李文紅　程英　金劍雪　李鳳良

摘要：綜述了近年來國內(nèi)外鏈霉素防治植物細菌性病害的主要成果，包括鏈霉素的發(fā)現(xiàn)歷史、鏈霉素在植物細菌性病害防治上的應用及其作用機理、植物病原細菌對鏈霉素的耐藥性以及鏈霉素的耐藥性機制。

關鍵詞：鏈霉素；植物細菌性病害；化學防治；作用機制；耐藥性

中圖分類號：S482.2；S43 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）09-1985-03

鏈霉素（Streptomycin）是從灰鏈霉菌的培養(yǎng)液中提取的抗生素，屬于氨基糖苷堿性化合物。它是Waksman[1]從鏈霉菌中析離得到的，是繼青霉素后第二個生產(chǎn)并用于臨床的抗生素，它對許多革蘭氏陰性桿菌，如大腸埃希菌、克雷伯菌屬、變形桿菌屬、腸桿菌屬、沙門氏菌屬、志賀菌屬、布魯菌屬、巴斯德桿菌屬等都具有抗菌作用。自1955年起，鏈霉素開始用于農(nóng)業(yè)，成為防治由革蘭氏陰性細菌引起的植物病害的一種重要的抗生素[2]，到目前為止，該藥劑已經(jīng)在農(nóng)業(yè)領域使用50多年。隨著鏈霉素使用時間的延長和劑量的加大，植物病原細菌對鏈霉素的耐藥性日益嚴重，其耐藥性監(jiān)測、耐藥性產(chǎn)生機制等研究受到廣泛重視，目前已取得了較大的研究進展。

1 鏈霉素的發(fā)現(xiàn)

1943年美國羅格斯大學瓦克斯曼教授的博士研究生薩茲從土壤中和雞的咽喉分離發(fā)現(xiàn)了一種新的抗生素，即鏈霉素。隨后證實其毒性不大，而對結(jié)核病的效果很好。1944年美國和英國大規(guī)模的臨床試驗也進一步驗證了其醫(yī)療效果，并證實其對鼠疫、霍亂、傷寒等多種傳染病也有效。1946年2月22日，瓦克斯曼宣布其實驗室發(fā)現(xiàn)了應用于臨床的抗生素——鏈霉素，人類戰(zhàn)勝結(jié)核病的新紀元自此開始。

2 鏈霉素在植物細菌性病害防治上的應用

鏈霉素自1955年開始用于農(nóng)業(yè)，主要用于防治由革蘭氏陰性細菌（G-）引起的植物病害[2]。鏈霉素先后被美國、歐洲和以色列用來防治梨火疫?。‥rwinia amylovora），后來在許多國家被用來防治馬鈴薯黑脛病菌（Pectobacterium spp.）引起的馬鈴薯軟腐病，菊苣假單胞菌（Pseudomonas cichorii）引起的芹菜細菌性葉斑病，假單胞菌屬致病菌（Pseudomonas syringae）引起的蘋果、梨等樹木果實斑點病，番茄瘡痂病菌（Xanthomonas campestris）引起的辣椒和蕃茄細菌性斑點病，根癌農(nóng)桿菌（Agrobacte-

rium tumefaciens）引起的薔薇科植物冠癭病，煙草野火病菌（Pseudomonas syringae pv. tabaci）引起的煙草野火病等多種植物細菌性病害[2]。鏈霉素在中國已有近40年的應用歷史[3]。它主要用于防治煙草野火病菌引起的煙草野火病、茄科勞爾氏菌（Ralstonia solanacearum）引起的煙草青枯病、大白菜軟腐病菌（Erwinia carotovora）引起的大白菜軟腐病、柑橘潰瘍病菌（Xanthomonas axonopodis）引起的柑橘潰瘍病、水稻白葉枯病菌（Xanthomonas oryzae）引起的水稻白葉枯病、水稻細菌性條斑病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola，Xoc）引起的細菌性條斑病[4-8]。

3 鏈霉素的作用機理

通過多年的研究，鏈霉素的作用機理目前已基本清楚。它和其他的氨基糖苷類藥物一樣，經(jīng)主動轉(zhuǎn)運通過細菌的細胞膜與細菌核糖體30 S亞單位的特殊受體蛋白結(jié)合，干擾信息核糖核酸與30 S亞單位間起始復合物的形成，抑制蛋白質(zhì)的合成。它還可以使DNA發(fā)生錯讀，導致無功能蛋白質(zhì)的合成；使多聚核糖體分裂而失去合成蛋白質(zhì)的功能，使大量氨基糖苷類藥物進入菌體，導致細菌細胞膜破裂，以致細胞死亡[9]。

