枯草芽孢杆菌的研究进展
枯草芽孢杆菌在水产养殖中的研究进展
枯草芽孢杆菌在水产养殖中的研究进展苏艳莉;孙盛明;朱健;谢骏;戈贤平【摘要】枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是革兰氏阳性菌,主要以芽孢形态存在,稳定性和抗逆性强,抗菌性能好,其作为绿色免疫增强剂之一可部分替代抗生素,在水产养殖中适量使用枯草芽孢杆菌已成为一种健康养殖方式.枯草芽孢杆菌通过发挥自身营养功效、分泌抑菌物质等方式调节动物体内微生态平衡、提高免疫力和抗病力,从而促进养殖动物生长、减少病害发生以及改善养殖环境.本文综述了枯草芽孢杆菌的特性、作用机理、适宜添加量以及使用方式和现状,并进一步展望未来的研究方向,使其应用更加广泛,促进中国水产养殖的健康发展.【期刊名称】《中国渔业质量与标准》【年(卷),期】2016(006)006【总页数】8页(P32-39)【关键词】枯草芽孢杆菌;水产养殖;水质;免疫调节;适宜添加量;作用机理【作者】苏艳莉;孙盛明;朱健;谢骏;戈贤平【作者单位】中国水产科学研究院珠江水产研究所,农业部热带亚热带水产资源利用与养殖重点实验室,广东广州510380;南京农业大学无锡渔业学院,江苏无锡214081;中国水产科学研究院淡水渔业研究中心,江苏无锡214081;中国水产科学研究院淡水渔业研究中心,江苏无锡214081;中国水产科学研究院珠江水产研究所,农业部热带亚热带水产资源利用与养殖重点实验室,广东广州510380;南京农业大学无锡渔业学院,江苏无锡214081【正文语种】中文【中图分类】S96从20世纪70年代开始，中国水产养殖业集约化、规模化的养殖模式日趋成熟，人们对水产品的需求量以每年8.9%～9.1%的速度增长；高密度、大容量、频繁投饵的养殖方式使养殖水体环境日益恶化，水中及池底有机物沉积，溶解氧减少，氨氮、磷酸盐等有害物质增多，水体微生态平衡被打破，影响鱼类正常生长，导致病害频发，严重时造成大量死亡，损失巨大[1-3]。
然而养殖过程中过量且频繁使用抗生素，虽然能有效控制某些疾病的发生，但会导致水产动物体内菌群失调，并让有害微生物产生耐药性，造成水产品药物残留，通过食物链间接对人体健康产生威胁，因此人们迫切地希望能够找到抗生素的替代品来抑制病原菌，减少病害的发生，增大养殖效益[4-5]。
枯草芽孢杆菌的抗菌机制及抗菌活性研究
枯草芽孢杆菌的抗菌机制及抗菌活性研究枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是一种常见的细菌，广泛存在于土壤、水体和空气中。
它是一种重要的生物农药和生物防治剂，具有很强的抗菌活性。
枯草芽孢杆菌的抗菌机制是通过多种方式来实现的。
首先，该细菌能够产生一些抗菌物质，如抗生素、酶类和毒素。
这些物质可以破坏细菌细胞壁、膜和代谢途径，抑制细菌的生长和繁殖。
其次，枯草芽孢杆菌还具有竞争性优势。
它能够快速生长并占据生活环境中的资源，限制其他细菌的生长。
同时，枯草芽孢杆菌还产生一些抗菌物质，可以抑制其他细菌的生长。
此外，枯草芽孢杆菌还可以通过生物膜的形成来抵御外界环境的压力。
生物膜是细菌通过分泌粘多糖和蛋白质构成的一种保护层。
这个保护层可以减轻外界环境的压力，保护细菌免受外界侵害。
枯草芽孢杆菌的抗菌活性已被广泛研究。
许多研究表明，枯草芽孢杆菌对一些致病菌具有明显的抑制作用，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌等。
其中，枯草芽孢杆菌产生的抗菌物质对金黄色葡萄球菌的抑制作用最为显著。
进一步的研究发现，枯草芽孢杆菌的抗菌活性与其基因组的特点密切相关。
通过测序和分析枯草芽孢杆菌的基因组，研究人员发现其基因组中含有多个与抗菌活性相关的基因。
这些基因编码了一些抗菌物质的合成酶、转运蛋白和调控因子等。
进一步研究这些基因的功能和调控机制有助于揭示枯草芽孢杆菌的抗菌机制。
此外，利用生物工程技术，可以通过改造枯草芽孢杆菌的基因组，增强其抗菌活性。
例如，研究人员通过注入一些抗菌肽基因到枯草芽孢杆菌中，使其产生更多的抗菌物质，从而增强其抗菌能力。
