脂肽微生物的研究進(jìn)展

陶雪菊,茍興華,何成霞

(成都大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，四川 成都 610106)

0 引 言

微生物脂肽有天然微生物脂肽和合成微生物脂肽兩大類.其中，天然微生物脂肽是微生物經(jīng)過活化培養(yǎng)產(chǎn)生的具有抗菌活性的次級(jí)代謝產(chǎn)物；合成微生物脂肽是通過在天然微生物脂肽的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾而得到[1-2].產(chǎn)生脂肽的微生物有多種，如細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌及真菌等，目前為止，芽孢桿菌是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)脂肽最多的屬類，最早發(fā)現(xiàn)的抗菌脂肽也是由芽孢桿菌產(chǎn)生的[3].由于這些微生物具有不同的結(jié)構(gòu)和特性，產(chǎn)生的脂肽也具有不同的抑菌效果[4]，如表面活性素類是一種表面活性劑，也具有一定的抗菌能力，伊枯草菌素類具有抗細(xì)菌能力，豐原素類具有抗真菌能力.脂肽與其他一些抑菌物質(zhì)，如與細(xì)菌素相比，具有更強(qiáng)的耐熱性和耐蛋白水解酶降解能力.脂肽在生物防治、食品加工、石油開采及醫(yī)藥行業(yè)有廣泛的應(yīng)用，目前，對(duì)脂肽類物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)及功能研究比較深入，但對(duì)脂肽的抗腫瘤、殺蟲及溶血栓等生物學(xué)活性，有待于進(jìn)一步研究，這些就激發(fā)了許多的科研工作者從不同原料上篩選產(chǎn)脂肽的微生物，以挖掘出新的脂肽菌源，研究不同抗菌物質(zhì)的生理活性，進(jìn)而推進(jìn)脂肽在更多領(lǐng)域的應(yīng)用[5].

1 抗菌脂肽的結(jié)構(gòu)特征與作用機(jī)制

1.1 抗菌脂肽的結(jié)構(gòu)特征

抗菌脂肽一般由7～10個(gè)氨基酸殘基組成，包含親水性肽鏈和親油性脂肪酸鏈，其中親油性脂肪酸鏈由β-羥基脂肪酸鏈及β-氨基脂肪酸鏈兩部分組成.微生物脂肽在結(jié)構(gòu)上分為環(huán)狀脂肽和線形脂肽兩大類.環(huán)狀脂肽又分為脂肪酸成環(huán)、接環(huán)和離環(huán)3種，第一種是脂肪酸鏈上存在的一個(gè)-OH或一個(gè)-NH2與肽鏈上氨基酸的-COOH結(jié)合構(gòu)成酰胺鍵或者內(nèi)酯鍵,導(dǎo)致肽鏈閉合后形成環(huán)狀脂肽；第二種是肽環(huán)的-NH2直接與肽環(huán)相連，肽鏈的C-端的羧基與N-端氨基酸的-OH或非α-氨基相連形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)稱為脂肪酸接環(huán)的環(huán)狀脂肽；第三種是脂肪酸鏈間接和含有肽鍵和多種其他酯鍵、酰胺鍵等的肽環(huán)相連而形成的脂肪酸離環(huán)的環(huán)狀脂肽.線形脂肽又分為螺旋形態(tài)和TAN1511(包括TAN1511A、TAN1511B和TAN1511C)兩大類，前者為直鏈結(jié)構(gòu)，后者具有支鏈結(jié)構(gòu)[6].

研究發(fā)現(xiàn)，脂肽類抗菌劑主要包含表面活性素、豐原素、伊枯草菌素、桿菌霉素、抗霉菌枯草桿菌素及制磷脂菌素等[7-8].芽孢桿菌屬能產(chǎn)生表面活性素、豐原素和伊枯草菌素3大類脂肽化合物[9].

表面活性素是一類穩(wěn)定性很高且擁有較高表面活性的表面活性劑，還具有抗真菌、抗細(xì)菌、抗病毒和抗腫瘤活性[10].表面活性素肽鏈典型的氨基酸順序?yàn)镚lu(L)-Leu(L)-Leu(D)-Val(L)-Asp(L)-Leu(D)-Leu(L)，其分子結(jié)構(gòu)如圖1所示[11-12].

