201505162109放線菌簡介

日本國菌米麴菌(Aspergillus oryzae)被美國 FDA(美國食品與藥品管理局)認定為對人體安全GRAS(generally regarded as safe)之菌種。

放線菌在固體培養基上形成與細菌截然不同的菌落(Actinomycete colony, Colonies)特徵,在顯微鏡下觀察的圖像,放線菌菌絲相互交錯纏繞形成質地致密的小菌落,幹燥、不透明。當大量孢子覆蓋於菌落表面時,就形成表面爲粉末狀或顆粒狀的典型放線菌菌落,周圍向四周放射狀,所以稱它們爲放線菌。由於基内菌絲(Substrate mycelium)和孢子絲(sporotrichial上孢子(spores)常有顏色,菌落的正反二面呈現出不同的色澤。不同種類的放線菌二者的顔色不同,形成的菌落顔色亦不同。
                 
                                   圖片來源:McMaster University  .fhs.mcmaster.ca/  
放線菌(Actinobacteria, 舊名Actinomycete)
       是原核生物(Prokaryota)的一個類群,爲革蘭氏陽性菌,可棲息於水中或陸地上,雖然一開始被認定為土壤菌,但淡水中的物種可能比陸地上的更豐富。放線菌是黴菌與細菌之中間性狀的微生物,大多數有發達的分枝菌絲,菌絲纖細,寬度約0.51μm。細胞壁的成分為肽聚糖(peptidogylca),具有其他某些細菌的特徵,例如菌體由許多無隔膜的菌絲體組成,以無性孢子和菌體斷裂方式繁殖。絕大多數爲異養型需氧菌,在土壤中它們主要作用為分解有機物為營養。放線菌在自然界分布很廣,絕大多數爲腐生,廣泛分布於土壤中,少數寄生,寄生菌一般是厭氣菌,可致病。放線菌產生種類繁多的抗生素,與人類關係十分密切,據估計,已發現的幾千種抗生素中,有2/3是放線菌產生的。依據Bergey氏分類法,放線菌是屬於分裂菌類中的放線菌目(Actinomycetales)

(Domain):細菌域 Bacteria
(Phylum):放線菌門 Actinobacteria
(Class):放線菌綱 Actinobacteria(or Actinomycetes)
(Order)Actinomycetales
(Family)/(Genus)/
(Species)

放線菌重要的屬(Genus)有:
放線菌屬(Actinomyces)
節桿菌屬(Arthrobacter)
棒桿菌屬(Corynebacterium)
弗蘭克氏菌屬(Frankia)
微球菌屬(Micrococcus)
微單孢菌屬(Micromonospora)
分枝桿菌屬(Mycobacterium)
諾卡氏菌屬(Nocardia)
丙酸桿菌屬(Propionibacterium)
鏈黴菌屬(Streptomyces)鏈黴菌屬是放線菌中種類最多、分佈最廣、形態特徵最典型的類群。

                                   

                                   放線菌鏈黴菌屬的生命週期
     圖片來源:Instytut Immunologii i Terapii Doświadczalnej .www2.iitd.pan.wroc.pl/

       放線菌的菌絲(mycelium, plural mycelial, or hyphal, hyphae,一般分為有隔菌絲和無隔菌絲)根據形態和功能的不同,可分為基內菌絲(Substrate mycelium)、氣生菌絲(Aerial mycelium)和孢子絲(sporotrichial, spore-bearing) 三種;
       基內菌絲匍匐生長在營養基質表面或向基質內部伸展,具有吸收水分、養分的功能又稱營養菌絲。有些能產生各種色素,把培養基染成各種美麗的顏色。放線菌中多數種類的基內菌絲無隔膜,不斷裂,如鏈黴菌屬和小單孢菌屬等;但有一類放線菌,如諾卡氏菌屬放線菌(Nocardia)的基內菌絲生長一定時間後形成橫隔膜,繼而斷裂成球狀或桿狀小體。

       氣生菌絲是菌絲長出培養基外,並向空間伸出的菌絲,因爲暴露在空氣中,叫氣生菌絲。在顯微鏡下觀察時,一般氣生菌絲顏色較深;而基內菌絲色淺、發亮,氣生菌絲比基內菌絲粗。有些放線菌氣生菌絲發達,有些則稀疏,還有的種類無氣生菌絲。

       孢子絲是氣生菌絲發育到一定程度,分化出可形成孢子的菌絲,又被稱為孢菌絲或繁殖菌絲,主要功能是產生孢子進行繁殖。孢子絲的分支有對生、互生、叢生和輪生之分。形態分為直、波曲和螺旋三種類型。螺旋有鬆、緊、大、小之分。大多數左旋,少數右旋。孢子絲的形態和著生方式可作為鑑定菌種的重要依據。孢子絲,是氣生菌絲在營養充足,溫度合適時,發育到一定程度分化出可形成孢子的菌絲;孢子絲的形態也多種多樣,有直的,有波浪形的,還有捲曲成螺旋狀的,是放線菌定種的重要標誌之一。成熟的孢子絲上產生成串的分生孢子,在成熟時脫落下來

