全 文 ：生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2009年第 2期·综述与专论·
收稿日期：2008-07-21
基金项目：国家自然科学基金面上项目（30571010）
作者简介：于银霞（1982-），女，在读硕士研究生，从事植物病毒学研究；E-mail：yuyinxia66@163.com，Tel：010-51503380
通讯作者：张飞云，硕士生导师，从事植物分子病毒学研究；E-mail：feiyun39@126.com；田兆丰，硕士生导师，从事植物病毒学研究；刘伟成，硕
士生导师，从事微生物发酵技术研究
植物病毒是一种寄生在植物细胞甚至是细胞
核内的专性寄生物， 在寄主细胞内进行核酸（RNA
或 DNA）的复制和蛋白质外壳的合成，组成新的病
毒粒子。 这就决定了植物病毒病的防治难度大，一
般药剂无效。 因此，这就要求人们在寻找抗病毒药
物的同时， 也要对药物的抗病机理进行深入的研
究，才能更好地对药物的研制进行改进，并有针对
性地对植物用药。微生物多样性是发现和研制新药
物的重要因素。
1 微生物源抗植物病毒活性物质
1.1 细菌抗植物病毒活性物质
Mulvania[1]1926 年发现被细菌污染的植物病毒
的压出液很快丧失其侵染力。 Johnson 等的试验表
明许多细菌的代谢物质对烟草花叶病毒 （TMV）都
有一定的钝化作用，如软腐细菌（Pectobacterium ca-
rotovora）、玉米枯萎杆菌 （Pantoea stewartii）、枯草芽
孢杆菌 （Bacillus subtilis）、产气杆菌 （Aerobacter aer-
ogens）的代谢产物都具有抑制和钝化 TMV 的作用。
史清亮等 [2]报道施用光合细菌 （Photosyntheic，PSB）
的混合菌株制成的菌剂能提高番茄叶绿素的含量，
壮苗指数高达 20％，从而诱导植株产生耐病毒的作
用，对番茄上的黄瓜花叶病毒（CMV）具有较好的疗
效。 Zheng 等 [3]从污水稳定塘中提取小球藻、光合细
菌、枯草芽孢杆菌以及其生态圈中相关细菌 ，通过
微生物源抗植物病毒物质及其抗病毒机理的研究进展
于银霞 1 张飞云 1 田兆丰 1 刘伟成 2
（1首都师范大学生命科学学院，北京 100048；2北京市农林科学院植保环保所，北京 100089）
摘 要： 微生物代谢产生的有抗病毒作用的活性物质，具有内吸活性强、安全高效的优点。目前从微生物资源中筛
选并获得抗植物病毒物质已经成为研究的热点，对微生物抗病毒物质的分离提取和抗病机理方面的研究已经取得了一
定的进展。对来源于不同种类微生物的抗病毒活性物质，以及抗病机理作了论述，并对微生物源抗植物病毒物质研究进
行了展望。
关键词： 微生物代谢物 植物病毒 抗病机理
Progress of the Research on Microbial Metabolites Antiphytoviral
Substances and Antiviral Mechanism
Yu Yinxia1 Zh ng Feiyun1 Tian Zhaofeng1 Liu Weicheng2
（1College of Life Sciences，Capital Normal University，Beijing 100048；2Beijing Agricultural and Forestry Institute，
Beijing 100089）
Abstract： The active substance that features high absorption and efficient security in microbial metabolism has
antiviral effect. Screening anti-virus material from various microbial resources has become a hot spot. In recent years，
some progress of the research on the anti-virus substances isolation has been gained. This paper discussed various types of
anti-v ral activity of microbial substances and disease-resistant mechanism，also，further study on anti-m crobial substances of
plant viruses was prospected.
