芽孢桿菌分類(lèi)與應(yīng)用研究進(jìn)展

1、芽孢桿菌分類(lèi)與應(yīng)用研究進(jìn)展資助項(xiàng)目：國(guó)家863項(xiàng)目(2006AA10A211)；閩發(fā)改投資2006781號(hào)；福建省財(cái)政專(zhuān)項(xiàng)福建省農(nóng)科院科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)基金(STIF-Y03)；通訊作者：劉波，博士、研究員，從事生物技術(shù)與生物農(nóng)藥研究。電話(huà)E-mail: fzliubo 作者簡(jiǎn)介：劉國(guó)紅（1983-），女，山東聊城人，在讀碩士，研究方向?yàn)槲⑸飳W(xué)。E-mail: liuguohong624 收稿日期： ；接受日期： ；修回日期： 劉國(guó)紅,林乃銓2,林營(yíng)志1,劉波1*（1福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所 福州 350003；2福建農(nóng)林大學(xué)生防所 福州 350002）摘

2、要：芽孢桿菌屬的分類(lèi)研究最初是根據(jù)形態(tài)學(xué)特征、培養(yǎng)特征及生理生化特征等表觀分類(lèi)學(xué)指證。隨著多相分類(lèi)方法的廣泛采用，化學(xué)分類(lèi)和分子分類(lèi)在芽孢桿菌屬的分類(lèi)學(xué)研究中起到越來(lái)越重要的作用。本文綜述了各種分類(lèi)法在芽孢桿菌分類(lèi)中的應(yīng)用及作用。目前，不少芽孢桿菌應(yīng)用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域上，對(duì)人類(lèi)及社會(huì)做出了巨大貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞：芽孢桿菌；多相分類(lèi)；應(yīng)用中圖分類(lèi)號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)： Approach to taxonomy and application of the Genus Bacillus Liu Guo-hong1, Lin Nai-quan2, Lin Ying-zhi1, Liu Bo

3、1*( 1 Biotech. Research Institute, Fujian Academy of Agriculture Sciences fuzhou, 350003; 2 Biological Research Institute, Fujian Agriculture and Forestry University fuzhou, 350002)Abstract: Initially, the classification of Bacillus genus was to testify based on morphological, physiological, biochem

4、ical and culture characteristics. However, with the wide application of polyphasic taxonomical method, the functions of chemical and molecular taxonomy had become more and more important in the taxonomy of Bacillus genus. The text summerised the application and effect of various classification in Ba

5、cillus. Now, many bacillus species had been used in the industry, agriculture, medicine and so on, making a huge dedications to countries in the world.Keywords: Bacillus; taxonomy; application一、 芽孢桿菌的研究歷史早在1835年，Ehrenberg就發(fā)現(xiàn)并命名了枯草芽孢桿菌Vibrio subtilis。1872年，德國(guó)植物學(xué)家Cohn建立了第一個(gè)細(xì)菌分類(lèi)系統(tǒng)，根據(jù)細(xì)菌的形態(tài)特征命名了芽孢桿菌屬(Bac

6、illus)，并將枯草芽孢桿菌重命名為Bacillus subtilis。起初芽孢桿菌屬的種類(lèi)很少，隨著技術(shù)研究方法的改進(jìn)發(fā)展，越來(lái)越多的種被發(fā)現(xiàn)，尤其是上世紀(jì)70年代的分子分類(lèi)法和80年代的化學(xué)分類(lèi)法的應(yīng)用，種的鑒定數(shù)量增多，分類(lèi)地位確定的也越來(lái)越準(zhǔn)確。從2004年5月至2007年5月為止發(fā)現(xiàn)的芽孢桿菌屬的新種有49個(gè)1-33，見(jiàn)表1。不同的文獻(xiàn)來(lái)源，由于收集統(tǒng)計(jì)的時(shí)間、范圍、內(nèi)容、分類(lèi)體系等的差異，所收集的芽孢桿菌種名數(shù)量不同。有的分類(lèi)系統(tǒng)名錄將芽孢桿菌分為一個(gè)屬，如2005年核準(zhǔn)種名目錄(Approved Lists)收集的芽孢桿菌種名有175個(gè)，2006年NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)上收集的芽孢桿菌

