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40 #綜 述#

微生物學(xué)雜志 2003 年 1 月 第 23 卷 第 1 期

JOU RN AL OF M ICRO BIO LOG Y Jan. 2003 Vol. 23 N o. 1

抗生素的研究及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用
呂玲玲1, 雷建軍2 , 宋 明1
510642) ( 1. 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)

園藝系, 重慶 400716; 2. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院, 廣東 廣州

摘 要 介 紹了抗生素的研究概況及其作用機(jī)制, 并對(duì)其在農(nóng)業(yè) 、 畜牧獸醫(yī)上的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。同時(shí)簡(jiǎn)述了 其應(yīng) 用 過(guò)程中可能出現(xiàn)的負(fù)面影響, 并提出了一些可行的解 決方法。 關(guān) 鍵詞 抗生素; 作用機(jī)制; 應(yīng)用 中 圖分類(lèi)號(hào) S641. 3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1005- 7021( 2003) 01- 0040- 03

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抗生素的研究概況

2. 1

干擾細(xì)菌胞壁的合成 細(xì)菌的質(zhì)膜外有一層堅(jiān)韌的胞壁, 其作用是維

我國(guó)曾把抗生素稱(chēng)為/ 抗菌素0, 此即是由微生 物代謝過(guò)程中產(chǎn)生的一類(lèi)物質(zhì), 具有抑制或殺死另 一些微生物的能力。隨著抗生素研究工作的發(fā)展, 它的涉及面擴(kuò)大到抗腫瘤、 抗病毒、 抗原蟲(chóng)和抑制某 些酶的活力等方面。我國(guó)許多學(xué)者建議把這類(lèi)物質(zhì) 改稱(chēng)為/ 抗生素0 ( ant ibiot ic) , 并定義為: 它是一個(gè)低 分子量的微生物代謝產(chǎn)物, 在低濃度時(shí)( 一般是指低 于 1 g/ L ) 能抑制或殺死其他微生 物的生長(zhǎng)。如果 將它確切定義, 只有來(lái)自微生物的天然產(chǎn)物才能稱(chēng) 為抗生素, 但現(xiàn)在通常把經(jīng)化學(xué)改造的天然來(lái)源的 抗生素或微生物代謝的其他產(chǎn)物均稱(chēng)為半合成抗生 素�？股氐陌l(fā)現(xiàn)最 早是英國(guó)的 細(xì)菌學(xué)家 弗萊明 ( Fleming ) 于 1929 年分離得到點(diǎn)青霉( Penicil li um notat um ) , 它能抑制葡萄球菌等的生長(zhǎng)。此后的幾 年里沒(méi)人能分離出這種物質(zhì), 這個(gè)發(fā)現(xiàn)竟逐漸被遺 忘。直到 1940 年佛羅里( Florey) 、 錢(qián)恩( Chain) 等終 于成功地從點(diǎn)青霉的培養(yǎng)液中提取了青霉素( peni cillin) , 并證實(shí)它具有顯著的臨床療效。隨后, 1943 年瓦克斯曼等人從土壤分離的鏈霉菌培養(yǎng)液中獲得 鏈霉素( St rept omycin, St r) 。從 1952 年開(kāi)始, 對(duì)抗 生素在腫瘤方面的作用進(jìn)行了研究。迄今世界上已 發(fā)現(xiàn) 4 千多種抗生素。我國(guó)解放前根本沒(méi)有抗生素 工業(yè), 解放后 抗生素的研究、 生產(chǎn) 和應(yīng)用才 從無(wú)到 有、 從小到大迅速發(fā)展起來(lái)。至 1958 年我國(guó)已具有 大型抗生素生產(chǎn)的聯(lián) 合企業(yè)。在 20 世紀(jì) 60 年代 初, 我國(guó)青霉素、 鏈霉素等發(fā)酵單位均曾一度接近國(guó) 際先進(jìn)水平�？股氐馁|(zhì)量、 產(chǎn)量和品種方面大部 分進(jìn)入世界先進(jìn)行列。隨后的 10 a 因種種原因使 我國(guó)抗生素的生產(chǎn)技術(shù)、 科研水平、 基礎(chǔ)理論研究、 藥品管理等方面的發(fā)展受到阻礙, 拉大了與西歐國(guó) 家的差距。目前, 我國(guó)在抗生素方面的研究有了新 的進(jìn)展與成就, 使抗生素得到更廣泛的應(yīng)用, 如糧食 儲(chǔ)藏、 動(dòng)物飼養(yǎng)、 農(nóng)業(yè)增產(chǎn)等方面。