4 植物病原細菌對鏈霉素的耐藥性

鏈霉素自1955年用于田間病害防治后很快出現(xiàn)耐藥性。1962年在美國佛羅里達州首次發(fā)現(xiàn)了番茄瘡痂病菌的田間鏈霉素耐藥性菌株[10]。1971年在加利福尼亞發(fā)現(xiàn)了梨火疫病菌的鏈霉素耐藥性菌株[11]；隨后在美國西部、加拿大、以色列、新西蘭和黎巴嫩也分別檢測到了鏈霉素的耐藥性菌株[12-16]。在中國，李梅云[17]檢測了云南省43株煙草野火病菌對鏈霉素的敏感性，發(fā)現(xiàn)25株表現(xiàn)出中到高水平的耐藥性。向平安等[18]收集了中國不同實驗室7株辣椒瘡痂病菌和14株水稻細菌性條斑病菌，檢測到4株辣椒瘡痂病菌和1株水稻細菌性條斑病菌對鏈霉素表現(xiàn)出耐藥性。Xu等[19]2007年檢測了安徽、廣東、海南、湖南、江蘇、云南、四川、廣西445株水稻白葉枯病菌和415株水稻細菌性條斑病菌對鏈霉素的耐藥性，共檢測到4株水稻白葉枯耐藥性菌株。此外，發(fā)現(xiàn)的鏈霉素耐藥性菌株還包括芹菜軟腐病菌（Erwinia aroideae）[20]、梨芽枯病菌[21，22]、梨花枯病菌[23]、番茄細菌性斑點病菌等[24]。

5 鏈霉素的耐藥性機制

在其他植物、動物或人類病原細菌中引起鏈霉素耐藥性的報道很多，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鏈霉素的耐藥性機制主要可以歸為以下兩大類。

第一類是由于核糖體結(jié)合位點的改變而導致的耐藥性。鏈霉素作用于核糖體30 S亞基，導致遺傳密碼的錯讀，引起mRNA翻譯起始的抑制和異常校讀。編碼S12核糖體蛋白的rpsL基因及編碼16S rRNA的rrs基因突變都會使核糖體靶位點改變，使細菌對鏈霉素產(chǎn)生顯著的耐藥性。Ozaki等[25]和Birge等[26]分別證明S12蛋白的突變會導致大腸桿菌對鏈霉素的耐藥性。Funatsu等[27，28]闡明了S12蛋白第87位上賴氨酸突變?yōu)榫彼峄虻?2位上賴氨酸到精氨酸、天冬酰胺酸或蘇氨酸都會引起對鏈霉素的耐藥性。Chiou等[29]采用PCR法檢測了102株梨火疫病菌的鏈霉素耐藥性菌株，發(fā)現(xiàn)其在S12蛋白的第43位氨基酸具有突變，其中96株突變?yōu)榫彼幔?株突變?yōu)樘於０匪幔?株突變?yōu)樘K氨酸。Zhang等[30]研究證明，rpsL基因編碼的蛋白質(zhì)中第43位或第88位氨基酸由賴氨酸（AAG）突變?yōu)榫彼幔ˋGG），從而引起水稻條斑病菌和白葉枯病菌對鏈霉素的耐藥性。Carter等[31]的研究表明，核糖體上嚴謹?shù)腁位點與tRNA的結(jié)合力較弱，而ram構(gòu)象與tRNA的結(jié)合力較強。于是鏈霉素通過穩(wěn)定ram構(gòu)象，增加了初始結(jié)合非同族tRNA的機會。這種被優(yōu)先穩(wěn)定的ram構(gòu)象使另外一種嚴謹?shù)臉?gòu)象在翻譯過程中難以形成，從而使病原菌表現(xiàn)出耐藥性。

第二類是由于鏈霉素修飾酶的存在引起的耐藥性。鏈霉素屬于氨基糖苷類抗生素。氨基糖苷類抗生素耐藥性產(chǎn)生的主要方式除上述提到的核糖體結(jié)合位點的改變外，氨基糖苷類藥物修飾酶的存在也是另外一個主要的耐藥性機制。氨基糖苷類藥物修飾酶催化氨基糖苷類藥物氨基或羥基的共價修飾，使得氨基糖苷類藥物與核糖體的結(jié)合減少，從而增加對抗生素的吸收，使細菌能夠在藥物存在時繼續(xù)生存，從而導致耐藥性[32]。根據(jù)修飾反應的類型，氨基糖苷類抗生素修飾酶包括乙酰轉(zhuǎn)移酶、核苷酸轉(zhuǎn)移酶和磷酸轉(zhuǎn)移酶。

植物病原細菌中對鏈霉素的耐藥性最主要的機制是strA-strB基因的存在，這兩個基因分別編碼氨基糖苷-3-磷酸轉(zhuǎn)移酶和氨基糖苷-6-磷酸轉(zhuǎn)移酶。由于strA-strB基因的存在導致對鏈霉素產(chǎn)生耐藥性的植物病原細菌包括Erwinia amylovora，Pseudomonas syringae pv. syringae等[33，34]。

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