寡养单胞菌属细菌的研究进展

Research progress on the genus Stenotrophomonas

摘要

寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）囊括了一类革兰氏阴性好氧菌类群，在自然界中的分布呈现生境多样化。目前的16个有效描述种的成员中，既有从临床病人体内分离得到的条件致病菌，也有从植物根际、污水污泥等环境中分离得到的环境有益菌。部分菌株在调节植物生长、辅助生物修复、合成工业酶以及抵抗多重耐药病原体等农业、工业、医药领域，表现出良好的应用研发前景，受到国内外学者的广泛关注。对寡养单胞菌属的建立及分类学特征进行了概述，也从寡养单胞菌属菌株作为病原菌对人类带来的危害，以及作为有益菌在农业、工业、医药等领域的应用前景进行了综述。

Abstract

The genus Stenotrophomonas includes a group of Gram⁃negative aerobic bacteria， which can be found from various environments. Among the 16 validly described species， some members are opportunistic pathogen bacteria isolated from clinical patients and others are environmentally beneficial bacteria isolated from plant rhizosphere， sewage sludge and other environments. Some strains have been world⁃widely concerned by researchers because of the promising application and research prospects in the fields of agriculture， industry and medicine， such as regulation of plant growth， assisting in bioremediation， synthesizing industrial enzymes and resisting multi⁃drug resistant pathogens. The establishment progress of Stenotrophomonas and the taxonomic characteristics of the genus are summaried， as well， the harmful aspects of Stenotrophomonas as a kind of pathogens to human beings and its application prospects in agriculture， industry and medicine are reviewed.

Graphical abstract

关键词

寡养单胞菌 / 分类 / 条件致病菌 / 植物保护 / 生物修复

Key words

Stenotrophomonas / taxonomy / opportunistic pathogen / plant protection / bioremediation

0 引 言

寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）菌是一类革兰氏阴性好氧菌，隶属于细菌域（Bacteria）⁃变形菌门（Proteobacteria）⁃γ⁃变形杆菌纲（Gammaproteobacteria）⁃溶杆菌目（Lysobacterales）⁃溶杆菌科（Lysobacteraceae），包括16个有效描述种。嗜麦芽寡养单胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）为模式种，是寡养单胞菌属成员中目前唯一一类被报道的致病菌，多为临床来源，具有感染能力强、传播范围广、致死率高等特点。土壤、植物内生等环境来源的寡养单胞菌属菌株，均尚未被检出致病潜力，且在农业、工业、医药等领域显示出良好的应用前景，因而受到广泛关注。在农业领域，部分寡养单胞菌属菌株能够分泌抗真菌化合物^［1］，合成抗致病性的胞外酶，降低植物患病率^［2］，因此可作为植物病原菌拮抗剂；一些寡养单胞菌属菌株能够分泌植物生长激素，产生渗透压调节物质，促进和保护植物生长^［3，4］；也有一些寡养单胞菌属菌株能够降解有机农药，辅助生物修复^［5］。在工业领域，部分寡养单胞菌属菌株产生的酶可应用于工业生产，还有部分寡养单胞菌属菌株可应用于辅助纳米颗粒的合成^［6］。在医药领域，嗜麦芽寡养单胞菌P28产生的溶血素P28，能作为部分革兰氏阳性和革兰氏阴性致病菌的潜在治疗剂^［7］。本文对寡养单胞菌属的建立过程及其分类学特征进行了描述，对寡养单胞菌属中唯一一类病原菌——嗜麦芽寡养单胞菌给人类带来的挑战，以及寡养单胞菌属菌株作为多领域有益菌的潜在应用价值进行了综述，并展望了这类菌的应用研究前景，以期对寡养单胞菌属资源的进一步挖掘和开发应用提供借鉴和指导。

