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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（英語：Hyperparasite）或微寄生（英語：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（英語：Disease supressive soils）（supressive soil）接種（英語：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

主條目：乳酸菌
參見：伊利亞·梅契尼可夫 § 影響

乳酸菌可代謝產生如細菌素（英語：Microbial toxin#Bacterial）、有機酸、過氧化氫、胞外多糖（英語：Extracellular polymeric substance#Components）（Exopolysaccharides）、鐵載體（英語：siderophore）和生物表面活性劑（英語：biosurfactant）等抗菌物質，因而具有良好的抗菌活性[8]。乳酸菌還可通過糖發酵產生多種有機酸，主要包括乳酸、乙酸、檸檬酸、蘋果酸、丙酸以及苯乳酸等，均具有一定的抗菌作用[9]。此外，乳酸菌還可以產生其他抗菌物質，例如二氧化碳、丁二酮、脂肪酸等[10][11]。

鏈黴菌

主條目：鏈黴菌
參見：賽爾曼·瓦克斯曼 § 鏈黴素

鏈黴菌以其獨特的代謝功能聞名，是活性天然產物的重要來源。這些天然產物的結構類型包括生物鹼、聚酮、萜類、甾體、鹵代物、聚醚類等。其中不少產物具生物活性，如抗菌、抗瘧和抗寄生蟲等[12]。1943年，賽爾曼·瓦克斯曼從灰色鏈黴菌（英語：Streptomyces griseus）中提取出鏈黴素，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] 治療白色念珠菌引發的陰道炎[14]
血鏈球菌 具有過氧化氫[6] 對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（英語：Salmonella typhi）[6]
拮抗酵母菌如：
假絲酵母（英語：Candida oleophila）、
克勒克酵母、
粘紅酵母（英語：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（英語：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

可抑制果蔬青黴、灰霉、毛霉病等病變，包括梨黑斑病及柑橘青黴病[16]
枯草芽孢桿菌 可以產生抗菌物質，抑制灰霉病、炭疽病等病原菌的生長 減少菊花莖腐病[2]
淡紫擬青黴菌 抑制線蟲繁殖 感染線蟲的卵[17]
熒光假單胞菌 可以誘導植物抗病性；或者代謝產生2,4-二乙酰基間苯三酚[18]、莫匹羅星[19]、β內酯抗生素（英語：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，舊的定義為藉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

參見：芽孢桿菌屬

多黏類芽孢桿菌（英語：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（英語：Kitasatospora aureofaciens）分離出四環黴素[28]，其後用於柑桔立枯病的防治。

1958年，日本科學家住木諭介（日語：住木諭介）自灰產色鏈黴菌（英語：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（英語：Streptomyces longisporus） [註 1]對泥土中的稻長蠕孢黴（英語：Cochliobolus miyabeanus）及茄鏈隔孢菌（英語：Alternaria solani）有抑制作用[31]。

1984年，大衛·戈特利布利用灰色鏈黴菌（英語：Streptomyces griseus）產生的殺假絲菌素（英語：candicidin）防治荷蘭榆樹病。同年有科學家以吸水鏈黴菌（英語：Streptomyces hygroscopicus）（Streptomyces hygroscopicus subsp. geldanus）產生的格爾德黴素（英語：Geldanamycin）防治因感染立枯絲核菌（英語：Rhizoctonia solani）產生的豌豆根腐病。[32]

1989年，有生命科學家在溫室中利用Streptomyces graminofaciens[註 1]發酵液防治番茄棘殼孢（英語：Pyrenochaeta lycopersici）引起的蕃茄木栓化（corky root）及黃瓜黑色根腐病菌（英語：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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