblemsandthereasonsofproblemswithinitsapplicationwouldliketoprovideareferencetothepeoplewhoarestudyingonthisarea

Keywords:Bacillussubtilis;application;expressionsystem;cytoplasmintegration枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）是一类好氧型、内生抗逆孢子的杆状细菌，广泛存在于土壤、湖泊、海洋和动植物的体表，自身没有致病性，只具有单层细胞外膜，能直接将许多蛋白分泌到培养基中。在营养缺乏的条件下，枯草芽孢杆菌停止生长，同时加快代谢作用，产生多种大分子的水解酶和抗生素，并诱导自身的能动性和趋化性，从而恢复生长。在极端的条件下，还可以诱导产生抗逆性很强的内源孢子[1]。正是由于枯草芽孢杆菌无致病性，并可以分泌多种酶和抗生素，而且还具有良好的发酵基础，所以用途十分广泛。本文对枯草芽孢杆菌在医药、农业、科研方面的应用现状以及面临的一些问题及其产生原因进行了阐述。

收稿日期：2008-12-12

作者简介：李明（1983-），男，河北人，硕士研究生，研究方向为生物化工分离纯化。

*通讯作者：高继国，教授，硕士生导师，研究方向为生物大分子的分离纯化。E-mail:gaojiguo1964@hotmail．com

1枯草芽孢杆菌在医药方面的应用

枯草芽孢杆菌能够分泌多种酶，其中能够应

用到医药领域的酶主要有丝氨酸纤溶性蛋白酶和脂肪酶两种。丝氨酸纤溶性蛋白酶，即纳豆激酶。此外，我国的豆豉纤溶酶和韩国的大豆发酵食品中分离的纤溶酶也都是枯草芽孢杆菌分泌的丝氨酸纤溶性蛋白酶的一种，只是发酵用的菌株有些细微差别。1．1

纳豆激酶的发现及应用

1987年，日本学者经过对上百种食物的筛选，首次发现日本传统的大豆发酵食品—纳豆中含有溶解血纤维蛋白的成分，并将其命名为纳豆激酶

·112·东北农业大学学报第40卷

（Nattokinase，NK）。通过狗的模型试验及健康人群的体内研究，证明其除了具有显著的溶栓作用外，还具有促进静脉内皮细胞产生纤维蛋白溶酶原激活剂的能力，从而间接地表现其溶栓活性。与传统的溶栓剂相比，NK具有不易引起出血、无抗原性、半衰期长、安全无毒且成本低廉和能口服吸收溶栓等优点，因而具有广阔的开发前景，可能成为新一代的溶栓药物[2－3]。

1992年，Nakamura等首次克隆了纳豆激酶基因并测定了全基因序列，使得利用基因工程技术提高纳豆激酶活性及产量成为可能[4]。近年来，我国掀起对纳豆激酶的研究和开发热潮，纳豆激酶的药用价值日益突出，通过利用基因工程菌生产纳豆激酶，致使对纳豆激酶基因的克隆、表达、纯化及表达产物的产量和活性方面的研究取得了很大进展。在我国传统大豆发酵食品豆豉中发现了类似纳豆激酶的高活力的纤溶酶，将其产生菌株鉴定为枯草芽孢杆菌，并将豆豉纤溶酶基因克隆到了毕赤酵母中[5]。与此同时，韩国也在其传统大豆发酵食品中发现了类似的纤溶酶。近期，陈）晔等通过枯草芽孢杆菌培养，利用（NH42SO4沉淀、SephadexG100柱层析对该酶发酵液进行分离纯化，已经分离纯化出了枯草芽孢杆菌（BacillussubtilisZY21）溶栓酶[6]。

以上研究证明，日本、中国及韩国先后发现的这3种纤溶酶应该均由枯草杆菌分泌的，只是菌株不同而已。1．2

脂肪酶

脂肪酶是一类能在油水界面上水解甘油三酯酯键的酶的总称，广泛应用于食品、生物医药、化工、化妆品以及生物柴油等传统与现代工业[7-8]。目前，褶皱假丝酵母（Candidarugosa）、霉菌属等是脂肪酶工业生产的主要菌种，来源于枯草芽孢杆菌168的脂肪酶以其广泛的底物作用范围、较小的分子质量以及较高的等电点等优良酶学特性而日益受到人们的关注[9]。

脂肪代谢最基本的酶是脂肪酶，其缺乏将会引起健康问题。通过脂肪酶的外部调节可达到助消化的目的。微生物脂肪酶被用来从动物和植物中获得多不饱和脂肪酸，而多不饱和脂肪酸作为生物药物和营养成分起着越来越重要的作用；游离的多不饱和脂肪酸及其单双甘酯又是用来生产