持菌體內(nèi)的可溶性物質(zhì)濃度比外界環(huán)境高數(shù)百倍, 并使細(xì)菌保持各自的形態(tài)。胞壁的主要成分之一是 粘肽復(fù)合物。很多抗生素, 如 B 內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素( B lact am antibiotics) 抑制、 萬(wàn)古霉素( Vancomycin) 等都 能影響細(xì)菌胞壁粘肽的合成, 但它們的作用細(xì)節(jié)又 有不同。如萬(wàn)古霉素等抗生素抑制直鏈狀粘肽合成 的聚合反應(yīng); 而青霉素、 頭孢霉素( Cefotaxime, Cef) 等 B 內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素主要是抑制粘肽合成的最后階 段 ) 轉(zhuǎn)肽作用, 使生長(zhǎng)的細(xì)胞壁發(fā)生解體, 隨后, 生 長(zhǎng)在低滲環(huán)境中的細(xì)菌即裂解、 死亡。 2. 2 損害細(xì)胞膜的機(jī)能 細(xì)胞膜主要由蛋白質(zhì)和類(lèi)脂物質(zhì)構(gòu)成, 類(lèi)脂中 的磷脂是構(gòu)成膜的主要成分。多粘菌素( Polymyx in) 分子中的氨基和綠膿桿菌 ( Pyocyaneus bacil lus) 的磷酸基結(jié)合, 使細(xì)胞膜的脂蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生改變, 導(dǎo) 致菌體內(nèi)容物漏出, 細(xì)菌死亡�；尹S霉素( Griseof ul v in) 等多烯類(lèi)抗生素能與真菌細(xì)胞膜中的膽固醇結(jié) 合, 破壞膜的結(jié)構(gòu), 使內(nèi)含物泄漏, 因此具有殺真菌 作用。 2. 3 抑制核酸的合成 目前多數(shù)的抗腫瘤抗生 2. 3. 1 抑制 DNA 的復(fù)制

素能與 DNA 分子形成復(fù)合體, 因而抑制核酸的合成 過(guò)程。如絲裂霉素 C( M it omycin C) 的主要作用是和 DNA 分子中的胞嘧啶的氨基、 鳥(niǎo)嘌呤的氧原子間發(fā) 生耐熱性交聯(lián), 影響復(fù)制時(shí)兩條鏈的分開(kāi), 從而阻礙 遺傳信息的復(fù)制, 使 DNA 不能合成。DNA 分子中 的鳥(niǎo)嘌呤和胞嘧啶的含量越高, 越有利于絲裂霉素 C 和 DNA 的交聯(lián)。 2. 3. 2 抑制RNA的合成 抗生素抑制 RNA合成的 作用可分為兩類(lèi), 一類(lèi)是抗生素與 DNA 形成復(fù)合 體, 阻止依賴(lài) DNA 的 RNA 聚合酶在DNA鏈上的移

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抗生素的作用機(jī)制

收稿日期: 2002- 05- 16 作者簡(jiǎn)介: 呂玲玲 女, 在讀碩士。研究方向?yàn)槭卟擞N與生物技術(shù)。

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呂玲玲等: 抗生素的研究及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

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動(dòng), 因而阻止了 RNA 的合成。如放線菌素 D( Acti nom ycin D) , 它與雙鏈 DNA 形成了 DNA- 放線菌素 復(fù)合體, 因而抑制轉(zhuǎn)錄反應(yīng)的進(jìn)行。另一類(lèi)是抗生 素作用于依賴(lài) DNA 的 RNA 聚合酶, 從而抑制 RNA 的合成。它對(duì) DNA 本身沒(méi)有作用。如利福平 ( Ri f ampin, Rif ) 與細(xì)菌的 RNA 聚合酶核心以 1B1 分子 比例迅速而牢固地結(jié)合成穩(wěn)定的復(fù)合體, 抑制 RNA 的轉(zhuǎn)錄。 2. 4 抑制蛋白質(zhì)的合成 不同的抗生素作用于蛋白質(zhì)合成的不同階段, 如春日霉素( Kasug amycin) 能抑制 30S( 核糖體的一 種亞基) 起始復(fù)合物的形成, 從而對(duì)合成的起始有選 擇性抑制; 鏈霉素、 四環(huán)素( T etracycline T et ) 能抑制 解離因子和核糖體的結(jié)合, 從而抑制蛋白質(zhì)合成的 終止; 氯 霉 素 ( Chloromycetin, Chl ) 、大 環(huán) 內(nèi) 酯 ( Macrolides) 等抑制 50S 亞基內(nèi)的轉(zhuǎn)肽酰酶的作用, 可抑制蛋白質(zhì)合成的終止。

