全 文 ：第 32卷 第 4期 生 态 科 学 32(4): 469-473
2013年 7月 Ecological Science July. 2013
收稿日期：2012-06-15收稿，2012-12-10接受
基金项目：国家自然科学基金项目(21102049), 广东省科技计划项目(2009B080701047)。
作者简介：陈敏(1967—)，女，硕士，高级实验师，从事化学生态学及天然产物化学研究。E-mail: chenmin@scau.edu.cn
*通讯作者：曾任森，E-mail: rszeng@scau.edu.cn

陈敏，王瑞龙，曾任森. 大孔树脂提取链霉菌 4903菌株除草活性物质的研究[J]. 生态科学, 2013, 32(4): 469-473.
CHEN Min, WANG Rui-long, ZENG Ren-sen. Study on extraction of herbicidal substances from Streptomyces sp. 4903 with
macroporous resins[J]. Ecological Science, 2013, 32(4): 469-473.

大孔树脂提取链霉菌 4903菌株除草活性物质的研究
陈敏 1,2,3，王瑞龙 2,3，曾任森 2,3*
1. 华南农业大学公共基础课实验教学中心, 广州 510642
2. 华南农业大学农业部华南热带农业环境重点实验室, 广州 510642
3. 华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，广州 510642

【摘要】化感活性物质的提取方法是研究化感作用的重要步骤，对化感链霉菌 4903 的前期研究证明其具有抑菌及除草活性。
本文选用了 4种大孔吸附树脂 (X-5, NKA-II, AB-8和 HP-20)对化感链霉菌 4903发酵液的除草活性物质进行提取。实验结果显
示：树脂 AB-8 对链霉菌 4903 菌株发酵液除草活性成分具有较好的吸附性能和较易被解吸的特性，树脂 AB-8 对链霉菌 4903
菌株发酵液的静态吸附量约可达到树脂体积的 7倍。用树脂 2-3倍体积的 80%乙醇溶液则可以把吸附的除草活性物质全部从树
脂中解吸出来。AB-8适合用于链霉菌 4903菌株发酵液除草活性物质的提取和纯化。
关键词：大孔吸附树脂；除草活性；AB-8 树脂；链霉菌 4903
doi:10.3969/j.issn.1008-8873.2013.04.010 中图分类号：TQ424.3 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2013)04-469-05
Study on extraction of herbicidal substances from Streptomyces sp. 4903 with
macroporous resins

CHEN Min1,2,3, WANG Rui-long2,3 , ZENG Ren-sen2,3*

1. Center of Experimental Teaching for Common Basic Courses, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
2. Ministry of Agriculture Key Laboratory of Tropical Agro-environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,
China
3. State Key Laboratory of Conservation and Utilization of Subtropical Agro-bioresources, South China Agricultural University,
Guangzhou 510642, China

Abstract: Isolation of allelochemicals is an important step to study allelopathy. Our previous work demonstrated that Streptomyces
strain 4903 showed allelopathic effects on both plants and plant fungal pathogens. In this study four macroporous resins (X-5, NKA-II,
AB-8 and HP-20) were used to collect herbicidal substances from fermentation broth of Streptomyces strain 4903. Among the four resins,
AB-8 macroporous resin had the highest adsorption capacity for herbicidal compounds from the fermentation broth. The static saturation
adsorption capacity was 7 times that of resin volume. The optimal eluant eluted herbicidal compounds of Streptomyces strain 4903 from
AB-8 resin was 80% (v/v) ethanol–water. All herbicidal compounds of Streptomyces strain 4903 were able to be desorbed by 2-3 times
that of its resin volume. The AB-8 resin can be used for extraction and purification of herbicidal compounds from fermentation broth of
Streptomyces strain 4903.

