兼具杀菌保护作用的杀菌剂——多粘类芽孢杆菌

 

    多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa Ash, Priest ＆Collins）是一种产芽孢，具有固氮能力的革兰氏阳性细菌，多粘类芽孢杆菌及其代谢产物广泛应用于农业、医学，工矿业及废水处理等方面，美国环境保护署（EPA）已将其列为可商业上应用的微生物种类之一，此外我国农业农村部也将其列为免做安全鉴定的一级菌种。

    作用机理

    1  营养和空间位点的竞争：多粘类芽孢杆菌的芽孢利用植物叶面和根部的营养和水分繁殖，与植物病原菌争夺同一环境内的空间、营养、氧气等，其芽孢优势在于营养竞争能力强、抗菌物质产生量高、生长速度快及适应性强等特性，快速生长成为优势菌群，占据生态优势，在植物表面形成保护膜，阻止病菌侵染，使病菌没有生存空间，表现其持效期长。

    2  产生抗菌活性物质：① 作用于细菌细胞膜，产生肽类抗菌物质，如多粘菌素，粘菌素，环杆菌素等，其作用位点为细菌的细胞膜，如多粘菌素分子中的环状结构能插入细菌细胞膜从而改变细菌细胞膜的渗透性，造成细菌内含物的流失，最终导致细菌死亡。② 作用于真菌细胞壁，多粘芽孢杆菌产生的拮抗蛋白质大多数为细胞壁降解酶类，如β-1,3-葡聚糖酶、几丁质酶等。β-1,3-葡聚糖酶可水解β-1,3-葡聚糖中的β-1,3-糖苷键，从而抑制植物病原真菌的生长与增殖。同时分泌的核苷类抗菌素多氧霉素作用于病原真菌细胞壁，能引起真菌生长时的菌丝尖端形成膨胀泡而破裂。③ 活菌体直接抑制，多粘类芽孢杆菌活菌体能抑制镰刀菌的生长，而无菌滤液对镰刀菌无作用。这说明这株多粘类芽孢杆菌对镰刀菌的抑制是活菌体直接起抑制作用。④ 保护作用，多粘类芽孢杆菌可以产生胞外多糖，保护植物免受病原体侵害；该菌和植物根系的相互作用也会导致根毛发生物理变化。

    3  诱导作用：多粘类芽孢杆菌不仅能直接杀死病原菌，还能通过与植物之间的互作来起到抗病效果。诱导植物系统抗性是植物被环境中的非生物或生物因子激活产生的对随后的病原菌侵染具有抵抗性的特征。

    4  提供营养：多粘类芽孢杆菌能够通过固氮和溶磷为植物提供植物自身难以吸收的氮源和磷肥养料。多粘类芽孢杆菌能在植物根尖定植并形成生物膜，并且在根部维管柱外的细胞内空间积累，产生的生物膜能够大大加速植物吸收营养物质的过程。

    生物学特征

    多粘类芽孢杆菌KN-03为厚壁菌门—芽孢杆菌纲—芽孢杆菌目—类芽孢杆菌科—类芽孢杆菌属，微生物类杀菌剂。接种于LB固体培养基上，28℃培养24 h后观察：菌落呈乳脂色，湿润光滑；菌体为直或近直的杆状，长2～5 μm，宽0.6～0.8 μm，有荚膜，周生鞭毛；椭圆形芽孢使孢囊膨大，芽孢中生到端生。在PDA平板上，菌落较小，白色或淡黄色，圆形，菌面稍凸起或不凸起，边缘整齐，表面有光泽，光滑湿润，半透明到不透明；在牛肉汁琼脂培养基上，菌落较薄，呈灰白色，湿润光滑，无菌膜，液体澄清；在斜面培养基上生长良好，菌苔线状、扁平，表面光滑、半透明。兼性厌氧，分解葡萄糖和其他糖类产酸。紫外线可杀灭。pH 4～7时稳定，产品在5℃，常温2年内贮存均稳定。

    理化性质

    产品外观为可流动、易测量体积的棕黄色至褐色悬浮液体，密度（20℃）1.0097 g/cm3，多粘类芽孢杆菌KN-03含量CFU/g≥5.0×108，杂菌率≤3.0%，pH值范围为4.5～6.5，湿筛试验（通过150 μm试验筛）＞98%；悬浮率≥80%；持久起泡性≤50 mL。不易燃，对包装无腐蚀，无热爆炸性。

    毒性

    5亿CFU/g多粘类芽孢杆菌KN-03悬浮剂对大鼠急性经口经皮LD50＞5,000 mg/kg、经皮LD50＞2,000 mg/kg，急性吸入LC50＞2,100 mg/m3；对兔皮肤无刺激性，眼睛无激性；豚鼠皮肤变态反应（致敏性）试验结果为弱致敏性；5亿CFU/g多粘类芽胞杆菌KN-03悬浮剂为低毒杀虫剂。

    环境生物安全性评价

    5亿CFU/g多粘类芽孢杆菌KN-03悬浮剂对斑马鱼急性毒性LC50（96 h）＞100 mg a.i./L；日本鹌鹑LD50（168 h）＞1,000 mg a.i./kg·bw；对意大利蜜蜂急性摄入毒性LC50（48 h）＞2,000 mg a.i./L，接触毒性LD50（48 h）＞100 μg a.i./蜂；对家蚕LC50（96 h）＞2,000 mg a.i./L；对鱼，鸟，蜜蜂，家蚕低毒。

    专利及登记信息

    农药登记证号：PD20184026

    武汉科诺生物科技股份有限公司已获得“l千亿活芽孢每克多粘类芽孢杆菌原粉的制备方法”（ZL 201010147899.1）

    武汉科诺生物科技股份有限公司已获得“多粘类芽孢杆菌KN-03及其培养方法和用途”（ZL 201410777999.0）

    武汉科诺生物科技股份有限公司已申请“一种多粘类芽孢杆菌发酵废液的回收利用

 

    登记对象

    黄瓜细菌性角斑病，160～200 mL/667 m2，在角斑病发病初期喷雾，每隔7～10 d，连用2～3次；小麦赤霉病，400～600 mL/667 m2，在小麦抽穗扬花初期喷雾，施药2次，每7 d 1次；番茄青枯病，2～3 L/667 m2，在发病初期灌根，用水量根系大小以浇透为原则；西瓜枯萎病，3～4 L/667 m2，在发病初期灌根，用水量根系大小以浇透为原则。