放線菌與農用抗生素夏海洋1整理課件S.scabies2整理課件放線菌的概念放線菌(Actinomycetes)是一類具有絲狀分枝細胞和無性孢子的G+原核微生物,由于菌落呈放射狀而得名。●放線菌是一類介于細菌和真菌之間的單細胞生物.●放線菌的細胞構造和細胞壁的化學組成與細菌相似,與細菌同屬原核生物;●放線菌菌體呈纖細的菌絲狀,而且分枝,又以外生孢子的形式繁殖,這些特征又與霉菌相似.●放線菌菌落中的菌絲常從一個中心向四周輻射狀生長,因此叫放線菌.3整理課件放線菌分布主要存在于含有機質豐富的中性或偏堿性的土壤中，在空氣、淡水和海水等處也有一定的分布。放線菌的生活類型：腐生〔多數〕寄生〔少數〕4整理課件放線菌形態特征5整理課件放線菌分類地位6整理課件菌落形態與結構營養菌絲匍匐生長于培養基內，吸收營養營養菌絲發育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲氣生菌絲發育到一定階段，其上可分化出形成孢子的菌絲，即孢子絲7整理課件放線菌菌絲的形態構造根據形態和功能不同可分為：基內菌絲〔營養菌絲〕氣生菌絲孢子絲。8整理課件基內菌絲培養基內匍匐生長的菌絲，無隔，約0.2-0.8μm。通常會產生水溶性或脂溶性色素.功能：吸收營養，所以又稱營養菌絲。9整理課件氣生菌絲由營養菌絲長出培養基外，伸向空間的菌絲。略粗于基絲0.5-1.2μm，也有色素產生。功能：氣生菌絲生長到一定階段可分化出繁殖結構，即孢子絲。10整理課件孢子絲概念：可以形成孢子的菌絲〔具分類價值〕，功能:繁殖。形態：直、波曲、螺旋著生方式：叢生、輪生11整理課件放線菌孢子絲類型：垂直單輪(無螺旋)彎曲叢生松環、初級螺旋鉤狀松螺旋緊螺旋單輪(有螺旋)雙輪(無螺旋)雙輪(有螺旋)12整理課件〔二〕形態與結構13整理課件〔二〕形態與結構14整理課件放線菌的主要屬1、鏈霉菌屬(Streptomyces)產生許多著名的抗生素，如鏈霉素、紅霉素、四環素等。2、諾卡氏菌屬〔Nocardia〕烴類發酵，污水處理，產生抗生素〔如萬古霉素、頭孢菌等〕3、小單孢菌屬〔Micromonospora)可產生多種抗生素，如慶大霉素等。4、放線菌屬〔Actinomyces)多為致病菌。15整理課件菌落形態菌落形態能產生大量分枝和氣生菌絲的菌種〔如鏈霉菌〕不能產生大量菌絲體的菌種〔如諾卡氏菌〕菌落質地致密，與培養基結合緊密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。粘著力差，粉質，針挑起易粉碎16整理課件〔三〕生長與繁殖繁殖方式無性孢子菌絲斷裂凝聚孢子橫隔孢子孢囊孢子分生孢子厚壁孢子存在多種孢子形成方式常見于液體培養中，工業發酵生產抗生素時都以此法大量繁殖放線菌細菌的芽孢是休眠體，而放線菌的孢子是繁殖體17整理課件孢子鏈和孢囊孢子18整理課件放線菌的主要屬1、鏈霉菌屬(Streptomyces)產生許多著名的抗生素，如鏈霉素、紅霉素、四環素等。2、諾卡氏菌屬〔Nocardia〕烴類發酵，污水處理，產生抗生素〔如萬古霉素、頭孢菌等〕3、小單孢菌屬〔Micromonospora)可產生多種抗生素，如慶大霉素等。4、放線菌屬〔Actinomyces)多為致病菌。19整理課件放線菌生命周期孢子在適宜的條件下萌發，長出1-3個芽管氣生菌絲營養菌絲繁殖菌絲〔孢子絲〕孢子絲釋放孢子20整理課件ACTINOMYCETESREPRODUCTION21整理課件Secondarymetabolitesareproducedattheendofthegrowthphaseandduringstationaryphase….ACTINOMYCETESANTIBIOTICS22整理課件放線菌的應用能產生大量的、種類繁多的抗生素，到目前為止，已別離得到的放線菌產生的抗生素達8700種以上。生產維生素和酶進行甾體轉化、烴類發酵和污水處理23整理課件抗生素定義抗生素〔antibiotics〕是微生物、植物、動物在其生命活動過程中產生的〔或并用化學、生物或生化方法所衍生的〕，在卑微濃度下能選擇性地抑制或殺滅他種生物機能的一類有機化合物。抗生素是生物生長到一定條件下所產生的次級代謝產物〔Secondarymetabolite〕，是微生物對環境所做出的一種病態反響。24整理課件微生物產生的生物活性物質25整理課件FK506Bialaphos殺念珠菌素紅霉素阿霉素阿弗菌素兩性霉素力復霉素柔紅霉素莫能霉素殺假絲菌素螺旋霉素絲裂霉素泰樂菌素井崗霉素鏈霉素抗細菌抗真菌殺蟲、除草抗腫瘤等放線菌產生的次生代謝分子藥物〔約8700種〕26整理課件放線菌產生的多種多樣的次生代謝產物HygromycinBKanamycinBErythromycinRifamycinSVCephamycinC