試驗(yàn)。結(jié)果表明, 該抗生物對(duì)核盤(pán)菌菌絲生長(zhǎng)有明 顯的抑制效果; 其農(nóng)抗液劑 20, 50 倍液對(duì)油菜菌核 病的田間防治效果分別為 80. 5 % 和 68. 6 % 。 3. 1. 2 抗蟲(chóng) 目前已發(fā)現(xiàn)高殺蟲(chóng)活性的微生物代 謝產(chǎn) 物, 如 抗霉 素 A ( Resist omycin A) 、 粉蝶 素 殺 ( Insect icide) 、 金鏈菌素( Aureot hin) 等。向延平等 就小菜蛾對(duì)阿維菌素( abam ect in, 16 元大環(huán)內(nèi)酯抗 生物 Avermect in 中的一種) 的敏感性進(jìn)行 了試驗(yàn), 結(jié)果顯示 4 齡幼蟲(chóng)耐藥性較強(qiáng), 相同條件下死亡率 為 51. 28 % , 3 齡 幼 蟲(chóng) 較 為 敏 感, 死 亡 率 達(dá) 到 82. 5 % , 因此, 在 3 齡幼蟲(chóng)期施用阿維菌素能取得 好的殺蟲(chóng)效果。試驗(yàn)同時(shí)還驗(yàn)證了通過(guò)合理添加增 效劑, 如增效醚、 增效磷等可提高阿維菌素的抗蟲(chóng)效 果。Avermect in B 1 統(tǒng)稱(chēng) 為阿巴美 丁。對(duì)于 三葉草 斑潛 蠅, 阿巴 美 丁 對(duì)幼 蟲(chóng) 的 LC 50 和 L C 90 分別 為 0. 377 @ 10- 6 和 1. 473 @ 10- 6 , 對(duì)雌 成蟲(chóng)的 LC 50 和 L C90 分別為 0. 404 @ 10
- 6 [ 6]

和 1. 56 @ 10

- 6

, 阿巴美丁

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3. 1

抗生素的應(yīng)用
抗生素在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 農(nóng)用抗生素的毒性明顯低于化學(xué)農(nóng)藥的毒性,

對(duì)幼蟲(chóng)和雌成蟲(chóng)有胃毒和觸殺作用, 但對(duì)雄成蟲(chóng)似 乎只有觸殺效果 [ 7] 。田間試驗(yàn)表明, 阿巴美丁每公 頃有效成分用量為 10~ 22 g, 防治芹菜、 番茄、 菊花 等蔬菜和觀賞植物上的三葉草斑潛蠅, 包括已對(duì)菊 酯產(chǎn)生抗性的品系, 效果很好[ 8, 9] 。 3. 1. 3 影響生長(zhǎng)、 發(fā)育 胡桂兵等 就卡那霉素 ( Kanamycin, Kan ) 、 芐 青 霉 素 ( Carbenicillin, 羧 Carb) 等 4 種抗生素對(duì)臺(tái)灣青棗幼嫩莖段和疏松愈 傷組織生長(zhǎng)的影響進(jìn)行了試驗(yàn), 結(jié)果顯示, kan 濃度 為 75 mg/ L 時(shí), 50 d 后莖段基本停止生長(zhǎng)并開(kāi)始白 化死亡, kan 25 mg/ L 時(shí), 胚性愈傷組織的生長(zhǎng)受到 明顯抑制; 適當(dāng)濃度的 Carb 或頭孢霉素( Cef) 對(duì)芽 的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)有一 定的促進(jìn)作用, Carb+ Cef 卻對(duì)芽 的伸長(zhǎng)出 現(xiàn)輕微 的抑 制效應(yīng); 氨芐 青霉 素( Am pi cillin, Am p) 對(duì)莖段生長(zhǎng)有抑制作用。 3. 1. 4 除草 已證明茴香霉素、 豐家霉素及從鏈霉 菌中分離到的除草素等有一定的選擇性除草效果。 蔣細(xì)良等 從鏈霉菌中分離得到一種抗生素, 制成 除草劑 M 22, 對(duì)其進(jìn)行了盆栽除草試驗(yàn)和大田除草 試驗(yàn), 結(jié)果 證明該除草劑能殺 死田旋花、 苦荬等雜 草, 對(duì)狗尾草種子的萌芽也有很強(qiáng)的抑制作用。但 對(duì)蔬菜作物亦具有很強(qiáng)的殺死作用, 因其對(duì)果樹(shù)沒(méi) 有影響而多用于雜草種類(lèi)多、 數(shù)量大的果園及林場(chǎng), 效果好。 3. 1. 5 其它 譚 彥 邦 等[ 16] 將 老化 種 子 分別 用
[ 3] [ 12]