       孢子的生成因菌種不同而異;有些可由孢子絲斷裂而成,稱為「裂生孢子」,有些可生成分生孢子,有些形成孢子囊,內含孢子囊孢子;可以孢子及菌絲行繁殖作用。在光學顯微鏡下,孢子呈圓形、橢圓形、桿狀、圓柱狀、瓜子狀、梭狀和半月狀等,孢子的顏色十分豐富。孢子錶面的紋飾因種而異,在電子顯微鏡下清晰可見,有的光滑,有的褶皺狀、疣狀、刺狀、毛髮狀或鱗片狀,刺又有粗細、大小、長短和疏密之分。孢子進入生長過程,便長出菌絲,如此周而復始,不斷生存和繁衍。
                                   

            放線菌鏈黴菌屬(Streptomyces)孢子絲(sporotrichial, spore-bearing)的形狀
            圖片來源:St. Francis Xavier University, .stfx.ca/about/
               

       放線菌孢囊(sporangium, pl., sporangia)形成分兩種形式;有些屬菌(Genus)的孢囊是由孢子絲捲繞而成;有些屬的孢囊是由孢囊梗(sporangiophore)逐漸膨大。孢囊週邊都有囊壁,無壁者一般稱假孢囊。孢囊有圓形、棒狀、指狀、瓶狀或不規則狀之分。孢囊內原生質分化為孢囊孢子,帶鞭毛者遇水游動,如游動放線菌屬;無鞭毛者則不游動,如鏈孢囊菌屬。

                                                       
                                                             放線菌菌絲和孢囊
                圖片來源:UConn(The University of Connecticut), uconn.edu/ 

以下內容摘錄自南台科技大學知識分享eshare.stust.edu.tw/
拮抗性放線菌的發展與應用
       放線菌在土壤中主要扮演:(1)分解有機質;(2)抑制或促進其他生物或植物的生長;(3)轉化化學物質或有用的物質,(4)可以產生多種抗生素及胞外酶(ectoenzyme),例如分解蛋白質、纖維質、蟹殼質,故可利用此性質應用於對付具有蟹殼質細胞壁的微生物(Krause et al., 1985; Bailey and Coffey,1986)例如添加蟹殼質或幾丁質到土中,可以防治Fusarium solani f. sp. phaseoliFusarium oxysporum f. sp. conglutinans
Fusarium oxysporum f. sp. cubenseRhizoctonia solani,主要因放線菌所分泌的幾丁質分解酵素可引起病原菌絲的溶解。

       放線菌做為生物防治的優點在於,放線菌以土壤為主要棲息場所,因此一旦當成生物製劑施用時,較不易產生適應問題,尤其施用於土壤中很快就能增殖佔有優勢,而眾多的放線菌種類中,僅有少數是人體、動、植物病原菌,因此比較不會對人體、環境造成威脅。

       放線菌所產生的抗生素最早被用於人體及動物疾病的治療與防治,到了50年代開始有人嘗試用放線菌所產生的抗生素來防治植物細菌性病害。1948Arnstein等人發現放線菌所產生的抗生物質musarin可以抑制立枯絲核病菌(Rhizoctonia solani)的生長(Arnstein et al., 1948)

    Streptomyces ureofaciens所分離的四環黴素(tetracycline),曾被用於防治柑橘立枯病。從S. griseochromogenes分離出blasticidin-S用於防治水稻稻熱病(Pyricularia oryzae)。由S. cacaoi subsp. asoensis所產生的polyoxin可用於水稻紋枯病(Rhizoctonia solani)、煙草白星病(Cercospora nicotianae)及蘆筍莖枯病(Phoma asparagi)的防治。S. kasugaensis分離出kasugamycin用於防治水稻稻熱病、S. hygroscopicus subsp. limoneus分離出validamycin用於防治水稻紋枯病(廖,1984)

    利用S. graminofaciens的發酵液可於溫室中防治Pyrenochaeta lycopersici引起的番茄木栓根化病(corky root)Phomopsis sclerotioides造成的胡瓜根腐病(Bochow, 1989)。以拮抗菌防治番茄病害,結果發現S. pulcherS. carescen的培養液(80%)即可有效地抑制萎凋病菌(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici)Verticilliium albo-atramAlternaria solani孢子的發芽、菌絲生長和產孢能力,S. pulcherS. citreofluorescens的培養濾液(80%),則可完全抑制潰瘍病菌(Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis)及青枯病菌(Ralstonia solanacearum)的生長(El-Abyad et al., 1996)

放線菌(Streptomyces saraceticus KH400)固態介質,可施用於果樹根圈,進行田間試驗,經18個月分之試驗與調查統計結果顯示土壤經放線菌處理後,立枯病罹病度僅6.7%,此一介質對根瘤線蟲防治效果亦佳,嚴重罹患根瘤線蟲之番石榴植株根圈經放線菌處理後,根瘤線蟲密度可由每100公克土壤112隻二齡幼蟲降至27隻二齡幼蟲,效果顯著;此外亦開發萬壽菊忌避植物栽培模式,導入萬壽菊栽培之番石榴果園,根瘤線蟲密度已由原來每100公克土壤128隻二齡幼蟲降至32隻二齡幼蟲。