7、種名有182個(gè)，2006年德國(guó)菌種保存中心種名目錄(DSMZ)收集的芽孢桿菌種名有187個(gè)；有的分類(lèi)系統(tǒng)將芽孢桿菌分為20多個(gè)屬，如2004年出版的第九版伯杰氏細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)：原核生物分類(lèi)綱要將芽孢桿菌類(lèi)細(xì)菌分為35個(gè)屬（見(jiàn)表2），記述了芽孢桿菌屬及其近緣屬在內(nèi)的芽孢桿菌共409種，其中有91個(gè)種是同物異名。劉波在出版的芽孢桿菌文獻(xiàn)研究中列出了244種芽孢桿菌34。芽孢桿菌在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)方面有重要的作用。表1 2004年至今發(fā)現(xiàn)的芽孢桿菌新種Table1 New Bacillus species since 2004時(shí)間Year種名Species2007B. lehensis2006B.

8、safensisB. infantisB. koreensisB. panaciterraeB. seohaeanensisB. okhensisB. aerophilusB. altitudinisB. macauensisB. idriensisB. taeanensisB. tequilensisB. salariesB. aeriusB. stratosphericusB. massiliensi2005B. arenosisB. velezensisB. oshimensisB. acidicolaB. akjbalB. alveayuensisB. arviB. patagonie

9、nsisB. litoralisB. wakoensisB. mannanilyticusB. AxarquiensisB. humiB. cibiB. herbersteinensisB. bemicellulosilyticusB. rurisB. malacitensisB. saliphilusB. bogoriensisB. muralisB. cellulosilyticusB. arsenicus2004B. farraginisB. hwajinpoensisB. macyaeB. furtisB. felatiniB. fordiiB. asahiiB. indicusB.

10、vietnamensis現(xiàn)以微生物分類(lèi)領(lǐng)域比較著名的分類(lèi)系統(tǒng)伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)（Bergeys Manual of Determinative Bacteriology）的不同版本中關(guān)于芽孢桿菌屬的描述來(lái)看本屬分類(lèi)系統(tǒng)的發(fā)展：第一版 1923年出版。75種菌，芽孢桿菌屬的描述：好氧，大多數(shù)腐生，通常能液化明膠，常鏈狀或假根狀，在產(chǎn)生孢子時(shí)菌體不發(fā)生大變化。第二版 1925年出版。75種菌，芽孢桿菌屬的描述：好氧，大多數(shù)腐生，通常能液化明膠，常鏈狀或假根狀，在產(chǎn)生孢子時(shí)菌體不發(fā)生大變化。第三版 1930年出版。93種菌，芽孢桿菌屬的描述：好氧，大多數(shù)腐生，通常能液化明膠，常鏈狀或假根狀，在產(chǎn)生孢

11、子時(shí)菌體不發(fā)生大變化。第四版：1934年出版。93種菌，芽孢桿菌屬的描述：好氧，大多數(shù)腐生，通常能液化明膠，常鏈狀或假根狀，在產(chǎn)生孢子時(shí)菌體不發(fā)生大變化。第五版：1939年出版。146種菌，芽孢桿菌屬的描述：桿狀細(xì)胞，有時(shí)成鏈。好氧，不運(yùn)動(dòng)或靠周生鞭毛游動(dòng)。內(nèi)生孢子，通常革蘭氏反應(yīng)陽(yáng)性，化能異養(yǎng)型。第六版：1948年出版。芽孢桿菌屬分化出多個(gè)芽孢桿菌近緣屬。記述芽孢桿菌屬33種菌，芽孢桿菌屬的描述：好氧，過(guò)氧化氫酶陽(yáng)性。桿狀，有時(shí)成鏈。孢囊類(lèi)似營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。有時(shí)為粗糙菌落，并在肉湯中形成菌膜。第七版：1957年出版。芽孢桿菌屬分化出多個(gè)芽孢桿菌近緣屬。記述芽孢桿菌屬25種菌，芽孢桿菌屬的描述：細(xì)胞