圖1 表面活性素分子結(jié)構(gòu)圖

豐原素是一類抗真菌抑制劑，特別是絲狀真菌產(chǎn)生的豐原素有兩種類型，即豐原素A和豐原素B.其中，豐原素A類的肽鏈第6位上是Ala，豐原素B類的肽鏈第6位上是Val.豐原素A的分子結(jié)構(gòu)如圖2所示[13].

圖2 豐原素A分子結(jié)構(gòu)圖

伊枯草菌素是一類脂肽化合物，有多種類型，包括伊枯草菌素A、B、C、D和E，芽孢菌素D、F和L，以及抗霉枯草菌素等.其中，伊枯草菌素A的分子結(jié)構(gòu)如圖3所示.

圖3 伊枯草菌素A分子結(jié)構(gòu)圖

微生物產(chǎn)生的抗菌脂肽種類較多、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、性質(zhì)差異也較大.但是其中一部分脂肽化合物會(huì)有諸多類似物，且結(jié)構(gòu)相類似，性質(zhì)上也相近，因此在篩選及分離純化上存在困難，而且產(chǎn)量較低，這就給大規(guī)模的分離純化工藝帶來(lái)了麻煩.

大部分的芽孢桿菌都能分泌具有抗菌活性的物質(zhì)，主要包括表面活性素、桿菌霉素、乳酸鏈球菌肽、豐原素和伊枯草菌素等(見表1).對(duì)脂肽的篩選鑒定及其活性探索也主要集中于芽孢桿菌類，霉菌和乳酸菌的研究次于芽孢桿菌，且這些能產(chǎn)脂肽物質(zhì)的菌株主要是革蘭氏陽(yáng)性菌，有的具有廣譜抗菌性，一部分只具有抗真菌特性等.

表1 部分脂肽及微生物類型及活性概述

1.2 抗菌脂肽的作用機(jī)制

1.2.1 抗菌脂肽與細(xì)菌細(xì)胞壁的作用

抗菌脂肽通過穿透細(xì)菌磷脂膜外面的細(xì)胞壁來(lái)抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，借助其靜電引力來(lái)穿過細(xì)胞壁，抗菌脂肽與細(xì)胞壁上多糖之間的強(qiáng)靜電作用，與脂質(zhì)之間的疏水作用以及脂質(zhì)與抗菌脂肽間的氫鍵增多也會(huì)使抗菌脂肽活性增強(qiáng)，進(jìn)而提升其抑菌率[31].例如，人源抗菌脂肽LL-37和抗菌脂肽SMAP-29被用來(lái)抑制肺病原菌，研究發(fā)現(xiàn)，其作用時(shí)主要借助抗菌脂肽與細(xì)菌細(xì)胞壁上多糖之間的相互作用而影響其生物學(xué)活性[32].其中，莢膜多糖主要存在于周圍介質(zhì)中，在靜電引力下，與細(xì)菌膜外面的脂多糖帶相結(jié)合后，抗菌脂肽就會(huì)引起膜結(jié)構(gòu)的異常變化，利用其較強(qiáng)的親和力能從帶有負(fù)電荷的脂多糖處轉(zhuǎn)移一部分陰離子，造成該部位的細(xì)胞壁紊亂，改變其穩(wěn)定性后，抗菌脂肽便能穿過該區(qū)域來(lái)達(dá)到抑制細(xì)菌的目的.對(duì)于革蘭氏陽(yáng)性菌來(lái)說(shuō)，細(xì)胞壁表面的磷壁酸本身帶有的負(fù)電荷,可與抗菌脂肽的正電荷借助靜電引力并與之結(jié)合，使抗菌脂肽能夠順利通過革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞壁，再靠近細(xì)胞膜，并對(duì)細(xì)胞膜發(fā)揮作用[11].