这种方法在生物农药和生物防治剂的开发中具有潜在的应用价值。
总结起来，枯草芽孢杆菌的抗菌机制是通过产生抗菌物质、竞争性优势和生物膜形成来实现的。
研究发现其基因组中含有多个与抗菌活性相关的基因，进一步研究这些基因有助于揭示其抗菌机制。
利用生物工程技术可以增强枯草芽孢杆菌的抗菌活性，为生物农药和生物防治剂的开发提供新思路。
枯草芽孢杆菌代谢途径的研究和应用
枯草芽孢杆菌代谢途径的研究和应用枯草芽孢杆菌是一种常见的土壤微生物，在土壤商业化生产、生物防治、有机肥料制备以及环境污染治理等领域都具有重要的应用价值。
而其代谢途径的研究也逐渐成为研究热点。
本文将就枯草芽孢杆菌代谢途径的研究和应用方面做一介绍。
一、枯草芽孢杆菌代谢途径的分类和特点枯草芽孢杆菌属于厌氧草原芽孢杆菌属，其代谢途径主要分为两类：厌氧代谢和好氧代谢。
其中厌氧代谢能够利用各种有机物质（如葡萄糖、乳糖、酪氨酸、苯乙酸等）为碳源和能源，而好氧代谢则可利用多种营养物质代谢，包括单糖、二糖、酸、氨基酸等。
枯草芽孢杆菌的代谢途径具有较好的耐受性和多样性，不仅能适应于多种环境，而且能够适应一定的环境变化，这使得其在生物制药和废水处理等领域应用被越来越广泛。
二、枯草芽孢杆菌的应用1、枯草芽孢杆菌在生物制药方面的应用枯草芽孢杆菌是一种常见的生产新药和化学药物的菌种，如由其代谢产生的抗生素和生长调节剂，尤其是枯草芽孢素等广谱抗生素，具有对多种细菌和真菌的抑制能力，并且在医学、兽药、饲料生产、农药、环境工程等上有着广泛的应用前景。
2、枯草芽孢杆菌在废水处理方面的应用枯草芽孢杆菌能够降解废水中的有机物、氨氮、硫化物等有害物质，使其具有很大的废水处理作用，在循环经济中的应用前景不容小觑。
3、枯草芽孢杆菌在土壤商业化生产方面的应用枯草芽孢杆菌能够分泌大量的生长激素和抗生素，对植物生长和养分吸收有着显著的促进作用。
特别是在还田肥、复合肥、有机肥生产等方面有着广泛的应用前景，可以保持土质的稳定性、提高土壤肥力，以及促进作物生长等。
三、结语枯草芽孢杆菌作为一种常见的土壤微生物，在生物制药、废水处理、土壤商业化生产等方面具有着广泛的应用价值。
而其代谢途径的研究也是热点领域，相信在未来，枯草芽孢杆菌的应用前景会变得更加广阔。
枯草芽孢杆菌对植物生长的促进作用及机制探究
枯草芽孢杆菌对植物生长的促进作用及机制探究枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是一种常见的土壤细菌，广泛存在于自然环境中并被广泛应用于农业领域。
众所周知，枯草芽孢杆菌具有促进植物生长的作用，并且对植物的健康和抗逆性有积极影响。
本文将就枯草芽孢杆菌对植物生长的促进作用及机制进行探究。
首先，枯草芽孢杆菌可以通过直接或间接的方式促进植物生长。
直接方式指的是枯草芽孢杆菌能够合成各种对植物生长有利的物质，如生长激素和维生素。
例如，枯草芽孢杆菌能够合成植物生长素类物质，如赤霉素和脱落酸，它们可以促进植物根系生长和分支，增加植物体内氮、磷等元素的吸收能力。
此外，枯草芽孢杆菌还能合成B族维生素，如维生素B1和B6，这些维生素对于植物的生长发育和光合作用过程中的物质代谢起着重要的作用。
间接方式指的是枯草芽孢杆菌通过诱导植物自身防御反应来促进植物生长。
枯草芽孢杆菌可以激活植物免疫系统，增强植物的抗病能力。
例如，枯草芽孢杆菌能够产生一些抗生素如亚胺胍、枯草芽孢素等，这些物质可以抑制植物病原微生物的生长，减少病害对植物的危害。
同时，枯草芽孢杆菌还可以通过与植物根系共生形成共生固氮结节，为植物提供固氮菌根，促进植物的氮营养吸收和利用。
其次，了解枯草芽孢杆菌对植物生长的促进机制对于进一步应用其在农业生产中具有重要的指导意义。
研究发现，枯草芽孢杆菌通过与植物根系形成共生固氮结节，增加植物体内氮素含量，从而直接促进植物的生长。
此外，枯草芽孢杆菌还能够诱导植物的天然免疫系统，增强植物的抗逆能力。
枯草芽孢杆菌能够感应植物的防御反应，促进植物产生一系列抗原性蛋白质，如抗菌肽、酶类等，这些物质可以增加植物对病原微生物的抵抗能力。
此外，枯草芽孢杆菌还能够诱导植物产生一些细胞信号分子，如水杨酸、一氧化氮等，这些信号分子能够参与植物的抗病反应和逆境适应。