Key words： Microbial metabolism Plant virus Antiviral mechanism
2009年第 2期
不同的处理来检测对 TMV 的吸附和灭活性强弱 。
单独培养的小球藻对 TMV 没有灭活作用， 但小球
藻和光合细菌共生体系对 TMV 灭活作用最明显 ，
推测是由于菌藻共生体系的建立，使细菌与藻类增
殖速率提高，增强了对 TMV 的吸附性和灭活性，并
进一步证明稳定塘中的光合细菌在灭活 TMV 方面
起着重要作用。因为植物病毒可以通过植物的根释
放到外界环境，这种释放到外界环境中的病毒仍然
据有侵染性，这一研究对于阻止病毒远距离传播具
有重要意义。 Shen 等 [4]从 TMV 的烟田耕作层土中
分离到对 TMV 有拮抗作用的菌株 By33 和 By88，
发酵液对 TMV 的体外抑制作用分别为 81.81％和
83.29％， 硫酸铵沉淀获得拮抗蛋白对 TMV 的体外
抑制作用分别为 85.38％和 87.47％。 进一步检测发
现拮抗蛋白还具有抑制 TMV 在烟株体内复制的作
用。 由此可见，如果对自然界中微生物之间的结抗
作用进行人为地巩固和改善， 并合理地加以利用，
不失为一种经济而便利的预防植物病毒病的方法。
1.2 放线菌抗病毒活性物质
放线菌是微生物中最丰富的具有抗病毒活性
的生物资源，放线菌生物多样性的研究进展为发现
新的生物活性物质提供了极大可能性。放线菌的生
物活性产物主要是它的二级代谢产物。许多放线菌
产生的抗生素和非抗生素对植物病毒都有一定的
治疗效果。
1.2.1 宁南霉素（Ningnanmycin）是从诺尔斯链霉菌
西昌变种 （Streptomyces noursei- var．xichangensis）发
酵液中分离出的一种农用抗生素 [5]。 它是一种胞嘧
啶核苷肽，对多种植物病毒病有特效，具有广谱、高
效、低毒和低残留的特点 [6]。 大量的研究表明宁南
霉素对 TMV 具有很好的预防与治疗作用， 且使用
浓度以 150～200 μl/ml 为宜 [7]。
1.2.2 嘧肽霉素是新报道的由土壤中分离筛选出
的不吸水链霉菌辽宁变种（Streptomyces achygrosco-
picus var.1iaoningensis）产生的 ，其有效成分是胞嘧
啶核苷肽类化合物。该物质的抗病毒机理是通过抑
制病毒核酸的复制和外壳蛋白的合成来达到预防
病毒病的目的。 所以该药剂既能体外钝化病毒，又
能在植物体内抑制病毒的增殖 [8~10]。 放线菌（ Strept-
omyces） 产生的放线菌素-D 能够与病毒模板 DNA
中的鸟嘌呤基团结合而阻抑病毒 RNA 的转录 [11]。
1.2.3 其它 大量研究证明福米诺卡氏菌（Nocardi-
a formica）产生的福米诺卡霉素（noformycin）可抑制
TMV 和南方菜豆花叶病毒（SBMV）的增殖。 淡灰链
霉菌（S.1avendulae）产生的全霉素（holomycin）对 TMV
具有防治作用；间型霉素 B（tormycin B）、庆大霉素
（gentamycin）、 多效霉素 （povamycin）、 道诺霉素
（dauno. mycin） 等 10 多种放线菌产生的抗生素对
植物病毒也有一定的治疗效果；放线菌非抗生素生
物活性物质对植物病毒也具有抑制作用。 Yeo[12]发
现放线菌 B25 产生的抗病毒物质 ASA 能被植物内
吸并在植物体内转移 ， 对 TMV、CMV 等有抑制作
用 ，谷日娄链霉菌 （S．guogeroffic）、橄榄产色链霉菌
（S．1oivochrom- ogenes）、龟裂链霉菌 （S．ramous）、娄
彻氏链霉菌 （S．rochei） 的代谢物对番茄花叶病毒
（ToMV）、TMV 等有一定的抑制效果。
