铜绿假单胞菌产抗菌代谢产物发酵条件的优化文献综述

 2022-12-26 05:12

开题报告内容:

一、研究背景

1.1铜绿假单胞菌生防菌株的研究意义

假单胞菌属(Pseudomonas)是一类高度多样性的微生物种群,广泛分布于自然界的各种环境中,如土壤、水、动植物体以及各种生物和环境生态位 [1] 。常见的假单胞菌包括:荧光假单胞菌(P.fluorescens)、铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)、绿针假单胞菌(P. chlororaphis)、恶臭假单胞菌(P. putida)、丁香假单胞菌(P. syringae)、施氏假单胞菌(P.stutzeri)和门多萨假单胞菌(P. mendocina)。按照功能分,假单胞菌可分为植物根际促生菌、植物病原菌、人类条件致病菌、生物修复菌和生物防治菌。过去二十多年中,研究和应用最多的假单胞菌生防菌株是荧光假单胞菌,因其产生抑菌次生代谢产物,具有很好的生物防治效果。已报道的典型假单胞菌生防菌株有:荧光假单胞菌2-79 [2] 、绿针假单胞菌30-84[3]和GP72[4]通过产生吩嗪-1-羧酸(Phenazine-1-carboxylic acid,PCA)抑制小麦全蚀病菌、辣椒疫霉、黄瓜炭疽病菌、甜瓜蔓枯病菌和水稻纹枯病菌等;荧光假单胞菌Pf-5 [5] 和CHA0 [6] 通过产生藤黄绿脓菌素(Pyoluteorin,Plt)、硝吡咯菌素(Pyrrolnitrin,Prn)和2,4-二乙酰藤酚(2,4-Diacetylphloroglucinol,DAPG)抑制植物病原菌终极腐霉引起的根腐病、立枯丝核菌引起的猝倒病和小麦全蚀病,同时也能抑制植物病原细菌胡萝卜软腐欧氏杆菌引起的马铃薯软腐病;荧光假单胞菌DR54 [7]能够产生环状脂多肽(Cyclic lipopeptides,CLPs)-粘质酰胺(Viscosinamide),对植物病原真菌终极腐霉和立枯丝核菌具有显著抗性。

绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是动物和人类的条件性致病菌,尤其是对免疫缺陷和囊性纤维化病人具有较强的感染性,通常会引起肺部及尿道感染,或造成烧伤、伤口等感染 [8] ,是临床上三大条件性致病细菌之一,具有固有和获得性的多重耐药性。其中临床分离的铜绿假单胞菌株PAO1、LESB58和UCBPP-PA14研究得较为深入。近年来,一系列具有很好生物防治效果的根际来源铜绿假单胞菌陆续被分离和鉴定。这些铜绿假单胞菌能分泌多种拮抗植物病原菌的代谢产物,可以防治多种植物真菌或细菌类病害,称之为铜绿假单胞菌生防菌株。对铜绿假单胞菌生防菌株的研究,一方面可以挖掘更多的假单胞菌生防菌株资源,另一方面可以为临床铜绿假单胞菌的研究提供借鉴。

国内有学者对PA对其它微生物的抑制作用也做过一些研究。李仲兴等 [9]报道PA抗菌物质体外对鲍曼不动杆菌的抑制作用研究,发现对鲍曼不动杆菌具有较强的抗菌活性,具有广阔的开发前景。杨宝友等 [10] 报道了PA代谢产物对白色假丝酵母菌的抑制作用,得出产色素的PA比不产色素的PA的抗真菌活性更强。张新华等 [11] 报道PA对耐甲氧西林葡萄球菌及粪肠球菌具有良好的抑制活性。国内报道一般只停留在对一些现象的描述上,没有对PA抗菌活性成分进行有效的分离纯化,没有对其中的机理进行更进一步的研究。

1.2铜绿假单胞菌生防菌株产生的抑菌代谢产物

假单胞菌次生代谢产物种类丰富,有24 种次生代谢产物已被鉴定[12],这些代谢产物对维持其生态适应性和在复杂的根际生境中繁殖生存有重要意义。铜绿假单胞菌的基因组由高度保守的核心基因组和不同的附加基因组组成。由于附加基因组元件来源于不同种或属细菌的遗传物质横向转移,因此赋予了不同铜绿假单胞菌产生不同次生代谢产物的能力。目前在分离到的铜绿假单胞菌生防菌株中,已报道的抑菌代谢产物主要有嗜铁素类、吩嗪类、藤黄绿脓菌素类和胞外多糖类,还有其他假单胞菌生防菌株不产生的鼠李糖脂和新型抗生素。每株铜绿假单胞菌生防菌株都有同时产生几种抑菌代谢产物的潜力。

二、研究意义

从上个世纪以来微生物天然代谢产物中的一些化合物,就开始应用于医学,药学和农业领域。微生物活性代谢产物已成为治疗各种传染性疾病的抗生素最主要来源之一,用于治疗各种感染性疾病。如何开发新的针对病原微生物的产品在感染领域显得越来越重要。自1928年青霉素发明以来,关于细菌和真菌研究表明微生物是一个具有独特结构活性物质的宝库。至青霉素后,许多其他药物包括金霉素,氯霉素,链霉素,利福霉素,红霉素,林可霉素,头孢菌素 C,万古霉素,红霉素,萘啶酸,两性霉素 B,制霉菌素,和柔红霉素抗肿瘤药都来自于微生物代谢产物。目前,许多与感染性疾病相关的病原微生物对现有抗生素迅速产生耐药性,使感染的治疗变得非常棘手,因此有必要寻求更有效的抗生素。天然抗菌物质因为广谱高效、抗菌性强等,已成为食品以及医药研究的热点。

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