另外，枯草芽孢杆菌还可以通过调节植物内源激素平衡来促进植物生长。
枯草芽孢杆菌可以合成多种植物激素，如赤霉素和脱落酸，在与植物根系共生的过程中释放到植物根系周围土壤中。
枯草芽孢杆菌防治植物真菌病害研究进展
上海农业学报 2006,22(1):109-112Acta Agriculturae Shanghai文章编号:1000 3924(2006)01 109 04枯草芽孢杆菌防治植物真菌病害研究进展程洪斌1,刘晓桥2,陈红漫1*(1沈阳农业大学生物科学技术学院,沈阳110161; 2上海绿神生态园艺有限公司,上海200083)摘 要:介绍了枯草芽孢杆菌防治植物真菌病害的研究进展,阐述了枯草芽孢杆菌生防机制、育种及发酵培养研究概况。
讨论了目前枯草芽孢杆菌在生防研究中存在的问题及发展前景。
关键词:枯草芽孢杆菌;生防机制;育种;发酵培养中图分类号:S435.121.4+9 文献标识码:A枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)于1941年在非洲战役时被德国医疗军团发现,从马和骆驼的粪便中分离出来[1]。
根据菌落形态以及形成芽孢的特点而命名为枯草芽孢杆菌,是内生芽孢的革兰氏阳性细菌,在芽孢形成初期分泌各种抗菌物质,对病原真菌有特异性的防治作用。
早在1879年,拜耳前身公司生产的一种菌肥,使用的就是枯草芽孢杆菌[2]。
20世纪90年代初,美国Gustafson公司以Epic、Kodiak为注册商标大量生产枯草芽孢杆菌杀菌剂,随后国际上多家公司相继推出枯草芽孢杆菌杀菌剂。
我国近年来也开始有各种枯草芽孢杆菌杀菌剂的规模化生产,如云南省农科院开发的 百抗 及湖北省武汉天惠生物工程有限公司生产的枯草芽孢杆菌可湿性粉剂及上海市农业科学院开发的防治番茄叶霉菌的G3等。
随着枯草芽孢杆菌作为革兰氏阳性代表菌株基因组被测序以来,同枯草芽孢杆菌有关的研究,特别是有关生化分析、分子生物学等方面基础理论研究持续展开。
当今人们的环保意识不断增强,生物农药正在引起越来越多的关注。
枯草芽孢杆菌杀菌剂克服了传统化学农药污染环境、危害人畜、易产生抗性等缺点,具有选择性强、安全、原料简单等优点,在微生物杀菌剂市场中初露头角。
1 枯草芽孢杆菌生防机制研究枯草芽孢杆菌通过成功定殖至植物根际、体表或体内,同病原菌竞争植物周围的营养、分泌抗菌物质抑制病原菌生长,同时诱导植物防御系统抵御病原菌入侵,从而达到生防的目的。
枯草芽孢杆菌在农业领域的应用研究进展
枯草芽孢杆菌是一种植物根际促生细菌,于1872年由Cohn 正式命名[1],其广泛存在于自然界中,便于筛选分离,其所需营养成分简单、生长繁殖速度快、适应性及抗逆性极强,利于大量培养。
枯草芽孢杆菌能够分泌多种蛋白类和激素类活性物质,天然无毒害,是一种高效、经济、环保的微生物“工具”。
近年来,枯草芽孢杆菌在提高作物抗性、促进作物生长、改良土壤、改良作物品质4个方面的研究不断深入,笔者对此进行了综述。
1提高作物抗性枯草芽孢杆菌通过降低作物病害、增加作物抗逆境能力以及克服作物连作障碍等3个方面综合提高作物的抗逆性。
枯草芽孢杆菌具备定殖能力,可以在作物根、茎、叶内部和土壤中成功定殖,定殖量均可达到104CFU/g 以上的水平[2-3],从而抢占空间与营养,阻碍病原菌对作物的侵染与伤害。
同时,枯草芽孢杆菌在定殖后可以产生抗生素[4]、抗菌蛋白等活性物质使菌丝发生扭曲、肿胀和变形[5],进而抑制病原菌的生长,实现对病害的防治。
郑小亮[6]通过分级沉淀,获得一种新的抗菌粗蛋白,可使菌丝生长的形态畸形、底端膨大并抑制孢子的萌发,实现对禾谷镰刀菌的抑制。
枯草芽孢杆菌还可以诱导作物在逆境中产生抗性,经枯草芽孢杆菌GB03菌液浸泡处理后的紫花苜蓿种子,发芽势与发芽率均显著提高,株高、根长和生物量在不同盐浓度处理下,均有不同程度提升[7]。
尹汉文等[8]研究发现,在1g/LNaCl 胁迫下,添加枯草芽孢杆菌增加了苜蓿株高与叶面积,苜蓿产量较未添加菌剂处理增加18%且在一定程度上提高了苜蓿的耐盐性。