streptomycin

SpinosynAAbamectinValidamycinA27整理課件ACTINOMYCETESANTIBIOTICSInabilityofatestorganismtogrowinthepresenceofStreptomyces

suggestsantibioticproductionbythelatter

28整理課件HowAntibioticActivityisFoundReceivebacterialstrainsglassvialsFromIndonesianCenterforBiotechnologyandBiodiversityGrowthonagarplatesCultivationindifferentgrowthmediaLiquidfermentationCrudeextractsEthylAcetate,n-ButanolMethanolAssayforantibioticactivityLCMS29整理課件HowtheExtractsareTestedforAntibioticPropertiesA20microliterquantityoftheextractsisplacedonasterilepaperdisksThepaperdiscsareplacedonculturesofvariousbacteriaandfungiandincubatedovernightExamineforinhibitionthenextmorning30整理課件CharacterizationofCrudeExtractsHPLCcoupledwithUVspectroscopy

andmassspectrometrySearchAntiBasedatabaseTetramycinANystatinPolyeneMacrolides31整理課件CrudeextractshowingantibioticactivitySeparationbycolumnchromatographyAssayforantibioticactivityPurecompoundsBio-ActivityGuidedSeparationCharacterizationbyTLC32整理課件CharacterizationofPureCompoundsPurecompoundsStructuredeterminationusingAssayagainstpathogenicbacteriaTetramycinBAmphoteracinAPolyeneMacrolides1H-NMR13C-NMR2D-NMRInfraredspectroscopyUVspectroscopyMassspectrometry33整理課件主要殺蟲抗生素阿維菌素〔avermectin〕梅嶺霉素〔meilingmycin〕密比爾霉素〔Milbemycins〕多殺菌素〔spinosad〕瀏陽霉素〔liuyangmycin〕殺蚜素殺粉蝶素(Piericidin，韶關霉素)殺螨素〔tetranactin〕華光霉素〔nikkomycin〕34整理課件阿維菌素阿維菌素(avermectins;AVMs)又稱阿佛曼菌素,是一種具有抗寄生蟲活性的抗生素產生菌是阿維鏈霉菌(Streptomycesavermitilis),最初是1975年日本北里研究所(KitasatoInstitute)從日本靜岡川奈市的一個土壤樣品中別離得到的。阿維菌素作為生物農藥的一種,自發現以來,已經受到越來越多的重視。阿維菌素不但具備一般生物農藥的特點,并且它的化學結構新穎,作用機制獨特,殺蟲活性強,殺蟲譜廣,被譽為20年來抗寄生蟲藥物研究的重大突破。是目前生物農藥中最受歡送和較具市場競爭的產品之一35整理課件阿維菌素產生菌36整理課件阿維菌素結構大村智37整理課件阿維菌素理化性質阿維菌素原藥為白色或黃色結晶體(含B1a80%,B1b<20%)蒸氣壓<200nPa,熔點150～155℃21℃時溶解度在水中7.8ug/L、丙酮中100、甲苯中350、異丙醇70，氯仿25〔g/L〕。常溫下不易分解。在25℃，PH5～9的溶液中無分解現象。38整理課件阿維菌素的作用機理較高濃度(≈5×10-6mol〕時，avermectin作為γ-氨基丁酸(gammaaminobutyricacid，GABA〕的沖動劑引發突觸前GABA的釋放，GABA進而引起膜對Cl-通道性的增加，從而導致由GABA介導的中樞神經系統及神經-肌肉間傳導受阻。