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摘要 目前，微生物挥发性物质的研究已成为一个研究的热点。对微生物挥发性物质的研究进展进行了阐述，以期为新型农药的使用和开发提供思路。
关键词 微生物；挥发性物质；研究现状
中图分类号 S476 文献标识码A文章编号 1007-5739（2008）23-0172-02
近年来，国内外学者对挥发性物质的研究大多集中在植物方面[1，2]。由于大多数这类物质具有抗菌和杀虫生物活性，其可直接应用于病虫害的生物防治，而这些物质被称为植物源农药[3]。由此推断，本身具有生防作用的微生物其所分泌的挥发性物质可能也具有植物挥发性物质的这些特性。
1植物挥发性物质的研究现状
昆虫取食、机械损伤、化学因子、病原菌侵染均能造成植物某些挥发性组分的大量释放[4，5]，它们可能是一种直接阻止病原扩展和昆虫取食的化学防御因子，也可能作为报警信号（warning signa1）参与植物通讯，或作为捕食者的引导信号（guiding cue），还可以作为植食性昆虫或病原菌的拒食素（deterrent）。植物挥发性物质（volatile organic compo-unds，VOCs）包括：碳氢化合物（如烃、萜烯）及其含氧化合物（如醇、醛、酮、酸、酯、内酯、醚、酚等）。大致分为脂肪酸衍生物、芳香族化合物、单萜和倍半萜类，也包含一些含氮（吲哚）及含硫（大蒜素）的化合物。
2 微生物挥发性物质的研究现状
2.1国内研究进展
随着收集方法、检测手段、生物活性检测体系的完善和分析手段的提高，对微生物挥发性物质的深入研究成为可能。目前，有关这方面的研究国内外尚不多。国内也只是最近2~3年内有个别浅显的报道，只是简单研究了挥发性物质对某一种病原菌的抑制作用及其成分的简单分析，但都未对其生物活性和成分作进一步的深入研究。陈华等[6]（2008）对枯草芽孢杆菌JA研究中发现，该菌产生的挥发性物质对灰霉病菌孢子和菌丝生长有抑制作用，吴艳等[7]（2007）报道了1株组合Bacillus sp. CL-8产生的挥发性物质对立枯丝核菌的抑制作用，揭示了菌代谢过程中所产生的挥发性抑菌物质与抑菌粗蛋白协同抗病的机制，同时说明了挥发性抑菌物质也是参与其在田间发挥抗病作用的重要成分。但他们都未对其有效成分和结构做进一步研究。郭华等[8]（2005）采用蒸馏-萃取装置提取环棱褐孔菌的挥发性物质，并采用气相色谱-质谱联用技术（GC/MS）对其成分进行了分离鉴定。刘高强等[9]（2007）利用顶空气相色谱-质谱联用法对灵芝发酵物中的挥发性物质的组分进行了研究。
2.2国外研究进展
国外对微生物挥发性物质的研究比较早，Schller et al.[10]（2002）采用气相色谱-质谱联用技术，分析了26种放线菌产生的挥发性物质，53种化合物归为萜类化合物，其中18种被鉴定。其中包括烷烃、烯烃、乙醇、酯类、丙酮、丁醇、乙酸、六化物和土味素等。先前，在温室和大田条件下，植物促生菌可诱发植物抗细菌、真菌和病毒病原菌的系统抗性的报道，但对微生物挥发性物质调节植物生长发育和诱导植物对植物病害的系统抗性的报道相对很少[11]。Ryu et al.[12]（2003）报道了细菌产生的挥发性物质2，3-丁二醇和乙酰甲基原醇能促进拟南芥的生长，表明挥发性物质可作为参与调节植物与微生物互作的信号分子。Ryu et al.[13]（2005）首次报道了枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌产生的挥发性物质诱导拟南芥产生对番茄软腐病的抗性，试验中用2，3-丁二醇缺陷突变菌株证明了挥发性物质的诱导抗病性作用，并且明确了挥发性物质所诱发的抗性的传导途径是依赖于乙烯的，而非依赖于水杨酸和茉莉酸途径。Farag et al.[14]（2006） 采用顶空固相微萃取并结合交气相色谱-质谱联用技术，研究了芽孢杆菌株GB03和IN937a的挥发性物质2，3-丁二醇和乙酰甲基原醇对拟南芥的促生长作用，揭示了支链乙醇可以作为2，3-丁二醇的替代物，成为一种新型的有前景的诱导植物的系统抗性的诱导剂或激发子。
Bhaskar et al.（2005）报道了1株枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的挥发性物质，在平板对峙培养中对6种病原真菌的拮抗作用，能引起菌丝和孢子结构方面的畸形，而且挥发性物质的拮抗作用比扩散性物质的作用要大。Fernando et al.[15]（2005）首次对细菌的挥发性物质的鉴定和生防作用进行了报道，从芥花和大豆中分离到1株细菌，体外和土壤试验发现，其产生的挥发性物质能抑制菌核和囊孢子的萌发及核盘菌菌丝的生长，其中对囊孢子的抑制率达到54%~90%。随后对挥发性物质进行了分离鉴定，结果表明挥发性物质包括醛类、醇类、酮类和硫化物。在分离的23种物质中有6种抑制菌丝生长和菌核的生成，这6类物质为苯丙噻唑、环己醇、癸醛、二甲基三硫化物、2-乙基-1-己醇和壬醛。Kai et al.[16]（2007）采用气相色谱-质谱联用技术（GC/MS）对不同细菌的挥发性物质进行了研究，结果表明不同细菌能产生1~30种挥发性化合物，而且大多数化合物是特有的。