枯草芽孢杆菌能够降低土壤中真菌数量,提高连作土壤中蔗糖酶、脲酶等的活性,在一定程度上缓解连作障碍,促使作物生长。
刘丽英等[9]利用固态发酵制备枯草芽孢杆菌SNB-86菌肥,可以显著增加连作条件下平邑甜茶幼苗的株高、鲜质量和干质量。
2促进作物生长枯草芽孢杆菌能够分泌促进植物生长的活性物质,促进作物生长,有助于增产增收。
蔡学清等[10]研究发现,涂抹接种枯草芽孢杆菌BS-2菌株后,辣椒苗鲜重和干重分别较对照增加168.70%和181.25%,主要机制之一就是诱导辣椒体内吲哚乙酸等促进植物生长激素含量的提高,并降低脱落酸等抑制植物生长激素的形成。
枯草芽孢杆菌的生物学特性及应用领域研究
枯草芽孢杆菌的生物学特性及应用领域研究枯草芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）是一种常见的土壤中的孢子杆菌，它被广泛应用于农业、生物防治和环境保护领域。
本文将对枯草芽孢杆菌的生物学特性及其应用领域进行研究。
枯草芽孢杆菌具有以下生物学特性：1. 孢子形态特征：枯草芽孢杆菌的孢子呈椭圆形或卵圆形，具有典型的球状内孢子结构，外层覆盖着坚硬的外膜，能够很好地抵抗环境中的压力和降解作用。
2. 毒力因子：枯草芽孢杆菌的各个毒株都含有不同的杀虫毒素基因，这些基因编码了针对不同昆虫的毒蛋白。
一旦昆虫摄入了含有这些毒蛋白的枯草芽孢杆菌孢子或细胞，毒蛋白会在昆虫体内释放出来，对昆虫的肠道和其他组织产生毒性作用，导致昆虫死亡。
3. 广泛的宿主范围：枯草芽孢杆菌对各种昆虫具有杀虫活性，包括蚊虫、飞虱、蛀虫、蛾类和甲虫等。
不同的毒株对不同害虫具有不同的毒力，这使得枯草芽孢杆菌成为一种广谱杀虫剂。
4. 环境适应性强：枯草芽孢杆菌对环境因素的适应能力相对较强，可以在宽温度和湿度范围内存活和繁殖。
其孢子在土壤中具有较长的存活期，因此适用于土壤处理和农田施用。
枯草芽孢杆菌的应用领域包括以下几个方面：1. 农业生物防治：枯草芽孢杆菌作为一种天然的生物农药，已经被广泛应用于农业生产中。
农民可以将其制剂喷洒到作物上，以控制害虫的繁殖和传播，减少化学农药的使用量，降低农作物对化学农药的残留，提高农产品的质量和安全性。
2. 森林保护：枯草芽孢杆菌对于森林害虫的防治也具有重要意义。
通过在森林中喷洒枯草芽孢杆菌制剂，可以有效地控制樟蚕、松毛虫等一些常见的森林害虫，保护森林资源的健康和可持续发展。
3. 环境监测：由于枯草芽孢杆菌对于环境中的杀虫剂和重金属等有毒物质具有较高的抗性，因此可以被用作一种环境监测生物指示器。
通过对枯草芽孢杆菌的监测和分析，可以评估和监测环境中杀虫剂和污染物的含量，为环境保护和土壤修复提供科学依据。
4. 基因工程：枯草芽孢杆菌作为一种重要的实验室模式菌株，可以被用于基因工程研究。
枯草芽孢杆菌表达系统研究进展
第38卷第6期 注 為 科 修Vol. 38 No. 62020 年 12 月JIANGXI SCIENCED" 2020doi ：10.13990/j. ()1001 -3679.2020.06.016枯草芽抱杆菌表达系统研究进展马平英，罗雯3,詹怡昕，吴楚楚，熊雨顺，许小群，陈梅4南昌师范学院生物系,330032，南昌)摘要:枯草芽抱杆菌是一种土壤来源的、低G + C 、内生抱子革兰氏阳性细菌。
其所属芽抱杆菌属是微生物发酵中的主要细菌，该细菌被认为是理想的模式生物。
枯草芽抱杆菌应用广泛，且因其具有非致病性、抗药性有限、为益生菌菌株等优点，可以直接用于人体和动物。
综述枯草芽抱杆菌的优点、表达系统的发展及其在各个领域的应用进展，从而在理论和实践两方面为枯草芽抱杆菌的表达系统研究提供可以借鉴的依据和思路。
关键词：枯草芽抱杆菌；遗传转化;表达;应用；进展中图分类号:Q939. 9文献标识码:A 文章编号:1001 -3679(2020)06 -867 -05Research Progress of Bacillus subtilis Expression SystemMA Pingying, LUO Wen ** , ZHAN Yixin, WU Chuchu , XIONG Yushun, XU Xiaoqun, CHEN Mei 收稿日期:2020 - 10 - 24；修订日期:2020-11 -10作者简介:马平英(1999—),女，本科，研究方向:生物科学。