1.2.2 抗菌脂肽與細(xì)菌細(xì)胞膜的作用

從抗菌脂肽鹵素-1與各種膜模型發(fā)生相互作用而引起的脂肽結(jié)構(gòu)變化，可以得出肽模式的作用機(jī)制，該抗菌脂肽氨基酸序列在特定位置修飾，會(huì)導(dǎo)致兩親性的增加，蛋白質(zhì)插入受限，進(jìn)而致使抗菌性及溶血活性發(fā)生變化，導(dǎo)致對(duì)模型膜的不同反應(yīng)[33].抗菌脂肽的作用方式的機(jī)制涉及脂肽與細(xì)胞膜之間膜孔的形成，抗菌脂肽與膜的相互作用在其活性機(jī)制中起到關(guān)鍵作用，并且抗菌脂肽主要以地毯式排列于脂質(zhì)與水的表面.有抗菌脂肽存在時(shí)，脂質(zhì)體的負(fù)電位降低，多肽的插入擾亂了有序排列的脂質(zhì)，同時(shí)破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜，降低其有效參數(shù)，便于水分子滲透過膜，并使得胞漿內(nèi)物質(zhì)流出，引起靶細(xì)胞的死亡[34].

但由于存在靜電排斥，陽(yáng)離子抗菌脂肽不會(huì)與陽(yáng)離子兩親體相互作用，而只會(huì)和陽(yáng)離子聚集體系相互作用，不與陽(yáng)離子單體發(fā)生作用[35].抗菌脂肽在高度疏水的介質(zhì)中趨于α-螺旋，而在水介質(zhì)中則采用隨機(jī)螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋度對(duì)抗菌脂肽與膜的親和力有影響，并且脂質(zhì)囊泡可以促使肽排列成更多的螺旋結(jié)構(gòu)[36].但這種螺旋結(jié)構(gòu)的疏水相互作用很弱，需要具有大面積的聚集態(tài)來(lái)形成跨膜離子通道[27]，由于肽鏈的疏水性會(huì)隨著肽鏈的縮短而延長(zhǎng)，且與抗真菌活性間為協(xié)同作用，因此雙頭脂肽和脂三角相比脂五肽就會(huì)形成更小的、更具動(dòng)態(tài)的聚集體，作為膠束或單體的陰離子兩親體與抗菌脂肽因?yàn)殪o電作用，膜電勢(shì)遭到破壞，脂肽構(gòu)象變化，最后導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)膜分離和細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)的損失，進(jìn)而無(wú)法維持正常的生命活動(dòng)而死亡[37].

1.2.3 抗菌脂肽與細(xì)菌胞質(zhì)內(nèi)靶目標(biāo)的作用

抗菌脂肽與膜的結(jié)合不是直接將細(xì)胞殺死，而是其進(jìn)入細(xì)胞后攻擊靶細(xì)胞的一個(gè)必要過程.先通過細(xì)胞壁和膜進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，后出現(xiàn)核物質(zhì)濃縮而發(fā)生異常間隔，進(jìn)而殺死細(xì)胞.抗菌脂肽的抑菌機(jī)制因?yàn)槠浯x產(chǎn)物的多樣性而多種多樣，如芽孢桿菌菌株w176產(chǎn)生的細(xì)胞上清液(CFS)，有多種不同的代謝物,包括大環(huán)內(nèi)酯抗生素、抗霉枯草菌素、聚酮合酶抗生素和表面活性素.當(dāng)青霉菌與CFS共同培育后，其亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生了液泡化變化.用CFS處理馬尾松后，核糖體生物會(huì)脅迫相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄水平發(fā)生變化，分析得出CFS是一種新的可用于防治柑橘綠霉病的生物制劑[38].除此之外，一些枯草芽孢桿菌能夠產(chǎn)生纖維素酶、分泌蛋白酶及脂肽類抑菌物質(zhì)，這些抑菌物質(zhì)會(huì)使病原菌的菌絲產(chǎn)生膨大畸形，從而抑制病原真菌的生長(zhǎng)[39]，并且這些產(chǎn)生抑菌物質(zhì)的微生物和病原菌之間會(huì)存在對(duì)養(yǎng)分和空間的競(jìng)爭(zhēng)，利用自身生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生拮抗劑來(lái)盡可能地消耗可以利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而抑制病原體的生長(zhǎng)[40].其中，抗性誘導(dǎo)系統(tǒng)是一種常見的抑菌機(jī)制，用拮抗劑來(lái)誘導(dǎo)宿主菌的防御反應(yīng)，促使目標(biāo)基因的表達(dá)，進(jìn)而激活不同的化學(xué)物質(zhì)，進(jìn)行防治感染[41-42].