的原料。马吉胜从各种药物（抗胆固醇、抗炎药）原始的枯草杆菌质粒pBD64出发，通过设计两段DNA片段，引入了多个酶切位点和一个强启动子序列，构建了一个枯草杆菌脂肪酶高表达质粒pBSR2，并进一步研究了这种酶的分子质量、酶活力、最适反应温度、最适反应pH、反应动力学等基本酶学性质[10]。

2枯草芽孢杆菌在农业中的应用

由于枯草芽孢杆菌能够分泌大量的抗生素，能够杀灭一些动植物中常见的病源菌，而且其分泌大量酶对牲畜有益，所以枯草芽孢杆菌常用于农业中。2．1

枯草芽孢杆菌在饲料中的应用

纳豆枯草芽孢杆菌（Bacillussublitisnatto）是枯草芽孢杆菌的一个亚种[11]，是我国农业部公布的12种可直接饲喂动物的饲料级微生物添加剂之一[12]。

犊牛消化酶系统发育不健全，出生后蛋白酶系尚未建立完全，胃蛋白酶产生较晚，对固体物质和非乳物质的消化能力弱；免疫系统功能不完善，胃及肠对细菌的抵抗力很弱，抗疾病的能力较差，外界环境不良时，易被大肠杆菌、沙门氏杆菌等病原菌侵袭，从而引起犊牛胃肠疾病，严重时甚至造成死亡。作为可直接饲用微生物，纳豆芽孢杆菌能在肠道内生长，分泌各种酶和维生素，促进小肠黏膜细胞的增殖，促进胃肠道各种消化酶活性，并具有抑制肠道内有害菌的作用。犊牛直接饲喂纳豆枯草芽孢杆菌对增强犊牛机体免疫和促进胃肠发育具有良好的效果[13]。2．2

枯草芽孢杆菌在生物农药中的应用

枯草芽孢杆菌在水中大量繁殖时分泌的胞外酶可分解、吸收水及底泥中的蛋白质、淀粉、脂肪等有机物，有降低水体富营养化和清除底泥的作用。在作用过程中，有机营养一部分转化为细胞物质，大部分转化为细菌活动的能量。在其转化过程中，氨气、氮气就从水中逸散到大气。用这种方法，水中氨氮和硝基氮可除去80%～90%。另一部分有机营养转化为优势的有益菌体。此法广泛应用于河蟹育苗、虾类养殖以及河鱼屯、黄鳝、甲鱼养殖[14]。

2．2．1枯草芽孢杆菌在动物养殖中的作用

第9期李明等：枯草芽孢杆菌的研究与应用·113·

2．2．2枯草芽孢杆菌在农作物病虫防治中的作用随着人们环保意识的加强，生物防治因其对

陈晓月等根据GenBank中枯草芽孢杆菌的P43启动子基因序列，设计合成了一对引物，用PCR方法钓取枯草芽孢杆菌AS．1655菌株的P43启动子基因，PCR产物经琼脂糖凝胶回收纯化后，连接到pMD18T-simple载体上，进行序列测定。测序结果表明，枯草芽孢杆菌AS．1655菌株的启动子全长427bp，由两个叠加的启动元件组成，分别为σ55和σ37RNA聚合酶识别的位点，与GenBank中的其他序列比较发现核苷酸的同源性为99．5%，说明枯草杆菌P43启动子的基因序列高度保守[20]。

陈中义等分别以枯草芽孢杆菌-大肠杆菌穿梭质粒pHB201和pRP22为载体，通过感受态转化方法，将BtHD21杀虫蛋白基因Cry1Ac导入了水稻纹枯病生防菌株枯草芽孢杆菌B916[21]。3．2

枯草芽孢杆菌细胞质融合方面的研究

早在1981年，复旦大学的江行娟等就发现，（pUB110）菌株和在PEG存在下，枯草杆菌BD366

G1菌株的原生质体以10-6~10-4的融合率发生融合。高温能使质粒pUB110消除，质粒消除后融合子的菌落形态转变成为亲本G1的形态特征。他们认为双亲细胞融合后没有发生遗传重组，而是在分裂过程中发生分离，于是质粒pUB110可能出现在G1细胞中，他们的试验为通过细胞融合的质粒转移和由于某一特定质粒的存在而改变菌落形态提供了初步证据[22]。

上世纪90年代，唐文华等和刘伊强等将枯草芽孢杆菌与Bt通过细胞融合获得了具有抑菌杀虫作用的融合子，从而使得该菌既有抗虫性又有抗药性，成为一种极有前景的农药制剂[23-24]。

