來自鏈霉菌家族的農(nóng)用抗生素

趙占周

在醫(yī)學(xué)上，青霉素的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，可謂人類健康史上的一次革命。但青霉素對結(jié)核桿菌的效果并不好。鏈霉素發(fā)現(xiàn)于1943年10月19日，是美國羅格斯大學(xué)一名叫Albert Schatz的博士生在著名微生物學(xué)家、抗生素之父Selman Abraham Waksman的實(shí)驗(yàn)室里做默克公司資助的項(xiàng)目研究時(shí)分離得到的。

由于鏈霉素對結(jié)核桿菌療效顯著，很快就在美國和英國得到推廣。1952年開始在梨樹上用于火疫病防治，從此打開了抗生素在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用之門。

所謂抗生素，是指微生物或高等動植物在生存生活過程中所產(chǎn)生的能夠干擾其他生物細(xì)胞的化學(xué)物質(zhì)。我們常用的青霉素、鏈霉素、紅霉素等都屬于抗生素。

目前農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的抗生素大多來自放線菌，尤其是鏈霉菌家族，包括鏈霉素、中生菌素、春雷霉素、滅瘟素、米多霉素、土霉素、新霉素、金霉素、多抗霉素、井岡霉素、農(nóng)抗120等。

這些抗生素大多數(shù)通過干擾細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成來達(dá)到抑菌殺菌效果。

我們知道，蛋白質(zhì)是所有生命的基礎(chǔ)性物質(zhì)。蛋白質(zhì)的合成是以多種氨基酸為原料，根據(jù)該物種的遺傳信息，以特有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聚合成肽鏈，多個(gè)肽鏈再組裝成高分子蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的合成地點(diǎn)就在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上。核糖核酸擔(dān)負(fù)著蛋白質(zhì)遺傳信息的翻譯、轉(zhuǎn)運(yùn)等使命。

許多種類的抗生素可以干擾微生物蛋白質(zhì)合成，盡管具體靶標(biāo)位點(diǎn)不大一樣。

鏈霉素的作用機(jī)制主要是與細(xì)菌的核糖體不可逆地結(jié)合在一起，進(jìn)而干擾蛋白質(zhì)合成。并且，與青霉素僅對革蘭氏陽性菌有效這一殺菌譜不同的是，鏈霉菌對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌都有效。

美國最早于1952年把鏈霉素應(yīng)用于農(nóng)業(yè)上防治梨、蘋果火疫病，后來發(fā)展到12種植物上，用于防治馬鈴薯晚疫病、黑脛病，煙草野火病，黃瓜角斑病、霜霉病，芹菜細(xì)菌性疫病，大白菜軟腐病，等等。

鏈霉素在植物體內(nèi)的傳導(dǎo)性有限，所以鏈霉素對柑橘黃龍病、葡萄皮爾斯病之類由刺吸式口器昆蟲傳播，棲息在植物輸導(dǎo)組織內(nèi)的細(xì)菌幾乎不起作用。對于番茄青枯病、髓部壞死、潰瘍病等通過水、地下害蟲和農(nóng)事管理造成的傷口等侵染進(jìn)維管束的細(xì)菌來說，用鏈霉素灌根或噴霧，可以保護(hù)那些尚未被侵染的植株，但對于已經(jīng)感病的也很難有效，并且噴霧時(shí)要注意必須均勻覆蓋住所有可能會被細(xì)菌感染的部位。鏈霉素對局部侵染的細(xì)菌性病害和真菌中的卵菌有不錯(cuò)的效果。

高濃度的鏈霉素也容易對植物產(chǎn)生藥害。因此，鏈霉素的使用方法中包括種子處理和噴霧，但不適合注射進(jìn)植物輸導(dǎo)組織中。

盡管鏈霉素是一種很不錯(cuò)的抗生素類農(nóng)用殺菌劑，但它也很容易造成病原菌產(chǎn)生抗性。不同于其他殺菌劑，鏈霉素的抗性問題不僅僅是植物病原菌產(chǎn)生抗性后在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中帶來的病害防治效果上的風(fēng)險(xiǎn)，更需要高度關(guān)注的是鏈霉素在農(nóng)業(yè)上的廣泛使用，尤其是濫用，也會助長其在人體上的抗性，進(jìn)而給人類健康帶來非常巨大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，歐美各國已經(jīng)通過法律形式，限制鏈霉素在農(nóng)業(yè)上的使用范圍、使用次數(shù)和安全間隔期等。我國也已經(jīng)把鏈霉素列入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)黑名單。

