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拮抗微生物

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拮抗微生物（英語：Antagonistic microorganism）是指一種能夠導致其他生物（如細菌或昆蟲）生長受阻甚至死亡的微生物[1]。

一部分拮抗微生物會產生有害代謝物質，例如抗生物質、酶等，直接殺死鄰近生物。另有一部分拮抗微生物與病原菌競爭營養和生存空間，抑制病原菌的繁殖。小部分的拮抗微生物藉捕食、超寄生（英语：Hyperparasite）或微寄生（英语：mycoparasitism）破壞其他寄生物[2][3]。拮抗微生物普遍存在於土壤、根圈、植物組織、植物體表上[4]，亦存在於人類腸道[5]。

生物實驗

小鼠實驗

給小鼠餵服具活性的鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella Typhimurium），若不施加仼何干預，約需十萬個細菌方可使小鼠發病身亡。然而，若先給小鼠服用鏈黴素，小鼠腸道裏的正常菌羣會被殺死。其後再餵服傷寒沙門氏菌，僅需十個細菌已能令小鼠發病身亡[6]。由此可以得知正常菌羣有拮抗微生物的作用，可以對抗鼠傷寒沙門氏菌[6]。

泥土實驗

若將0.1%至10%的抑病土（英语：Disease supressive soils）（supressive soil）接種（英语：Inoculum）給導病土(conducive soil），能使導病土獲得疾病的抑制。因此可以總結泥土中存在拮抗微生物[7]。

例子

著名細菌

乳酸菌

主条目：乳酸菌
参见：伊利亞·梅契尼可夫 § 影響

乳酸菌可代谢产生如细菌素（英语：Microbial toxin#Bacterial）、有机酸、过氧化氢、胞外多糖（英语：Extracellular polymeric substance#Components）（Exopolysaccharides）、铁载体（英语：siderophore）和生物表面活性剂（英语：biosurfactant）等抗菌物质，因而具有良好的抗菌活性[8]。乳酸菌还可通过糖发酵产生多种有机酸，主要包括乳酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸、丙酸以及苯乳酸等，均具有一定的抗菌作用[9]。此外，乳酸菌还可以产生其他抗菌物质，例如二氧化碳、丁二酮、脂肪酸等[10][11]。

链霉菌

主条目：鏈霉菌
参见：赛尔曼·瓦克斯曼 § 链霉素

鏈霉菌以其獨特的代謝功能聞名，是活性天然产物的重要来源。这些天然产物的结构类型包括生物碱、聚酮、萜类、甾体、卤代物、聚醚类等。其中不少產物具生物活性，如抗菌、抗疟和抗寄生虫等[12]。1943年，赛尔曼·瓦克斯曼從灰色鏈黴菌（英语：Streptomyces griseus）中提取出鏈霉素，在醫藥和果樹及蔬菜的細菌性防治有廣泛應用。[13]

其他微生物

微生物 效果 方法
乳桿菌 具有過氧化氫[6] 治疗白色念珠菌引发的阴道炎[14]
血鏈球菌 具有過氧化氫[6] 对牙周可疑致病菌有拮抗作用[15]
大腸桿菌
變形桿菌
腸球菌 		產生抗菌素 抵抗引起痢疾和傷寒的志賀菌和傷寒沙門氏菌（英语：Salmonella typhi）[6]
拮抗酵母菌如：
假絲酵母（英语：Candida oleophila）、
克勒克酵母、
粘紅酵母（英语：Rhodotorula glutinis）、
羅倫隱球酵母 		以極快的繁殖速度競爭營養；且

