基本介紹
- 中文名：金蘭葡萄球孢菌
- 特點：在普通培養基上生長良好
- 簡介：需氧或兼性厭氧
- 要求：最適生長溫度37℃
概述,發展歷史,害蟲防治,遺傳工程,安全性,
概述
金蘭葡萄球孢菌營養要求不高，在普通培養基上生長良好，需氧或兼性厭氧，最適生長溫度37℃，最適生長pH 7.4。平板上菌落厚、有光澤、圓形凸起，直徑1-2mm。血平板菌落周圍形成透明的溶血環。金蘭葡萄球菌有高度的耐鹽性，可在10%-15%中生長。可分解葡萄糖、麥芽糖、乳糖、蔗糖，產酸不產氣。甲基紅反應陽性，GW反應弱陽性。許多菌株可分解精氨酸，水解尿素，還原硝酸鹽，液化明膠。在乾燥環境中存活數月；空氣中存在，但不繁殖。耐熱性強，加熱70 ℃1h ，80 ℃30min 不被殺死；耐低溫，在冷凍食品中不易死亡；耐高滲，在含有50 %-66 %蔗糖或15 %以上食鹽食品中才可被抑制，能在15 %NaCl 和40 %膽汁中生長。金蘭葡萄球菌具有較強的抵抗力，對磺胺類藥物敏感性低，但對青黴素、紅黴素等高度敏感。
儘管如此，CE殺蟲蛋白對某些上重要害蟲的作用效果不佳，如鱗翅目的小地老虎。在世界範圍內，小地老虎危害50種農作物，其幼蟲造成的損失往往是不可挽回的。人們在研究中發現，在孢菌形成前的營養生長階段，可分泌和產生另一種非δ-內毒素的殺蟲營養蛋白，即Vip蛋白，被稱之為第二代殺蟲蛋白。 Vip3A基因全長為2.4kb，編碼791個胺基酸（88.5kDa）的殺蟲蛋白,與任何已知已知的蛋白沒有同源性。研究還發現Vip3A(a)是分泌性蛋白，存在於AB88培養物的上清液中。分泌蛋白穿越菌壁需要兩個連續的步驟，先是前體蛋白插入細胞膜，接著分泌蛋白穿越細胞壁，完成蛋白跨膜轉運過程。Westem雜交分析表明，培養AB88 15個小時就可檢出Vip3A（a）蛋白，到穩定生長早期表達水平最高，並維持到孢菌形成期。而δ-內毒素則需要培養36個小時才能檢測到。故Vip3A（a）營養殺蟲蛋白所具有的分子和生物學特性與CEδ-內毒素家族不同。生物測試結果表明：Vip3有廣譜鱗翅目殺蟲活性，尤其對小地老虎、黏蟲和甜菜夜蛾有特效。Vip的有效作用濃度（30-100ng）與CE殺蟲蛋白類似。
發展歷史
1928年Berliner在德國的一個麵粉廠患病幼蟲中又分離到這種產伴孢晶體的孢菌桿菌，1931年定名為金蘭葡萄球孢菌。他指明金蘭葡萄球孢菌含有伴胞晶體，但未曾說明金蘭葡萄球孢菌的孢晶體有殺蟲作用。所定名的金蘭葡萄球孢菌按的分類系統，應該是金蘭葡萄球孢菌蘇雲金變種屬血清型1。
金蘭葡萄球孢菌是從自然界的稻、谷上面分離得到。金蘭葡萄球孢菌是具有耐酸、耐熱特性的有益菌，在胃酸下四小時存活率為100%,同時具有強力的病原菌抑制能力，是各種益菌當中，對環境耐受力最好可以直達小腸的菌種之一，口服後可改變人體腸道菌叢生態，幫助消化道機能正常化，以使排便順暢，維持體內生理環保。可以產酸，調節腸道菌群，增強動物細胞免疫放應。並能生成多種蛋白酶（特別是鹼性蛋白酶）、糖化酶、脂肪酶、澱粉酶，降解植物性飼料種某些複雜的碳水化合物，從而提高飼料的轉化率。