1 寡养单胞菌的研究现状

1.1 寡养单胞菌属的建立与发展

1943年，从人体胸膜液样品中分离得到菌株布克贝尔塔杆菌（Berterium bookerii）NCTC 6572^［8］；1953年的研究发现^［9］，与之同属的支气管炎贝尔塔杆菌（Berteriumbronchisepticus）与粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis）存在密切联系，该属菌株可能含有产碱基因。同年，在一项对产碱基因的研究中，测试了包括菌株NCTC 6572在内六株相似菌株的形态和生理特征，将这些菌株鉴定为嗜麦芽假单胞菌（Pseudomonas maltophilia）^［10］。1961年对分离自河水、井水、生牛乳、冻鱼、兔子和人类粪便、血液、心包液、腹水、胸膜液、脊髓液、唾液和受污染的组织培养物的26株嗜麦芽假单胞菌菌株进行了形态、生理和血清学特征研究^［10］，首次对嗜麦芽假单胞菌进行了系统梳理。随着细胞化学分类研究手段在细菌系统学领域的广泛应用，这些菌株的化学分类学特征也不断被丰富和补充^{［11，12］}。1983年，通过基因型分析发现，这类菌株与黄单胞菌属（Xanthomonas）亲缘关系较近。通过综合分析这类菌株和黄单胞菌属菌株的基因型、生理生化特性、细胞化学等特征，判定这类菌株可归属于黄单胞菌属，并将其种名变更为嗜麦芽黄单胞菌（Xanthomonas maltophilia）^［13］。然而，在后续研究中发现，这类微生物的菌落，明显区别于黄单胞菌所特有的粘稠、鲜黄色的菌落特征。另外，黄单胞菌属的大多数菌株均被报道具有植物致病性，但是从植物内生等多种生境中分离得到的嗜麦芽黄单胞菌，并不存在植物致病性。对嗜麦芽黄单胞菌以及其他黄单胞菌属菌株（Xanthomonas spp.）的表型、基因型以及胞内化学分类特征进行了进一步的对比分析，结果显示，嗜麦芽黄单胞菌与其他黄单胞菌属菌株在鞭毛类型、胞外多糖性质、生长温度、抗生素耐药等表型及生理生化特征方面存在明显差异，脂肪酸组成也有明显区别，且嗜麦芽黄单胞菌的呼吸醌成分与假单胞菌科其他属菌株的呼吸醌成分存在部分重叠^［14］。综合上述结果，将原来的嗜麦芽黄单胞菌作为模式种，提议建立寡养单胞菌属，模式种更名为嗜麦芽寡养单胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）。同时概括出寡养单胞菌属菌株的特征如下：细胞革兰氏染色阴性菌，利用极生鞭毛运动，不形成孢子，不累积聚⁃β⁃羟基丁酸酯，外源聚合物不被水解，可利用的营养谱系较窄。

自1993年建立寡养单胞菌属以来，研究人员陆续从各种不同环境中分离获得寡养单胞菌属菌株；与此同时，随着原核微生物多相分类研究方法的不断完善，研究人员从生理生化特性、细胞化学成分和分子生物学特征等多个角度对先前发现的一些寡养单胞菌属与临近属菌株，再次进行了系统分类研究。将独岛枝寡养单胞菌（Stenotrophomonas dokdonensis）与假黄单胞菌属的5个不同种菌株从分子生物学和化学分类学角度进行对比分析^［15］，根据独岛枝寡养单胞菌可水解明胶、酪蛋白，能够同化麦芽糖，而不能利用柠檬酸盐、L⁃阿拉伯糖等这些更符合假黄单胞菌属菌株的特征，将其从寡养单胞菌属移出，归入假黄单胞菌属。根据皮氏假单胞菌（Pseudomonas pictorum）ATCC 23328^T的16S rRNA基因序列分析、生理生化特征、细胞化学特征以及与近缘菌的DNA⁃DNA杂交结果，将其归入寡养单胞菌属^［16］。

目前，寡养单胞菌属含有16个有效描述菌种，目前还没有确切的中文名称： S. acidaminiphila， S. bentonitica， S. chelatiphaga， S. daejeonensis， S.ginsengisoli， S. humi， S. indicatrix， S. koreensis， S. lactitubi， S. maltophilia， S. nitritireducens， S. pavanii， S. pictorum， S. rhizophila， S. terrae和 S. tumulicola。