基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目(201614437004)；南昌师范学院学生科研项目(19XSKY51 )o*通信作者:罗 雯(1974—),女，博士，教授，研究方向为应用微生物学。
E-mail ： ***************。
(Department of Biology, Nanchang Normal University , 330032, Nanchang , PRC)Abstra^: BadUus subtilis is a kind of soil - derived gram 一 positive bacterium with low G + C andendospore. Badllus is the main bacmia in microbial feanentation , which is sonsidered th be an iVe- al model oreanism. BadUus subtilis is wiVely used and it ccn be directly used in human body andanimals beccuse of its non - pathoocnic , limited resistance and being probiotic strains. The purpose of this paper was ta eeview the adventages of Badllus subtilis , the development of the expression sys tem and i I s application in veaoueields, ss as th previde referencc basis and ides for the study of the exprssion system of Bacillus subtilis in theory and practica.Key %ords ：Bad,llus subtilis p genetic transformation ； expression ； application ； prooress0引言枯草芽抱杆菌(Badllus subtilis)是一种理想 型的模式生物，其应用价值很高,培养简单快速, 具有非致病性及良好的发酵基础和生产技术等优势，是目前生产各种工业用酶的理想表达宿主。
枯草芽孢杆菌防治植物病害的研究进展
关于枯草芽孢杆菌防病促生作用机制 , 近些年 国内外学者进行了大量研究 , 认为其作用方式多 样 , 主要包括营养和空间位点的竞争 、分泌抗菌物 质 、溶菌作用和促进植物生长等几个方面 。
111 营养和空间位点的竞争 营养和空间位点的竞争是指存在于同一微小生
物环境中的两个或两个以上微生物之间争夺这一环 境内的空间 、营养 、氧气等的现象 。Bacon 分离的 玉米内生枯草芽孢杆菌与玉米病原真菌串珠镰孢菌
此外 , 生物表面活性素为分子量约1 000 Da 的
环脂肽类物质 , 具有抗菌 、抗病毒和生物表面活性
剂作用 。一般认为 , 由枯草芽孢杆菌产生的生物表
面活性素无直接抗真菌能力 , 但是可以加强伊枯草
菌素的抗真菌能力 。它是已发现的最强的一类生物
表面活性剂 , 具有广泛的潜在工业应用价值 , 如洗
AU195 可以产生芽孢霉素 D , 抑制黄曲霉毒素产生
菌黄曲霉 ( Aspergillus flavus) [5] 。
除此之外 , 枯草芽孢杆菌抗菌代谢物还有几丁
质酶 、β21 , 3 葡聚糖酶等 。上海市农业科学院植物
保护研究所已研究证明 , 产几丁质酶枯草芽孢杆菌
G3 菌株的固体培养物在对黄瓜灰霉病菌和番茄叶