12、桿狀，有時(shí)成鏈。能產(chǎn)生內(nèi)生孢子。革蘭氏陽(yáng)性或染色不定。有時(shí)為粗糙菌落，并在肉湯中形成菌膜。第八版：1974年出版。芽孢桿菌屬分化出多個(gè)芽孢桿菌近緣屬。記述芽孢桿菌屬22種菌，芽孢桿菌屬的描述：細(xì)胞為直的桿狀，大小為0.32.2×1.27.0 mm。大多數(shù)能夠運(yùn)動(dòng)，鞭毛周生，能形成抗熱芽孢，孢囊中僅有一個(gè)孢子，暴露于空氣中不會(huì)阻礙孢子的形成。革蘭氏陽(yáng)性或僅在生命早期革蘭氏陽(yáng)性?；墚愷B(yǎng)，能利用各種基質(zhì)。氧化型或發(fā)酵型代謝，氧化型代謝的末端電子受體是分子氧，有的種以NO3-代替作為電子受體。大多數(shù)產(chǎn)過(guò)氧化氫酶。嚴(yán)格好氧或兼性厭氧。DNA的G+C%為3262%。第九版：1984年，伯杰氏細(xì)

13、菌學(xué)鑒定手冊(cè)第九版出版。該手冊(cè)根據(jù)表型特征把細(xì)菌分為四個(gè)類(lèi)別，35群。手冊(cè)第九版與過(guò)去的版本相比較，具有以下特點(diǎn)：第一，手冊(cè)更名，原書(shū)名為伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)（Bergeys Manual of Determinative Bacteriology），第9版由于內(nèi)容增加，范圍擴(kuò)大，提高了手冊(cè)的實(shí)用性，同時(shí)指出各類(lèi)細(xì)菌間的關(guān)系，所以改名為伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)；第二，由1卷分成4卷，這是考慮到能及時(shí)反映新進(jìn)展和使用者的方便；第三，細(xì)菌在生物界的地位，8、9版間無(wú)變動(dòng)，但它們的高級(jí)分類(lèi)單位有很大變化，尤其嗜鹽細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌，根據(jù)胞壁分析和DNA序列分折，另列疵壁菌門(mén)，古細(xì)菌綱；第四，趨近自然體系，

14、在各級(jí)分類(lèi)單位中全面應(yīng)用核酸研究；在表型特征的基礎(chǔ)上，以DNA資料給予決定性的判斷。1991年Ash et al.研究了51個(gè)菌株的rRNA序列，結(jié)果表明至少存在5個(gè)系統(tǒng)發(fā)育類(lèi)群，這個(gè)結(jié)果導(dǎo)致了今后對(duì)芽孢桿菌系統(tǒng)發(fā)育分類(lèi)的研究。到目前為止，已從Bacillus分化和建立起34個(gè)新屬，見(jiàn)表2。表2 芽孢桿菌屬及相關(guān)屬Table 2 The genus Bacillus and its relative genus科名屬類(lèi)屬名定名人Family Bacillaceae1.GenusBacillusCohn 18722.GenusAmphibacillusNiimura et al.20003.Ge

15、nusAnoxybacillusPikuta et al.20014.GenusFilobacillusSchlesner et al.20015.GenusGeobacillus(Donk 1920)Nazina et al.20016.GenusGracilibacillusWain et al.19997.GenusHalobacillus(Claus et al.1984)Spring et al.19968.GenusJeotgalibacillusYoon et al.20019.GenusLentibacillusYoon et al.200210.GenusMarinibaci

16、llus(Rger and Richer 1979)Yoon et al.200111.GenusOceanobacillusLu et al.200212.GenusParaliobacillusIshikawa et al.200313.GenusSalibacillus(Garabito et al.1997)Wain et al.199914.GenusUreibacillus(Andersson et al.1996)Fortina et al.200115.GenusVirgibacillus(Proom and Knight 1950)Heyndrickx et al.1999F

17、amilyAcidithiobacillaceae16.GenusAcidithiobacillusWaksman and Joffe 1922FamilyClostridiaceae17.GenusCoprobacillusKageyama and Benno 2000, gen. nov.FamilyFusobacterium18.GenusStreptobacillusLevaditi et al. 1927Family Hydrogenophilaceae19.GenusThiobacillusBeijerinck 1957FamilyLactobacillaceae20.GenusL