1.2 寡养单胞菌属及其近缘属

包含寡养单胞菌属在内的溶杆菌科（Lysobacteraceae）于1978年建立^［17］。2015年，通过16S rRNA序列系统发育分析，同时利用比较基因组技术来识别共享分子标记（conserved signature inserts， CSI），对溶杆菌科进行了更为精准的划分，并对溶杆菌科菌株的生理生化特征进行了补充描述^［18］。溶杆菌科菌株的主要特征是：细胞革兰氏染色阴性杆菌，杆菌的宽度为0.2~1.8 μm、长度0.8~70 μm，细胞包括运动型和非运动型，有氧或兼性厌氧，无孢子形成，在氧化酶和过氧化氢酶测试中可能呈现阳性，也可能呈现阴性，基因组DNA的（G+C）含量为42.0%~70.0%。目前，溶杆菌科包括寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）、竹杆菌属（Chujaibacter）、溶杆菌属（Lysobacter）、假黄单胞菌属（Pseudoxanthomonas）、复杆菌属（Rehaibacterium）、热单胞菌属（Thermomonas）、黄单胞菌属（Xanthomonas）、木糖杆菌属（Xylella）、气单胞菌属（Arenimonas）、珊瑚黄杆菌属（Coralloluteibacterium）、脱硝酸弯杆菌属（Denitratimonas）、藤黄色单胞菌属（Luteimonas）、假溶杆菌属（Pseudolysobacter）、盐场单胞菌属（Silanimonas）和火山杆菌属（Vulcaniibacterium）等共15属。

基于溶杆菌科相关菌株的16S rRNA基因序列构建的系统进化分析显示，寡养单胞菌属与假黄单胞菌属、黄单胞菌属、木糖杆菌属和藤黄色单胞菌属关系较近（图1）。其中，寡养单胞菌属与1939年建立的黄单胞菌属在形态和化学分类特征上最为相近。例如，两属成员均为革兰氏阴性菌，无内生孢子形成，可利用鞭毛运动，菌落大多为黄色、淡黄色或米黄色，优势脂肪酸成分均包含iso⁃C_15∶0^{［14，16］}。寡养单胞菌属与其他近缘属菌株分类学特征的比较结果详见表1。

1.3 寡养单胞菌属菌的分类学特征

1.3.1 形态和生理生化特征

在胰蛋白胨大豆琼脂培养基上培养时，寡养单胞菌属菌株可形成圆形、光滑、呈凸面的淡黄色菌落，部分寡养单胞菌属菌株可利用单极或多极鞭毛运动，部分寡养单胞菌属菌株不具有活动能力。细胞形态多呈直或稍弯的杆状，大小为（0.8~1.2）μm ×（1.9~3.1）μm，不产孢子，革兰氏反应呈阴性，属于严格需氧菌。最适生长温度为20~37 ℃，最适生长pH为6.0~8.5。过氧化氢酶反应呈阳性，不能生成吲哚与H₂S。

寡养单胞菌属菌株在碳源同化方面呈现出多样性。皮氏寡养单胞菌（Stenotrophomonas pictorum）、乳酸寡养单胞菌（Stenotrophomonas lactitubi）、大田寡养单胞菌（Stenotrophomonas daejeonensis）、微嗜酸寡养单胞菌（Stenotrophomonas acidaminiphila）、帕万寡养单胞菌（Stenotrophomonas pavanii）、嗜根寡养单胞菌（Stenotrophomonas rhizophila）、嗜麦芽寡养单胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）可水解七叶苷^{［16，19］}。皮氏寡养单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌、微嗜酸寡养单胞菌、土壤寡养单胞菌、土地寡养单胞菌均可利用和同化甘露糖、麦芽糖、果糖和N⁃乙酰葡糖胺。古墓寡养单胞菌、嗜螯合物寡养单胞菌、乳酸寡养单胞菌、大田寡养单胞菌可同化甘露糖和麦芽糖^［20］。固氮寡养单胞菌、嗜根寡养单胞菌可同化果糖和N⁃乙酰葡糖胺。联苯降解寡养单胞菌、本氏寡养单胞菌可同化麦芽糖^［20］和N⁃乙酰葡糖胺，本氏寡养单胞菌、大田寡养单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌、嗜根寡养单胞菌可利用海藻糖作为碳源^{［14，19］}。

1.3.2 化学分类学特征

寡养单胞菌属菌株细胞优势呼吸醌组分为Q⁃8，部分菌株含有少量Q⁃7。最主要的脂肪酸成分为iso⁃C_15∶0，其他主要的脂肪酸成分还包括iso⁃C_11∶0、anteiso⁃C_15∶0、iso⁃C_17∶1ω9c。主要极性脂成分为二磷脂酰甘油（DPG）、磷脂酰甘油（PG）和磷脂酰乙醇胺（PE）（表1）。