目前，本研究组在多年研究微生物代谢活性产
物对农作物病害防治的基础上，从土壤中分离并筛
选出一种抗植物病毒放线菌，并对该菌的发酵产物
进行了初步的分离提取，这一研究结果为发现新的
生物活性物质提供了极大可能性。
1.3 真菌抗病毒活性物质
早在 19 世纪 70 年代，人们就发现多种担子菌
子实体、食用菌深层发酵液和固体培养物水浸液对
植物病毒有抑制作用。 吴林等 [13]从 20 多种药用真
菌中筛选并研制出能有效控制 TMV 的新型无公害
药剂 Am。 黄金光 [14]等从树舌灵芝（Ganoderma appl-
anatum）属的 1 株多孔菌 （MP-01）发酵液中提取的
多糖成分对 TMV 体外钝化效果显著，对 TMV 初侵
染、增殖有一定的抑制作用，而且能诱导烟草产生
一定的抗病性。 付鸣佳等 [15，16]分别从榆黄蘑（Plear-
otus citrinopileatus）和金针菇 （Flammulina velutipes）
中获得了 YP46-4 蛋白和 Zb 蛋白，试验发现 YP46-
4 蛋白有较好的抗 TMV 活性 ； 以三生烟和苋色藜
作为筛选和检测用的枯斑寄主 ， 证明 Zb 蛋白对
TMV 有钝化作用。孙慧等 [17]从杨树菇分离出的抗病
毒蛋白对 TMV 的防效高达 83.42%。 吴丽萍等 [18]从
毛头鬼伞（Coprinus comatus）中提纯的 y3蛋白对 TMV
具有较强的体外钝化作用。 日本前田浩明 [19]报道香
菇菌的培养基抽提液有抑制 TMV 的活性， 主要成
于银霞等：微生物源抗植物病毒物质及其抗病毒机理的研究进展 55
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2009年第 2期
份是 3 种含氮多糖体 ，均由葡萄糖 、半乳糖 、甘露
糖、吡喃糖和 15 种氨基酸组合而成。后来很多试验
也证明香菇浸提液对病毒有钝化和抑制增殖的作
用，它是一种大分子物质，不易在植物体内运输。因
此，不能作为内吸性药剂使用。 Kobayashi[20]从香菇
子实体中获得一个相对分子质量 2.3×104、 约 199
个氨基酸残基组成的蛋白香菇菌素 （Fruiting body
protein，FBP）， 可强烈抑制无细胞系统生物的蛋白
质合成 ，其对 TMV 的抑制浓渡为 6.3 μg/ml，还可
用于防治番茄病毒病 。 马学萍等 [21]发现 7 种食用
菌，包括蘑菇（Agaricns campestris L：Fr．）、香菇[Len-
tinu edodes（Berk．）Sing]、平菇（Pluribus）、茶树菇[Ag-
rocybe aegerita（Brig．）Sing．]、鸡腿菇（Coprinus comat-
tts）、真姬菇（Hypsizygus marmot reus）及金针菇（Fla-
mmulina velutipes）乙醇提取物水溶液 ，都具有钝化
及抑制 TMV 侵染的作用。 该研究证明了香菇的预
防效果最好，达到 82％。还有研究报道金顶侧耳（P-
leurotus citrinopileatus）、糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）
也含有抗病毒活性物质。
张成 、辛玉成 [22]发现 Penicillin sp 发酵产物抑
病毒菌素能钝化 TMV 等多种病毒，降低 CMV 病害
初侵染，对病毒病的防治效果良好。 黑根霉（Rhiz-
opus nigruicans）、蓝绿边青霉（Penicillium godlewskii）、
哈兹木霉（Trichoderma harzianum）、亮白曲霉（Aspe-