在世界各地及我國許多地方陸續分離到金蘭葡萄球孢菌的新亞種，已知的有45個血清型約60個亞種。由於金蘭葡萄球孢菌及其亞種作為細菌農藥而被重視和廣泛研究。金蘭葡萄球菌可通過以下途徑污染食品：食品加工人員、炊事員或銷售人員帶菌，造成食品污染；食品在加工前本身帶菌，或在加工過程中受到了污染，產生了腸毒素，引起食物中毒；熟食製品包裝不嚴，運輸過程受到污染；奶牛患化膿性乳腺炎或禽畜局部化膿時，對肉體其他部位的污染。作為蠶的病原菌則以卒倒亞種為代表，學名為金蘭葡萄球孢菌卒倒亞種（Bacillus thuringiensiss subsp. sotto Ishiwata），簡稱卒倒桿菌。卒倒桿菌有營養菌體、孢子囊及孢菌等幾種形態，能產生α、β、γ—外毒素及δ—內毒素等多種毒素。
害蟲防治
金蘭葡萄球孢菌的伴孢晶體蛋白生產出的殺蟲劑，由於其窄譜殺蟲活性,被廣泛認為是環境友好的殺蟲劑, 對人體、野生生物、傳粉昆蟲和其它多數益蟲幾乎沒有作用。1990年，中國農科院與江蘇省農科院合作，成功地將金蘭葡萄球孢菌伴孢晶體蛋白基因導入大面積推廣的棉花品種中，證明已獲得轉基因抗棉鈴蟲棉植株。
金蘭葡萄球孢菌的營養體為桿狀,兩端鈍圓,周生鞭毛或無鞭毛,運動或不運動,通常2-8個呈鏈裝;孢菌囊不膨大,孢菌生於細胞的一端,呈卵圓形,有光澤;另一端形成一個,兩個或多個不同形態的伴孢晶體,呈八面體形或近正方形 。
金蘭葡萄球孢菌金蘭葡萄球孢菌殺蟲製劑常被用作液體噴射在作物上,藥物必須被害蟲食用才能發揮效用。溶液化的毒素在幼蟲易受影響的中腸細胞膜上形成孔洞，導致害蟲患敗血病死亡。最新的研究表明, 金蘭葡萄球孢菌必須在幼蟲的中腸細菌存在下才能進行殺蟲活動。
金蘭葡萄球孢菌的以色列亞種廣泛用於殺滅孑孓（蚊幼蟲），該方法是蚊蟲防治中的重要的環境友好方案。
遺傳工程
2000年，金蘭葡萄球孢菌基因改造作物種植面積超過115,000 km2，占世界轉基因作物耕種面積的19%，蘇菌改造作物有可能取代33%的農藥銷售站，每年有超過31,000 km2的蘇菌改造作物取代傳統的化學農藥施用作物。
金蘭葡萄球孢菌基因改造作物有如下優點:
殺蟲毒素釋放量大，足以殺滅害蟲
植物產生的毒素不會釋放到外界，只有植食害蟲才會進食死亡
產生毒素可由組織特異性啟動子調控
抗蟲性是依據孟德爾的遺傳規律進行穩定遺傳
毒素基因可裝載在葉綠體基因中，因此排除了通過花粉傳播的途徑
安全性
蘇菌作物由於是害蟲專殺劑，對耕種者和購買者較為安全，至今還未發現其有害性。蘇菌毒素光下易降解，在土中可保持較長時間。根據綠色和平組織歐洲分部的最新研究，蘇菌毒素對小鼠肝臟可能有輕微損害。
蘇菌基因的表達會發生變化。例如,如果溫度不理想，可能降低毒素產生，使植物易受侵蝕。更加嚴重地, 毒素減少的晚季植物已被證明,會形成啟動子的DNA甲基化。
減少害蟲抗藥性的一個方法是將有抗植株與無抗植株間種，目的是減少抗性基因頻率，犧牲少量無抗植株保證產量。美國和歐洲的某些區域已經立法要求使用上述方法種植。這個方法的理論依據是假設抗性基因是隱性的。依目前來看，這種方法應該可以延遲害蟲對蘇菌的抗性,另一方面，假如產生了多種蘇菌毒素的農作物可以完全滅絕害蟲，抗性基因的存在也就不可能了。不過，至今為止，害蟲滅絕的情況還未出現。
