枯草芽孢杆菌的形态特征与生物活性及主要作用！

一、概述

随着生活质量的逐步提高和环境意识的增强，人们越来越多的关注生存环境，对植物病害的防治也开始找寻更加安全可靠、经济有效的技术。生物防治因其环境兼容性好、不易引起抗性和防效持久稳定等优势，逐渐成为替代化学防治的主要方法，寻找生防菌资源，开发研究新型生防微生物是生物防治的研究重心，而芽孢杆菌尤其是枯草芽孢杆菌作为有益生防菌一直是研究的热点。

芽孢杆菌是人类发现最早的细菌之一。早在1835年，Ehrenberg所描述的“Vibriosubtilis”即是现在大家熟悉的“枯草芽孢杆菌”，它是由Cohn于1872年正式命名的，现作为芽孢杆菌科的模式菌株。从生物学特性来讲，枯草芽孢杆菌具有典型的芽孢杆菌特征，其细胞呈直杆状，大小(0.8~1.2)μm×(1.5~4.0)μm，单个，革兰氏染色阳性，着色均匀，可产荚膜，运动（周生鞭毛）；芽孢中生或近中生，小于或等于细胞宽，呈椭圆至圆柱状；菌落粗糙，不透明，扩张，污白色或微带黄色；能液化明胶，胨化牛奶，还原硝酸盐，水解淀粉，为典型好氧菌。

国内外关于枯草芽孢杆菌的研究与应用已有100多年的历史，早期大部分工作集中在形态观察、分类鉴定、生理机制、功能发掘及防治等方面。近年来，对枯草芽孢杆菌的研究渐进到遗传学与分子生物学领域，研究内容体现在特定功能基因的寻找并克隆到需要的物种中或者通过诱变、基因工程等手段对枯草芽孢杆菌生产菌进行遗传改造等。随着人们对枯草芽孢杆菌研究的深入开展，发现其在工业、农业、医药卫生、食品保健、水产养殖等方面具有广泛应用价值。

枯草芽孢杆菌属于芽孢杆菌属，是一类嗜温、好氧、内生抗逆性孢子的革兰氏阳性菌，广泛分布于土壤及腐败的有机物中，作为革兰氏阳性细菌的典型代表对其生理生化、遗传及分子生物学的研究已有50多年的历史。枯草芽孢杆菌是转基因技术常用宿主菌之一，其它常用的宿主菌有大肠杆菌，酵母菌和农杆菌等。枯草芽孢杆菌也是一种益生菌，作为益生菌被应用在多个领域，在食品行业方面枯草芽孢杆菌因在生长过程中能产生具有一定抗菌效果的抗菌素，并且研究证明枯草芽孢杆菌不产生对人体有害的物质，所以可以作为食品产品的发酵菌种；在农业上，枯草芽孢杆菌作为一种有效的生防菌已经被广泛使用，不仅可抑制病原菌的生长，还可以促进农作物增产；枯草芽孢杆菌目前还可被应用在饲料、医药（新型的药物或抗原投递系统等）、养殖业、洗涤和纺织皮革等行业，枯草芽孢杆菌也可以作为一种微生态制剂应用在多种领域中。

二、产品描述

枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）,为革兰氏阳性菌，广泛存在不同环境中的一种需氧菌，其在土壤及腐败的有机物，植物表面普遍存在，易在枯草浸汁中繁殖生长，在人和动物肠道内亦发现共生。枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌属中的一种，直杆状，单个细胞（0.7-0.8）*（2-3）μm，无荚膜，周生有鞭毛，能运动，可形成内生抗逆芽孢，大小为（0.6-0.9）*（1-1.5）μm，稍小于原菌体，主要位于中央，芽孢形成后菌体不膨大。生长、繁殖速度较快，菌落表面呈污白或微黄色，粗糙不透明，易扩张。枯草芽孢杆菌具有生殖生长期、孢子休眠期两个时期，在环境恶劣、营养物质缺乏时进入孢子休眠期，形成具有极强抗逆作用，高温、酸碱等极性环境下亦可生存的芽孢。一旦环境变得适宜生长、营养充足，芽孢会自动复苏进入生殖生长期。

三、形态特征

从生物学特性来讲，枯草芽孢杆菌具有典型的芽孢杆菌特征，其细胞呈直杆状，大小(0.8-1.2)m×(1.5-4.0)m，单个，革兰氏染色阳性，着色均匀，可产荚膜，运动（周生鞭毛）；芽孢中生或近中生，小于或等于细胞宽，呈椭圆至圆柱状；菌落粗糙，不透明，扩张，污白色或微带黄色；能液化明胶，胨化牛奶，还原硝酸盐，水解淀粉，为典型好氧菌。