rgillus candidus）、好食脉孢霉 （Neurospora sitophila）
等霉菌。 葱刺盘孢（Colletotrichum circinans）、果生核
盘菌（Sclerotinia fructicola）、番茄枯萎病菌（Fusarium
oxysporum f．sp．lycopersici）、麦类赤霉病菌（Gibbere-
lla saubinetii）和立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）等病
原真菌的代谢物质对烟草坏死病毒（TNV）、TMV 和
南方菜豆花叶病毒 （SBMV） 等都有抑制和钝化作
用。
2 微生物源抗植物病毒活性物质的主要作
用机制
2.1 直接作用于病毒
有些抗病毒剂与病毒外壳蛋白相互作用阻碍
病毒的装配， 干扰病毒外壳蛋白的体外聚合过程。
抗病毒蛋白直接作用于病毒的方式主要是以下几
个方面：（1）抗病毒蛋白使核糖体脱嘌呤，抑制蛋白
质合成。 例如，核糖体失活蛋白 [23，24]（ribosome inac-
tivating proteins，RIPs）显示 N-糖苷酶活性 ，可特异
地水解去除 28sRNA 中一个保守环上特异位 （4324
位 ）的腺嘌呤 ，使核蛋白无法结合延伸因子 2（EF-
2），从而抑制感染病毒的原生质体中蛋白质的合成
并杀死细胞，最终阻断病毒的增殖。（2）抗病毒蛋白
直接作用于病毒的核酸 [25]，导致脱嘌呤 ，使病毒不
能正常复制。 例如，从毛头鬼伞 [18]中提取的 y3 蛋白
与病毒衣壳蛋白相结合，使病毒核酸暴露于寄主组
织，受到寄主体内 RNase 的消化。（3）抗病毒蛋白识
别加帽 RNAs 并特异地使之脱嘌呤，导致病毒核基
因信息不能正常翻译。 PAP 是通过去除大 rRNA 上
sarcin ／ ricin（S ／ R）环的一个特异腺嘌呤而使核糖体
失活 [26]，从而抑制病毒蛋白的翻译。 （4）有的蛋白类
物质有蛋白酶或核酸酶的活性，抑制病毒蛋白质和
核酸的合成，使病毒不能增值。（5）抗病毒蛋白作为
酶抑制剂，它能够特异地抑制与病毒复制相关的蛋
白酶，从而抑制病毒复制。
一些非蛋白类病毒抑制剂也能够作用于病毒
的 RNA，使其不再具有 mRNA 的功能，使病毒蛋白
的翻译受阻，结果不能合成病毒复制所需要的早期
蛋白。 例如，用同位素 3H 对尿苷和亮氨酸标记研
究嘧肽霉素对病毒核酸和蛋白质合成的影响，发现
嘧肽霉素能够抑制病毒对 3H-尿苷和 3H-亮氨酸的
吸收量，阻碍病毒 RNA 和外壳蛋白的合成，使病毒
的增殖受到影响 [10]。 枝粘霉素（Gliotoxin）是 Weind-
ling 和 Emerson 从真菌中分离出来的天然化合物 ，
可完全抑制脊髓灰白质炎病毒 RNA 的合成， 作用
机理是对依赖于病毒 RNA 的 RNA 多聚酶的主要
巯基形成二硫键表现抑制作用 [27]。
2.2 作用于寄主上的病毒侵染位点
一些抗病毒药物能够改变寄主对病毒侵染位
点的敏感性，使寄主细胞对病毒的敏感性降低而不
能吸附病毒粒子，使病毒不能成功侵染。 植物的过
敏性坏死斑反应在病毒侵染位点发生，表现为植物
被侵染后，细胞的呼吸增强，线粒体增多，被侵染细
胞内的叶绿体常出现许多淀粉粒，导致叶绿体完全
解体，随着细胞膜及结构的破坏，细胞部分内含物
外渗，细胞膜开始破裂、解体，数小时后，便可见坏
死斑的出现。 例如，Brown[28]发现烟草受真菌 Thiel-
aviopsis basicola 侵染后形成坏死斑，该真菌所侵染
56
2009年第 2期
过的烟草对 TMV 或烟草坏死病毒（TNV）的侵染具
有强烈的抗性。寄主植株在接种病毒前经食用菌多
糖处理的，食用菌多 [29]糖封闭了侵染点 ，病毒失去
