殺線蟲抗生素的篩選體系及應用

陳井生 孫連成 劉德福 齊國超 韓 冰 于吉東 馬 蘭

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院大慶分院抗線蟲大豆研究中心 163316）

蔬菜根結線蟲和大豆胞囊線蟲等植物寄生線蟲已經(jīng)成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要病原物，由此造成的損失逐年加重。目前只有極少數(shù)幾種殺線劑可以使用，一些高效低毒低殘留的化學農(nóng)藥的防治作用越來越小。因此，人們將研究重點轉向植物線蟲病害的生物防治。生物防治是有效控制植物線蟲病害的主要途徑，是線蟲病害可持續(xù)治理的重要措施。從微生物中尋找新的殺線蟲抗生素是當今研究的熱點和難點。本文介紹了殺線蟲抗生素篩選的幾種模型以及在微生物源殺線劑篩選上的應用，同時對今后的研究提出了展望。

1 早期篩選模型

1.1 寄生蟲體內篩選模型

體內篩選模型是殺蟲抗生素早期的篩選模式，其中除蟲鏈霉菌產(chǎn)生的16元大環(huán)內酯類抗生素阿維菌素就是通過這種方法篩選獲得，即用寄生蟲感染動物后，以實驗樣品飼喂，經(jīng)一定時間再檢查實驗動物糞便，觀察蟲卵或成蟲的排出情況，判定實驗樣品的抗蟲效果。寄生蟲體內篩選模型具有兩大優(yōu)點，可以減少毒力測定和安全性評價的工作量及直接發(fā)現(xiàn)抗生素的有效性和毒性。

1.2 線蟲體外篩選模型

1988年，日本北里研究所K.Otogur等人改變傳統(tǒng)中利用自由生活線蟲為檢定線蟲的方法，人工培養(yǎng)松材線蟲，利用浸沒篩選法，根據(jù)具有活動能力的線蟲可以透過一定尺寸的濾紙的原理，計算線蟲矯正死亡率，得出測試樣品的致死效果。利用該法他們發(fā)現(xiàn)了第1個有殺蟲活性的氧偶氮復合物。

2 體外酶系統(tǒng)模型

體外酶系統(tǒng)模型主要是指Na+-K+/ATP酶抑制劑的篩選方法。Na+-K+的主動運輸，都是和ATP的水解相耦聯(lián)。ATP即三磷酸腺苷，是細胞代謝通用的能量載體。它含有2個高能磷酸鍵，在水解時能釋放出大量能量。Na+、K+泵在動物細胞生命活動中占有重要的地位。通過對Na+-K+/ATP酶的抑制改變膜內外Na+、K+離子的通透性，由此干擾或破壞線蟲和昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)的正常生理功能而最終導致昆蟲死亡。藥物作用靶點的體外篩選方法靈敏度高，選擇特異性強。由此篩選獲得的藥物具有很高的生物活性和低毒副作用等優(yōu)點。

3 幾丁質合成酶抑制劑的篩選

幾丁質酶是一類能把幾丁質降解的水解酶。幾丁質合成酶抑制劑的篩選，是人們基于對生物體細胞結構差異的認識以及幾丁質合成途徑的研究而建立起來的方法。人們利用生物細胞壁的差別來篩選抗生素，以期獲得環(huán)境友好型的抗生素。Don Cronin等人，在3200株細菌菌株中發(fā)現(xiàn)有137株能在幾丁質培養(yǎng)基上產(chǎn)生幾丁質酶，這些菌株在室內試驗中都能抑制胞囊線蟲卵的孵化，有的抑制效果可高達90%以上。

4 其他篩選模型

4.1 鹵蟲模型

鹵蟲是用殺蟲劑的指示生物體，主要由于它對殺蟲劑具有較強的敏感性。由于鹵蟲身上存在很多的抗生素作用位點有利于檢出不同機理的藥物，因此常用作篩選的指示生物。

4.2 GA格蘭德霉素模型

產(chǎn)生格蘭德霉素（Geldanamicin）的鏈霉菌是對線蟲潛在的生防因子，它能與分子伴侶素HSP-90結合，干擾分子伴侶功能，促進某些酶的降解，破壞信號轉導通路，試驗表明，對秀麗隱桿線蟲和大豆胞囊線蟲均有一定防效。S.violaceusnigerYCED-9 7種草在溫室防效中對錢枯病 （Sclerotiniahomeocarpa）和草坪草褐斑病（Rhzoctonia solani）有效。S.hygroscopicusspp.EF-76也對線蟲有一定的作用。

5 前景展望

選擇合適的靶標和篩選模型的確定是獲得高效殺蟲抗生素的決定性因子。線蟲是作為殺蟲劑和殺線蟲劑篩選的典型實驗材料，線蟲本身基因組小，為科學家從分子遺傳水平上了解藥劑的靶點和作用效果的分子生物學研究提供了很多方便。獲得高效的殺蟲抗生素需要進行高通量的篩選，此外需要結合復壯、誘變、菌種基因改良等手段。并且，殺蟲抗生素與其他高效低毒殺蟲劑、滲透劑、增效劑復配也是提高殺蟲活性的有效途徑。

從對線蟲具有抗性的微生物中篩選殺線代謝產(chǎn)物，是殺蟲劑篩選的主要方式，也是線蟲防治的重要手段之一。以線蟲為篩選模型，利用微生物的代謝產(chǎn)物的多樣性提取殺蟲抗生素不僅對于線蟲的生物防治有重大的意義，同時也是殺蟲劑前期篩選的關鍵，而且也是世界農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要戰(zhàn)略步驟。相信從微生物產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物中獲得結構新穎、活性獨特的生物活性物質，創(chuàng)制高效、低毒、低殘留、高選擇性的新型抗生素必將得以實現(xiàn)。