1.3.3 分子分类特征

寡养单胞菌属隶属于溶杆菌科，与假黄单胞菌属、黄单胞菌属和木糖杆菌属成员为邻。从进化树上看，寡养单胞菌属与黄单胞菌属的进化距离最近（图1），两属成员间16S rRNA基因序列间的相似性为96.5%~98.1%。寡养单胞菌属菌的基因组DNA的（G+C）含量为64.0%~69.2%。

1.4 基因特征

寡养单胞菌属菌基因组大小为3.3~5.0 Mb，基因组中包含2 708~4 498个蛋白质编码基因。环境来源菌株嗜麦芽寡养单胞菌DSM 50170^T、皮氏寡养单胞菌（Stenotrophomonas pictorum）JCM 9942^T、 固氮寡养单胞菌（Stenotrophomonas indicatrix）DSM 28278^T、本氏寡养单胞菌 （Stenotrophomonas bentonitica）DSM 103927^T、帕万寡养单胞菌（Stenotrophomonas pavanii）DSM 25135^T、微嗜酸寡养单胞菌（Stenotrophomonas acidaminiphila）DSM 13117^T、嗜根寡养单胞菌（Stenotrophomonas rhizophila）DSM 14405^T、嗜螯合物寡养单胞菌（Stenotrophomonas chelatiphaga）DSM 21508^T、乳酸寡养单胞菌（Stenotrophomonas lactitubi）DSM104152^T、大田寡养单胞菌（Stenotrophomonas daejeonensis）JCM 16244^T、土壤寡养单胞菌 （Stenotrophomonas terrae）DSM 18941^T和土地寡养单胞菌（Stenotrophomonas humi）DSM 18929^T中基因组中含有α， α⁃海藻糖磷酸合酶基因，其中本氏寡养单胞菌（Stenotrophomonas bentonitica）DSM 103927^T、嗜根寡养单胞菌 （Stenotrophomonas rhizophila）DSM 14405^T、嗜螯合物寡养单胞菌DSM 21508^T中还含有葡萄糖基甘油磷酸合成酶编码基因。因此，这些寡养单胞菌属菌具有潜在合成海藻糖和甘油葡萄糖苷的能力。这两类物质作为渗透压调节剂在盐胁迫下合成和积累，可介导对蛋白质大分子及细胞膜的保护，使细胞不会因生存环境中盐浓度增加或干燥而导致水利用率降低，能够促进和保护植物的生长。嗜麦芽寡养单胞菌菌株MHF ENV20基因组中含有可降解三氯乙烯的基因，在氯代农药的生物修复中可发挥重要作用。分离自工业废水的寡养单胞菌菌株MB339基因组中存在4 711个蛋白质编码基因，69个tRNA基因和9个rRNA基因。其中，包含18个参与异种生物降解的关键酶有关基因，149个与毒力、疾病和防御机制相关的基因；基因组中编码膜蛋白、外排泵和金属还原酶基因的存在，使得该菌株能够在生物修复中发挥其潜在的应用价值^［21］。嗜麦芽寡养单胞菌菌株MK2中烷烃羟化酶基因（alkB和rubA）的存在表明，该菌株在受污染的环境中具有降解碳氢化合物的潜力，为工业污染的可持续生物修复提供新途径^［22］。另外，嗜麦芽寡养单胞菌的临床分离株基因组中存在Smqnr基因，通过编码一种五肽重复蛋白，保护DNA拓扑异构酶免受氟喹诺酮类药物的作用，从而产生对氟喹诺酮类药物的潜在耐药性。

1.5 生态分布

嗜麦芽寡养单胞菌是首先被发现的寡养单胞菌属菌，起初发现的大多数嗜麦芽寡养单胞菌均为植物内生菌，许多植物均是嗜麦芽寡养单胞菌的寄主，包括油菜、玉米、马铃薯、卷心菜和甜菜等多种作物。在一项沙丘生境微生物群落的研究中发现，寡养单胞菌属菌是具有独特次级代谢机制的桉树内生环境中主要的细菌类群^［23］。起初，人们尚未发现嗜麦芽寡养单胞菌的致病性。自1980年以来，嗜麦芽寡养单胞菌被报道为医院中的一种新型病原体，经常在住院病人、烧伤和免疫抑制病人体内被分离出，现在已成为一种全球病原体，也是医院中最常见的一类条件致病菌。