环境、生态和人类健康安全的优点，受到各国政府的广泛重视，并发挥着越来越重要的作用。应用枯草芽孢杆菌防治植物病害的研究具有悠久的历史，目前全世界收集保存了几百株野生型枯草芽孢杆菌菌株，研究证实该种革兰氏阳性细菌能够产生40多种具有不同结构的抗菌物质，其中很多具有优良性状的菌株已经应用于生产实践，例如，美国的GBO3、MBI600、QST713和B．subtilisvar．amyloliquefaciensFZB24，澳大利亚开发的B．subtilisA213，日本东京技术研究所的B．subtilisRB-14，中国开发的B916、B908、B3、B903、XM16等[15]。王益民将枯草芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌进行细胞融合获得了具有抑菌杀虫作用的融合子CF103[16]，田间试验结果显示，CF103能兼治水稻纹枯病和稻纵卷叶螟，对照区病情指数为49.8%、虫害率为41.5%，而防治区分别为0%～36.9%和1.7%～12.1%。陈中义等构建了含有CrylAc基因的两个穿梭表达质粒载体[17]，导入生防枯草芽孢杆菌B916，获得了兼有杀虫防病效果的基因工程菌Bs2014和Bs2249，同时还将CrylAb、CrylAc、Cry12Aa等杀虫基因导入B916并获得了一系列单价和双价杀虫防病工程菌[18]。

3枯草芽孢杆菌在现代科学研究中的

应用

枯草芽孢杆菌除主要用于其自身酶系和抗生素外，也用于作为表达系统和细胞质融合的研究。3．1

枯草芽孢杆菌表达系统的研究

自1958年Spizizen发现枯草杆菌168菌株能摄取外源基因以后[19]，随着DNA重组技术的建立，特别是金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）带抗性标志的质粒可作为其载体的发现，枯草杆菌基因工程研究迅速发展。

芽孢杆菌作为原核表达系统与大肠杆菌表达系统有很大的区别，芽孢杆菌不能识别大肠杆菌的启动子，因此构建表达外源基因的枯草杆菌表达系统是研究者关注的问题。目前尚无商品化的枯草芽孢杆菌专用表达载体，为构建枯草芽孢杆菌的表达载体，获得枯草芽孢杆菌能够识别的启动子序列是首要条件。

4枯草芽孢杆菌应用中存在的问题

枯草芽孢杆菌的产业化应用尚不成熟。首先是

在医药方面，我们尽管已经证明了枯草纤溶酶具有良好的溶血栓效果，但是在国内相应的商品化的药品却不多见。而且枯草脂肪酶用于制作相应的药物还不成熟，有待进一步研究。其次，在农业方面一些相应的生物农药和饲料也没有得到大范围的应用。这主要是由于科技的不均衡性和理论转化为实际的考察期较长造成的。

枯草芽孢杆菌自身有需要克服的问题。枯草芽孢杆菌虽然可以直接作用于农业来抗一些植物病虫害，然而，天然野生型微生物菌剂存在天生的不

·114·东北农业大学学报第40卷

足，如产品持效期短、见效慢、作用对象比较单一、易受自然环境影响、竞争存活能力有限等[25]。

尽管枯草芽孢杆菌已经作为表达系统并在试验中应用，但是其自身具有的多酶体系使得转入它的外源质粒不太稳定，从而使其作为表达系统有一定的困难。

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5展望

尽管枯草芽孢杆菌在应用中存在一些问题，但是人们也在不断地研究克服其缺点的方法，例如陈乃用早在1993年就详细地分析了枯草芽孢杆菌的质粒稳定性问题，并提出了一些相应的解决措施[26]，可以说枯草芽孢杆菌成为像大肠杆菌那样成熟的表达系统只是时间问题。同时枯草芽孢杆菌中的其他酶，如淀粉酶和蛋白酶也逐渐成为了人们关注的热点。这些都将会为枯草芽孢杆菌的应用开拓新的领域。随着科学技术的不断进步，那些限制枯草芽孢杆菌应用的问题将逐一被解决，而枯草芽孢杆菌也必将迎来一个更宽广的应用空间。

[

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篇二 科技苑农用枯草芽饱杆菌
枯草芽孢杆菌的功效特点介绍

枯草芽孢杆菌的功效特点介绍

1、枯草芽孢杆菌对特殊菌体进行促芽孢和微胶囊包被处理，在孢子状态下稳定性好，能耐氧化；耐挤压；耐高温，能长期耐60°C高温，在120°C温度下能存活20分钟；耐酸碱，在酸性胃环境中能保持活性，可以耐唾液和胆汁的攻击，是饲料微生物中可100%直达大小肠的活菌。

2、枯草芽孢杆菌以孢子状态进入消化道后，迅速由休眠状态复活，在短期内繁殖成高含菌量的优势种群，消耗掉肠道内大量氧气，并能产生过氧化氢、细菌素，建立微生态平衡，促进有益厌氧微生物的繁殖，抑制有害细菌（大肠杆菌、沙门氏杆菌）的生长，从而预防腹泻、下痢等肠胃道疾病。

3、在快速繁殖过程中，产生大量多种维生素、有机酸、氨基酸、蛋白酶（特别是碱性蛋白酶）、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶，能降解植物性饲料中复杂的有机物，从而促进消化吸收，提高饲料利用率，防止动物消化不良，出现“饲料便”等状况发生。