我国利用枯草芽孢杆菌防治植物病害的应用研 究也达到了世界先进水平 , 现已开发成功并投入生 产的商品制剂有亚宝 、百抗 、麦丰宁 、纹曲宁等 。 云南农业大学和中国农业大学共同研制的微生物农 药 “百抗”获得农药部登记注册 , 已在多个省推广 使用 , 面积约4 667 hm2 。百抗的主要有效成分是枯 草芽孢杆菌 B908 , 大田应用中对水稻纹枯病防效 70 %以上 , 其抑菌机制为营养竞争 、位点占领等 。 南京农业大学生防菌 B3 (商品名麦丰宁) 是由枯 草芽孢杆菌 B3 菌株制成的活体生物杀菌剂 , 对小 麦纹枯病田间防效达 50 %～80 % , 其防病机制主 要表现在产生抑制小麦纹枯病病菌菌丝生长 、菌核 形成和菌核萌发的抗菌物质 。江苏省农业科学院陈 志谊等人经过 10 多年生物防治水稻病害的研究获 得了对多种病原菌有强烈抑制作用 、防治水稻纹枯 病的效果达 50 %～81 %的 B . subtilis B2916 菌株 , 已在江苏等地得到广泛推广[10] 。
枯草芽孢杆菌的生物学功能及其在养猪生产中的应用研究进展
44猪业科学 SWINE INDUSTRY SCIENCE 2016年33卷第4期主题策划F E A T U R E枯草芽孢杆菌的生物学功能及其在养猪生产中的应用研究进展于新友1，李天芝1，沈志强2(1.山东绿都生物科技有限公司，山东 滨州 256600 2.山东省滨州畜牧兽医研究院，山东 滨州 256600)摘 要：枯草芽孢杆菌具有调节肠道微生态平衡、促进畜禽对营养物质的消化吸收和增强免疫等作用，目前已在畜禽生产中广泛应用，文章就枯草芽孢杆菌的生物学功能以及在养猪生产中的应用研究作一综述。
关键词：枯草芽孢杆菌；生物学功能；养猪；应用枯草芽孢杆菌(Bacillus Subtilis )一种可形成芽孢的好氧革兰氏阳性菌[1]，该菌具有生长条件简单、耐温度变化范围宽、快速复活、快速生长和较强分泌酶等特点。
枯草芽孢杆菌是农业部允许作为饲料添加剂的两种芽孢杆菌之一，在自然界中分布广泛，易于分离培养，对人畜无毒无害，能产生脂肽类、氨基酸和磷脂类等多种抗菌素和酶，具有广谱抗菌活性[2]，可改善动物肠道菌群结构，增强免疫力，促进生长发育，提高生产性能[3]。
笔者就枯草芽孢杆菌的生物学功能以及在养猪生产中的应用研究作一综述。
1 枯草芽孢杆菌的生理功能1.1 改善动物消化道微生物群畜禽消化道内有多种微生物共生，共同构建肠道内微生态结构，枯草芽孢杆菌能起到调节这种微生态结构以达到平衡的作用。
首先，枯草芽孢杆菌进入消化道后，可迅速恢复活力，短时间内大量繁殖，消耗肠内大量氧气，创造厌氧环境，产生乙酸、丙酸和丁酸等有机酸、细菌素和氧化氢，降低肠道pH，抑制大肠杆菌和沙门氏菌等有害细菌的生长，促进厌氧的拟杆菌、双歧杆菌和乳酸杆菌等有益的厌氧菌生长和繁殖。
此外，芽孢杆菌和消化道内益生菌群与有害菌群之间对生存繁殖空间、定殖部位及营养的竞争，限制了有害菌群的生基金项目：山东省现代农业产业技术体系生猪产业创新团队项目(SDAIT-06-022-15)；山东省现代产业技术体系家禽创新团队生产与环境控制创新团队项目(SDAIT-13-011-10)；山东省现代产业技术体系牛创新团队项目(SDAIT-12-011-12)；山东省现代产业技术体系毛皮动物创新团队项目(SDAIT-18-011-15)作者简介：于新友(1983-)，男，山东菏泽人，助理研究员，硕士，主要从事畜禽疾病诊断与防控研究.存和繁殖。
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枯草芽孢杆菌的研究进展摘要枯草芽孢杆菌是一类好氧型、内生抗逆孢子的革兰氏阳性杆状细菌，广泛存在于土壤、湖泊、海洋、动植物的体表，细胞壁不含内毒素，没有致病性，具有单层细胞外膜，能直接将许多蛋白分泌到培养基中，是一些重要工业酶制剂的生产菌[1]。
在营养缺乏的条件下，枯草芽孢杆菌停止生长，但同时加快代谢作用，产生多种大分子的水解酶和抗生素，并诱导自身的能动性和趋化性，从而恢复生长。
在极端的条件下，还可以诱导产生抗逆性很强的内源孢子，具有较强的抗逆性。
作为革兰氏阳性细菌的典型代表，对于其生理、生化、遗传及分子生物学的研究已有40多年的历史。