3结语
综合上述国内外学者对微生物挥发性物质的研究，研究的对象包括细菌、放线菌和真菌。其中对细菌的报道占大多数，包括芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、假单胞杆菌等，这些细菌分离自土壤、植物体表以及灌木丛，而分离自植物体内的内生菌，目前国内外还没有相关的报道。内生菌由于与其宿主植物长期共同生活，获得了某些相关基因的直接传递，因而具备了相同次级代谢产物的生物合成途径，能够产生宿主植物所产生的某些杀虫、抗菌以及促进植物生长活性成分，而这些有效成分可来自于内生菌所产生的挥发性物质。这样，植物源农药的有效成分就可望利用它们的某些内生菌来工业化生产，从而有效解决植物源农药生产原料问题、规模化生产问题及制剂现代化等问题，为我国植物源农药的广泛使用和农业生产的无公害化做出实质性贡献。
4参考文献
[1] 张薇，程政红，刘云国，等.植物挥发性物质成分分析及抑菌作用研究[J].生态环境，2007，l6（3）：1455-1459.
[2] GEIR KK，MARIE B，SVERRE K，et al.Discrepancy in laboratory and field attraction of apple fruit moth Argyresthia conjugella to host plant volatiles[J].Physiological Entomology，2008，33（1）：1-6.
[3] 何培青，柳春燕，郝林华，等.植物挥发性物质与植物抗病防御反应[J].植物生理学通讯，2005，41（1）：105-110.
[4] DE MORAES CM，LEWIS WJP，PARE W，et a1.Herbivore-infested plants selectively attact parasitoids[J].Nature，1998（393）：570-573.
[5] OBARA N，HASEGAWA M，KODAMA O.Induced volatiles in elicitor-treated and rice blast fungus-inoculated rice leaves[J].Biosci Biotechnol Biochem，2002，66（12）：2549-2559.
[6] 陈华，郑之明，余增亮.枯草芽孢杆菌JA脂肽类及挥发性物质抑菌效应的研究[J].微生物学通报，2008，35（1）：11-14.
[7] 吴艳，闫豫君，赵思峰.组合芽孢杆菌抑菌物质特性及其抑菌效果研究[J].西北农学报，2007，16（5）：266-270.
[8] 郭华，侯冬岩，回瑞华，等.环棱褐孔菌挥发性化学成分的分析[J].鞍山师范学院学报，2005，7（6）：49-51.
[9] 刘高强，王晓玲.顶空气相色谱-质谱联用法分析灵芝发酵物中的挥发性物质[J].菌物学报，2007，26（3）：389-395.
[10] BHASKAR C，ANITA P.LOK MS. Diffusible and volatile compounds produced by an antagonistic Bacillus subtilis strain cause structural deformations in pathogenic fungi in vitro[J]. Mycological Research，2005（160）：75-78.
[11] ZEHNDER GW，YAO C，MURPHY JF，et al.Induction of resistance in tomato against cucumber mosaic virus by plant growth-promoting rhizobacteria[J].Biol Control，2002（45）：127-137.
[12] RYU CM，FARAG MA，HU CH.et al.Bacterial volatiles promote growth in Arabidopsis[J].Proc Natl Acad Sci USA，2003，100（14）：4927-4932.
[13] RYU CM，FARAG MA，HU CH.et al.Bacterial volatiles induce syste-mic resistance in Arabidopsis[J].Plant Physiol，2005（134）：1017-1026.
[14] FARAG MA，RYU CM，SUMNER LW.et al.GC-MS SPME profi-ling of rhizobacterial volatiles reveals prospective inducers of growth promotion and induced systemic resistance in plants[J].Phytochemistry，2006，67（20）：2262-2268.