随着微生物分离培养与分子生物学技术的快速发展，越来越多的寡养单胞菌属菌从不同的环境中被分离出来。从废气处理厂分离出寡养单胞菌属的第二类菌株亚硝酸盐寡养单胞菌^［24］，自此，越来越多无潜在致病力的环境来源寡养单胞菌属菌被发现和研究。土壤是微生物的大本营，是挖掘新型微生物的宝库，部分寡养单胞菌属菌便分离自土壤^［25］。其中来自植物根际土壤的寡养单胞菌属菌，通常具有保护和促进植物生长的功效。生物滤池、污水污泥、垃圾堆肥等环境也是寻找和发现寡养单胞菌属菌的重要生境^{［19，20， 24］}。例如，在对韩国大田市某处堆肥环境的微生物群落进行可培养的好氧细菌多样性研究中，便分离出了寡养单胞菌属菌韩国丛毛寡养单胞菌^［20］。另外，食物表面也检测到了寡养单胞菌属菌的存在，其所含的蛋白酶可应用于工业生产^［26］。

2 寡养单胞菌属菌的应用前景

2.1 寡养单胞菌的致病性、耐药性及其检测治疗

2.1.1 寡养单胞菌属菌的致病性

嗜麦芽寡养单胞菌属菌中可扩散信号因子（DSF）介导的群体感应（QS）系统，通过参与种内和种间信号传导，诱导嗜麦芽寡养单胞菌在生物体或非生物体表面形成生物膜，调节与毒力有关的过程而致病。同时，嗜麦芽寡养单胞菌高频率的基因重排和突变，可迅速适应不同的生态位，导致这类菌株具有较高的种内异质性和基因组可塑性，这不仅使它们能够定居在新宿主上，而且可能演变发展出新的基因型和物种。

目前嗜麦芽寡养单胞菌已成为免疫功能低下的患者群体所关注的重要病原菌，并且也以越来越高的频率从患有囊性纤维化病人呼吸道中分离出来。长时间的住院、侵入性设备和机械通气、静脉药物滥用、暴露于各种抗生素以及恶性肿瘤等条件，均会使患者易于感染嗜麦芽寡养单胞菌，从而引起一系列疾病^［27］。不仅如此，由于嗜麦芽寡养单胞菌侵染能力较强，这类菌株还能作为具有免疫能力成年人化脓性肌炎的病原体^［28］。目前，嗜麦芽寡养单胞菌已成为仅次于铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）的第三种常见非发酵型革兰氏阴性杆菌，引发医疗保健相关的感染引起了世界范围内的关注。

2.1.2 寡养单胞菌属菌的耐药性

嗜麦芽寡养单胞菌膜通透性低，减缓了疏水性抗生素（例如大环内酯类、氨基糖苷类或利福霉素类）的被动扩散，导致嗜麦芽寡养单胞菌对多类常见抗生素的敏感性低、耐药性高。另外，嗜麦芽寡养单胞菌中多药抗性（MDR）外排泵和抗生素修饰酶的存在，也是这类菌株形成耐药性的主因。对临床分离株嗜麦芽寡养单胞菌K279a的研究中，已鉴定出八个属于抗性结节细胞分裂（RND）家族的多药抗性外排泵，两个属于主要的辅助超家族（MFS）和两个ATP结合泵（ABC）。这些外排泵参与了嗜麦芽寡养单胞菌对β⁃内酰胺类、氨基糖苷类和喹诺酮类药物的抗性，对氯霉素、新霉素、四环素和大环内酯类药物的内在和获得性耐药性，以及对非抗生素化合物的获得性耐药性。另外，对喹诺酮类药物的耐药性还归因于喹诺酮类耐药蛋白基因Smqnr和热休克反应蛋白的存在。同时，嗜麦芽寡养单胞菌编码两种诱导型β⁃内酰胺酶和两种氨基糖苷修饰酶，赋予这类菌株对β⁃内酰胺酶类药物和氨基糖苷类抗生素（庆大霉素除外）的低敏感性^［29］。

2.1.3 针对寡养单胞菌的治疗手段

由于形成生物膜是嗜麦芽寡养单胞菌致病的主因，因此，负调节DSF系统，抑制生物膜的形成，分解已形成的生物膜，成为治疗嗜麦芽寡养单胞菌感染的重要手段之一。铁作为重要的信号因子，通过Fur系统对DSF进行调节，对嗜麦芽寡养单胞菌生物膜的形成产生负面干扰，从而达到减弱其致病性的目的^［30］，是治疗嗜麦芽寡养单胞菌感染的重要切入点。目前，大黄素、铋硫醇以及表面活性剂稳定的水包油纳米乳剂（NB⁃401）被鉴定出，具有抑制生物膜形成和降解生物膜的能力^［31］，未来的研究应更多集中于同类产品的药物研发。