4、本品安全高效，无药残，无毒副作用，能减少抗生素药物的使用，增强免疫力。同时缓解动物不进食，生长缓慢等不良应激反应状态，恢复由于用药造成的动物体质下降，提高疫苗抗体水平等综合抗病力。

5、除臭驱蝇，减少污染，控制细菌性疾病，能减少粪便中

氮、磷、钙的排泄量，减少粪便臭味及有害气体排放，表现为动物粪便臭味逐步减轻，减少饲料蛋白质分解为氨气浪费，从而减少环境污染。

6、改善肉蛋奶品质，生产“绿色肉”、“农家蛋”、“无抗奶”，本品通过增强消化吸收功能，充分吸收利用饲料中营养成份及原料的天然色素，无需添加化学色素苏丹红、加丽素红造成对人体的有害物质及影响畜禽产品天然食用风味，可媲美家养畜禽肉。能天然增加动物产品着色度和食用风味，猪只皮肤红润，毛色发亮；肉鸡肉鸭颜色加深；改善蛋壳的质量和颜色，蛋清厚稠，蛋黄鲜红；水产动物颜色更加健康，无斑点。

篇三 科技苑农用枯草芽饱杆菌
枯草芽孢杆菌在土壤中的应用

枯草芽孢杆菌在土壤中的应用

概述背景资料

● 化学农药的使用对农业生产的影响

● 微生物制剂等新型环保防治措施在生物防治植物病害领域的兴起

枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)的简介

● 革兰氏阳性杆状细菌，可产生内生芽孢，耐热抗逆性强，在土壤和植物的表面普遍存在。

● 是植物体内常见的一种内生菌，对人畜无毒无害，不污染环境。生长速度快、营养需求简单，在植物的表面易于存活、定殖与繁殖，

● 生产工艺简单，制剂稳定，施用方便，储存期长。因此是一种理想的生防微生物。

1.生防机制

对植物病菌的作用机制和方式是多样的，主要包括竞争作用、抗生作用、溶菌作用和促进植物生长等几个方面。

1.1竞争作用

● 竞争方式：主要包括营养竞争和位点竞争。

营养和空间位点的竞争是指存在于同一微小生物环境中的两个或两个以上微生物之

间争夺这一环境内的空间、营养、氧气等的现象。

● 枯草芽抱杆菌具有较强的竞争和定殖能力，从而抢占病原菌的侵染位点，消耗其周围养分，阻止和干扰病原菌对植物叶面和其他器官的侵染，起到防病抑菌的作用。

1.2抗生作用

抗生作用是指拈抗微生物通过产生代谢产物在低浓度下就能够对病原微生物的生长和代谢产生抑制作用，从而来影响病原微生物的生存和活动。近半个世纪以来，人们从枯草芽孢杆菌不同菌株的代谢产物中分离纯化了多种有效的抗菌物质。

1.3溶菌作用

枯草芽孢杆菌的溶菌作用主要表现在是通过吸附在病原菌的菌丝上，并随着菌丝生长而生长，而后产生溶菌物质造成原生质泄露使得菌丝体断裂；或者是产生抗菌物质通过溶解病原菌孢子的细胞壁或细胞膜，致使细胞壁穿孔、畸形等现象从而抑制孢子萌发。

1.4诱导植物产生抗性及促进植物生长

● 诱导植物产生抗性作用是指枯草芽孢杆菌不但能够抑制植物病原菌，而且还能够诱发植物自身抗病机制从而增强植物的抗病性能的作用。

● 什么是PGPR

国际上把土壤中能促进植物生长的根际自生细菌通称为植物促生根圈细菌

(Plant growth promoting rhizobaceria)，简称为PGPR。

其中以枯草芽孢杆菌的抗逆性最强、功能最多、适应性最广、效果最稳定。枯

草芽孢杆菌能够产生类似细胞分裂素、植物生长激素的物质，促进植物的生长使植物抵抗病原菌的侵害。

枯草芽孢杆菌大量应用于生物肥料。当作用于作物或土壤时．能够在作物根际或体内定殖，并起到特定肥料效应。目前，微生物肥料在培肥地力，提高化肥利用率，抑制农作物对硝态氮、重金属、农药的吸收，净化和修复土壤，降低农作物病害发生，促进农作物秸秆和城市垃圾的腐熟利用．保护环境。以及提高农作物产品品质和食品安全等方面表现出了不可

替代的作用。

2.1枯草芽孢杆菌对土壤中的菲与苯并[a]芘的吸附及生物降解功能

● 土壤与其相连的水环境称为土壤-水环境系统，其中存在着大量的土壤固有微生物，

并在表面存在生物膜，因为生物膜形成了隔离层，有机污染物在接触到支撑生物膜的固体基底之前，必须首先到达并且穿过这个隔离层，这样就强烈地改变矿物颗粒或基底的吸附行为，对吸附作用有重要的影响 ．近年的研究表明 ，由于受污染影响，导致土壤中含有多环芳烃（PAHs），沉积物中PAHs主要为原油污染以及工业或民用煤不完全燃烧所致．