四、生物活性

1、生物降解活性：枯草芽孢杆菌在代谢繁殖过程中能够产生蛋白酶α-淀粉酶纤维素酶β-葡聚糖酶植酸酶果胶酶木聚糖酶等十几种酶而具有很强的降解活性。研究表明，枯草芽孢杆菌产生的胞外酶能高效降解黄曲霉毒素B1G1和M1，且具有很强的抗菌性和抗逆性。同时，另一研究发现可利用枯草芽孢杆菌发酵大豆粕来降解大豆蛋白；枯草芽孢杆菌P3，可降解90%以上的大豆抗原蛋白，另外，枯草芽孢杆菌能够降解一些有机物。从油田中分离出的枯草芽孢杆菌能高效降解有机物萘的枯草芽孢杆菌HBS-4，能降解50%以上的萘。此外，枯草芽孢杆菌对土壤中受试农药甲基对硫磷具有较强的降解能力，对土残农药的降解去除率可达80%以上，其高效性及强特异性等特点具有广泛的应用前景。

2、增强免疫活性：枯草芽孢杆菌本身作为非特异性免疫因子，能通过菌体或细胞壁刺激宿主细胞，从而激活巨噬细胞，可作为非特异性免疫反应的免疫佐剂；且芽孢能进入淋巴结和肠系膜淋巴结，从而产生体液免疫。此外，枯草芽孢杆菌可增加血液中免疫球蛋白的分泌，纠正机体的氮负平衡，增强肝脏合成免疫蛋白的能力，提高机体免疫识别能力;刺激抗原呈递细胞，诱导T细胞B细胞产生细胞因子，通过淋巴活化全身免疫系统，总体提高动物机体的免疫力。通过在杂交鲟幼鱼日粮中添加枯草芽孢杆菌，发现枯草芽孢杆菌使血清溶菌酶碱性磷酸酶超氧化物歧化酶，总抗氧化能力显著升高，从而增强鲟幼鱼机体对疾病的抵抗能力，有效提高了鲟幼鱼的存活率。

3、抗氧化活性：研究表明，微生物的诸多产物，如维生素C、维生素E、胡萝卜素、多糖谷胱甘肽和超氧化物歧化酶(SOD)等都具有很高的抗氧化活性。优势菌株可提高氧化应激状态下体外培养的人结肠癌细胞系Caco-2抗氧化的能力；另外，通过添加枯草芽孢杆菌，肉鸡血清及肝脏GSH-PxSOD等抗氧化酶活性和抗超氧阴离子活性明显增加，从而显著提高总抗氧化能力；将枯草芽孢杆菌B10添加到小鼠日粮中，能够显著提高小鼠不同组织中部分抗氧化酶的活力，在肝脏组织中表现尤为明显，缓解高脂日粮引起的小鼠氧化应激反应。因此，枯草芽孢杆菌作为微生物抗氧化剂具有一定的应用潜力。

4、抑菌活性：研究表明，枯草芽孢杆菌能分泌抗菌肽表面活性素伊枯草菌素芬枯草菌素等多种抗菌肽和细菌素类抑菌活性物质，枯草芽孢杆菌抗菌能力强高效广谱，对于指导枯草芽孢杆菌开发生防菌剂具有重要的理论意义和生产价值。

5、其他活性：研究表明，枯草芽孢杆菌还具有降低表面张力乳化和发泡等活性。研究发现枯草芽孢杆菌ATCC2233能产生表面活性素，它是已发现的最强的一类生物表面活性剂，在洗涤剂制造油类回收感光乳剂稳定植物病害控制和细胞破碎等领域具有潜在应用价值。

五、主要作用

1、活化土壤、增加肥效。枯草芽孢杆菌能加速土壤中有机物质分解，有效提高耕地肥力、改善土壤供肥环境。枯草芽孢杆菌在土壤中快速的生长代谢过程中产生了一系列的代谢产物是土壤团粒结构的粘合剂，增强土壤团粒结构，提高保水保肥能力，提高化肥利用率。增加土壤有机质，协助释放土壤中的潜在养分。

2、抑制土传病害。枯草芽孢杆菌作为一种植物根际、体表和体内的有益微生物，可改善作物周围的生态环境，明显地降低土传病害的侵染，降低重茬作物的病情指数，连年施用可大大缓解连作障碍。

3、提高作物抗病、抗旱、抗寒能力。

4、降低有害积累、提高农产品品质。枯草芽孢杆菌可减少农产品中硝酸盐的积累。产品口味好、保鲜时间长、耐储存和运输。