Key words: macroporous adsorption resin; herbicidal substances; AB-8 resin; Streptomyces strain 4903
生 态 科 学 Ecological Science 32卷 470
1 前言(Introduction)

在微生物次级代谢产物研究中，菌株一般要经
过液体深层发酵来产生目标化合物。对于发酵液中
活性成分的提取，可以采用溶媒萃取，但溶媒萃取
需要大量互不相容的溶剂，萃取过程中由于相分离
不完全而产生乳化现象[1]，定量分析回收率低[2]，
萃取时间长，消耗溶剂量大[3]，不易实现自动化等
缺陷。大孔吸附树脂是一种具有交联网状内部结构
的珠状分子结构，具有吸附容量大、吸附速度快、
选择性好、再生处理简单、用少量树脂就可以处理
大量发酵液[4-7]等优点，而且在提取的同时也有一定
的纯化作用[8]。固相萃取通常能够选用适当的吸附
填料，特异性或非特异性的从水溶液中吸附脂溶性
的化合物[9,10]，由于目前绝大多数来源于微生物的
次级代谢产物均为极性中等物质，因此该方法有着
广泛的应用前景。
从本实验室已筛选获得的具有抑菌及除草活性
的放线菌中，选择了一株对稻田主要杂草稗草
(Echinochloa crusgalli)具备强烈抑制作用的链霉菌
(Streptomyces)4903菌株，以它的发酵液为原料来研
究不同极性的大孔吸附树脂填料对该菌株发酵液除
草活性物质的吸附能力，从中筛选最佳的吸附树脂，
并筛选其最佳洗脱剂，为该链霉菌菌株的除草活性
物质的后续分离奠定基础。

2 材料与方法(Materials and methods)

2.1 材料
2.1.1 菌株 从湖南省安乡县安丰乡稻田土样中分离
出的一株 4903 放线菌，经鉴定为链霉菌属
(Streptomyces)。
2.1.2 受体植物 稗草(Echinochloa crusgalli) 从华
南农业大学校园内实验农场中的水稻田中采集。
2.1.3培养基
高氏一号培养基。
发酵种子培养基(w)：每升水含黄豆饼粉 2％、
玉米粉 200 mg•L-1、葡萄糖 100 mg•L-1、氯化钠 25
mg•L-1、蛋白胨 30 mg•L-1、碳酸钙 20 mg•L-1，pH
为 7.2-7.4。
发酵培养基：每升水含玉米粉400 mg•L-1、葡萄
糖100 mg•L-1、氯化钠25 mg•L-1、蛋白胨30 mg•L-1、
碳酸钙20 mg•L-1，FeSO4•7H2O 0.01 mg•L-1，
MgSO4•7H2O 0.3 mg•L-1，磷酸氢二钾0.5 mg•L-1，pH
7.2-7.4。
2.1.4 吸附材料 大孔吸附树脂NKA-II、AB-8和
NKA-II树脂为南开大学树脂厂生产，HP-20为北京绿
百草公司。其它化学试剂均为分析纯。