       除了可拮抗細菌性及真菌性病原菌外,放線菌所產生的抗生素對於蟲害的防治也有相當不錯的效果,最廣為人知的是S. avermitilis所產生的avermetin是一種很好的殺蟲劑;一株分離自中南美洲地區的放線菌S. costaricanus能有效地控制植物寄生性線蟲(Dicklow, 1993) 

國內已廣泛使用的放線菌蔡十八菌(谷特菌)剋線蟲與害菌
蔡十八菌(谷特菌)為國立中興大學植物病理學系蔡東纂教授研製推出之放線菌,以下摘錄自國立中興大學/農業暨自然資源學院/媒體報導;

  蔡18菌是一種很特殊的放射線菌,最早於30幾年前由美國人發現,證實全世界有此菌,但迄未作深入研究,並不知道有何用途,直到2 6年前才由專門研究線蟲的中興大學植病系教授蔡東纂在新竹縣竹東找到,進一步發現對於線蟲及土壤中的有害菌有相當好效果。

  蔡東纂在興大線蟲實驗室研製出可以配合肥培管理的菌種後,免費提供農民使用,由於開根效果極佳,能提升產量,而備受農民青睞。

  最早使用菌種的農民因種植的西瓜與柑橘,枝葉特別青翠,植株更是健康而有活力,有如正值18歲的青少年,「蔡18菌」因而得名。

  蔡18菌並非有18種菌,而是只有單一的放射線菌,也非外傳發酵後可以釋出18種胺基酸,經過蔡東纂檢驗,有用的胺基酸有17種之多。

  蔡18菌所以神奇,在於國內柑橘遭逢世界性的裾腐病與根腐病,相當嚴重,整株開始枯黃,果農以為得到黃龍病,不是砍掉就是幫果樹吊點滴,但都沒效果,沒想到蔡18菌成救星。

  蔡18菌救治東勢、豐原一帶柑橘奇效,經本報披露後,知名度大增,除柑橘之外,包括葡萄、甜柿、梨、枇杷等果樹,甚至蔬菜、花卉等農作物都有成效,前往興大索取蔡18菌的農民絡繹於途,蔡東纂並有1天接到超過400通電話的盛況。 

       另外,弗蘭克氏菌屬(Frankia)是與非豆科植物共生形成根瘸並能固定大氣氮的放線菌。弗蘭克氏根瘤放線菌能夠誘導大範圍的放線菌根植物產生根瘤、結瘤固氮,促進植物自身的生長,並增強土壤肥力。這類放線菌與200多個樹種具有共生結瘤固氮的能力,是陸地生態系統中有機氮輸入的主要貢獻者之一,在自然界氮素循環和生態平衡中起着重要作用。有些共生固氮樹種被作爲貧瘠土壤上的先鋒樹種,用於防風和治沙。

    然而,也有少數放線菌對人、動物或植物是致病的,雖然其致病性與真菌和細菌相比是微不足道,但認識它們對於臨床鑒定和診斷同樣是重要。除了少數放線菌會引起動物、植物和人類疾病外,我們今天認識的大部分放線菌對人類都沒有害處。應該特別強調的是,放線菌對維護人類健康的貢獻比其他微生物都要大。目前在我們治病用的抗生素中,有
70%是用放線菌生産的。

參考資料
1. McMaster University, http://fhs.mcmaster.ca/ 
2. Instytut Immunologii i Terapii Doświadczalnej .www2.iitd.pan.wroc.pl/
3.微生物館_中國科普博覽
4.拮抗性放線菌的發展與應用;南台科技大學知識分享eshare.stust.edu.tw/
5.St. Francis Xavier University, .stfx.ca/about/
6.土壤放線菌與忌避植物於番石榴病害防治之應用-高雄區農業改良場研究彙報 第20卷第2Research Bulletin of KDARES Vol.20(2)
7.國立中興大學/農業暨自然資源學院/媒體報導

回應
減低蔬菜硝酸鹽與不用農藥的液菌肥生產設備


減低蔬菜硝酸鹽與農用生物製劑農場增殖型發酵槽已申請專利,在農場以最有效的科學方法及低成本製作可降低蔬菜硝酸鹽之液肥及可將生物製劑有效的增殖;如蘇力菌、枯草桿菌、放線菌(包括谷特菌)、木黴屬、蟲生真菌(黑殭菌、綠殭菌、白殭菌)等皆可在農場低成本有效的培養增殖以代替農藥的使用,或減低有機農場病蟲害防治的成本,並可降低蔬菜硝酸鹽含量生產安心高品質的蔬菜。

以最經濟、低成本提供農場設置。
關鍵字
    沒有新回應!