18、actobacillusBeijerinck 1901 21.GenusParalactobacillusLeisner et al. 2000, gen. nov.FamilyMethylophilaceae22.GenusMethylobacillusYordy and Weaver 1977, genusFamilyPasteurellaceae23.GenusActinobacillusBrumpt 1910FamilyAlicyclobacillaceae24.GenusAlicyclobacillusWisotzkey et al. 1992, gen. nov25.GenusSu

19、lfobacillusGolovacheva and Karavaiko 1991FamilyThermithiobacillaceae26.GenusThermithiobacillusKelly and Wood 2000, gen. nov.FamilyCarnobacteriaceae27.GenusMarinilactibacillusIshikawa et al. 2003, gen. nov.Family Flexibacteraceae28.GenusFlectobacillusLarkin et al. 1977, genus.FamilyHalothiobacillacea

20、e29.GenusHalothiobacillusKelly and Wood 2000, gen. nov.FamilyPaenibacillaceae30.GenusPaenibacillusAsh et al.199431.GenusAneurinibacillusShida et al.199632.GenusBrevibacillus(Migula 1900)Shida et al.199633.GenusThermobacillusTouzel et al. 2000FamilyHeliobacteriaceae34.GenusHeliobacillusBeer-Romero an

21、d Gest 1998, gen. nov.Family Sporolactobacillaceae35.GenusSporolactobacillusKitahara and Suzuki 1969二、 芽孢桿菌的分類(lèi)方法傳統(tǒng)的芽孢桿菌分類(lèi)主要依據(jù)其形態(tài)學(xué)特征，現(xiàn)在則大多采用多相分類(lèi)法，即將形態(tài)、生理生化、化學(xué)(脂肪酸分析)、分子(DNA堿基分析、DNA同源性分析，16S rRNA測(cè)序)等分類(lèi)方法相結(jié)合，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分析，得出的結(jié)果相對(duì)比較準(zhǔn)確。1 經(jīng)典分類(lèi)(形態(tài)特征)(classic taxonomy)芽孢桿菌，菌體桿狀，直或近直，0.32.2×2.17.0 mm；多數(shù)

22、運(yùn)動(dòng)；鞭毛典型側(cè)生；形成抗熱內(nèi)生孢子；嚴(yán)格好氧或兼性厭氧。芽孢桿菌屬的建立就是根據(jù)形態(tài)特征確立的，開(kāi)始發(fā)現(xiàn)的種由于實(shí)驗(yàn)條件的限制都是僅以形態(tài)特征進(jìn)行分類(lèi)。Gibson和Gorden依據(jù)芽孢的形狀(卵形或球形)以及它們?cè)诰w或芽孢囊中的位置，提出芽孢形態(tài)群體概念，將芽孢桿菌分為三個(gè)類(lèi)群35。由于這個(gè)種的分離方法是以群體來(lái)劃分的，它對(duì)分類(lèi)鑒定是非常有用的。群1孢囊不顯著膨大，芽孢橢圓或柱形，中生到端生，革蘭氏陽(yáng)性A.生長(zhǎng)在葡萄糖洋菜上的淡染細(xì)胞的原生質(zhì)中有不著色的球狀體 1. 嚴(yán)格好氧；不產(chǎn)生乙酰甲基甲醇 巨大芽孢桿菌(B.megaterium) 2. 兼性厭氧；產(chǎn)生乙酰甲基甲醇 蠟狀芽孢桿菌(B

23、.cereus)B生長(zhǎng)在葡萄糖洋菜上的淡染細(xì)胞的原生質(zhì)中沒(méi)有不著色的球狀體 1. 7%氯化鈉中生長(zhǎng)；石蕊牛奶不產(chǎn)酸a.在pH5.7生長(zhǎng)；產(chǎn)生乙酰甲基甲醇 (1)水解淀粉；硝酸鹽還原到亞硝酸鹽 (a)兼性厭氧；利用丙酸鹽 .地衣芽孢桿菌(.licheniformus) (b)好氧；不利用丙酸鹽 .枯草芽孢桿菌(B.subtilis)(2)不水解淀粉；硝酸鹽不還原到亞硝酸鹽 .短小芽孢桿菌(B.pumilus)b.在pH5.7不生長(zhǎng)；不產(chǎn)生乙酰甲基甲醇 堅(jiān)強(qiáng)芽孢桿菌(B.firmus) 2. 7氯化鈉中生長(zhǎng)；石蕊牛奶產(chǎn)酸 .凝結(jié)芽孢桿菌(B.coagulans)群2橢圓形芽孢使孢囊膨大，芽孢中生到