● 枯草芽孢杆菌对菲与苯并[a]芘的吸附及生物降解研究

研究表明以枯草芽孢杆菌为接种微生物，对菲与苯并[a]芘都可进行吸附或生物

降解，48h液相PAHs浓度达到平衡时，微生物对菲消除了98％ ，对苯并[a]芘消除85％ ；接种的样品48h吸附等温线均呈线形，能较好地符合线性方程；在接种微生物情况下，沉积物与土壤对菲和苯并[a]芘吸附特征均发生较大变化，对菲的吸附量增大约35倍，而对苯并[a]芘的吸附量却降低了2／3左右；未接种微生物的土壤和沉积物对菲解吸率为20％ ，接种的样品组为2.9％，而对苯并[a]芘的解吸结果与菲相反，未接种的对照组为4％ ，接种的样品组为l3％ ．

2.2枯草芽孢杆菌对土壤微生物的呼吸强度的影响

土壤呼吸强度作为土壤生物活性指标之一，能够在一定程度上反应土壤营养物的转

化和供应能力，其呼吸速率变化及变化方向也反应了生态系统对胁迫的敏感程度和响应模式，是环境安全评价的一项重要指标，当土壤受到外来污染物污染时，微生物为了维持生存可能需要更多的能量，而使土壤微生物的代谢活性发生不同程度的响应。研究表明各质量分数处理的枯草芽孢杆菌均表现为对土壤呼吸作用的刺激效应，并且土壤中枯草芽孢杆菌质量分数越大，对土壤呼吸强度的刺激作用越大，即刺激强度和施药质量分数呈正相关。

2.3枯草芽孢杆菌对土壤脲酶活性的影响

应用土壤酶作为监测指标，评价农药的生态毒理效应已成为环境科学领域的研究热

点之一。而脲酶属于土壤中研究得比较深入的一种水解酶类，是惟一对尿素在土壤中转化及尿素利用率有重大影响的酶。尿素施人土壤后．在脲酶的催化作用下，迅速分解成二氧化碳和氨，所以土壤脲酶活性的降低，不仅可使尿素水解减缓，令其水解产物更多地被土壤吸附而有效减少尿素水解产物氨的挥发损失，也可能相应减少水解产物NH 硝化作用潜势。研究表明所有处理用枯草芽孢杆菌处理过的土壤对土壤脲酶均表现出刺激效应。其中最高质量分数处理(3200 mg/kg干土)在第28天脲酶活性上升到最高，刺激率达到101.07％。枯草芽孢杆菌对脲酶刺激的机理，可能是由于微生物农药的加人为微生物的生长提供了碳源和营养，从而使产生该种酶的微生物数量增长，活性增强，因而土壤中脲酶的活性也相应增强。

2.4枯草芽孢杆菌对盐碱地的改良

● 土壤内盐分积累的危害

土壤结构黏滞，通气性差，容重高，土温上升，好气性微生物活动差，养分释

放慢，渗透系数低，毛细作用强等，导致表层土壤盐渍化进一步加剧，造成土壤冷、硬、板现象。一般说来，当土壤表层或亚表层中的水溶性盐类累积累超过0.1％，或土壤碱化层的碱化度超过5％，就属于盐渍土。

● 盐碱地对植物的危害

a、引起植物的生理干旱。过多的可溶性盐类，可提高土壤溶液的渗透压，引起植物的干旱。

b、危害植物组织。干旱季节，表土层盐分过量积聚 易伤下胚轴。在高pH值下，还

会导致OH一对植物的直接毒害。植物组织内盐分过量积聚，会使原生质受害，蛋白质合成受阻，含氮的中间代谢产物积累，造成细胞中毒。

c、影响植物正常营养吸收。由于交换性Na+的竞争，使植物对钾、磷和其他营养元素

的吸收减少，磷的转移也会受到抑制，从而影响植物的营养状况。

d、影响植物的气空开闭。在高浓度盐类作用下，气孔保卫细胞内的淀粉形成受到阻碍，

使细胞不能关闭，植物容易干旱枯萎。

选择耐盐的巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌优势菌株，生产出生物有机肥，用于植物

生产，在投入成本相同的情况下，植物生长发育良好，产量增加，而且盐碱地土壤理化性状得到改善，土壤微生物数量增多。

此外由于枯草芽孢杆菌无致病性，并可以分泌多种酶和抗生素，而且还具有良好的发酵基础，所以用途十分广泛。在医药、农业、科研方面都有重要的应用。

篇四 科技苑农用枯草芽饱杆菌
枯草芽孢杆菌实际应用与发展前景的研究

枯草芽孢杆菌实际应用与发展前景的研究

[摘要] 随着国家对农业的支持，微生物化肥有农业中的应用也越来越受到重视。而枯草芽孢杆菌在农业方面和其它方面都有广泛的应用，因此，研究枯草芽孢杆菌的实际应用是非常必要的。

