你对农用抗生素灭菌了解多少?
在医学上,青霉素的发现和应用是人类健康史上的一次革命。但是青霉素对结核分枝杆菌的效果并不好。链霉素,发现于1943 10 10月19,是美国罗格斯大学博士生AlbertSchatz在著名微生物学家、抗生素之父SelmanAbrahamWaksman做默克公司赞助的研究项目时分离出来的。
由于链霉素对结核分枝杆菌的显著效果,在美国和英国迅速推广开来。1952年用于防治梨树火疫病,开启了抗生素在农业上的应用之门。
所谓抗生素,是指微生物或高等动植物在生存和生活过程中产生的能干扰其他生物细胞的化学物质。我们平时使用的青霉素、链霉素、红霉素都属于抗生素。
目前农业上使用的抗生素大部分来自放线菌,尤其是链霉菌科。包括链霉素、中生霉素、春雷霉素、灭蚁灵、米多霉素、土霉素、新霉素、金霉素、多抗霉素、井冈霉素、农抗120等。
这些抗生素大多是通过干扰细胞内蛋白质的合成来达到抗菌杀菌的效果。
我们知道蛋白质是所有生命的基本物质。蛋白质的合成基于多种氨基酸。根据物种的遗传信息,聚合成具有独特结构特征的肽链,多个肽链重新组装成高分子蛋白质。蛋白质是在细胞质的核糖体上合成的。RNA负责蛋白质中遗传信息的翻译和运输。
许多抗生素会干扰微生物的蛋白质合成,尽管具体的目标位点并不相同。
链霉素
链霉素的作用机制是不可逆地与细菌的核糖体结合,然后干扰蛋白质的合成。而且与青霉素只对革兰氏阳性菌有效的杀菌谱不同,链霉菌对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有效。
美国于1952年首次应用链霉素防治梨和苹果的火疫病。后发展到12株,用于防治马铃薯晚疫病、黑胫病、烟草野火病、黄瓜角斑病、霜霉病、芹菜白叶枯病、大白菜软腐病等。
链霉素在植物体内的传导性是有限的,所以链霉素对柑橘黄龙病、葡萄穿孔病等靠吸口器昆虫传播的细菌作用不大,这些昆虫都栖息在植物传导组织中。对于通过水、地下害虫和农业管理造成的伤口感染维管束的细菌,如番茄青枯病、果肉坏死病和溃疡病,链霉素可以保护那些没有被感染的植物。但对已经患病的人很难有效,喷洒时要注意均匀覆盖所有可能被细菌感染的部位。链霉素对局部感染的细菌性疾病和真菌中的卵菌有很好的效果。
高浓度的链霉素也容易产生药害。因此,链霉素的使用包括种子处理和喷雾,但不适合注射到植物运输组织中。
链霉素虽然是一种非常好的抗生素农用杀菌剂,但也容易引起病原菌的抗药性。与其他杀菌剂不同的是,链霉素抗性问题不仅是植物病原菌产生抗性后,在农业生产中病害防治效果的风险,而且链霉素在农业中的广泛使用,特别是其滥用,也会促进人体对链霉素的抗性,给人类健康带来极大的风险。因此,欧美国家纷纷通过法律形式限制农用链霉素的使用范围、使用频率和安全间隔期。中国也将链霉素列入农业生产黑名单。
春雷霉素
春雷霉素又称春雷霉素,是一种具有内吸性杀菌作用的抗生素,由日本北川株式会社于1963从春雷链霉菌(春季又称放线菌)中发酵提取而成。在1964中,从江西省太和县的土壤中也分离到了能产生这种抗生素的金色放线菌。
春雷霉素还通过与病原菌细胞质中的核糖体不可逆结合来抑制蛋白质合成。但与链霉素最初用于防治梨树火疫病并进入农业领域不同,春雷霉素在农业生产中首次用于防治稻瘟病,时间为1965。
春雷霉素对稻瘟病有保护和治疗作用,可通过种子处理或喷雾使用。而且春雷霉素对植物毒性小,植物安全性好。
春雷霉素对细菌也有很好的防治效果,如白菜软腐病、豆纹枯病、黄瓜细菌性角斑病等。但单独使用春雷霉素防治柑橘溃疡病往往效果不明显,而春雷霉素与氯氧化铜(氧氯化铜)混合使用效果很好。
春雷霉素在酸性培养基中抑制稻瘟病菌的菌丝生长,而在中性培养基中几乎不抑制菌丝生长。稻叶略带酸性。对于植物病原菌,春雷霉素在中性条件下比在酸性条件下更有效。
长期高剂量、高频率使用春雷霉素也会导致病原菌耐药菌株的出现,但发现这些耐药菌株适应性不强。中断一段时间后,这些抗性菌株的数量会大大减少,防治效果会再次上升。
杀稻瘟菌素
Imiprodione,也是日本人发现并分离的一种抗生素,来源于嗜色链霉菌,是S苄基氨基苯磺酸盐的衍生物,所以也叫S Imiprodione,或Imiprodione S。
灭蚁灵具有广谱抑菌作用,并具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤和抗真菌等多种活性。特别是对稻瘟病菌,但对水稻纹枯病几乎无效。结果发现,喷洒在水稻植株表面的农药有一小部分被水稻器官上的伤口吸收,并迅速传播到植株顶部,而大部分残留在植株表面,并被阳光迅速分解。落入土壤中的农药会被微生物迅速分解成对环境无害的化合物。但对人体皮肤黏膜有刺激性,慎用。
Imiprodione是一种很好的抗生素,但容易对水稻以外的植物产生毒性,所以只能用在水稻上。
中生霉素
中生霉素是一种分离自淡紫链霉菌变种的抗生素。海南由原中国农业科学院生物防治研究所(现已并入中国农业科学院植物保护研究所)负责。随着链霉素在我国的限制和禁止使用,中生霉素的前景似乎变得更加广阔。
中生霉素还通过抑制病原菌的蛋白质合成达到抑菌和杀菌的效果,杀菌谱也很广泛。它对多种细菌和一些真菌有效。其作用方式主要是保护,也有渗透作用。
农康120
农抗120,中国农业科学院1957分离的棘孢链霉菌北京变种抗生素,1978工业化生产。
与上述抗生素不同的是,农康120主要针对真菌病原菌,尤其是土传真菌,如镰刀菌,对白粉病、纹枯病、炭疽病、苹果腐烂病也有效。
农抗120兼具保护和治疗作用,并能刺激植物生长。
农康120虽然是老牌抗生素,但在国内的推广似乎并不是很好,可能与营销和生产技术水平有关。
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链霉菌科的抗生素有很多,有些因为某些原因没有大规模商业化,有些因为毒性或生态风险被淘汰,有些不受蛋白质合成的抑制,如井冈霉素和多抗霉素。
虽然上面已经介绍了多种抗生素,但是几乎没有一种可以应用在葡萄上。链霉素虽然可以与调节剂配伍用于葡萄穗处理,但目前已被禁用。
皮尔斯病是一种细菌性疾病,但皮尔斯病的病原体位于维管束内。目前,由于抗生素的系统传导性较弱,或者抗生素对葡萄的毒性和生态安全性,还没有合适的抗生素产品用于预防和治疗皮尔斯病。根癌也是细菌性疾病,但目前用这些抗生素很难控制。