2 抗菌脂肽類微生物源

2.1 芽孢桿菌屬

枯草芽孢桿菌是一類耐酸堿、耐熱、好氧或兼性好氧并產(chǎn)芽孢的革蘭氏陽(yáng)性桿狀細(xì)菌[43].其分布廣泛、抗逆性強(qiáng)，且枯草芽孢桿菌含有適合用于合成抗生素的基因，一些菌株可以產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶等消化酶，合成多種生物活性物質(zhì)及產(chǎn)生抗菌脂肽等[44-45].抗菌脂肽包括伊枯草菌素、表面活性素和豐原素3類[46]，其產(chǎn)生抗菌物質(zhì)分為兩個(gè)途徑：其一是通過非核糖體合成脂肽類抑菌物質(zhì)，也是主要的抑菌物質(zhì)之一[47]；另外一種是通過核糖體合成蛋白類抑菌物質(zhì)，這些蛋白類多是可以裂解細(xì)胞壁的酶類，導(dǎo)致細(xì)胞裂解，最后導(dǎo)致死亡[48].

胡美忠等[49]篩選到一株能產(chǎn)生抗菌脂肽的芽孢桿菌，且該抗菌脂肽抑菌譜廣，耐酸堿性和熱穩(wěn)定性好.多粘類芽孢桿菌對(duì)致病菌和腐敗菌有顯著的抑制作用，該菌產(chǎn)生的抑菌物質(zhì)為蛋白類的細(xì)菌素，目的是作用于有害菌的細(xì)胞壁及細(xì)胞膜，進(jìn)而達(dá)到抑菌效果[50]；地衣芽孢桿菌FJAT-4 產(chǎn)生的抗菌脂肽為表面活性素和豐原素兩大類物質(zhì)，該抑菌脂肽會(huì)致使辣椒、香蕉和番茄尖孢鐮刀菌等多種植物致病菌，尤其是尖孢鐮刀菌的菌絲體發(fā)育畸形，從而影響該菌的正常生長(zhǎng)[51].此外，甲基型芽孢桿菌產(chǎn)生的多種抑菌物質(zhì)單獨(dú)使用和協(xié)同發(fā)揮的抑制使用效果不一，多種抑菌物質(zhì)共同加入到含致病菌發(fā)酵液中進(jìn)行發(fā)酵后，產(chǎn)生的上清液和沉淀里抑菌帶的明顯程度也有所差異，即表現(xiàn)出不同程度的抑菌活性，這為脂肽的抗菌機(jī)制的研究提供了依據(jù)，并且還能在發(fā)酵過程中產(chǎn)生胞外抑菌物質(zhì)，對(duì)霉菌和致病菌都有一定的抑制作用，因此是一類具有潛在價(jià)值的微生物[52-53].

2.2 乳酸菌屬

乳酸菌是一種益生菌，因具有發(fā)酵產(chǎn)酸的特性，而被廣泛應(yīng)用到酸奶、發(fā)酵面包及酵素飲料等食品中.乳酸菌還能產(chǎn)生一些抗菌脂肽及蛋白類物質(zhì)，在食品的生物防腐等方面存在著重要的作用，在抗菌脂肽方面也存在極大的開發(fā)潛力.

依據(jù)抗菌脂肽的抑菌譜、抑菌機(jī)制和耐熱性等可以將抗菌脂肽分為以乳酸鏈球菌素為代表的羊毛硫抗菌脂肽、非羊毛硫抗菌脂肽、大分子耐熱性多聚肽以及含有多糖、陽(yáng)離子和脂質(zhì)的多肽這4大類[17].楊云喜等[18]篩選了一株產(chǎn)抗菌脂肽的乳酸菌，該抗菌脂肽對(duì)真菌無(wú)抑菌活性，但是對(duì)細(xì)菌具有廣譜抑菌性，通過優(yōu)化能夠產(chǎn)生抗菌脂肽的培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件，為其大規(guī)模地應(yīng)用提供了基礎(chǔ).趙乙楨等[19]從新鮮牛奶中分離到一株能產(chǎn)生廣譜抑菌性抗菌脂肽的鼠李糖乳桿菌ZJ225.趙冬兵等[54]從板鴨中篩選得到了一株魏斯氏菌，其產(chǎn)生的抗菌脂肽對(duì)較強(qiáng)酸堿都具有穩(wěn)定性.章檢明等[17]在91株乳酸菌中篩選出了7株產(chǎn)生抗菌脂肽的乳酸菌，有魏斯氏菌屬、鼠李糖乳桿菌屬、葡萄球菌屬及微球菌屬4種，其中鼠李糖乳桿菌屬能產(chǎn)生具有廣譜抑菌性，且性質(zhì)較穩(wěn)定的多肽.

