在醫學上,青黴素的發現和應用是人類健康史上的壹次革命。但是青黴素對結核分枝桿菌的效果並不好。鏈黴素,發現於1943 10 10月19,是美國羅格斯大學博士生AlbertSchatz在著名微生物學家、抗生素之父SelmanAbrahamWaksman做默克公司贊助的研究項目時分離出來的。
由於鏈黴素對結核分枝桿菌的顯著效果,在美國和英國迅速推廣開來。1952年用於防治梨樹火疫病,開啟了抗生素在農業上的應用之門。
所謂抗生素,是指微生物或高等動植物在生存和生活過程中產生的能幹擾其他生物細胞的化學物質。我們平時使用的青黴素、鏈黴素、紅黴素都屬於抗生素。
目前農業上使用的抗生素大部分來自放線菌,尤其是鏈黴菌科。包括鏈黴素、中生黴素、春雷黴素、滅蟻靈、米多黴素、土黴素、新黴素、金黴素、多抗黴素、井岡黴素、農抗120等。
這些抗生素大多是通過幹擾細胞內蛋白質的合成來達到抗菌殺菌的效果。
我們知道蛋白質是所有生命的基本物質。蛋白質的合成基於多種氨基酸。根據物種的遺傳信息,聚合成具有獨特結構特征的肽鏈,多個肽鏈重新組裝成高分子蛋白質。蛋白質是在細胞質的核糖體上合成的。RNA負責蛋白質中遺傳信息的翻譯和運輸。
許多抗生素會幹擾微生物的蛋白質合成,盡管具體的目標位點並不相同。
鏈黴素
鏈黴素的作用機制是不可逆地與細菌的核糖體結合,然後幹擾蛋白質的合成。而且與青黴素只對革蘭氏陽性菌有效的殺菌譜不同,鏈黴菌對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌都有效。
美國於1952年首次應用鏈黴素防治梨和蘋果的火疫病。後發展到12株,用於防治馬鈴薯晚疫病、黑脛病、煙草野火病、黃瓜角斑病、霜黴病、芹菜白葉枯病、大白菜軟腐病等。
鏈黴素在植物體內的傳導性是有限的,所以鏈黴素對柑橘黃龍病、葡萄穿孔病等靠吸口器昆蟲傳播的細菌作用不大,這些昆蟲都棲息在植物傳導組織中。對於通過水、地下害蟲和農業管理造成的傷口感染維管束的細菌,如番茄青枯病、果肉壞死病和潰瘍病,鏈黴素可以保護那些沒有被感染的植物。但對已經患病的人很難有效,噴灑時要註意均勻覆蓋所有可能被細菌感染的部位。鏈黴素對局部感染的細菌性疾病和真菌中的卵菌有很好的效果。
高濃度的鏈黴素也容易產生藥害。因此,鏈黴素的使用包括種子處理和噴霧,但不適合註射到植物運輸組織中。
鏈黴素雖然是壹種非常好的抗生素農用殺菌劑,但也容易引起病原菌的抗藥性。與其他殺菌劑不同的是,鏈黴素抗性問題不僅是植物病原菌產生抗性後,在農業生產中病害防治效果的風險,而且鏈黴素在農業中的廣泛使用,特別是其濫用,也會促進人體對鏈黴素的抗性,給人類健康帶來極大的風險。因此,歐美國家紛紛通過法律形式限制農用鏈黴素的使用範圍、使用頻率和安全間隔期。中國也將鏈黴素列入農業生產黑名單。
春雷黴素
春雷黴素又稱春雷黴素,是壹種具有內吸性殺菌作用的抗生素,由日本北川株式會社於1963從春雷鏈黴菌(春季又稱放線菌)中發酵提取而成。在1964中,從江西省太和縣的土壤中也分離到了能產生這種抗生素的金色放線菌。
春雷黴素還通過與病原菌細胞質中的核糖體不可逆結合來抑制蛋白質合成。但與鏈黴素最初用於防治梨樹火疫病並進入農業領域不同,春雷黴素在農業生產中首次用於防治稻瘟病,時間為1965。
春雷黴素對稻瘟病有保護和治療作用,可通過種子處理或噴霧使用。而且春雷黴素對植物毒性小,植物安全性好。
春雷黴素對細菌也有很好的防治效果,如白菜軟腐病、豆紋枯病、黃瓜細菌性角斑病等。但單獨使用春雷黴素防治柑橘潰瘍病往往效果不明顯,而春雷黴素與氯氧化銅(氧氯化銅)混合使用效果很好。
春雷黴素在酸性培養基中抑制稻瘟病菌的菌絲生長,而在中性培養基中幾乎不抑制菌絲生長。稻葉略帶酸性。對於植物病原菌,春雷黴素在中性條件下比在酸性條件下更有效。
長期高劑量、高頻率使用春雷黴素也會導致病原菌耐藥菌株的出現,但發現這些耐藥菌株適應性不強。中斷壹段時間後,這些抗性菌株的數量會大大減少,防治效果會再次上升。
殺稻瘟菌素
Imiprodione,也是日本人發現並分離的壹種抗生素,來源於嗜色鏈黴菌,是S芐基氨基苯磺酸鹽的衍生物,所以也叫S Imiprodione,或Imiprodione S。
滅蟻靈具有廣譜抑菌作用,並具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤和抗真菌等多種活性。特別是對稻瘟病菌,但對水稻紋枯病幾乎無效。結果發現,噴灑在水稻植株表面的農藥有壹小部分被水稻器官上的傷口吸收,並迅速傳播到植株頂部,而大部分殘留在植株表面,並被陽光迅速分解。落入土壤中的農藥會被微生物迅速分解成對環境無害的化合物。但對人體皮膚黏膜有刺激性,慎用。
Imiprodione是壹種很好的抗生素,但容易對水稻以外的植物產生毒性,所以只能用在水稻上。
中生黴素
中生黴素是壹種分離自淡紫鏈黴菌變種的抗生素。海南由原中國農業科學院生物防治研究所(現已並入中國農業科學院植物保護研究所)負責。隨著鏈黴素在我國的限制和禁止使用,中生黴素的前景似乎變得更加廣闊。
中生黴素還通過抑制病原菌的蛋白質合成達到抑菌和殺菌的效果,殺菌譜也很廣泛。它對多種細菌和壹些真菌有效。其作用方式主要是保護,也有滲透作用。
農康120
農抗120,中國農業科學院1957分離的棘孢鏈黴菌北京變種抗生素,1978工業化生產。
與上述抗生素不同的是,農康120主要針對真菌病原菌,尤其是土傳真菌,如鐮刀菌,對白粉病、紋枯病、炭疽病、蘋果腐爛病也有效。
農抗120兼具保護和治療作用,並能刺激植物生長。
農康120雖然是老牌抗生素,但在國內的推廣似乎並不是很好,可能與營銷和生產技術水平有關。
標簽
鏈黴菌科的抗生素有很多,有些因為某些原因沒有大規模商業化,有些因為毒性或生態風險被淘汰,有些不受蛋白質合成的抑制,如井岡黴素和多抗黴素。
雖然上面已經介紹了多種抗生素,但是幾乎沒有壹種可以應用在葡萄上。鏈黴素雖然可以與調節劑配伍用於葡萄穗處理,但目前已被禁用。
皮爾斯病是壹種細菌性疾病,但皮爾斯病的病原體位於維管束內。目前,由於抗生素的系統傳導性較弱,或者抗生素對葡萄的毒性和生態安全性,還沒有合適的抗生素產品用於預防和治療皮爾斯病。根癌也是細菌性疾病,但目前用這些抗生素很難控制。