2.2 方法
2.2.1 液体种子培养
接一环生长良好的斜面培养物至装有 100 mL
种子培养基的 500 mL三角瓶, 30℃、180 r/min振荡
培养 2 d。
2.2.2 发酵条件及发酵产物处理
取液体种子培养液 10 mL接种于装有 100 mL
发酵液的 500 mL三角瓶中, 在 30℃、180 r/min的
恒温摇床中振荡培养 5 d 后, 用布氏漏斗减压抽滤
得发酵液和菌丝, 发酵液用于后续实验。
2.2.3 除草活性测定
植物种子的准备：将受体植物种子倒入一无菌
培养皿内，先用 75%的乙醇浸泡 10 s，倒出乙醇后，
用无菌水清洗 3-4次，再用 0.1%的氯化汞溶液浸泡
消毒 10 min，倒出氯化汞消毒液，再用无菌水清洗
3-4 次，沥干，置于 28℃的生化培养箱（光照 9/d,
H=95%）中培养 2 d，等待种子发芽。
除草活性测定：采用小杯法，在 50 mL小烧杯
底部放一张圆形滤纸片，加入 3 mL待测溶液，夹
取 30 粒刚发芽的种子放在小烧杯的滤纸上，置于
28℃的生化培养箱（光照 9/d, H=95%）中培养 6 d。
然后测量种子幼苗的根长和苗高。
2.2.4 树脂型号的筛选
室温下进行，分别量取四种已处理好的大孔吸
附树脂各 50 mL(湿体积)，分别装载于直径为 15
mm，柱长为 150 mm的吸附柱中，用 5倍柱体积的
量加载发酵液，当柱下端收集的吸附余液明显变清
时，说明发酵液中许多成分被吸附到树脂中，收集
吸附余液；接着用 2倍柱体积的去离子水通过已经
吸附过发酵液的吸附柱，收集水洗脱液；再用 2倍
柱体积的 85%乙醇洗脱吸附柱，收集醇洗脱液，以
4 mL/min的流速通过树脂层。
吸附余液和水洗脱液直接做生测，3 次重复，
以蒸馏水为对照。乙醇洗液先浓缩至干，再用少量
乙醇溶解，然后用水配制为含 1%乙醇的样品溶液，
定容至 50 mL，做生测，以 1%乙醇溶液为对照，3
次重复。
4期 陈敏，等. 大孔树脂提取链霉菌 4903菌株除草活性物质的研究 471
2.2.5 树脂AB-8静态吸附量的测定
准确量取30 mL巳处理好的AB-8树脂，装入具
塞磨口1 000 mL三角瓶中，准确加入树脂体积的1、
3、5、7、9、11倍的发酵液，置于摇床中，转速70 r/min，
28℃恒温振荡8 h，过滤得吸附余液，测定吸附余液
的除草活性，3次重复，以清水为对照。已饱和吸附
的树脂留待后续实验用。
2.2.6 解吸剂的选择
将1.2.5中得到的已饱和吸附的树脂倾出并分成
6份，分别上柱。其中5份（另一份备后续实验用）
先分别用2倍柱体积蒸馏水清洗层析柱，然后分别用
2倍柱体积的20%、40%、60%、80%、100%乙醇溶
液洗脱，分别收集醇洗脱液，减压浓缩至干，用1%
乙醇溶液定容为10 mL, 分别进行除草活性的测定，
3次重复，以1%乙醇水溶液为对照。
2.2.7 解吸量的测定
把1.2.6中备留的一份已经饱和吸附并上柱的树
脂先用2倍柱体积蒸馏水清洗层析柱，然后用别用1、
2、3、4、5倍柱体积的80%的乙醇溶液洗脱，分别收
集醇洗脱液，减压浓缩，用1%乙醇溶液定容为10 mL,
分别进行除草活性的测定，3次重复，以1%乙醇水溶
液为对照。

2.3 统计分析方法
数据以平均值±标准误表示，采用 SPSS11.5
版统计采用软件进行统计分析，使用邓肯氏新复极
差测验法 (Duncans Multiple Range Test, 简称
DMRT法)进行差异显著性检验。

3 结果(Results)

3.1 吸附树脂的筛选
四种不同型号树脂的吸附余液、水洗脱液及醇
洗液的除草活性结果见表 1。
树脂 NKA-II 为极性树脂，用其处理的发酵液
中，其吸附余液和水洗脱液都检测到有除草活性，
其乙醇洗脱液没有除草活性，说明 NKA-II 对化感
活性物质的吸附能力很弱，所吸附的少量化感活性
也很容易被蒸馏水洗脱下来，故其乙醇洗脱液没有
检测到有除草活性。
树脂 HP-20是弱极性吸附树脂，用其处理的发
酵液中，其吸附余液中未检测到有除草活性，说明
其对发酵液中活性物质的吸附能力较强；其水洗脱
液检测到有较弱的除草活性，说明其吸附的活性物
质较容易被水部分洗脱；其乙醇洗脱液也检测到有
除草活性，说明树脂所吸附的化感活性物质能被乙
醇解吸出来。
树脂 X-5为非极性大孔吸附树脂，用其处理的
发酵液中，其吸附余液能检测到较弱的除草活性，
说明树脂 X-5 不能吸附发酵液中全部化感活性物
质；其水洗脱液中未检测到有除草活性成分，说明
X-5 树脂吸附的活性物质较难被水洗脱；其乙醇洗
脱液能检测到有除草活性成分，说明乙醇同样能把
被树脂吸附的活性物质解吸出来。
树脂 AB-8为弱极性大孔吸附树脂，其吸附余液和
水洗脱液均未检测到有活性成分，说明 AB-8能很
好的吸附发酵液中的活性成分，同时又不容易被水
洗脱下来；其乙醇洗脱液检测到很强的除草活性成
分，说明树脂所吸附的活性成分能被乙醇水溶液所
解吸。
由此可见，在四种不同极性的吸附树脂中，树
脂AB-8是化感链霉菌 4903菌株发酵液除草活性物
质的最佳吸附材料。所以后续实验选择树脂 AB-8
做进一步的研究。

