假单胞菌抗生素的生物学功能与应用(2)

　　假单胞菌产生的 DAPG 在亚抑菌浓度下可引起枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis 菌落形态的改变，影响其生物膜和芽孢的形成[41].枯草芽孢杆菌在根围定殖时需要形成生物膜，产生 DAPG 的假单胞菌在自身周围近距离产生的抗生素浓度高，可以直接抑制或杀死与其竞争的芽孢菌；距离较远时，DAPG 浓度下降，不足以抑制其他微生物生长，但仍有可能通过影响对方生物膜的形成，抑制其他微生物在同一生态位点中的定殖[41].这种低浓度下对其他微生物生理功能的抑制作用，可能有利于抗生素产生菌在其自然生境中的竞争能力。

　　2.2 作为诱导植物产生抗性反应的激发子

　　诱导性系统抗病性（induced systemic resistance,ISR）是由根围非病原细菌诱导植物产生的、依赖于乙烯和茉莉酸途径的抗病性表达机制。假单胞菌产生的多种抗生素，如 DAPG、吩嗪等，都可作为激发植物 ISR 的激发子。产生 DAPG 的多个荧光假单胞菌株（Pf?5、Q2?87、Q8r1?96、HT5?1 等）可在拟南芥上诱导 ISR,并对丁香假单胞菌引起的斑点病有一定抗性[42,43].菌株 Q2?87 的 DAPG 突变体不能在拟南芥上诱导 ISR,而互补菌株及 DAPG 纯品都可诱导 ISR;而且菌株 Q2?87 能在转化 NahG 的拟南芥植株诱导ISR,但在 npr1?1、jar1 和 ehr1 突变株中则不能诱导 ISR,说明由抗生素 DAPG 诱导的 ISR 依赖于乙烯和茉莉酸途径[42].铜绿假单胞菌 7NSK2 产生的 PYO 可作为激发子诱导水稻 ISR,抵抗稻瘟病菌的侵染，而PYO 突变体诱导抗病能力明显降低[44].

　　3 假单胞菌抗生素的应用

　　3.1 硝吡咯菌素

　　硝吡咯菌素（Prn）是假单胞菌抗生素作为先导化合物研发农用杀菌剂的成功范例。Prn 虽然具有很好的抑菌活性，但化学性质不稳定，见光易分解。瑞士诺华公司（原 Ciba?Geigy）研究发现吡咯环上的氯原子被氰基取代后增加了其光稳定性和抑菌活性，由此进一步开发出目前农用杀菌剂市场上广泛应用的拌种咯（fenpiclonil）和咯菌腈（fludioxonil）（图 2）[45].拌种咯和咯菌腈主要抑制真菌蛋白激酶活性，作用机制独特，与其他不同作用机制的农药混配可能起到协同增效的作用[22].
　　
　　3.2 吩嗪

　　以吩嗪？1?羧酸（PCA）作为主要成分的申嗪霉素（shenqinmycin）是我国上海交通大学和上海农乐生物制品有限公司开发的新型微生物源农用杀菌剂，于 2011 年获得农药正式登记[46].申嗪霉素产自生防铜绿假单胞菌 M18[47],可有效防治水稻纹枯病、西瓜枯萎病和甜椒疫病等多种作物真菌病害[46].

　　3.3 假单胞菌酸

　　假单胞菌产生的抗生素中成功用于医药开发范例的是假单胞菌酸，但由于假单胞菌酸进入血液系统后会被迅速降解，临床应用仅限于皮肤用药[48].医用抗生素莫匹罗星（mupirocin）的主要成分是假单胞菌酸A（>90%），用于皮肤涂抹剂，治疗由革兰氏阳性细菌，如葡萄球菌、链球菌等，引起的感染[49],而且至今仍是治疗抗药性金黄色葡萄球菌的主要抗生素[48].

　　4 展望

　　丰富的基因组资源和生态适应性是假单胞菌产生大量抑菌次生代谢物的基础。随着假单胞菌基因组测序的不断增加，通过组学研究发现新的抗生素已经成为趋势。如 Mendes 等[50]在对抑制性土壤的宏基因组研究中发现了假单胞菌产生的一种经氯化修饰的脂肽类抗生素；Loper 等[3]对假单胞菌已测序基因组的比较研究也推测了一些新的假单胞菌脂肽结构。可以预见不远的将来，在组学的帮助下会发现更多的新型假单胞菌抗生素。

　　土壤中假单胞菌参与形成各种微生态系统，抗生素在不同的生态系统的功能研究也受到更多关注。如原生动物盘基网柄菌 Dictyostelium discoideum 与产生 Prn 的假单胞菌形成共生体，假单胞菌产生的 Prn 能抑制其他原生动物产孢或病原微生物的侵染，利于共生体中原生动物的生长。不能产生 Prn 的突变体则被原生动物作为食物[51].抗生素的抑菌作用有助于产生菌在自然竞争中取得优势，生防假单胞菌也是利用这一机制保护植物，减轻病原微生物的侵染。但产生抗生素对细菌来说是一个大量消耗的过程，而且自然环境中（如植物根围），生防假单胞菌产生的抗生素在其生态位点是否能积累到足够抑菌的浓度仍缺少足够的试验证据。因此，抗生素除抑菌以外的生物学作用，尤其是在亚抑菌浓度下的功能，也将成为抗生素研究领域的新热点。