嗜麦芽寡养单胞菌对治疗中常用抗生素的敏感性低，是治疗感染嗜麦芽寡养单胞菌患者的主要难题。多药外排泵的存在，使得嗜麦芽寡养单胞菌对多种抗生素具有高度抗性，近年来针对嗜麦芽寡养单胞菌进行的抗生素治疗经历了多个阶段，治愈率也在不断提升。喹诺酮类、β⁃内酰胺类药物被较早应用于嗜麦芽寡养单胞菌慢性感染的治疗，复方新诺明也体现出对嗜麦芽寡养单胞菌的高度抗性。氟喹诺酮类药物由于与复方新诺明相比副作用小，与β⁃内酰胺类药物相比功效更强，是目前治疗嗜麦芽寡养单胞菌感染的主流药物之一。四环素类抗生素，如替加环素、米诺环素和强力霉素，也是治疗这类菌株感染的有效药物，在不同的地理区域和不同的时间段内始终表现出良好的抗嗜麦芽寡养单胞菌活性^［26］。另外，通过噬菌体、抗菌肽疗法或直接利用免疫球蛋白的固有特异性来抑制嗜麦芽寡养单胞菌的致病性，也被逐步应用于此类菌株感染的抗生素替代治疗^［30］。

2.2 寡养单胞菌的应用前景

2.2.1 农业领域

植物在生长发育过程中要应对许多植物病原体的环境胁迫，植物病原菌严重影响植物生长，降低作物产量，甚至引发严重的经济损失。研究发现^［1］，甜菜根际土壤来源菌株寡养单胞菌菌株SB⁃K88产生的抗菌化合物黄杆菌素，可干扰土壤中病原体腐霉菌的生长，在抑制甜菜立枯病中发挥关键作用；Zhang等^［2］发现菌株嗜麦芽寡养单胞菌C3产生的几丁质酶，可抑制高毛羊茅叶片上植物病原体根腐离蠕孢菌（Bipolaris sorokiniana）分生孢子的萌发，从而抑制植物体内叶斑的发育。因此，部分寡养单胞菌属菌株作为一类新兴的植物病原菌拮抗剂，通过分泌抗菌化合物、合成抗致病性的胞外酶等机制，抑制病原菌的生长，保护植物健康。

渗透保护剂介导的对蛋白质大分子和细胞膜的保护，使细胞不会因环境中盐浓度增加或干燥而导致水利用率降低。嗜麦芽寡养单胞菌DSM 50170^T和嗜根寡养单胞菌DSM 14405^T能够分泌海藻糖和甘油葡萄糖苷作为渗透保护剂^［3］，由于分子量小，溶解度高，即使大量积累，也不会对细胞生理产生干扰，可作为促进植物健康生长的保护剂。同时，其他研究发现，土壤来源的嗜根寡养单胞DSM 14405^T对植物生长具有促进作用^［32］。另外的研究结果显示，嗜麦芽寡养单胞菌DSM 50170^T、嗜根寡养单胞菌DSM 14405^T和亚硝酸盐寡养单胞菌DSM 12575^T均可在体外产生植物激素吲哚乙酸，促进根的生长和根毛发育，介导对植物生长的促进作用^［4］。

研究显示，根际修复是从土壤中去除农药残留的有效生物修复手段，嗜麦芽寡养单胞菌MHF ENV20具有在含有较高浓度农药毒死蜱（chlorpyrifos）的土壤环境中生存的能力，同时可降解农药，是进行根际修复的理想选择^［5］。另外，由于部分寡养单胞菌属菌含有重金属抗性基因，对铬、硒、碲、铜、锌等重金属具有耐受性和强还原力，也可将这类菌株应用于土壤环境污染的生物修复。嗜麦芽寡养单胞菌对重金属Cr（VI）的强还原力，使这类菌株对重金属铬造成的环境污染，具有潜在的生物修复能力^［33］。由于环境来源的嗜麦芽寡养单胞菌、嗜根寡养单胞菌以及亚硝酸盐寡养单胞菌具有对氯化农药的强降解能力和对重金属的强还原能力。因此，这类菌株在辅助生物修复领域具有强大的应用潜力。但是，由于目前尚无有效方法鉴别嗜麦芽寡养单胞菌的致病性，因此这类菌株在农业领域的应用暂时未得到大范围的有效推广。