本文从工业酶生产、生物防治领域、微生物添加剂领域和医药卫生领域等方面对枯草芽孢杆菌的实际应用进行研究。

[关键词] 枯草芽孢杆菌 实际应用 发展前景 Bacillus subtilis application and development prospect of

[ Abstract ] along with the country the support to agriculture, microbial fertilizer has application in agriculture has been paid more and more attention. And Bacillus subtilis in agriculture and other aspects of a wide range of applications, therefore, research of Bacillus subtilis and practical application is very necessary.

This article from the industrial enzyme production, biological control field, microbial additives and medical and health fields on Bacillus subtilis applied research.

[ Key words] Bacillus subtilis; application; development prospects

1.1 枯草芽孢杆菌简介

枯草芽孢杆菌，是芽孢杆菌属的一种。单个细胞 0.7～0.8×2～3微米，着色均匀。无荚膜，周生鞭毛，能运动。革兰氏阳性菌，芽孢0.6～0.9×1.0～1.5微米，椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色。枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。枯草芽孢杆菌迅速消耗环境中的游离氧，造成肠道低氧，促进有益厌氧菌生长，并产生乳酸等有机酸类，降低肠道pH值，间接抑制其它致病菌生长。枯草芽孢杆菌菌体自身合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类，在消化道中与动物体内的消化酶类一同发挥作用，能合成维生素B1、B2、B6、烟酸等多种B族维生素，提高动物体内干扰素和巨噬细胞的活性，在饲料中应用广泛。它还可以用来改善水质，应用在污水处理和环境保护中。和其它微生物混合使用，还可以用于生物肥料和土地改良等。

枯草芽孢杆菌的应用

枯草芽孢杆菌在工业酶生产中的应用[5]

工业酶的生产是工业微生物发酵的重要组成部分。据来自BBC的统计数字，2004年全球酶的交易额达到20.0亿美元(15.3亿欧元)，其中食品酶占29％，饲料酶占 15％，一般的工业酶占56％。枯草芽孢杆菌是当今工业酶生产应用最广泛的菌种之一，据不完全统计，枯草芽孢杆菌所产的酶占整个酶市场的50％。由于其产酶量高、种类多、安全性好和环保等优点，在现代工业生产中被广泛用作生产菌种，其发酵生产的酶已在食品、饲料、洗涤、纺织、皮革、造纸和医药等领域均发挥着十分重要的作用。

枯草芽孢杆菌生境多样，可利用的营养物质种类十分丰富，这决定了其自身含有丰富的产酶系统，具备生产多种酶的应用潜力。研究资料表明，枯草芽孢杆菌能够产生蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、葡聚糖酶、植酸酶、果胶酶和木聚糖酶等十几种酶。在过去的10年，利用基因工程技术，枯草芽孢杆菌几乎可以在短期内大量生产任何种源的新酶，从而省略了大量的原始菌种改造、驯化、毒理学实验等工作；利用蛋白质工程技术，能够在生产新酶之前对该酶的性质进行改良和调整，从而改善酶的活性或者赋予酶新的所需性质。这些新技术的应用使新酶种的开发周期大大缩短，难度和成本降低，产品更加稳定有效。

枯草芽孢杆菌生产的蛋白酶、淀粉酶是工业酶中应用最为广泛的酶，仅二者就占到了整个工业酶市场的50％。其中，淀粉酶的生产和应用处于整个酶制剂的首位，其最早是在20世纪初，由德国的Boiden和Effront先后从枯草芽孢杆菌培养液中分离出的；蛋白酶主要用于制革、丝绸工业及制造加酶洗涤剂等方面。目前，枯草芽孢杆菌酶市场营业额的90％以上掌握在加多家工业酶企业手中，仅Nonozymes和Danisco两家公司就占到了60％以上。我国酶制剂工业近年来取得了长足的发展，但仍无法跟上世界同行业发展的步伐，科研乏力已成为制约中国酶工业发展的瓶颈因素。