有些酵母菌可以誘導植株產生抗性，如羅倫隱球酵母促進水果與自身抗病性有關的多酚氧化酶（英语：Polyphenol oxidase）及過氧化物酶的釋放；或

有些酵母菌可以分泌溶菌霉類，如粘紅酵母及羅倫隱球酵母能分泌胞外幾丁質酶，可溶解病原菌菌絲或細胞壁

可抑制果蔬青霉、灰霉、毛霉病等病变，包括梨黑斑病及柑橘青霉病[16]
枯草芽孢杆菌 可以产生抗菌物质，抑制灰霉病、炭疽病等病原菌的生长 減少菊花莖腐病[2]
淡紫拟青霉菌 抑制線蟲繁殖 感染線蟲的卵[17]
荧光假单胞菌 可以诱导植物抗病性；或者代謝產生2,4-二乙醯基間苯三酚[18]、莫匹羅星[19]、β内酯抗生素（英语：Obafluorin）[20][21] 保護植物根部免受寄生真菌如鐮孢菌和腐霉的感染[22]

病毒

真菌

農業應用

有機作物病害防治

圖中綠色部分所示的益菌（Beneficial）是拮抗微生物，能抵禦病原菌對有機作物的侵略。與病菌的關係為競爭與拮抗

生物防治，舊的定義為借助仼何除人類外的生物體使病源菌的存活或活性降低，因而導致病原菌所引起的病害減少的狀況。

現今的定義是指運用自然或人為的操作調整環境、寄主植物或拮抗微生物來促進一種或一種以微生物的活性，或大量導入一種或一種以拮抗微生物，使存在於寄生或休眠的病原之接觸密度或致病能力降低的方法[2]。

在農業上，拮抗微生物可用作生物農藥，防治病蟲害，從而提高農業產量，並減少農藥使用量[24]。部分拮抗微生物能誘導植物產生抗性。[7]

蓮霧保護

参见：芽孢桿菌屬

多黏類芽孢桿菌（英语：Paenibacillus polymyxa）（P. polymyxa）及Bacillus sp. LB5[註 1]（為一種革蘭氏陽性桿菌，有過氧化氫酶及氧化酶，會產生內生孢子[25]）對蓮霧果實病原菌具有強拮抗性。其通過抑制病原菌孢子發芽，造成菌絲孢子膨大變形。而對田間果樹常使用的化學藥劑具有強忍受性，有利於田間應用[4][26]。

對柑桔、水稻、煙草、蘆荀、泥土、榆樹、碗豆、大豆和番茄的保護

1948年，研究表明放線菌所產生的抗生素Musarin[註 1]（C35H60O14N2）可以抑制尖孢鐮刀菌古巴專化型，對抗香蕉株的巴拿馬病[27]。

1950年代，科學家從金黃色鏈黴菌（英语：Kitasatospora aureofaciens）分離出四環霉素[28]，其後用於柑桔立枯病的防治。

1958年，日本科學家住木諭介（日语：住木諭介）自灰产色链霉菌（英语：Streptomyces griseochromogenes）分離出一種新名為滅瘟素的新抗生素[29]，用於水稻熱病的防治。

1963年，日本科學家鈴木三郎及磯野清由可可鏈黴菌（Streptomyces cacaoi subsp. asoensis）分離出保粒黴素（Polyoxins）[30]，用於治療水稻紋枯病、煙草白星病、及蘆筍莖枯病[13]。

1982年，科學家發現Streptomyces longisporus（英语：Streptomyces longisporus） [註 1]對泥土中的稻長蠕孢黴（英语：Cochliobolus miyabeanus）及茄鏈隔孢菌（英语：Alternaria solani）有抑制作用[31]。

1984年，大卫·戈特利布利用灰色鏈黴菌（英语：Streptomyces griseus）產生的杀假丝菌素（英语：candicidin）防治荷蘭榆樹病。同年有科學家以吸水鏈黴菌（英语：Streptomyces hygroscopicus）（Streptomyces hygroscopicus subsp. geldanus）產生的格尔德霉素（英语：Geldanamycin）防治因感染立枯絲核菌（英语：Rhizoctonia solani）產生的豌豆根腐病。[32]

1989年，有生命科學家在温室中利用Streptomyces graminofaciens[註 1]發酵液防治番茄棘壳孢（英语：Pyrenochaeta lycopersici）引起的蕃茄木栓化（corky root）及黄瓜黑色根腐病菌（英语：Phomopsis sclerotioides）引致的胡瓜根腐病。[33]

註釋

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 現時中文微生物學界暫未將其命名

參見

參考文獻

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