在較低濃度時(≈2×10-12ｍｏｌ〕，avermectin可以引起與GABA系統無關的Cl-通道的開放avermectin的驅蟲活性主要是由于藥物引起由谷氨酸控制的Cl-通道的開放，從而導致膜對Cl-通道性增加，Cl-又可引起神經元休止電位的超極化，使正常的電動電位不能釋放，神經傳導受阻最終引起蟲體麻痹死亡。哺乳動物外周神經傳導介質為乙酰膽堿，以GABA作傳導介質的神經僅存在于中樞神經系統，在正常使用劑量下，由于哺乳動物的血腦屏障作用，導致藥物在中樞神經系統的分布濃度很低，缺乏以引起GABA的釋放。39整理課件TheBloodBrainBarrier40整理課件阿維菌素簇化合物阿維菌素(Abamectin)伊維菌素(Ivermectin)甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(Emamectinbemoate)乙酰氨基阿維菌素(Eprinomecfin)道拉菌素(Doramecfin)等41整理課件Emamectin42整理課件Doramectin43整理課件乙酰氨基阿維菌素44整理課件Selamectin45整理課件6種已產業化阿維菌素類藥物46整理課件多殺菌素的發現歷程47整理課件多殺菌素的結構?Highlyeffectiveonmanypestspecies?Lowapplicationratesresultinginlowenvironmentalload?Safeforusewithmostbeneficialinsects?Uniquemodeofactionwithnoknowncross-resistance?Lowmammaliantoxicity?LowavianandfishtoxicityPresidentialGreenChemistryChallengeAward48整理課件Spinosyn構效關系49整理課件PhysicalandChemicalProperties50整理課件多殺菌素生產51整理課件多殺菌素特點52整理課件多殺菌素的作用機理53整理課件多殺菌素和氯氰菊酯對有益生物的毒性ThisSpinosadmaterialworkswellinIPMprogramsbecauseitisselectiveinwhatitkillsandtendstosparebeneficialorganisms.54整理課件多殺菌素對哺乳動物等的毒性對小鼠半致死劑量超過5000mg/kg，大于蔗糖和食鹽55整理課件典型殺蟲劑產品用于棉田害蟲的脊椎動物選擇性比率〔VSR〕56整理課件環境歸趨多殺菌素在環境中通過多種途徑組合的方式進行降解，主要為光降解和微生物降解，最終變成碳、氫、氧、氮等自然組分。考慮到它的中等土壤傳質系數Kd〔4.3-322mL/g〕、低于中等程度的水溶解度和在環境中的較短持久性，可見多殺菌素的瀝濾性能非常低，因此只要使用適當他就不會對地下水構成威脅。根據美國環保局〔EPA〕的規定不需要設置任何緩沖區57整理課件多殺菌素的應用58整理課件多殺菌素宣傳廣告59整理課件多殺菌素主要劑型SuspensionConcentrateAnaqueoussuspensionistheprimaryformulationfordeliveringspinosadtotheglobalmarketplace.Theconcentrationofspinosadrangesfrom25gai/Lto480gai/L.Wettable-GranulesA25%waterdispersiblegranuleisavailableinJapan.FireAntBaitAfireantbaitcontaining0.015%spinosadiscurrentlyavailableforconsumeruseintheUnitedStatestocontroltheRedImportedFireAnt,Solenopsisinvicta.FruitFlyBaitA0.02%spinosadbaitconcentrateisavailabletocontrolavarietyoffruitflies,includingtheMediterraneanfruitfly,Ceratitiscapitata.60整理課件spinetoram比多殺菌素殺蟲譜更廣，而且更加平安61整理課件三種常見生物農藥特點比較62整理課件世界主要生物