以下，簡要說說鏈霉素家族常用的一些藥劑。

1）春雷霉素。又叫春日霉素，是日本北興株式會社1963年從卡氏鏈霉菌（Streptomyces kasugaensis，又叫春日放線菌）中發(fā)酵提取出來的具有內(nèi)吸殺菌作用的抗生素。我國在1964年從江西省太和縣的土壤中也分離出能夠產(chǎn)生這種抗生素的小金色放線菌。

春雷霉素也是通過與病原菌細(xì)胞質(zhì)中的核糖體產(chǎn)生不可逆的結(jié)合來抑制其蛋白質(zhì)合成的。但和鏈霉素最初是應(yīng)用于防治梨樹火疫病而進(jìn)入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不一樣的是，春雷霉素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中則是最早應(yīng)用于水稻稻瘟病的防治，時(shí)間是1965年。

春雷霉素對稻瘟病具有保護(hù)和治療作用，可以種子處理也可以噴霧使用。并且，春雷霉素對植物的毒性更低，有很好的植物安全性。

春雷霉素對細(xì)菌也有很好的防效，比如防治白菜軟腐病、菜豆暈疫病、黃瓜細(xì)菌性角斑病等，但是單獨(dú)使用春雷霉素防治柑橘潰瘍病的效果往往不明顯，而春雷霉素和氧氯化銅（王銅）混用的效果卻很好。

在酸性培養(yǎng)基上，春雷霉素抑制稻瘟病菌的菌絲生長，但在中性培養(yǎng)基上幾乎不抑制其菌絲生長。水稻葉片恰恰顯微酸性。對于植物病原細(xì)菌，春雷霉素在中性條件下比酸性條件下更有效。

長期高劑量高頻次使用春雷霉素，也會導(dǎo)致病原菌產(chǎn)生抗性菌株，但研究發(fā)現(xiàn)，這些抗性菌株的適應(yīng)能力不強(qiáng)，中斷一段時(shí)間后，再使用春雷霉素，這些抗性菌株的數(shù)量會大大減少，防治效果又有所回升。

2）滅瘟素。也是日本人發(fā)現(xiàn)并分離得到的一種抗生素，它來源于嗜色鏈霉菌，是一種S芐基氨基苯磺酸鹽衍生物，所以滅瘟素又叫S滅瘟素，或滅瘟素S。

滅瘟素的抑菌譜很廣，具有抗細(xì)菌、抗病毒、抗腫瘤和抗真菌等多重活性。尤其對稻瘟病菌的效果非常出色，但對水稻紋枯病幾乎無效。研究發(fā)現(xiàn)，噴施于水稻植株表面上的滅瘟素，一少部分被水稻器官上的傷口吸收并迅速傳導(dǎo)至植株頂端，大部分殘留在植株表面并很快被陽光分解。落進(jìn)土壤中的滅瘟素會被微生物快速分解成無害于環(huán)境的化合物。但滅瘟素對人的皮膚和黏膜有刺激，使用時(shí)要慎重。

滅瘟素是一種很好的抗生素，但很容易對水稻以外的其他植物產(chǎn)生毒性，所以它只能在水稻上使用。

3）中生菌素。是原中國農(nóng)科院生物防治研究所（現(xiàn)合并到中國農(nóng)科院植保所）從淡紫灰鏈霉菌海南變種中分離出來的一種抗生素。隨著鏈霉素在我國的限制和禁止使用，中生菌素的前景似乎變得更為廣闊。

中生菌素也是通過抑制病原菌的蛋白質(zhì)合成達(dá)到抑菌和殺菌效果的，且殺菌譜也很廣泛，對多種細(xì)菌和部分真菌有效。其作用方式主要是保護(hù)，兼具滲透作用。

4）農(nóng)抗120。中國農(nóng)科院土壤肥料研究所1957年從刺孢吸水鏈霉菌北京變種中分離得到的一種抗生素，1978年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

和上述幾種抗生素不大一樣的是，農(nóng)抗120主要是針對真菌性病原菌的，尤其是土傳性真菌，比如鐮刀菌，同時(shí)對白粉菌、立枯絲核菌、炭疽病菌和蘋果腐爛病菌等都有效。

農(nóng)抗120具有保護(hù)兼具治療作用，且能夠刺激植物生長。

雖然農(nóng)抗120算得上是一種老牌抗生素，但在國內(nèi)的推廣似乎不是很好，這可能和營銷及生產(chǎn)工藝水平等有關(guān)系吧。

出自鏈霉菌家族的抗生素還有很多，有的因?yàn)槟撤N原因沒有大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，有的因?yàn)槎拘曰蛏鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)等原因已經(jīng)被淘汰，還有一部分抗生素的作用模式不是蛋白質(zhì)合成抑制，比如井岡霉素、多抗霉素，后面我們會有介紹。

（參考文獻(xiàn)略）