24、端生，革蘭氏陽(yáng)性、陰性或可變A.從碳水化合物產(chǎn)氣 1. 產(chǎn)生乙酰甲基甲醇；從甘油形成二羥基丙酮 多粘芽孢桿菌(B.polymyxa) 2. 不產(chǎn)生乙酰甲基甲醇；不形成二羥基丙酮 .浸麻芽孢桿菌(B.macerans)B.不從碳水化合物產(chǎn)氣1. 水解淀粉a. 不形成吲哚 (1) 65不生長(zhǎng) .環(huán)狀芽孢桿菌(B.circulans)(2) 65生長(zhǎng) .嗜熱脂肪酸芽孢桿菌(B.stearothermophilus)b. 形成吲哚 蜂房芽孢桿菌(B.alvei) 2. 不水解淀粉a. 接觸酶陽(yáng)性；連續(xù)轉(zhuǎn)解在營(yíng)養(yǎng)肉湯中存活 (1)兼性厭氧；葡萄糖培養(yǎng)液中培養(yǎng)物的pH小于8.0 側(cè)孢芽孢桿菌(B.late

25、rosporus) (2)好氧；葡萄糖培養(yǎng)液中培養(yǎng)物的pH為8.0以上 .短芽孢桿菌(B.brevis)b. 接觸酶陰性；連續(xù)轉(zhuǎn)解不能在營(yíng)養(yǎng)肉湯中存活 (1)硝酸鹽還原到亞硝酸鹽；分解酪朊 幼蟲(chóng)芽孢桿菌(B.larvae) (2)硝酸鹽不還原到亞硝酸鹽；不分解酪朊 (a)孢囊含有伴孢體；2氯化鈉中生長(zhǎng) .日本甲蟲(chóng)芽孢桿菌(B.popilliae) (b)孢囊不含伴孢體；2氯化鈉中生長(zhǎng) .緩病芽孢桿菌(B.lentimorbus)群3孢囊膨大；芽孢通常球形，端生到亞端生；革蘭氏陽(yáng)性、陰性或可變不水解淀粉；生長(zhǎng)不需要脲素或堿性pH .球形芽孢桿菌(B.sphaericus)2 數(shù)值分類(lèi)(numer

26、ical taxonomy)數(shù)值分類(lèi)是根據(jù)微生物分類(lèi)學(xué)的信息通過(guò)計(jì)算分析大量的特征(>50)計(jì)算出相似值來(lái)考察菌株間的相互關(guān)系。在數(shù)值分類(lèi)中，單一的特征是沒(méi)有分類(lèi)意義的，因而它能更客觀地描述菌株間的分類(lèi)關(guān)系，且一旦分類(lèi)關(guān)系確定后就可以從中挑選出特征性的指標(biāo)用于菌株的鑒定。目前廣泛使用的數(shù)值分類(lèi)軟件主要有MNTS、SPSS或SAS，尤其是中科院微生物所研究開(kāi)發(fā)的MNTS，但也有不足，為此又開(kāi)發(fā)利用了一種新型數(shù)值分類(lèi)軟件X-cluster，為微生物分類(lèi)及相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用提供了有益的參考。X-cluster軟件，對(duì)分離純化得到的3000株芽孢桿菌進(jìn)行數(shù)值分類(lèi)，結(jié)果B.cereus和B.subtil

27、is表觀群關(guān)系較近，而與B.fusiformis表現(xiàn)群相距較遠(yuǎn)，與16S rDNA序列揭示的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系相符合36。盡管目前大多數(shù)情況下都是利用DNA水平進(jìn)行種的分類(lèi)，但數(shù)值分類(lèi)也有助于在種屬水平上劃清芽孢桿菌的關(guān)系，通常認(rèn)為數(shù)值分類(lèi)和DNA同源分類(lèi)所得到的結(jié)果是一致的。隨著科技的發(fā)展，新型數(shù)值分類(lèi)軟件的開(kāi)發(fā)應(yīng)用對(duì)芽孢桿菌分類(lèi)的精確性將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。3 分子分類(lèi)法(molecular taxonomy)隨著技術(shù)的發(fā)展，芽孢桿菌的分類(lèi)逐漸由傳統(tǒng)的表型分類(lèi)轉(zhuǎn)化為分子分類(lèi)，如G+C mol%、DNA重組試驗(yàn)、DNA-DNA雜交、PCR技術(shù)、16S rDNA序列測(cè)序等等。菌株之間DNA組成的變