[15] FERNANDO WG，RAMARATHNAM R，KRISHNAMOORTHY AS，et al.Savchuk SC.Identification and use of potential bacterial organic antifungal volatiles in biocontrol[J].Soil Biol Biochem，2005（37）：955-964.
[16] KAI M，EFFMERT U，BERG G，et al.Volatiles of bacterial antagonists inhibit mycelial growth of the plant pathogen Rhizoctonia solani[J].Arch Microbiol，2007，187（5）：351-360.
关键词 微生物；挥发性物质；研究现状
中图分类号 S476 文献标识码A文章编号 1007-5739（2008）23-0172-02
近年来，国内外学者对挥发性物质的研究大多集中在植物方面[1，2]。由于大多数这类物质具有抗菌和杀虫生物活性，其可直接应用于病虫害的生物防治，而这些物质被称为植物源农药[3]。由此推断，本身具有生防作用的微生物其所分泌的挥发性物质可能也具有植物挥发性物质的这些特性。
1植物挥发性物质的研究现状
昆虫取食、机械损伤、化学因子、病原菌侵染均能造成植物某些挥发性组分的大量释放[4，5]，它们可能是一种直接阻止病原扩展和昆虫取食的化学防御因子，也可能作为报警信号（warning signa1）参与植物通讯，或作为捕食者的引导信号（guiding cue），还可以作为植食性昆虫或病原菌的拒食素（deterrent）。植物挥发性物质（volatile organic compo-unds，VOCs）包括：碳氢化合物（如烃、萜烯）及其含氧化合物（如醇、醛、酮、酸、酯、内酯、醚、酚等）。大致分为脂肪酸衍生物、芳香族化合物、单萜和倍半萜类，也包含一些含氮（吲哚）及含硫（大蒜素）的化合物。
2 微生物挥发性物质的研究现状
2.1国内研究进展
随着收集方法、检测手段、生物活性检测体系的完善和分析手段的提高，对微生物挥发性物质的深入研究成为可能。目前，有关这方面的研究国内外尚不多。国内也只是最近2~3年内有个别浅显的报道，只是简单研究了挥发性物质对某一种病原菌的抑制作用及其成分的简单分析，但都未对其生物活性和成分作进一步的深入研究。陈华等[6]（2008）对枯草芽孢杆菌JA研究中发现，该菌产生的挥发性物质对灰霉病菌孢子和菌丝生长有抑制作用，吴艳等[7]（2007）报道了1株组合Bacillus sp. CL-8产生的挥发性物质对立枯丝核菌的抑制作用，揭示了菌代谢过程中所产生的挥发性抑菌物质与抑菌粗蛋白协同抗病的机制，同时说明了挥发性抑菌物质也是参与其在田间发挥抗病作用的重要成分。但他们都未对其有效成分和结构做进一步研究。郭华等[8]（2005）采用蒸馏-萃取装置提取环棱褐孔菌的挥发性物质，并采用气相色谱-质谱联用技术（GC/MS）对其成分进行了分离鉴定。刘高强等[9]（2007）利用顶空气相色谱-质谱联用法对灵芝发酵物中的挥发性物质的组分进行了研究。
2.2国外研究进展
国外对微生物挥发性物质的研究比较早，Schller et al.[10]（2002）采用气相色谱-质谱联用技术，分析了26种放线菌产生的挥发性物质，53种化合物归为萜类化合物，其中18种被鉴定。其中包括烷烃、烯烃、乙醇、酯类、丙酮、丁醇、乙酸、六化物和土味素等。先前，在温室和大田条件下，植物促生菌可诱发植物抗细菌、真菌和病毒病原菌的系统抗性的报道，但对微生物挥发性物质调节植物生长发育和诱导植物对植物病害的系统抗性的报道相对很少[11]。Ryu et al.[12]（2003）报道了细菌产生的挥发性物质2，3-丁二醇和乙酰甲基原醇能促进拟南芥的生长，表明挥发性物质可作为参与调节植物与微生物互作的信号分子。Ryu et al.[13]（2005）首次报道了枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌产生的挥发性物质诱导拟南芥产生对番茄软腐病的抗性，试验中用2，3-丁二醇缺陷突变菌株证明了挥发性物质的诱导抗病性作用，并且明确了挥发性物质所诱发的抗性的传导途径是依赖于乙烯的，而非依赖于水杨酸和茉莉酸途径。Farag et al.[14]（2006） 采用顶空固相微萃取并结合交气相色谱-质谱联用技术，研究了芽孢杆菌株GB03和IN937a的挥发性物质2，3-丁二醇和乙酰甲基原醇对拟南芥的促生长作用，揭示了支链乙醇可以作为2，3-丁二醇的替代物，成为一种新型的有前景的诱导植物的系统抗性的诱导剂或激发子。
Bhaskar et al.（2005）报道了1株枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的挥发性物质，在平板对峙培养中对6种病原真菌的拮抗作用，能引起菌丝和孢子结构方面的畸形，而且挥发性物质的拮抗作用比扩散性物质的作用要大。Fernando et al.[15]（2005）首次对细菌的挥发性物质的鉴定和生防作用进行了报道，从芥花和大豆中分离到1株细菌，体外和土壤试验发现，其产生的挥发性物质能抑制菌核和囊孢子的萌发及核盘菌菌丝的生长，其中对囊孢子的抑制率达到54%~90%。随后对挥发性物质进行了分离鉴定，结果表明挥发性物质包括醛类、醇类、酮类和硫化物。在分离的23种物质中有6种抑制菌丝生长和菌核的生成，这6类物质为苯丙噻唑、环己醇、癸醛、二甲基三硫化物、2-乙基-1-己醇和壬醛。Kai et al.[16]（2007）采用气相色谱-质谱联用技术（GC/MS）对不同细菌的挥发性物质进行了研究，结果表明不同细菌能产生1~30种挥发性化合物，而且大多数化合物是特有的。