2.3 霉 菌

相比其他屬類的微生物而言，對(duì)霉菌產(chǎn)生抗菌物質(zhì)的研究較少.有研究者探索了部分霉菌的抑菌活性，通過優(yōu)化出芽短梗霉菌PA-2的發(fā)酵溫度、轉(zhuǎn)速及裝液量等，得出該菌產(chǎn)生的脂肽物質(zhì)為表面活性劑，具有較好的發(fā)泡和乳化作用[14，55].李志田等[56]篩選鑒定出了一株渾圓鏈霉菌QH-16，經(jīng)離體測(cè)定，其對(duì)多種細(xì)菌及植物病原菌具有很好的抑菌作用.張萍華等[57]探索了黑翅土白蟻巢中鏈霉菌發(fā)酵產(chǎn)物的抗菌活性，并對(duì)其抗菌成分進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其對(duì)金黃色葡萄球菌具有很好的抑制作用，具有開發(fā)成為新型微生物源殺菌劑的潛力.

毛霉是一類高效微生物，能夠在單一培養(yǎng)基中利用可再生來(lái)源——碳源，來(lái)生產(chǎn)生物糖脂、生物乳化劑和表面活性劑等，毛霉在相同的培養(yǎng)基和不同的物理?xiàng)l件下實(shí)現(xiàn)了生物表面活性劑和乳化劑的生產(chǎn).此外，可以肯定的是，生產(chǎn)的表面活性劑和乳化劑滿足可持續(xù)性和附加值的基本要求，因?yàn)樗鼈兪谦@得各種工業(yè)部門日常生產(chǎn)的化合物的主要原料[58].

3 抗菌脂肽的應(yīng)用

3.1 在食品中的應(yīng)用

隨著社會(huì)的發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)食品安全的要求在不斷提高，但是濫用及違規(guī)使用添加劑等造成的添加劑類食品安全事故也時(shí)有發(fā)生.此外，還有食品自身的變化導(dǎo)致的污染，如黃曲霉，其寄主范圍非常廣，辣椒、玉米、棉花以及花生等多種作物都會(huì)被其污染，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還在污染作物的過程中產(chǎn)生黃曲霉毒素，人和畜禽誤食后會(huì)引發(fā)中毒，嚴(yán)重的可能會(huì)致癌和導(dǎo)致死亡[59].在這樣的環(huán)境背景下，類似于抗菌脂肽等生物制劑得到了消費(fèi)者的青睞.

抗菌脂肽在食品行業(yè)的主要應(yīng)用是作為生物防腐保鮮劑和食品添加劑.抗菌脂肽的表面活性劑具有乳化作用，可用作食品加工中的發(fā)泡劑和乳化劑，以改善食品的質(zhì)構(gòu)、色澤和口感.另外，抗菌脂肽的抑菌活性又可作為防腐保鮮劑應(yīng)用于食品中.張學(xué)雯等[60]分離鑒定了黃曲霉拮抗菌B10-6-1拮抗物種類，并對(duì)其結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了研究，這為黃曲霉的有效控制提供了依據(jù).

3.2 在飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用

隨著消費(fèi)者對(duì)肉類的需求不斷增加，促進(jìn)了各地養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，但是由于養(yǎng)殖地分布各地，控制上就容易出現(xiàn)問題.抗生素飼料的濫用會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物體內(nèi)的抗生素通過畜產(chǎn)品、水、土壤等傳遞給人類，導(dǎo)致人體產(chǎn)生大量耐藥菌株，對(duì)人類的健康造成危害.因此，綠色且安全、無(wú)殘留及不易產(chǎn)生耐藥性的新型生物飼料添加劑備受關(guān)注，已成為諸多科研工作者的研究方向.