28、化是遺傳多樣化的一個(gè)指示器。通常認(rèn)為同一個(gè)分類(lèi)的種其差別應(yīng)該不多于1015 G+C mol%。對(duì)芽孢桿菌其變化大約在3365%。說(shuō)明種還可以劃分為幾個(gè)遺傳同源性的種類(lèi)。Masataka Satomi等2從宇宙飛船設(shè)備上得到一些分離物，經(jīng)試驗(yàn)分離證明是一種細(xì)菌，16S rRNA序列系統(tǒng)發(fā)育分析表明是屬于芽孢桿菌屬，與B.pumilus很相近但又有很多表型不同的地方，DNA-DNA、rep-PCR表明是芽孢桿菌的一個(gè)新種，命名為B.safensis。根據(jù)16S rRNA序列系統(tǒng)發(fā)育分析、DNA-DNA雜交， Cheok Jeon等將B.haloalkaliphilus從Bacillus中分離出重建

29、一個(gè)新屬Alkalibacillus, B.haloalkaliphilus命名為Alkalibacillus haloalkaliphilus3。Ibrahim M Banat等對(duì)B.pallidus進(jìn)行16S rRNA測(cè)序構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，分析得出其與芽孢桿菌屬有很大的區(qū)別而和Geobacillus很相近，故將它歸入Geobacillus4。所以利用分子技術(shù)我們可以根據(jù)菌的基因進(jìn)行鑒定，將芽孢桿菌的分類(lèi)地位劃分的更確切。4 化學(xué)分類(lèi)(chemical taxonomy)隨著分子分類(lèi)法和化學(xué)分類(lèi)法的結(jié)合，有很多屬相繼從芽孢桿菌屬中分化出來(lái)。脂肪酸鑒定分析法已成為芽孢桿菌分類(lèi)的一種新手段，通過(guò)脂

30、肪酸方法可以將菌快速鑒定到種，在實(shí)際中已廣泛應(yīng)用。脂肪酸是脂質(zhì)雙分子層或脂多糖的組成部分，是微生物細(xì)胞中重要組分之一。脂肪酸對(duì)于不同生物有不同的指紋特征，是細(xì)菌分類(lèi)的重要指標(biāo)和依據(jù)。宋亞軍等人對(duì)若干需氧芽孢桿菌的芽孢脂肪酸成分進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并探討了其在分類(lèi)學(xué)上的意義，為需氧芽孢桿菌的分類(lèi)研究提供了新的資料37。5 多相分類(lèi)(polyphasic taxonomy)多相分類(lèi)的概念是由Colwell于1968年提出的，就是利用微生物多種不同的信息，包括表型、基因型和系統(tǒng)發(fā)育的信息，綜合起來(lái)研究微生物分類(lèi)和系統(tǒng)進(jìn)化的過(guò)程。目前已被廣泛應(yīng)用。概括的講，多相分類(lèi)是傳統(tǒng)的表型分類(lèi)、數(shù)值分類(lèi)和分子分類(lèi)等方

31、法的綜合應(yīng)用，因而可以更客觀地反映生物間的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系。最近的新種大都是根據(jù)多相分類(lèi)法進(jìn)行鑒定的。如，2007年，從西雙版納植物樣品中分離得到的2株抗癌活性?xún)?nèi)生細(xì)菌，通過(guò)多相分類(lèi)法進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)這兩株菌與B.flexus IF015715親緣關(guān)系最近，但又表現(xiàn)明顯差異，應(yīng)該是芽孢桿菌的兩個(gè)新株38。Jung-Hoon Yoon等依據(jù)形態(tài)、脂肪酸種類(lèi)及16S rRNA系統(tǒng)發(fā)育分析將B.halodebitrificans重新劃分為Virgibacillus屬33。三、 芽孢桿菌的應(yīng)用芽孢桿菌包含許多有特殊功能的菌株，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域研究中有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)維普搜索近10年中國(guó)關(guān)于芽孢

