放線菌

細菌與絲狀的真菌由於許多形態及其生理上的差異,被分為截然不同的兩類。然而界於此兩類之間,卻有一種過渡性微生物,那就是放線菌(actinomycerea),是原核生物的一個類群,為革蘭氏陽性菌。

放線菌是單細胞的微生物,可以產生細長,分枝的菌絲(mycelium),此菌絲能夠進行分段(fragmentation),或再分(subdivision)而成為無性的孢子(asexual spores),叫做分生孢子(conidia)。單獨的菌絲(hyphae)在外表上與真菌的菌絲相似,可是直徑只有0.5~1.2um,但也有與細菌細胞相似大至2.0um,不過與真菌菌絲的直徑5~10um相較就小多了。

放線菌在其棲息地既可以孢子,又可以菌絲的形態存在,一旦在土壤中孢子萌發,可導致菌數激增。絕大多數為好氣性菌,在土壤中主要作用為分解有機物為營養。放線菌在自然界分佈很廣,絕大多數為腐生,廣泛分佈在土壤中;少數寄生,寄生菌一般是厭氣菌,可致病。放線菌產生種類繁多的抗生素,與人類關係十分密切,據估已發現的幾千種抗生素中,有2/3是放線菌產生的;眾多的放線菌種類中,僅有少數是人體、動、植物病原菌,因此比較不會對人體、環境造成威脅。

放線菌多數是處在孢子時期,孢子對於不適的環境具有抗力,能在菌絲不能生存的環境下繼續維持生命。但是放線菌的孢子對熱的抗力不如細菌的內孢子來得大,且不活動的孢子之致死溫度也只高於菌絲數度而已。

放線菌的種類很多,廣泛的分布在土壤中,堆肥中,污泥中及湖底。它們既可存在於土表,亦可生存在相當深的土壤中,其數量僅次於細菌。在pH高的地帶,土壤中的微生物大多數是放線菌。無論是定性的或是定量的,放線菌都受到其棲息環境的影響,主要影響是有機物質的狀態,pH值,溫度及濕度,此外,季節的變換,土壤的深度亦有不小的影響力。

  1. 有機物質,在有機碳源豐富的土壤中,放線菌的數目有時可達每克土壤中有108個。經過施肥的土壤中,放線菌的總數及所佔菌數百分比都比未施肥時多。在開始添加有機物到土壤中之初,首先是細菌及真菌的活動增強和菌數快速增加,特別是在氮源充足時,此現更是顯著,一直到有機物腐敗的後期,放線菌的活動才逐漸顯著。
  2. pH值,放線菌不能適應低pH值,其菌數在pH5.0~pH8.0之間最多。在土壤pH高的地帶,放線菌是占多數的主要微生物。
  3. 濕度,放線菌是好氣性的,當土壤水分含量太高導致缺氧時,放線菌便無法生存發展,反之,放線菌對於半乾(semidry)土壤的適應能力則遠強於細菌。因此,當土壤乾旱時,細菌幾乎消失而放線菌仍維持著相當數量。在某些沙漠地帶,主要的微生物即為放線菌。但是放線菌的營養菌絲仍是需要相當量的水分來維持其生理代謝反應,所以放線菌的抗旱性要歸功於它的孢子。
  4. 溫度,大部份的放線菌是中溫性的,最適溫度在25℃到30℃間;尚有些兼高溫性菌(facultative thermophiles),可以在55℃到65℃之間生長。將大量有機物質加到土壤中時,隨著土壤溫度升高高溫放線菌數大增;在50到60℃每一克土壤中有一百億個放線菌。

放線菌的菌絲(一般分為有隔菌絲和無隔菌絲)根據形態和功能的不同,可分為基內菌絲、氣生菌絲和孢子絲三種:

  1. 基內菌絲匍匐生長在營養基質表面或向基質內部伸展,具有吸收水分、養分的功能,又稱營養菌絲。
  2. 氣生菌絲是菌絲長出培養基外,並向空間伸出的菌絲,暴露在空氣中。
  3. 孢子絲是氣生菌絲發育到一定程度,分化出可形成孢子的菌絲,又被稱為孢菌或繁殖菌絲,主要功能是產生孢子進行繁殖。

放線菌在土壤中主要扮演

  1. 分解有機質
  2. 抑制或促進其他生物或植物的生長
  3. 轉化化學物質或有用的物質
  4. 可以產生多種抗生素及胞外酶,例如分解蛋白質、纖維質、蟹殼質,故可利用此性質應用於對付具有蟹殼質細胞壁的微生物。例如添加蟹殼質或幾丁質到土中,可防治一些病害,主要因放線菌所分泌的幾丁質分解酵素可引起病原菌絲的溶解。

國內已廣泛使用的放線菌蔡十八菌(谷特菌)剋線蟲與害菌,蔡18菌是一種很特殊的放射線菌,為中興大學蔡東纂教授研製推出之放線菌。