近年来，随着分子生物学和基因工程的发展，枯草芽孢杆菌作为基因工程表达系统发展迅速，并展现出良好的应用前景。
关键词：枯草芽孢杆菌；启动子；绿色荧光蛋白；载体；表达；异源基因1 枯草芽孢杆菌基因组研究枯草杆菌有以下一些优点: ①非致病性，不具有热源性脂多糖和细胞内毒素，具有较好的生物安全性，炭疽杆菌和蜡样芽孢杆菌除外，多数芽孢杆菌对人畜无害[2]；②遗传学特性先进，很多噬菌体和质粒适合于用作克隆载体；转化外源DNA的感受态系统也同样适用于转化重组DNA[3]。
③较强的蛋白分泌能力，当分泌蛋白跨过细胞膜后，被加工和直接释放到培养基中，使回收和纯化目的蛋白较为简单[4]。
④良好的发酵基础和生产技术。
枯草杆菌在工业上长期被用于生产蛋白酶、α-淀粉酶以及苏云金杆菌的杀虫晶体蛋白等。
枯草杆菌能在相对简单的培养基中能生长到很高的密度。
细胞的生长特性和生理学性质都被广泛、深入研究。
⑤细胞壁的组成简单，只含有肽聚糖和磷壁质，因此在分泌的蛋白质产品中不会混杂有胞被内毒素（热源性脂多糖），而这一点是大肠杆菌无法比拟的。
2 枯草芽孢杆菌基因表达特性2.1 多σ因子原核基因的转录主要由RNA聚合酶完成。
该酶由5个亚基组成，二个α亚基、一个β亚基、一个β′亚基和一个Sigma（σ）因子。
5个亚基组成全酶，除去σ因子为核心酶（E）。
σ因子的主要功能是帮助核心酶识别特定的启动子而结合到转录的起始部位，转录开始后σ因子就不起作用了［5］。
12.2 启动子的特征迄今发现枯草杆菌启动子主要有两种方式：一是单个启动子，具有单个启动子的基因，大多数在快速生长时期表达；另一为复合启动子，它包括串联启动子和重叠启动子。
有如下特征：①不同类型的两个启动子重叠；②两个启动子有不同的转录起始位点或相同的起始位点；③启动子可能受时序调节。
这类启动子在枯草杆菌感知外界环境的变化、时序调节、孢子形成和萌发等诸多生命现象中发挥重要作用[6]。
2.3 终止子在大肠杆菌中根据转录终止是否依赖Rho蛋白因子而分为两类，而在芽孢杆菌基因转录的终止方面，只有少数几个基因如spoOA、gnt和trp操纵子等得到很好的研究[7]。
它们的终止区都有一个富含GC的对称序列，基因转录是在一串T碱基前终止的。
有证据表明，枯草杆菌使用的终止子在结构和序列特征上与大肠杆菌相似。
而且也发现大肠杆菌在枯草杆菌中同样起作用。
2.4 芽孢杆菌mRNA的核糖体连接位点(RBS)与其他原核生物一样，枯草杆菌的RBS也涉及到SD序列、SD序列与起始密码间的间隔区以及起始密码子。
芽孢杆菌中最常见的典型序列是“GGAGG”，而大肠杆菌的为“AAGGA”。
在芽孢杆菌中，多数基因的起始密码子为AUG，但也发现有些基因中是GUG。
目前，尚不十分清楚不同起始密码子的应用对翻译效率有什么影响［8］。
2.5 蛋白的外分泌大肠杆菌分泌蛋白往往分泌到两层细胞膜之间，而芽孢杆菌只有一层细胞膜，因而可以大量分泌蛋白至培养基中。
通过计算机分析，枯草杆菌有将近300个N端具有信号肽用来跨膜的蛋白。
不过用来表达和分泌克隆基因的信号肽主要来自蛋白酶、淀粉酶和细胞壁表层蛋白等。
3 枯草芽孢杆菌的重组表达载体目前报道用作宿主表达克隆基因的有：枯草芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、淀粉芽孢杆菌、短芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、耐碱的芽孢杆菌、病原菌炭疽芽孢杆菌，以及独立与芽孢杆菌的短短芽孢杆菌［9］。
选择不同的芽孢杆菌作宿主，一般都有着极强的应用研究的目的。
3.1质粒载体在枯草芽孢杆菌中，早期质粒载体主要来自其他革兰氏阳性细菌，特别是来自金黄色葡萄球菌的质粒，其中使用广泛的有Pub110、Pc164、pE194等[10]。
它们的主要优点在于分子量小，有唯一的酶切位点，较高的拷贝数，适合筛选的抗性标记。
3. 2 噬菌体不少噬菌体可用作芽孢杆菌的表达载体，如Φ105噬菌体、sppl噬菌体等，其中Φ105噬菌体应用较多，其基因组约为39.2 kb，利用鸟枪法（shotgun experiment）可方便地分离感兴趣的DNA片段。
