枯草芽孢桿菌的形態(tài)特征與生物活性及主要作用！

一、概述

隨著生活質(zhì)量的逐步提高和環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，人們越來越多的關(guān)注生存環(huán)境，對(duì)植物病害的防治也開始找尋更加安全可靠、經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)。生物防治因其環(huán)境兼容性好、不易引起抗性和防效持久穩(wěn)定等優(yōu)勢，逐漸成為替代化學(xué)防治的主要方法，尋找生防菌資源，開發(fā)研究新型生防微生物是生物防治的研究重心，而芽孢桿菌尤其是枯草芽孢桿菌作為有益生防菌一直是研究的熱點(diǎn)。

芽孢桿菌是人類發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌之一。早在1835年，Ehrenberg所描述的“Vibriosubtilis”即是現(xiàn)在大家熟悉的“枯草芽孢桿菌”，它是由Cohn于1872年正式命名的，現(xiàn)作為芽孢桿菌科的模式菌株。從生物學(xué)特性來講，枯草芽孢桿菌具有典型的芽孢桿菌特征，其細(xì)胞呈直桿狀，大小(0.8~1.2)μm×(1.5~4.0)μm，單個(gè)，革蘭氏染色陽性，著色均勻，可產(chǎn)莢膜，運(yùn)動(dòng)（周生鞭毛）；芽孢中生或近中生，小于或等于細(xì)胞寬，呈橢圓至圓柱狀；菌落粗糙，不透明，擴(kuò)張，污白色或微帶黃色；能液化明膠，胨化牛奶，還原硝酸鹽，水解淀粉，為典型好氧菌。

國內(nèi)外關(guān)于枯草芽孢桿菌的研究與應(yīng)用已有100多年的歷史，早期大部分工作集中在形態(tài)觀察、分類鑒定、生理機(jī)制、功能發(fā)掘及防治等方面。近年來，對(duì)枯草芽孢桿菌的研究漸進(jìn)到遺傳學(xué)與分子生物學(xué)領(lǐng)域，研究內(nèi)容體現(xiàn)在特定功能基因的尋找并克隆到需要的物種中或者通過誘變、基因工程等手段對(duì)枯草芽孢桿菌生產(chǎn)菌進(jìn)行遺傳改造等。隨著人們對(duì)枯草芽孢桿菌研究的深入開展，發(fā)現(xiàn)其在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品保健、水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。

枯草芽孢桿菌屬于芽孢桿菌屬，是一類嗜溫、好氧、內(nèi)生抗逆性孢子的革蘭氏陽性菌，廣泛分布于土壤及的有機(jī)物中，作為革蘭氏陽性細(xì)菌的典型代表對(duì)其生理生化、遺傳及分子生物學(xué)的研究已有50多年的歷史。枯草芽孢桿菌是轉(zhuǎn)基因技術(shù)常用宿主菌之一，其它常用的宿主菌有大腸桿菌，酵母菌和農(nóng)桿菌等?？莶菅挎邨U菌也是一種益生菌，作為益生菌被應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，在食品行業(yè)方面枯草芽孢桿菌因在生長過程中能產(chǎn)生具有一定抗菌效果的抗菌素，并且研究證明枯草芽孢桿菌不產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)，所以可以作為食品產(chǎn)品的發(fā)酵菌種；在農(nóng)業(yè)上，枯草芽孢桿菌作為一種有效的生防菌已經(jīng)被廣泛使用，不僅可抑制病原菌的生長，還可以促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)；枯草芽孢桿菌目前還可被應(yīng)用在飼料、醫(yī)藥（新型的藥物或抗原投遞系統(tǒng)等）、養(yǎng)殖業(yè)、洗滌和紡織皮革等行業(yè)，枯草芽孢桿菌也可以作為一種微生態(tài)制劑應(yīng)用在多種領(lǐng)域中。

二、產(chǎn)品描述

枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）,為革蘭氏陽性菌，廣泛存在不同環(huán)境中的一種需氧菌，其在土壤及的有機(jī)物，植物表面普遍存在，易在枯草浸汁中繁殖生長，在人和動(dòng)物腸道內(nèi)亦發(fā)現(xiàn)共生?？莶菅挎邨U菌是芽孢桿菌屬中的一種，直桿狀，單個(gè)細(xì)胞（0.7-0.8）*（2-3）μm，無莢膜，周生有鞭毛，能運(yùn)動(dòng)，可形成內(nèi)生抗逆芽孢，大小為（0.6-0.9）*（1-1.5）μm，稍小于原菌體，主要位于，芽孢形成后菌體不膨大。生長、繁殖速度較快，菌落表面呈污白或微黃色，粗糙不透明，易擴(kuò)張?？莶菅挎邨U菌具有生殖生長期、孢子休眠期兩個(gè)時(shí)期，在環(huán)境惡劣、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏時(shí)進(jìn)入孢子休眠期，形成具有抗逆作用，高溫、酸堿等極性環(huán)境下亦可生存的芽孢。一旦環(huán)境變得適宜生長、營養(yǎng)充足，芽孢會(huì)自動(dòng)復(fù)蘇進(jìn)入生殖生長期。

三、形態(tài)特征

從生物學(xué)特性來講，枯草芽孢桿菌具有典型的芽孢桿菌特征，其細(xì)胞呈直桿狀，大小(0.8-1.2)m×(1.5-4.0)m，單個(gè)，革蘭氏染色陽性，著色均勻，可產(chǎn)莢膜，運(yùn)動(dòng)（周生鞭毛）；芽孢中生或近中生，小于或等于細(xì)胞寬，呈橢圓至圓柱狀；菌落粗糙，不透明，擴(kuò)張，污白色或微帶黃色；能液化明膠，胨化牛奶，還原硝酸鹽，水解淀粉，為典型好氧菌。