枯草芽孢杆菌酶的主要应用领域是食品工业，全世界食品工业用酶约占总量的60％，而我国则高达85％以上。这些酶在动物蛋白水解行业中的骨素加工、植物蛋白水解中的大豆蛋白和大豆肽生产、乳制品和婴儿食品生产等工业过程中都已得到广泛的应用，如在面包生产中α-淀粉酶、蛋白酶能有效提高面团工艺性能和面包质量(体积、内部结构、风味等)，并延长面包保鲜期；在啤酒生产中，采用淀粉酶的新型辅料液化工艺以及复合酶制剂的应用对提高我国啤酒的产量和质量有重要意义；在玉米深加工领域，采用耐高温淀粉酶和糖化酶的“淀粉喷射液化”技术以及“双酶法”糖化技术全面带动了我国淀粉糖、味精和柠檬酸等生产工艺的改革；蛋白酶还可用于鱼虾等海产品下脚料的加工，用于生产调味剂添加于食品中，不但提高了食品营养价值，增进经济效益，而且还变废为宝，降低了环境污染。近年来，蛋白酶、果胶酶和纤维素酶等在果酒、果汁、调味品、烘焙、肉制品和中药有效成分提取以及多肽保健品生产中的应用也都取得了较大的进展。

1.2.2 枯草芽孢杆菌在生物防治领域中的应用

枯草芽孢杆菌作为植物病害生防细菌之一，具有较强的防病作用。美国迄今已有4株枯草芽孢杆菌生防菌株获得环保局商品化或有限商品化生产应用许可，如美国AgraQuest公司用枯草芽孢杆菌QST713菌株开发出活菌制剂杀菌剂SerenadeTM。并于2000年通过美国环保局(EPA)的登记，用于防治多种作物的白粉病、霜露病、疫病、灰霉病等病害。枯草芽孢杆菌MBI600在英国的MicroBio Group Ltd.、日本的Idemistu Kosan Co.，Ltd.等均已获得注册登记，并进行产业化生产，用于防治叶部病害(灰霉病、白粉病)和根部病害(枯萎病、根腐病、黑斑病等)。枯草芽孢杆菌FZB24在德国、美国等国家进行了注册，并在德国Bayer公司投入生产，用于防治番茄晚疫病、灰霉病和小麦白粉病，还可作为增产促进剂。澳大利亚开发的B.subtilis A-B对麦类和胡萝卜立枯病等具有很好的防治和增产作用。此外，L．R．Cavaglieri等从玉米根围分离获得的生防菌株B.subtilis RC8、RC9和RC11对玉米轮状镰刀菌(Fusarium verticillioides)具有强烈的抑制作用。

我国利用枯草芽孢杆菌防治植物病害的应用研究也达到了世界先进水平，现已成功开发并投入生产的商品制剂有亚宝、百抗、麦丰宁、纹曲宁等产品。其中，江苏省农业科学院植保所选育的枯草芽孢杆菌B-916对水稻白叶枯病菌有良好防效。南京农业大学开发的生防菌B3(麦丰宁)对小麦纹枯病田间防效达50％~80％。云南农业大学和中国农业大学共同研制的微生物农药“百抗”已在农业部登记注册，并在多个省推广使用，其有效成分是枯草芽孢杆菌B-908，大田应用中对水稻纹枯病防效达 70％以上。另外，由陈延熙等研制的增产菌已在全国10多个省、市的50余种作广使用，主要用于防治水稻稻瘟病、小麦纹枯病和油菜菌核病等，田间增产率达 10％~50％，“增产菌”成为我国第一个生物制剂方面的专利，达到国际领先水平。

1.2.3 枯草芽孢杆菌在微生物添加剂领域中的应用

枯草芽孢杆菌是我国允许使用的饲料微生物菌种，因其无毒、无害，经常被制成微生物添加剂，用于改善动物肠道功能、促进动物生长和预防疾病。枯草芽孢杆菌在制剂中以内生孢子形式存在，孢子进入动物肠道后，在肠道上部能迅速复活并分泌高活性的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶，有助于降解植物性饲料中复杂的碳水化合物，产生具有拮抗肠道致病菌的多肽类物质等，起到抑菌和预防作用。另外，枯草芽孢杆菌是好氧菌，可通过消耗肠道内的氧气造成厌氧环境，促进肠道内优势菌厌氧菌的繁殖，维持肠道生态平衡。如，研究发现猪采食含107CFU／g枯草芽孢杆菌制剂的饲粮3周后，粪中双歧杆菌数量显著上升，而链球菌和梭菌的数量则显著下降，且这种趋势仔猪较母猪更明显；猪饲料中添加枯草芽孢杆菌不仅可以提高饲料转化率和氮利用率，而且可以减少氨的产生。此外，枯草芽孢杆菌具有耐高温、耐酸碱和耐挤压等特性，在饲料加工中保存良好，有利于推广应用。1996年，枯草芽孢杆菌

作为我国农业部正式批准的6种生物兽药之一已投入工厂化生产。

1.2.4 枯草芽孢杆菌在医药卫生领域的应用[5]

研究证明，枯草芽孢杆菌的活菌制剂可以作为口服液用于治疗肠炎、支气管炎和腹泻等多种疾病，也用来预防和治疗烧伤面的感染。最近，科学家发现从枯草芽孢杆菌提取到的淀粉酶、纤维素酶能够补充体内消化酶的不足，恢复正常消化机能；蛋白酶能够分解发炎部位纤维蛋白的凝结物，消除伤口周围的坏疽、腐肉和碎屑。日本人日常生活中食用的纳豆就是利用枯草芽孢杆菌生产的，研究表明，纳豆中含有的溶栓酶(纳豆激酶)对心血管疾病有很好的预防和治疗作用；而同样由枯草芽孢杆菌合成的聚谷氨酸可用作药物缓释材料和医用高分子纤维材料等。