3结语
综合上述国内外学者对微生物挥发性物质的研究，研究的对象包括细菌、放线菌和真菌。其中对细菌的报道占大多数，包括芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、假单胞杆菌等，这些细菌分离自土壤、植物体表以及灌木丛，而分离自植物体内的内生菌，目前国内外还没有相关的报道。内生菌由于与其宿主植物长期共同生活，获得了某些相关基因的直接传递，因而具备了相同次级代谢产物的生物合成途径，能够产生宿主植物所产生的某些杀虫、抗菌以及促进植物生长活性成分，而这些有效成分可来自于内生菌所产生的挥发性物质。这样，植物源农药的有效成分就可望利用它们的某些内生菌来工业化生产，从而有效解决植物源农药生产原料问题、规模化生产问题及制剂现代化等问题，为我国植物源农药的广泛使用和农业生产的无公害化做出实质性贡献。
4参考文献
[1] 张薇，程政红，刘云国，等.植物挥发性物质成分分析及抑菌作用研究[J].生态环境，2007，l6（3）：1455-1459.
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[3] 何培青，柳春燕，郝林华，等.植物挥发性物质与植物抗病防御反应[J].植物生理学通讯，2005，41（1）：105-110.
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[5] OBARA N，HASEGAWA M，KODAMA O.Induced volatiles in elicitor-treated and rice blast fungus-inoculated rice leaves[J].Biosci Biotechnol Biochem，2002，66（12）：2549-2559.
[6] 陈华，郑之明，余增亮.枯草芽孢杆菌JA脂肽类及挥发性物质抑菌效应的研究[J].微生物学通报，2008，35（1）：11-14.
[7] 吴艳，闫豫君，赵思峰.组合芽孢杆菌抑菌物质特性及其抑菌效果研究[J].西北农学报，2007，16（5）：266-270.
[8] 郭华，侯冬岩，回瑞华，等.环棱褐孔菌挥发性化学成分的分析[J].鞍山师范学院学报，2005，7（6）：49-51.
[9] 刘高强，王晓玲.顶空气相色谱-质谱联用法分析灵芝发酵物中的挥发性物质[J].菌物学报，2007，26（3）：389-395.
[10] BHASKAR C，ANITA P.LOK MS. Diffusible and volatile compounds produced by an antagonistic Bacillus subtilis strain cause structural deformations in pathogenic fungi in vitro[J]. Mycological Research，2005（160）：75-78.
[11] ZEHNDER GW，YAO C，MURPHY JF，et al.Induction of resistance in tomato against cucumber mosaic virus by plant growth-promoting rhizobacteria[J].Biol Control，2002（45）：127-137.
[12] RYU CM，FARAG MA，HU CH.et al.Bacterial volatiles promote growth in Arabidopsis[J].Proc Natl Acad Sci USA，2003，100（14）：4927-4932.
[13] RYU CM，FARAG MA，HU CH.et al.Bacterial volatiles induce syste-mic resistance in Arabidopsis[J].Plant Physiol，2005（134）：1017-1026.
[14] FARAG MA，RYU CM，SUMNER LW.et al.GC-MS SPME profi-ling of rhizobacterial volatiles reveals prospective inducers of growth promotion and induced systemic resistance in plants[J].Phytochemistry，2006，67（20）：2262-2268.
[15] FERNANDO WG，RAMARATHNAM R，KRISHNAMOORTHY AS，et al.Savchuk SC.Identification and use of potential bacterial organic antifungal volatiles in biocontrol[J].Soil Biol Biochem，2005（37）：955-964.
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