表 1 不同树脂吸附链霉菌 4903菌株发酵液后的洗脱液对稗草幼苗生长的影响
Table 1 Effects of eluants of fermentation broth of Streptomyces strain 4903 after absorption by different resins on seedling
growth of E. crusgalli
吸附余液(Filtrate) 水洗脱液(Water eluant) 乙醇洗脱液(Ethanol eluant) 树脂
(Resin) 根长(Root length)
(cm)
苗高(Shoot length)
(cm)
根长(Root length)
(cm)
苗高(Shoot length)
(cm)
根长(Root length)
(cm)
苗高(Shoot length)
(cm)
CK 6.02±0.12a 5.89±0.11a 6.02±0.12a 5.89±0.11a 2.63±0.16a 4.10±0.09a
HP-20 5.88±0.23a 5.77±0.19a 4.71±0.10b 5.83±0.12a 0.61±0.09bc 2.11±0.14c
AB-8 5.90±0.14a 5.80±0.20a 5.70±0.11a 5.80±0.33a 0.12±0.08c 1.98±0.23c
X-5 4.01±0.16b 4.51±0.23b 6.11±0.15a 4.22±0.55b 0.56±0.30bc 3.02±0.08b
NKA-II 2.03±0.21c 3.05±0.09c 2.60±0.21c 3.11±0.33c 2.40±0.41a 4.01±0.22a
同列数据后具有相同字母者表示在 0.05水平上差异不显著（DMRT法）。
(Numbers with different letters within a column refer to a significant difference at the 0.05 levelaccording to Duncan’s multiple range test)
生 态 科 学 Ecological Science 32卷 472

3.2 AB-8树脂的静态吸附量
大孔吸附树脂虽然具有吸附容量大的特点，但
其吸附能力也不可能是无限的。AB-8树脂的静态吸
附量实验生物测定结果见图 1所示。从图 1可以看
出，当链霉菌 4903 菌株发酵液体积为树脂体积的
1-7倍时，树脂 AB-8的吸附余液都没有检测到有除
草活性成分，这说明发酵液中的活性成分能全部被
树脂所吸附；但当发酵液体积为树脂体积的 9倍时，
其吸附余液开始检测到有活性物质，说明此时巳经
超过树脂的吸附能力。由此说明 AB-8 树脂的吸附
量大约为其树脂体积的 7倍以上。









柱上小写英文字母不同者示 0.05水平差异显著(Duncan’s法)
(Numbers with different letters within a column refer to a significant
difference at the 0.05 level according to Duncan’s multiple range test)
图 1 AB-8树脂吸附链霉菌 4903菌株不同倍数发酵液后其余
液对稗草幼苗生长的影响
Fig. 1 Effects of filtrates of fermented broth of Streptomyces
strain 4903 absorbed by AB-8 resin in different proportion
of fermented broth/resin (V/V) on the seedling growth of E.
crusgalli

3.3 洗脱剂的选择
化合物经树脂柱吸附之后，需要根据吸附力强
弱来选用不同的洗脱剂。常用的洗脱剂，是以最能
溶解吸附物质为原则，并要求沸点低，易于回收且
考虑环境保护等问题，所以本文选用不同浓度的乙
醇溶液为洗脱剂。树脂 AB-8 的洗脱剂选择的生物
测定结果见图 2所示。
由图 2可以看出，随着洗脱剂乙醇浓度的不断
增大，醇洗液对稗草的抑制能力不断增强，当洗脱
剂浓度达到 80%乙醇溶液时，醇洗脱液对稗草的抑
制能力达到最大，说明 80%乙醇溶液为最佳洗脱剂，
所以后续实验选择 80%乙醇溶液为洗脱剂。

3.4 洗脱剂用量对大孔树脂解吸率的影响
选择 80%乙醇溶液进行洗脱，从理论上讲，使
用的洗脱剂越多，洗脱的效果越好。但是使用过多
的洗脱剂对后续的产品浓缩会起到负面的作用并且
浪费资源，因此洗脱剂用量的选择也很重要。在实
验中，采用不同柱体积的 80%乙醇水溶液进行洗脱
实验，实验结果如图 3所示。