和细胞微伤口感受点结合的能力，从而降低了病毒
的侵入成功率。 Wang 等 [30]研究发现白斑综合征病
毒 （WSSV） 的囊膜蛋白 VP3 是病毒致病性的必需
蛋白。用 WSSV 囊膜蛋白 VP3 免疫兔子制备的抗血
清具有一定的中和病毒的能力，而囊膜蛋白的特异
性抗体与病毒粒子的结合阻遏了病毒与受体的结
合，进而影响病毒的吸附和侵入。
2.3 诱导植物产生抗性
诱导抗性主要表现为，诱导植物体产生抗病毒
物质或提高植物体内与抗病毒相关酶的含量；使植
物体叶绿素含量发生变化；从基因水平上诱导植物
产生抗病毒物质。
植物防御酶系统的变化与植物的抗病毒性关
系密切 [31]。 烟草苯丙氨酸解氨酶（PAL）是植物中苯
丙烷类化合物代谢的第一个关键酶，可以催化苯丙
氨酸裂解。 大多数研究 [32]认为，活性物质能够诱导植
物体内 PAL 含量的增高， 且酶活性增强与抗病性
呈正相关，有人已把 PAL 作为植物抗病的指示酶。
张晓燕等 [31，33]用抗病毒剂 VA 作用于三生烟 ，
发现 VA 能够提高植物体内与抗病相关的酶如
PAL、S0D（超氧化物歧化酶）、POD（过氧化物酶）的
活性，同时也可以诱导植物产生 PR 蛋白来对病毒
产生抗性 。 所以， 可以通过间接测量多酚氧化酶
（PPO）和过氧化物酶（POD）等系统的变化来研究药
物对植物的抗病毒机制。研究发现接种 TMV 后，细
胞间隙中的 Ca2＋逐渐向细胞内转移 ， 在接种 TMV
48 h 后，Ca2+主要分布于过敏性坏死细胞和近坏死
区细胞。 因此，根据植物的这种抗病毒机制来研制
含 Ca2+的药物抗病毒剂 VA[34]喷施烟草叶片 ，促使
叶片吸收其中的 Ca2+，并且诱导其它组织中的 Ca2+
向叶片转移 ，增加健康叶细胞间隙中的 Ca2+，从而
增强烟草对 TMV 侵染的抵抗性。
Soosaar 等 [35]研究发现植物叶绿素含量与植物
抗病毒能力关系密切，叶绿素含量越高，抗病性和
耐病性越强。 例如，Ma[34]用马齿苋（Portulaca olera-
cea L．）植物提取物 VFB 处理烟草叶片 ，植物中叶
绿素 a、叶绿素 b、类胡萝卜素和 PAL 的含量均升
高，从而增强烟草对 TMV 的抗性。
有些药物可能在基因水平上诱导植物产生抗
病毒性，抑制病毒的增殖。 病原相关蛋白（pathogen-
esisrelated proteins，PR） 在许多植物中可诱导产生，
其合成受多种基因控制一种诱导处理往往激发植
物细胞同时产生几种 PR 蛋白 。 例如，宁南霉素可
能诱导植物产生 PR 蛋白 [36]来降低植物体内病毒粒
子的浓度，或破坏病毒粒体结构，具有防治烟草花
叶病毒病的作用。 β-氨基丁酸 [37]药剂处理能诱导三
生烟和系统烟叶片中 PR1、PR2 和 PR5 基因的表
达，产生 PR 蛋白。 PR 蛋白质的诱导合成是多基因
同时激活的结果，因此植物的诱导抗性可能是由多
种 PR 蛋白质共同作用的结果，近年来一些研究根
据这一特点开发出不同的药物，从多角度诱导植物
PR 蛋白的相关基因表达。
3 问题与展望
近年来越来越多的药用微生物被人们发现和
研究， 很多微生物的活性物质大都是次生代谢产
物，由于次生代谢产物的化学结构十分复杂，对精
确地分离提纯和结构鉴定的抗病毒物质的研究很
少有报道，这也意味着大部分药用微生物还不能应
用于工业化生产抗病毒药物。 同时，由于病毒侵染
危害植物的作用机理特殊、复杂，以及植物病毒学
研究方法等不同因素的制约。目前药物对病毒的作
用还不能发挥到最佳效果。
参考文献
1 Carsuso FL. Journal of Am Phytopathol Soe，1997，（3）：159.
2 史清亮，贺跃武，等.山西农业科学，2000，28（2）：59~62.