32、桿菌的文獻(xiàn)研究見(jiàn)下圖。圖1 近10年中國(guó)芽孢桿菌研究文獻(xiàn)增長(zhǎng)動(dòng)態(tài)Fig. 1 Research documents on the Genus Bacillus during 1997-2006 in China1 芽孢桿菌在工業(yè)上的應(yīng)用酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一種生物催化劑，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)上。芽孢桿菌能大量產(chǎn)生淀粉酶和蛋白酶等，由于它的這種特性，芽孢桿菌在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。淀粉酶的生產(chǎn)和應(yīng)用在產(chǎn)量和用途上都占各種酶制劑的首位，大多數(shù)芽孢桿菌都能產(chǎn)生胞外淀粉酶。工業(yè)上用的耐高溫的-淀粉酶大部分是由地衣芽孢桿菌產(chǎn)生的39。堿性纖維素酶是重要的洗滌添加劑，可以增強(qiáng)洗滌效果，除去衣物上的污潰，軟化衣

33、物和增加衣物的鮮艷度。據(jù)郭成栓等報(bào)道，嗜堿芽孢桿菌是生產(chǎn)堿性纖維素酶的主要菌種40。此外，芽孢桿菌在環(huán)境污水處理中也發(fā)揮著重要作用。芽孢桿菌產(chǎn)生的酶可以降解水中的污染物，以達(dá)到環(huán)境凈化目的。據(jù)相關(guān)報(bào)道，以盾葉薯蕷淀粉為唯一碳源，探討不同淀粉濃度對(duì)1株污染地分離菌-淀粉酶活性的影響。經(jīng)鑒定該菌為枯草芽孢桿菌，32 恒溫?fù)u床發(fā)酵試驗(yàn)表明: 32 下，淀粉濃度與枯草芽孢桿菌-淀粉酶活性成正相關(guān)，為選擇微生物降解淀粉導(dǎo)致的水源污染提供了依據(jù)41，可將枯草芽孢桿菌應(yīng)用到工業(yè)上，解決淀粉造成的水污染問(wèn)題。2 農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 芽孢桿菌在農(nóng)業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，有些菌株可用于養(yǎng)殖業(yè)上，提高動(dòng)物肉的品質(zhì)。蠟狀芽孢桿菌

34、可做飼用微生物制劑，由于芽孢抗熱性可耐胃中pH較低的酸性環(huán)境。添加芽孢桿菌制劑可提高飼料利用率，降低飼料成本，同時(shí)可減少疾病。養(yǎng)豬生產(chǎn)中減少抗生素生長(zhǎng)促進(jìn)劑使用量或取消某些抗生素的使用，會(huì)使豬的生產(chǎn)性能受到嚴(yán)重影響，尋找抗生素替代物非常重要。研究表明，生長(zhǎng)肥育豬飼料中添加凝結(jié)芽孢桿菌制劑可顯著提高豬的平均日增重，降低飼料成本，飼養(yǎng)效果與抗菌藥沒(méi)有顯著差異42。很多生物農(nóng)藥是利用芽孢桿菌制成的，尤其蘇云金芽孢桿菌及其伴胞晶體是農(nóng)業(yè)上良好的殺蟲(chóng)劑，已成為世界上產(chǎn)量最大的生物農(nóng)藥。芽孢桿菌的許多種類(lèi)是昆蟲(chóng)的病原菌。常見(jiàn)的有殺蟲(chóng)活性的芽孢桿菌種類(lèi)見(jiàn)表3 43。表3常見(jiàn)的有殺蟲(chóng)活性的芽孢桿菌種類(lèi)Tabl