抗菌脂肽能夠成為新型飼料與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，其結(jié)構(gòu)是由易于消化吸收的脂肪酸鏈和氨基酸肽鏈兩部分組成.抗菌脂肽可以部分取代用于飼喂的抗生素，避免抗生素在動(dòng)物體內(nèi)過多蓄積而沿食物鏈危害人體健康.另外，抗菌脂肽在抑制革蘭氏陽(yáng)性菌和部分革蘭氏陰性菌的同時(shí)，又能夠促進(jìn)其生長(zhǎng)，且此過程不會(huì)被腸道吸收，只在消化道內(nèi)起作用，因此一般無(wú)殘留，效果穩(wěn)定，也不易產(chǎn)生細(xì)菌耐藥性[11].

3.3 在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用

為了治療細(xì)菌感染，抗生素被大量應(yīng)用，其作用效果是通過破壞細(xì)菌的DNA、細(xì)胞膜和細(xì)胞活性以及用其來(lái)結(jié)合細(xì)菌的一些化合物來(lái)殺死細(xì)菌.抗菌脂肽能與兩親性生物可降解聚合物自行組裝而成，形成的HnMc膠束能有效地結(jié)合細(xì)菌膜[61]，從而殺滅廣譜細(xì)菌[62].抗菌脂肽因?yàn)榫床煌约白陨斫Y(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致了抗菌性能的差異.其中，肽鏈中脂肪酸長(zhǎng)度的改變導(dǎo)致伊枯草菌素具有多樣性，可以防止多種生物性植物病原菌，豐原素具有治療皮膚真菌病及具抗真菌的作用[63-64].

抗菌脂肽因其抗黏附性能，可以抑制生物膜的產(chǎn)生和細(xì)菌黏附在感染部位的能力[1]，因此利用這種能力生產(chǎn)抗生素和治療性疫苗，可以治療革蘭氏陽(yáng)性菌及病毒的感染.有一種環(huán)狀類型的抗菌脂肽，由非極性的脂肪酸鏈通過結(jié)合極性的氨基酸脂肪鏈組成，其在多重耐藥病原細(xì)菌方面具有獨(dú)特的抑菌能力.正是因?yàn)榇x產(chǎn)生的脂肽能夠較強(qiáng)地抑制革蘭氏陽(yáng)性菌的生長(zhǎng)，如抑制結(jié)核分枝桿菌與肺炎雙球菌等細(xì)菌，可應(yīng)用于疫苗的生產(chǎn)中[6].有研究表明，含有抗菌脂肽的蛋白質(zhì)與不含抗菌脂肽的比較，在無(wú)外部佐劑的情況下能夠誘導(dǎo)強(qiáng)烈的病毒跨膜蛋白的特異性抗體反應(yīng)，此類重組基因的蛋白質(zhì)有望成為一種疫苗[65].脂肽在國(guó)外已被應(yīng)用于預(yù)防和治療藥物，甚至有研究表明，微生物脂肽還能在預(yù)防癌癥方面有所應(yīng)用.

3.4 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

現(xiàn)在農(nóng)業(yè)上受到多種病蟲害的威脅，不僅影響了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，還大大降低了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和農(nóng)戶的收入[66].目前，大部分種植者的觀念仍是化學(xué)防治效果顯著，因此廣泛應(yīng)用化學(xué)物質(zhì)來(lái)防治農(nóng)業(yè)病蟲害，但是，這些化學(xué)用品可能會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類生活產(chǎn)生負(fù)面影響.因此，近年來(lái)生物防治被廣大研究者所推崇，被認(rèn)為是一種安全和可持續(xù)的方法，其中芽孢桿菌能夠產(chǎn)生一些抗菌脂肽類物質(zhì)，具有廣譜抗菌活性，因此被廣泛用于農(nóng)業(yè)的生物防治[67].枯草芽孢桿菌已被選為脂肽類抗生素的生物農(nóng)藥的菌株之一，它能產(chǎn)生對(duì)煙草病毒及辣椒病毒有防治效果的脂肽類抗生素表面活性素[46]，能用于控制柑橘綠色和藍(lán)色霉菌[68]，以及防治辣椒病害、黃瓜病害及油菜菌核病[26].另外，解淀粉芽孢桿菌產(chǎn)生的有抑菌作用的活性物質(zhì)C14-桿菌霉素-D和C15-桿菌霉素-D，可以用于合成新型生物農(nóng)藥，以解決黃曲霉污染防治的瓶頸問題[59].