3 Zeng TY，Lin QY，et al.Acta Scientiae Circumstantiae，2004，24
（6）：1128~1134.
4 Shen LL，Wang FL，et al.J Chinese Tobacco Science，2007，28（5）：
9~1.
5 樊连梅，陈洁敏，等.莱阳农学院报，2002，19（4）：279~281.
6 秦世荣，张蔫辉，等.应用与环境生物学报，2004，10（2）：158~
161.
7 峰丽丽，朱宝安，等.中国农药学报，2005，44（4）：176~178.
8 吴元华，朱春玉，等.病毒学报，2005，21（4）：311~313.
9 赵春秀，吴元华，等.中国农药学报，2004，43（12）：534~536.
10 Zhu CY，Wu YH，et al.Acta Phytopathologica Sincia，2006，36
（4）：314~316.
11 武永康，董伦，等.中国现代外科学杂志，2005，2（12）：1057~
1059.
于银霞等：微生物源抗植物病毒物质及其抗病毒机理的研究进展 57
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2009年第 2期
12 Yeo WY.Korean Journal of Plant Pathology，1997，13（1）：63~68.
13 吴 林，于黎莎，等. 安徽农业科学，1998，26（4）：343~344.
14 黄金光，李怀方，等.中国烟草科学，2007，28（2）：47~48.
15 付鸣佳，吴祖建，等.中国病毒学，2002，17（4）：350~353.
16 付鸣佳，吴祖建，等.福建农林大学报，2003，32（1）：84~88.
17 孙慧，吴祖建，等 .生物化学与生物物理学报，2001，33（3）：
351~354.
18 吴丽萍，吴祖建，等.中国病毒学，2004，19（1）：54~57.
19 前田浩明.今月的农业，1982，26（6）：42~47.
20 Kubo S，Ikeada T，et al. Journal of Ann Phytopath Soc Japan，1990，
56：481~487.
21 马学萍，段云晖，等.云南农业大学学报，2007，22（2）：296~
298.
22 张 成，辛玉成，等. 莱阳农学院学报，2002，19（2）：136～138.
23 Li CJ，Hou YX，et al.Acta Phytopathologica Sincia，1997，27（4）：
343~348.
24 Gessner SL，Irvin KD.J Biol Chem，1980，25（5）：3251~3253.
25 Rajamohan F，Venkatachai，AM TK，et al. Biochem Biophys Res
Commun，1999，260（2）：453~458.
26 Hudak KA，Wang P，Tumer NF.RNA，2000，6（3）：369~380.
27 Wang P.J Biol Chem，1990，265：14476~14480.
28 Brown JKM. Curr Opin Plant Biol，2002，5：339~344.
29 张超，操海群，等.安徽农业大学学报，2005，32（1）：15~18.
30 Wang YJ，Pan TS et al.Journal of Shanghai Fisheries University，
2008，17（1）：47~51.
31 李兴红，贾月梅，等.河北农业大学报，2003，26（4）：21~24.
32 Allwood EG，Davies DR，et al . Plant Molecular Biology，2002，49
（5）：533～544.
33 张晓燕，高璟，等.河北农业大学学报，2004，27（2）：18~20.
34 Ma ZQ. Acta Phytopathologica Sincia，2007，37（3）：296~300.
35 Soosaar JL，Burch-Smith TM，et al.Nature Reviews Microbiology，
2005，3：789~798.
36 Hu HZ，Chen JR.Fine & Expert Chem，2003，4（1）：14~16.
37 He YM，Ding XY. Acta Phytopathologica Sincia，2007，37（3）：
271~277.
58