1.2.5 枯草芽孢杆菌在水产养殖领域中的应用[5]

枯草芽孢杆菌在水产养殖中的应用起步较晚，由于它能分泌蛋白酶等多种酶类和抗生素，使池底积累的大量残余饵料、排泄废物、动植物残体以及有害气体(氨、硫化氢等)，使之先分解为小分子(多肽、高级脂肪酸等)，后分解为更小分子的有机物(氨基酸、低级脂肪酸、单糖、环烃等)，最终分解为二氧化碳、硝酸盐和硫酸盐等，有效降低了水中的COD、BOD，使水体中的氨基氮(NH3-N)、亚硝基氮(NO2-N)和硫化物浓度降低，从而有效地改善水质，同时还能为以单细胞藻类为主的浮游植物提供营养物质，促进繁殖。这些浮游植物的光合作用，又为池内底栖水产动物的呼吸、有机物的分解提供氧气，从而使养殖水体形成一个良性的生态循环；另外，它们分泌的多种酶类和抗生素可以抑制其他细菌的生长，进而减少甚至消灭水产养殖动物的病原体。河北奇骥生物技术有限公司生产的复合芽孢菌剂可适应低温水环境产酶丰富分解力强，在水产养殖中对降解有机废物改善水环境可发挥重要作用。

1.2.6 枯草芽孢杆菌是微生物学与分子生物学研究的良好试验材料

枯草芽孢杆菌作为基因工程受体菌，可表达出近200种原核和真核生物来源的蛋白基因，并且无论是在生产上还是对基因组及物理图谱的研究上都处于中心位置，对它的研究涉及各个方面。目前国际上在遗传工程中使用的芽孢宿主菌几乎全部来自Spizien及其学生建立的枯草芽孢杆菌169菌株转化系统，它同另一种常用大肠杆菌表达系统相比有着独特的优势，即可以将转入目的基因表达出的产物分泌到细胞体外，这就降低了进一步收集、分离和纯化基因表达产物的成本和工作量。枯草芽孢杆菌能够在生长过程中产生有用代谢产物，且大部分直接分泌到培养基中，这在简化生产工艺的同时，也存在菌株自身分泌的降解性蛋白酶会影响表达产物的稳定性甚至会破坏表达产物的缺点。近年来有人构建的双蛋白酶和三蛋白酶缺陷的枯草芽孢杆菌DB104和DB403菌株将有助于提高目的基因表达蛋白的稳定性。这些都

为枯草芽孢杆菌的广泛应用奠定了基础。

1.2.7 枯草芽孢杆菌在环境保护方面的应用[7][8]

尹文林等不同养殖水体用20亿／g枯草芽孢杆菌B115株0.5 mg／L后，对养殖水体的溶氧和pH无明显的影响；氨氮最大降解值出现在使用后的第3~4天，平均降低(45.40±5.06)％；亚硝酸盐氮的最大降解值出现在使用后第3天，平均降低率为(16.03±3.82)％；硫化物的最大降解值出现在使用后第3.4天，平均降低率为(23.01±7.27)％。与对照组相比有明显差异(P >0.1)，对总大肠茵群也有明显的抑制作用。胡咏梅等以5种模拟的污染水样对枯草芽孢杆菌FY99-01菌株的净水作用进行了研究。结果表明，该菌株能迅速降解有机物，在不同处理条件下水样的COD值都有明显的下降，48 h COD的去除率达67%以上，96 h厌氧条件下反硝化强度为50.2%，好氧条件下为28.6%，144h总残渣、过滤性残渣的降解率分别为61.3%和24.1%，96h降解硫化物达100%。此外，枯草芽孢杆菌在降解多环芳烃和乐果方面也有较好的应用前景。

尽管当前化学杀菌剂在农药产业仍占主导地位。但枯草芽孢杆菌杀菌剂具有对人畜相对安全、环境兼容性好、不易产生抗药性等优点，因而更符合现代社会对农业生产及有害生物综合防治(IPM)的要求。枯草芽孢杆菌抗菌物质的分离纯化及抗菌作用的分子机制、拮抗基因的克隆及其表达调控等研究已经积累了丰富的资料，具有重要的理论意义和指导生产价值。现代生物技术的广泛应用、基因组学和蛋白组学的发展以及先进的仪器设备的应用必将为枯草芽孢杆菌植物病害生防研究开发带来新的发展机遇。

篇五 科技苑农用枯草芽饱杆菌
枯草芽孢杆菌的研究与应用

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