柱上小写英文字母不同者示 0.05水平差异显著(Duncan’s法)
(Numbers with different letters within a column refer to a significant
difference at the 0.05 level according to Duncan’s multiple range test)
图 2 AB-8吸附链霉菌 4903菌株发酵液后不同浓度乙醇解附
液对稗草幼苗生长的影响
Fig. 2 Effects of eluants of fermented broth of Streptomyces
sp. 4903 from AB-8 column by using different
concentrations of ethanol on the seedling growth of E.
crusgalli











柱上小写英文字母不同者示 0.05水平差异显著(Duncan’s法)
(Numbers with different letters within a column refer to a significant
difference at the 0.05 level according to Duncan’s multiple range test)
图 3吸附链霉菌 4903菌株发酵液后不同体积乙醇解吸液对
稗草幼苗生长的影响。
Fig. 3 Effects of ethanol extracts of fermented broth of
Streptomyces sp. 4903 from AB-8 resin by using different
volume of ethanol (ethanol/resin rate, V/V) on the seedling
growth of E. crusgalli
d
c
b a a a
c
b ab
a a a
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
CK 1 2 3 4 5
乙醇/树脂 (体积比)
长
度
(c
m
)
根长
苗高
长
度Length (cm
)
Ethanol/Resin(volume rate)
e
d
c
b
a a
e
d
c
b a a
0
1
2
3
4
5
CK 20% 40% 60% 80% 100%
乙醇浓度
根长
苗高
长
度Length (cm
)
Concentration of ethanol b
ccccc
a
b
ccccc
a
0
1
2
3
4
5
6
7
CK 1 3 5 7 9 11
发酵液/树脂(体积比)
长
度
(c
m
)
根长
苗高

长
度Length (cm
)
Fermention broth/Resin(volume rate)
4期 陈敏，等. 大孔树脂提取链霉菌 4903菌株除草活性物质的研究 473
从图 3可以看出，当洗脱剂乙醇与树脂体积比
小于 3时，洗脱液对稗草的抑制作用不断增大，说
明被乙醇水溶液所洗脱下来的活性物质的浓度在不
断增大；当洗脱剂乙醇水溶液与树脂体积比从 3倍
到 5倍，洗脱液对稗草的抑制作用没有显著差别。
因此，当洗脱剂乙醇水溶液与树脂体积比为 2-3 倍
时，树脂所吸附的除草活性物质即可全部被洗脱出
来。

4 讨论(Discussion)

在所选用的 4种不同极性的大孔吸附树脂中，
大孔吸附树脂AB-8对链霉菌 4903菌株发酵液除草
活性物质具有非常优良的吸附性能，其吸附余液和
水洗脱液均未检测到有除草活性成分，说明树脂
AB-8能很好的吸附链霉菌 4903菌株发酵液中的活
性物质，同时又不容易被水洗脱下来；用洗脱剂乙
醇对树脂 AB-8 所吸附的活性物质进行洗脱，其洗
脱液检测到很强的除草活性物质，说明树脂 AB-8
所吸附的活性物质能被洗脱剂乙醇所解吸。综合考
虑各因素，大孔吸附树脂 AB-8为富集链霉菌 4903
菌株发酵液除草活性物质的最佳吸附树脂。
选定树脂后，分别对影响大孔吸附树脂 AB-8
的吸附量和洗脱剂等因素进行研究，结果表明：
AB-8树脂对链霉菌 4903菌株发酵液除草活性物质
的静态吸附量可达到树脂体积的 7倍以上，并且所
吸附的除草活性物质较易被洗脱剂乙醇水溶液解吸
出来，用 2-3倍树脂体积的 80%乙醇水溶液则可以
把吸附的除草活性物质全部从树脂中解吸出来。由
此可见大孔吸附树脂AB-8是链霉菌 4903菌株发酵
液除草活性物质提取和纯化优良吸附树脂。
近年来，大孔吸附树脂已经被广泛地应用于具
生物活性的化感物质的分离和纯化[11-15]。相对于经
典的液-液提取方法的低回收率、溶剂量大及后续处
理困难等缺陷，大孔吸附树脂具有的低消耗、高效
率、高选择性、后续处理简单并且树脂可再生等优
势，其在农药、生化药物的分离纯化以及中成药的
制备等方面[9,11,16,17]的应用越来越广泛。

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