2.2.2 工业领域

研究发现，芽寡养单胞菌菌株Norja⁃1可产生角蛋白水解酶，具有高稳定性和强蛋白质分解能力，在皮革工业的角蛋白废物水解和无污染脱毛工艺等领域中具有较强的应用潜力^［34］。另外，部分寡养单胞菌属菌能够还原金属离子，不仅可应用于生物修复，还能够应用于纳米级金属颗粒的合成。嗜麦芽寡养单胞菌OS4可还原硝酸银（AgNO₃）以生成纳米颗粒（AgNPs），为AgNPs的生物制造提供的益处不容小觑^［6］。生物制造的金属纳米粒子通常具有生物相容性，价格低廉且对环境友好，因此优选用于工业研究。

2.2.3 医药领域

内溶素是由噬菌体在其复制周期结束时编码的多肽，降解宿主细胞壁肽聚糖以裂解细胞，并释放成熟的后代噬菌体颗粒，抑制病原体的活性。随着多药耐药菌株的日益增多，内溶素被用作抗生素的新型替代品。通过研究发现，溶血素P28是嗜麦芽寡养单胞菌P28产生的噬菌体尾状内溶素，对部分革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌具有显著的抗菌活性^［7］。因此，环境来源寡养单胞菌属菌株嗜麦芽寡养单胞菌P28产生的溶血素P28，可作为对抗多重耐药病原体的潜在治疗剂，应用于临床医药领域。

血管内血栓形成是造成世界范围内高死亡率的主要心血管并发症。寡养单胞菌属菌株KG⁃16⁃3产生的纤溶蛋白酶，可作为治疗血栓的候选物^［35］。微生物来源的纤溶蛋白酶与传统血栓治疗剂相比，具有成本低、副作用小等优点。因此，寡养单胞菌属菌株KG⁃16⁃3产生的纤溶蛋白酶在血栓的治疗中，具有巨大的应用潜力。

3 展 望

迄今为止，尚未形成一套完整且行之有效的、用于鉴别寡养单胞菌属菌致病性的方案，这也是将寡养单胞菌属菌大范围应用于农业、医药、工业等领域的主要障碍。在37 ℃下生长的能力，曾被认为是区分致病性嗜麦芽寡养单胞菌和非致病性嗜根寡养单胞菌的简易标准。研究发现，由于嗜根寡养单胞菌DSM14405^T缺少热激基因，同时在高温条件下部分自杀基因表达水平上调，导致该菌株无法在37 ℃生长^［36］。另有研究结果显示^［25］，嗜根寡养单胞菌DSM 14405^T可以在4~37 ℃生长。因此，在37 ℃下生长的能力能否作为区分寡养单胞菌具有致病性的标准需进一步研究确定。比较基因组学和转录组学也可以帮助检测病原菌株与非病原性植物相关菌株之间的不同之处，但是仍然很难将它们区分开。只有使用适当的方法识别寡养单胞菌的致病性，同时根除其致病性，寡养单胞菌属菌才可能被大规模应用到农业、工业、医药等多领域中。另外，高浓度的嗜麦芽寡养单胞菌会威胁植物的生长^［4］。因此，应用寡养单胞菌属菌株时应谨慎控制用量。

目前，在寡养单胞菌属菌应用于农业、医药、工业等领域的开发中，主要针对嗜麦芽寡养单胞菌和嗜根寡养单胞菌进行研究，对该属无致病性其他菌株的研究还十分欠缺，在农业、工业以及医药领域的用途还存在很多未知，亟待研究人员进一步挖掘和开发利用。随着宏基因组学和培养组学的不断发展，寡养单胞菌属资源将被进一步挖掘和应用，进而丰富植物保护、生物修复、工业酶合成、纳米颗粒合成、重金属污染修复、抗多重耐药病原体治疗剂等生物技术类产品的天然菌群来源，为人类的生活、生产提供更加充足的资源保障。

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基金资助

国家自然科学基金(31670010)

国家微生物资源平台建设(NIMR⁃2020⁃3)

中国医学科学院医学与健康创新工程(CIFMS 2016-12M-2-002)