[发明专利]色杆菌生物活性成份与代谢物

说明书

技术领域

本发明公开了用于防治有害生物的源自色杆菌属(Chromobacterium)的生物活性成分和代谢物，特别是Chromobacterium substugae培养物，以及它们用于防治有害生物(pest)的方法。

背景技术

天然产物是由微生物、植物和其它生物产生的物质。微生物天然产物提供了丰富的化学多样性来源，并且将天然产物用于医药目的已有悠久的历史。虽然着重于用于人类治疗的天然产物(其中50%以上来自天然产物)，但仅有11%的农药来自天然来源。然而，天然产物农药可能在传统农场和有机农场中发挥防治有害生物的重要作用。微生物(细菌、放线菌和真菌)产生的次生代谢物提供新化合物，其可单独使用或与已知化合物联合使用，以有效防治昆虫类有害生物并减少产生耐药性的风险。有许多公知的成功用作农业杀虫剂的微生物天然产物的实例(Thompson等人,2000;Arena等人,1995;Krieg等人1983)。

微生物农药的开发始于纯培养物中微生物的分离。然后，使用体外试验、体内试验或在温室或田野中的中试规模试验有效进行波谱筛选。同时，对微生物产生的活性化合物进行分离和鉴定。对于微生物农药的商品化，需通过在工业规模下发酵以经济地生产微生物，并与生物相容且批准的添加剂配制以提高药效并将在田野条件下的施用容易性和储存稳定性增至最大。

随着农民期待扩大他们的杀虫剂范围并随着在市场上出现新的微生物产品，在新旧杀虫剂间存在各种相互作用的可能性。目前经常使用2种或更多种杀虫剂的组合，将其同时或按序施加到单一作物上。为解决这些问题，科学家已使用外用和饲喂的方法来检验油类农药、真菌农药和化学农药对有害生物和益虫的相互作用(例如参见Chalvet-Monfray,Sabatier等人；Meunier,Carubel等人1999；Hummelbrunner和Isman2001；Wirth,Jiannino等人2004；Farenhorst,Knols等人2010；Shapiro-Ilan,Cottrell等人2011等)。但目前尚未对所有的相互作用进行研究。

色杆菌属

β-色杆菌菌株(即Chromobacterium substugae)对许多昆虫表现出杀虫活性(Martin,Blackburn等人2004；Martin2004；Martin,Gundersen-Rindal等人2007；Martin,Hirose等人2007;Martin,Shropshire等人2007)。作用模式表现为拒食素和毒素活性的结合，在亚致死剂量下观察到饲喂抑制(feeding inhibition)(Martin,Gundersen-Rindal等人2007)。具体而言，已发现Chromobacterium substugae有效防治科罗拉多马铃薯甲虫(Leptinotarse decemlineata)成虫、西部玉米根虫(Diabrotica virgifera)成虫、南方玉米根虫(Diabrotica undecimpunctata)成虫和幼虫、小蜂房甲虫(Aethina tumida)幼虫、小菜蛾(Plutella xyllostella)幼虫、甘薯粉虱(Bernisia tabaci)成虫和幼虫以及南绿椿象(Nezara viridula)成虫。

自Martin及其同事发现Chromobacterium substugae以来，至少已分离和表征出三个色杆菌的新物种；Young等人(2008)自台湾泉水样本中分离出一个新的色杆菌物种(C.aquaticum)，而Kampfer等人(2009)也自马来西亚收集的环境样本中分离出二个物种(C.piscinae和C.pseudoviolaceum)。

色杆菌属的次生代谢物

在所有已知的色杆菌物种中，对于紫色色杆菌(C.violaceum)有最多的研究，关于色杆菌产生的次生代谢物的公布信息仅基于对紫色色杆菌的研究。Durán和Menck(2001)已就紫色色杆菌(来自土壤和水中的革兰阴性腐生生物)的药理和工业前景发表了综述。此物种通常被认为对人类无致病性，但作为机会致病菌，其偶而在人类和动物中成为败血症和致命感染的病原体。已知紫色色杆菌产生一种紫色色素(紫色杆菌素)，其是通过在氧的存在下使2个L-色氨酸分子稠和而生成(Hoshino等人,1987;Ryan和Drennan;2009)。紫色杆菌素的生物合成受到群体感应(quorum-sensing)的调节，所述群体感应是一种在革兰氏阴性菌中调节各种其它次级代谢途径的常见机制(McClean等人，1997)。