4 討論與展望

現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)生抗菌脂肽芽孢桿菌種類頗多，但其他屬類的研究較少.另外抗菌脂肽的同系物種類繁多，其發(fā)酵液成分復(fù)雜，很難大規(guī)模生產(chǎn)和濃縮純化出足量的純品，甚至許多產(chǎn)物還沒有一種標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法.因此，為了更加高效地利用這些微生物來(lái)產(chǎn)生抗菌物質(zhì)，應(yīng)該對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究，才能找到提高其產(chǎn)量的方法[55].從目前來(lái)看，脂肽微生物的研究可以從以下幾方面進(jìn)行：

1)抗菌脂肽的抑菌機(jī)制仍然主要是對(duì)細(xì)胞壁、細(xì)胞膜及靶細(xì)胞的作用，可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行更深入研究，探索其具體的基因作用位點(diǎn)、抑菌機(jī)制和應(yīng)用范圍等.可以通過從基因水平來(lái)探究抗菌脂肽的結(jié)構(gòu)，目的是要獲得相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，如用自殺載體等方式來(lái)獲得突變菌株，抗菌脂肽產(chǎn)量會(huì)有所下降，再控制相關(guān)的正向調(diào)控因子發(fā)揮正調(diào)控作用，對(duì)突變基因進(jìn)行回補(bǔ)后，脂肽產(chǎn)量會(huì)有所恢復(fù)[69].另外，還存在阻遏蛋白對(duì)脂肽進(jìn)行調(diào)控，當(dāng)分別含有兩種阻遏蛋白的菌株，其控制基因突變后再利用載體回補(bǔ)，這兩種控制基因中的任意一個(gè)發(fā)生突變，另一個(gè)阻遏蛋白的表達(dá)量有所上調(diào)，說(shuō)明這兩種阻遏蛋白相互抑制，在整個(gè)系統(tǒng)中協(xié)調(diào)發(fā)揮作用，基因突變后阻遏蛋白表達(dá)量的增加伴隨著抗菌脂肽產(chǎn)量的增加，為正調(diào)控因子，阻遏蛋白的增加伴隨著抗菌脂肽產(chǎn)量的減少為負(fù)調(diào)控，正向調(diào)控的蛋白可以抑制阻遏蛋白而起到正向調(diào)控的作用[70].因此，產(chǎn)脂肽微生物的篩選鑒定及脂肽的分離純化方面可以從基因的調(diào)控入手，縮小篩選范圍、提高實(shí)驗(yàn)效率.

2)抗菌脂肽在應(yīng)用上還存在一些問題，如黃曲霉毒素容易污染食品而造成食品安全問題，盡管目前為止己篩選到很多抑制黃曲霉生長(zhǎng)的化合物，但幾乎沒有應(yīng)用到實(shí)踐中來(lái)，因此需要注意與實(shí)踐相結(jié)合，拓寬應(yīng)用范圍[71].

3)將抗菌脂肽用于臨床上還存在許多問題，抗菌脂肽本質(zhì)是蛋白質(zhì)，應(yīng)用過程中容易被降解，需要包埋或修飾處理，而且在毒力學(xué)和藥效學(xué)等方面研究較少，需要進(jìn)一步的探討脂肽類物質(zhì)對(duì)人體的安全問題的影響，提供一些支持性的研究報(bào)告.

4)基因工程是抗菌脂肽的主要獲得手段，其成本較高，生產(chǎn)效率較低，因此應(yīng)該加大科學(xué)研究，如優(yōu)化發(fā)酵條件、工藝設(shè)計(jì)，改良菌種、載體及降低成本等，逐漸向研發(fā)出性能更好、規(guī)模更大的生物制劑的方向發(fā)展[72].