刺糖多孢菌（Saccharopolyspora spinosa）是革蘭氏陽性放線菌，其基內菌絲斷裂為不規則桿狀體，氣生菌絲形成環狀或螺旋形孢子鏈。該菌株在25-35℃下生長，可耐受11% NaCl濃度的高滲環境。作為生物農藥生產菌株，其代謝產物多殺菌素通過作用於昆蟲神經系統實現廣譜殺蟲活性，已被美國陶氏益農公司開發為多殺黴素和乙基多殺菌素等商用產品。研究表明，通過誘變篩選和基因工程技術可顯著提高其代謝產物的產量，紫外誘變菌株16B#的產素量較原始菌株提升50.1%。
基本介紹
- 分類地位：放線菌門
- 形態特徵：氣生菌絲粉黃色
- 套用領域：生物農藥生產
- 保藏菌株：CGMCC No.3460
- 合成產物：大環內酯類化合物
- 生長溫度：25-35℃
形態特徵,代謝產物,發酵工藝,基因調控,菌株保藏,
形態特徵
刺糖多孢菌為好氧型革蘭氏陽性菌，其孢子呈橢圓形，平均大小為1.1×1.5μm，表面具有針狀結構。營養菌絲呈黃褐色，孢子鏈長度可超過50個，在固體培養基上形成肉眼可見的菌落。掃描電鏡觀察顯示，氣生菌絲上有圈環狀或鬆散螺旋形的短孢子鏈，此形態特徵被用於微生物分類鑑定。
代謝產物
該菌通過次級代謝合成多殺菌素類化合物，包含21碳四環骨架與鼠李糖、福樂糖胺的糖基修飾結構。天然多殺菌素包含A、B、C等20餘種組分，其中多殺黴素由85%刺糖多孢菌素A和15%刺糖多孢菌素D組成。2024年研究證實，其衍生物多殺菌素對鱗翅目害蟲的致死率可達95%以上，且對哺乳動物安全性高。
發酵工藝
工業生產採用多級發酵系統：
- 一級種子培養基含澱粉與飴糖（質量比2.5:1.5），接種量10%-20%，溶氧維持30%以上
- 二級發酵階段通過兩階段pH調控（初始pH7.2維持84小時後降至6.8）
- 補料分批工藝流加4%油酸甲酯，最終產素量達350.92mg/L
2023年專利披露的Z68菌株在發酵罐系統中實現12.5克/升的多殺黴素產量，其培養基包含棉籽蛋白、黃豆餅粉及特定胺基酸配比。液相提取法採用C18色譜柱，流動相為甲醇:乙腈:水（45:45:10）混合溶液。
基因調控
全基因組測序顯示該菌含有多殺菌素生物合成基因簇（spn），包含聚酮合酶編碼基因及糖基轉移酶基因。2020年研究發現高產菌株ASAGF73中spnG基因（編碼鼠李糖轉移酶）表達量較野生型提升3.2倍，直接關聯產物合成效率。通過Red/ET同源重組技術過表達crp基因，可使多殺菌素產量提高1.28倍。
菌株保藏
美國農業部保藏有NRRL18719、NRRL18537等原始菌株，中國微生物菌種保藏管理委員會保藏有工程菌株Z68（CGMCC No.3460）。2023年專利文獻顯示，這些菌株在-80℃甘油管中可穩定保存18個月以上。