四、生物活性

1、生物降解活性：枯草芽孢桿菌在代謝繁殖過程中能夠產(chǎn)生蛋白酶α-淀粉酶纖維素酶β-葡聚糖酶植酸酶果膠酶木聚糖酶等十幾種酶而具有很強(qiáng)的降解活性。研究表明，枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的胞外酶能高效降解B1G1和M1，且具有很強(qiáng)的抗菌性和抗逆性。同時(shí)，另一研究發(fā)現(xiàn)可利用枯草芽孢桿菌發(fā)酵大豆粕來降解大豆蛋白；枯草芽孢桿菌P3，可降解90%以上的大豆抗原蛋白，另外，枯草芽孢桿菌能夠降解一些有機(jī)物。從油田中分離出的枯草芽孢桿菌能高效降解有機(jī)物萘的枯草芽孢桿菌HBS-4，能降解50%以上的萘。此外，枯草芽孢桿菌對(duì)土壤中受試農(nóng)藥具有較強(qiáng)的降解能力，對(duì)土殘農(nóng)藥的降解去除率可達(dá)80%以上，其高效性及強(qiáng)特異性等特點(diǎn)具有廣泛的應(yīng)用前景。

2、增強(qiáng)免疫活性：枯草芽孢桿菌本身作為非特異性免疫因子，能通過菌體或細(xì)胞壁刺激宿主細(xì)胞，從而激活巨噬細(xì)胞，可作為非特異性免疫反應(yīng)的免疫佐劑；且芽孢能進(jìn)入淋巴結(jié)和腸系膜淋巴結(jié)，從而產(chǎn)生體液免疫。此外，枯草芽孢桿菌可增加血液中免疫球蛋白的分泌，糾正機(jī)體的氮負(fù)平衡，增強(qiáng)肝臟合成免疫蛋白的能力，提高機(jī)體免疫識(shí)別能力;刺激抗原呈遞細(xì)胞，誘導(dǎo)T細(xì)胞B細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子，通過淋巴活化全身免疫系統(tǒng)，總體提高動(dòng)物機(jī)體的免疫力。通過在雜交鱘幼魚日糧中添加枯草芽孢桿菌，發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌使血清溶菌酶堿性磷酸酶超氧化物歧化酶，總抗氧化能力顯著升高，從而增強(qiáng)鱘幼魚機(jī)體對(duì)疾病的抵抗能力，有效提高了鱘幼魚的存活率。

3、抗氧化活性：研究表明，微生物的諸多產(chǎn)物，如維生素C、維生素E、胡蘿卜素、多糖谷胱甘肽和超氧化物歧化酶(SOD)等都具有很高的抗氧化活性。優(yōu)勢菌株可提高氧化應(yīng)激狀態(tài)下體外培養(yǎng)的人結(jié)腸癌細(xì)胞系Caco-2抗氧化的能力；另外，通過添加枯草芽孢桿菌，肉雞血清及肝臟GSH-PxSOD等抗氧化酶活性和抗超氧陰離子活性明顯增加，從而顯著提高總抗氧化能力；將枯草芽孢桿菌B10添加到小鼠日糧中，能夠顯著提高小鼠不同組織中部分抗氧化酶的活力，在肝臟組織中表現(xiàn)尤為明顯，緩解高脂日糧引起的小鼠氧化應(yīng)激反應(yīng)。因此，枯草芽孢桿菌作為微生物抗氧化劑具有一定的應(yīng)用潛力。

4、抑菌活性：研究表明，枯草芽孢桿菌能分泌抗菌肽表面活性素伊枯草菌素芬枯草菌素等多種抗菌肽和細(xì)菌素類抑菌活性物質(zhì)，枯草芽孢桿菌抗菌能力強(qiáng)高效廣譜，對(duì)于指導(dǎo)枯草芽孢桿菌開發(fā)生防菌劑具有重要的理論意義和生產(chǎn)價(jià)值。

5、其他活性：研究表明，枯草芽孢桿菌還具有降低表面張力乳化和發(fā)泡等活性。研究發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌ATCC2233能產(chǎn)生表面活性素，它是已發(fā)現(xiàn)的的一類生物表面活性劑，在洗滌劑制造油類回收感光乳劑穩(wěn)定植物病害控制和細(xì)胞破碎等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值。

五、主要作用

1、活化土壤、增加肥效。枯草芽孢桿菌能加速土壤中有機(jī)物質(zhì)分解，有效提高耕地肥力、改善土壤供肥環(huán)境。枯草芽孢桿菌在土壤中快速的生長代謝過程中產(chǎn)生了一系列的代謝產(chǎn)物是土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的粘合劑，增強(qiáng)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高保水保肥能力，提高化肥利用率。增加土壤有機(jī)質(zhì)，協(xié)助釋放土壤中的潛在養(yǎng)分。

2、抑制土傳病害。枯草芽孢桿菌作為一種植物根際、體表和體內(nèi)的有益微生物，可改善作物周圍的生態(tài)環(huán)境，明顯地降低土傳病害的侵染，降低重茬作物的病情指數(shù)，連年施用可大大緩解連作障礙。

3、提高作物抗病、抗旱、抗寒能力。

4、降低有害積累、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。枯草芽孢桿菌可減少農(nóng)產(chǎn)品中硝酸鹽的積累。產(chǎn)品口味好、保鮮時(shí)間長、耐儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

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