35、e 3 Bacillus species with insecticidal toxicity 菌種目標(biāo)昆蟲(chóng)蜂房芽孢桿菌(B.alvei)蜜蜂、蚊幼蟲(chóng)蠟狀芽孢桿菌(B.cereus)鱗翅目、鞘翅目幼蟲(chóng)芽孢桿菌(B.larvae)蜜蜂等側(cè)胞芽孢桿菌(B.laterosporus)雙翅目日本金龜子芽孢桿菌(B.popilliae)蠐螬緩病芽孢桿菌(B.lentimorbus)蠐螬森田芽孢桿菌(B.mortai)蠅幼蟲(chóng)巨大芽孢桿菌(B.megaterium)家蠶，鰓角金龜塵埃芽孢桿菌(B.pulvifacricus)煙草甲蟲(chóng)，果蠅球形芽孢桿菌( B.sphaericus)蚊幼蟲(chóng)蘇云金芽孢桿菌(B.t

36、huringiensis)鱗翅目、鞘翅目、雙翅目等3 醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，芽孢桿菌逐漸被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)上?；罹苿┦歉鶕?jù)微生態(tài)學(xué)原理，利用對(duì)人體無(wú)害甚至有益活菌來(lái)拮抗外籍菌或過(guò)盛菌，通過(guò)生物拮抗作用來(lái)達(dá)到防治疾病和提高健康水平為目的的生物制劑。目前主要應(yīng)用的芽孢桿菌活菌制劑有蠟樣芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌等。枯草芽孢桿菌可能將成為新型的藥物或蛋白載體，可利用芽孢表面展示技術(shù)研制重組外源抗原疫苗44。納豆枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的納豆激酶能直接作用于纖維蛋白，激活體內(nèi)的纖溶酶原，從而表現(xiàn)出很強(qiáng)的溶血作用45。蠟狀芽孢桿菌可以降解Hb 46。凝結(jié)芽孢桿菌TQ33在乳酸發(fā)酵過(guò)程中能產(chǎn)生抑菌

37、物質(zhì)，這種抑菌物質(zhì)的產(chǎn)生與培養(yǎng)基的組成有密切關(guān)系，同時(shí)通過(guò)對(duì)該抑菌的分離和提取，以及其理化性質(zhì)和抑菌譜的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)這種抑菌物質(zhì)對(duì)酸、熱和蛋白酶穩(wěn)定，對(duì)堿敏感，能抑制常見(jiàn)的腸道病原菌47。若將凝結(jié)芽孢桿菌TQ33加入到食品中對(duì)胃腸功能會(huì)有明顯的調(diào)理作用,對(duì)人的身體健康有重要意義。四、 展望芽孢桿菌由于產(chǎn)生內(nèi)生孢子，具有較強(qiáng)的抵抗外界環(huán)境壓力的能力，能夠抵抗所生存的環(huán)境中由于干燥、熱和紫外線輻射所造成的傷害，維持自身能力不受影響，這個(gè)生物學(xué)特征使芽孢桿菌具有非常良好的應(yīng)用前景，特別是在使用活菌制劑的生物制品中表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。芽孢桿菌種類(lèi)繁多，數(shù)量大，能夠產(chǎn)生多種多樣的生理活性物質(zhì)，具有廣泛的應(yīng)

38、用前景。我國(guó)將逐漸加深對(duì)芽孢桿菌的研究，已有多種菌株應(yīng)用到生產(chǎn)上。例如工業(yè)上用的耐高溫的-淀粉酶大部分是由地衣芽孢桿菌產(chǎn)生的38，堿性纖維素酶是重要的洗滌添加劑，可以除去衣物上的污潰，軟化衣物和增加衣物的鮮艷度，嗜堿芽孢桿菌是生產(chǎn)堿性纖維素酶的主要菌種40。枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的納豆激酶能直接作用于纖維蛋白，激活體內(nèi)的纖溶酶原，從而表現(xiàn)出很強(qiáng)的溶血作用45。芽孢桿菌和人們的關(guān)系越來(lái)越密切，逐步成為人類(lèi)社會(huì)極為關(guān)注的一個(gè)微生物類(lèi)群。采用現(xiàn)代分類(lèi)手段對(duì)芽孢桿菌進(jìn)行分類(lèi)研究可望獲得已知芽孢桿菌的一些生產(chǎn)應(yīng)用或者潛在應(yīng)用價(jià)值的菌株，并對(duì)建立相應(yīng)的芽孢桿菌資源庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)有重要的意義。參考文獻(xiàn)1 Masata

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