调制烟叶上的细菌几乎只是由杆菌属的革兰氏阳性菌组成( > 95 %) ,尽管有些情况下可以鉴定出欧文氏菌。对低糖型的白肋烟、高糖型的烤烟以及香料烟上的细菌总数进行了研究。每个数值为 50 批不同等级和产地的样品的平均值。白肋烟和香料烟的细菌数在地理来源上很少差异 ,平均分别为 3 ×10 5和 3 ×10 3 CFU/ g.不同国家之间 ,烤烟的细菌数差异较大 ,差异在 1 ×10 4~1 ×10 5 CFU/ g 之间。
在所研究的烟叶中短小芽孢杆菌似乎是占优势的菌种 ,其相对分布量占整个杆菌群体的 38 %~75 %.另外 3 个菌种 :枯草杆菌、巨芽孢杆菌、地衣型芽孢杆菌 ,出现频率也较高 ,其比例因烟草类型不同而有很大变化。其它菌种还有 :短杆菌、环状芽孢杆菌、强固芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌和凝固芽孢杆菌。
干烟叶上杆菌的优势可以由它们形成抗性孢子的能力来解释 ,这种能力使它们能在采后烟叶加工的连续加热处理和干燥后生存下来。对烟叶上细菌细胞的生理学研究表明 ,在标准的烟叶储藏条件下大多数菌群都是休眠的。
2与仓储烟草有关的苏云金芽孢杆菌的分离和鉴定
检测和分离 Bt 菌株需要很多技术。利用醋酸盐选择技术 ,从 16 个国家的复烤厂和仓库中共筛选出 80个干烟叶样品。从 27 %的样品中共分离出 108 个 Bt菌株。
依据前面所提到的晶体形态学、晶体蛋白鉴定(SDS - PAGE 和蛋白质印迹分析) 和以 PCR 为基础的DNA 分析/ 基因测序 ( Kaelin 等 ,未发表) ,可以将烟草上的分离物分为 3 个主要亚组 : ①Cry Ⅰ,与鳞翅目昆虫有特定关系的菌株(15 %) ; ②Cry Ⅱ,与鳞翅目/ 双翅目昆虫有特定关系的菌株 (19 %) ; ③Cry Ⅲ,与鞘翅目昆虫有特定关系的菌株(66 %) .利用 Laemmli 的非连续缓冲系统在 SDS - 聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS - PAGE) 上将 Cry 蛋白质分离。然后将它们转移到一个膜上 ,在这里可以利用与一个灵敏检测系统共轭的适当抗体对它们进行鉴定。这个系统能在粗制或部分纯化的生物提取物中分离和鉴定特定蛋白质。然后利用密度计量法对凝胶或印迹上的蛋白质进行定量。
对 SDS - PAGE 和蛋白质印迹图获得的结果 ,利用多聚酶链式反应(PCR) 技术进行了证明。利用 PCR 探针检测特定苏云金芽孢杆菌 DNA 目标序列。寡聚核苷酸引物是根据与已知菌株如 Btt 同源的序列设计的。
3烟草甲虫杀虫活力的鉴定
烟草 Bt 分离物杀虫活力与典型菌株Btt 的同源蛋白质和 DNA 的关系。结果表明 ,Bt 野生型菌株在很多情况下与 Btt 都具有同样的形态、生化和分子标记物 ,因此它们的差别只是在对烟草甲虫有效活力方面稍有不同。这已被*近的 Bt 基因测序项目的结果所证明 ,Pavia 大学已经提供了这些分离物与Btt 的同源程度的资料 ( Kaelin 等 ,未发表) .这种活性的提高并不令人惊讶 ,因为大多数野生型 Bt 分离物都产生具有不同表达水平和不同基因复制数的复合毒性蛋白质 ,它们之间以及与孢子之间常常具有协同作用。
实验室生物测定得到的死亡率和 LD50 数据(Kaelin 等 ,未发表) 表明 ,83 %的*大死亡率的有效剂量在 5~10μg/ mg 饲料的范围。如前所述 ,这些活性与主要的商品鞘翅目致病型 Btt 的活性进行了比较 ,展现出好的前景 ,而且这里观察到的死亡率可能有所低估 ,因为在食入 Bt 后不久烟草甲虫停止进食。用新的商业性鞘翅目致病产物获得的*新结果 ,显示出以较低剂量获得较高活性的可能性(Kaelin 等 ,未发表) .
4结果总结
①菌株发现 :分离和鉴定出 108 种与仓储烟草生境有关的分离物 ( Kaelin 等 ,1994. Appl. Env. Microbi2 ol. ) ; ②生物分析方法开发 :已经掌握了分析烟草中 Bt产物的生物化学和分子学方法 ; ③27 %的烟草样品含有 Bt ,即 Bt 是仓储烟草中自然存在的一种微生物 ; ④83 %的烟草甲虫死亡率可以用从仓储烟草中分离的 Bt菌株获得 ,即 Bt 有防治烟草甲虫的潜力。
结论
近几年在 Philip Morris 欧洲实验室进行的微生物研究表明 ,干烟叶上的绝大多数微生物是杆菌属细菌 ,短小芽孢杆菌为优势种。*近 ,我们从 16 个国家的Philip Morris 公司仓库和复烤厂收集的 27 %的烟叶和烟末样品中 ,分离和鉴定出昆虫防治剂苏云金芽孢杆菌的菌株。研究结果表明 ,Bt 及其 ICP 是仓储烟叶的环境中自然产生的。
此外 ,一些与干烟叶有关的 Bt 分离物表现出对烟草甲虫幼虫的杀虫活性 ,表明 Bt 防治剂在保护收获后烟叶方面有利用潜力。尽管其他研究者近期已报道在利用 Btt 产品防治仓储烟草害虫方面取得一些成功 ,但我们将继续对烟草的外围物进行筛选 ,以找出新的对烟草甲虫更有效的分离物。实验室生物测定试验将包括常规和工业化的鞘翅目 Bt 分离物的筛选 ,这些分离物可由大学和工业的研究合作者提供。我们的长期研究目标是鉴定 Bt 双重防治剂(有效防治烟草甲虫和烟草粉螟) ,这将有助于烟草业成功地实施低成本、高效和安全的虫害防治计划。