3.3染色体整合载体采用整合质粒将克隆基因整合到宿主染色体，是克服芽孢杆菌质粒不稳定性的一个有效途径。
这种质粒的构成包括大肠杆菌质粒复制起点，一个用于选择的抗性标记（如Kan、Em、Cm）以及一两段与枯草芽孢杆菌染色体具有一定同源性的序列，亦称交换臂。
4 枯草芽孢杆菌外源蛋白的分泌表达4.1 信号肽和信号肽酶通常，来自枯草杆菌的分泌蛋白能转运到大肠杆菌的周质腔中，而来自大肠杆菌分泌蛋白的信号肽很少能在枯草杆菌中起作用。
表明枯草杆菌分泌元件对信号肽结构有特殊要求。
4.2 蛋白质的分泌表达在枯草杆菌中，由于其α-淀粉酶和一些蛋白酶被大量分泌到培养基中，因此这些酶基因的表达和分泌元件常被用来构建分泌载体。
4.3 蛋白质分泌的机制近几年，对枯草杆菌蛋白分泌机理的认识取得了较大的进步。
许多与分泌有关的元件被鉴定，并发现其中一些成分与大肠杆菌分泌元件有很高的同源性，存在功能上的互补，如枯草杆菌的SecA、SecE 和SecY能分别替代大肠杆菌的SecA、SecE 和SecY行使同样的作用[11]。
4.4 蛋白分泌的影响因素3枯草杆菌有强的分泌蛋白的能力，但对一些外源蛋白的分泌经常是低效率。
影响因素很多，归纳为以下五点：①有效分子伴侣的缺乏影响蛋白的分泌。
前体蛋白分泌之前必须被折叠成适合转运的构象，而折叠过程需要分子伴侣和其他靶因子来完成。
对于某些外源蛋白，由于与其发生有效相互作用的分子伴侣的缺乏，使之不能正确折叠，而在胞质中形成包涵体。
②信号肽酶对某些前体蛋白加工能力影响其分泌。
信号肽的切除是蛋白从细胞膜释放的必要条件，而一些信号肽酶的合成受到时序调节，使得某些外源蛋白的分泌量受时序控制，从而与信号肽酶的合成一致。
③连接在膜外促蛋白折叠因子PrsA 的数量影响外源蛋白的高分泌[12]。
④蛋白酶的降解导致外源蛋白低产率。
⑤细胞壁成为某些蛋白的分泌屏障。
枯草杆菌厚的细胞壁是一个交叉连接的半孔状结构，主要由肽聚糖和阴离子(如磷壁酸、糖醛酸磷壁质) 多聚体组成。
虽然一些蛋白能自由通过细胞壁，但是一些大的蛋白分子，特别是那些表面带正点荷的蛋白分子可能被细胞壁滞留，不能释放到培养基中，或仅有少部分分泌到培养基中。
这些影响因素针对不同的目的白，各自所起的作用不同［13］。
5 枯草芽孢杆菌外源蛋白的细胞内表达对于枯草杆菌表达外源蛋白得研究主要集中在分泌表达，而对其胞内表达的研究涉及较少。
实验发现，胞内表达载体与分泌表达载体的唯一区别就是没有编码信号肽的序列。
现在，许多高效表达载体的获得，为实现外源蛋白的胞内表达创造了条件。
6 枯草芽孢杆菌研究中存在的问题和发展方向6.1 自身蛋白酶的分泌蛋白酶的分泌是枯草杆菌作为表达宿主的限制因素之一。
研究发现在枯草杆菌中已发现至少有27 种胞外蛋白酶。
这些蛋白酶受时序调节，没有底物专一性。
当外源蛋白分泌表达后，容易被蛋白酶降解，从而大大降低产率。
6.2 质粒的不稳定性外源蛋白在枯草芽孢杆菌中高效表达的另一制约因素是质粒在枯草芽孢杆菌中通常不稳定性。
这些不稳定可以分成两大类[14]。
6.2.1 分离型不稳定性。
分离型不稳定性是指整个质粒从细胞中丢失。
质粒保持稳定需要正确的拷贝数控制，因为ssDNA 质粒上没有加par 基因座。
par功能是在细胞分裂时主动把质粒拷贝分配到各子细胞。
没有par 功能，子细胞中的质粒就靠随机分配，如果质粒拷贝数发生波动，就会导致分离型不稳定性［15］。
6.2.2 结构型不稳定性质粒结构型不稳定的机制可分为两类：模板选择的差错；断裂重接中的差错。
解决的办法有：①利用多个调控基因和诱导等方法控制外源基因的表达；②将克隆基因整合到染色体上，随染色体的复制而复制。
是克服枯草杆菌质粒不稳定的一种有效途径。
对于外源蛋白表达的研究枯草芽孢杆菌还远远落后于大肠杆菌，但其在表达和分泌活性蛋白方面则要明显优于大肠杆菌，实践证明，它能够表达多种可溶的且具有生物活性的蛋白质。
总之，随着研究的不断深入，枯草杆菌蛋白分泌机制将得到更清楚的认识。
相信在不久的将来影响枯草杆菌表达系统发展的问题会很好地被解决。
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