因?yàn)榭股厥蔷S生素代謝產(chǎn)物, 生物活性的半衰期 短, 因而不易在植物體內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間積累。農(nóng)用抗生素 用量小, 效果大, 其使用濃度一般為 10~ 50 mg/ kg, 對(duì)環(huán)境污染小。它在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用表現(xiàn)在以下幾個(gè) 方面。 3. 1. 1 抗病 早在 1963 年日本生產(chǎn)的殺 稻瘟菌

素 S( Blast icidin S) , 在近 67 hm 2 水稻田上大規(guī)模使 用取得顯著效果。我國(guó)篩選出的慶豐霉素也是實(shí)用 有效的抗稻瘟病 抗生素。林壁 潤(rùn)等 對(duì)放線 菌菌 株產(chǎn)生的抗生素 2507 在溫室進(jìn)行防治黃瓜疫病試 驗(yàn)和田間小區(qū)防治小白菜霜霉病試驗(yàn)。結(jié)果表明, 抗生素 2507 防治黃瓜疫病的效果可達(dá) 95 % 以上, 對(duì)后者的防治效果達(dá)到 87. 5 % 。王家銀等 [ 2] 應(yīng)用 獸用抗生素青霉素鉀、 四環(huán)素、 硫酸鏈霉素( Strepto my cin, St r) 等, 室內(nèi)采用抑菌圈法測(cè)定毒力, 室外進(jìn) 行田間藥效試驗(yàn), 結(jié)果, 室內(nèi)對(duì)煙草野火病菌株的毒 力較強(qiáng), 可與農(nóng)用鏈霉素相媲美; 田間藥效試驗(yàn)結(jié)果 與室內(nèi)一致, 對(duì)野火病防治可達(dá) 60 % 左右。謝長(zhǎng) 舉等 利用中國(guó)農(nóng)科院植保所研制的一種抗生素 殺菌劑 ) 農(nóng)抗 2 16 對(duì)防治油菜菌核病進(jìn)行了試驗(yàn), 在油菜盛花期噴施農(nóng)抗 2 16 水劑 100, 150 倍液, 對(duì) 油菜菌核病防效分別達(dá) 82. 6 % 和 78. 1 % , 能有效 地減 輕 主 莖發(fā) 病, 降 低病 情 指 數(shù)。 隨 后, 陳 碧 云 等[ 11] 利用綠 色木霉 T v36( Viridin T v36) 產(chǎn)生 的抗 生代謝物進(jìn)行了防治油菜菌核病的生物測(cè)定和田間
[ 10] [ 1]

100, 200, 300, 400, 500, 600 和 700 mg/ L 青霉素水 溶液浸 種 2 d, 100, 200 mg/ L 處理 無(wú)顯 著差 別, 300~ 600 mg/ L 處理種子的發(fā)芽指數(shù)均顯著高于對(duì) 照, 而 700 mg/ L 處 理則 顯著 低 于對(duì) 照。孫萬(wàn) 倉(cāng)

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微

生

物

學(xué)

雜

志

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等[ 5] 用鏈霉素、 青霉素、 氯霉素等 10 種抗生素對(duì)甘 藍(lán)型油菜進(jìn)行種子浸泡處理、 現(xiàn)蕾期鏈霉素注射處 理、 苗期噴施鏈霉素處理以誘發(fā)突變, 結(jié)果部分得到 雄性不育株。并以種子浸泡處理的效果為最好�？� 健等[ 4] 用氨芐青霉素、 硫酸鏈霉素混合液噴施黃金 葛( Sci ndapsus aur eum ) 葉片, 于 - 19 e 下冷凍, 結(jié) 果表明處理組冷凍 5 min 未見(jiàn)凍斑, 冷凍 8 m in 后, 凍斑較對(duì)照減少 95 % , 表明抗生素能明顯 減輕葉 片的凍害。阿 巴美丁除前面述 及的直接殺死 害蟲(chóng) 外, 還有致畸、 延緩發(fā)育、 拒食、 影響信息素分泌、 妨 [ 13, 14] 礙交配和降低產(chǎn)卵力, 甚至導(dǎo)致不育的作用 。 3. 2 抗生素在畜牧獸醫(yī)方面的應(yīng)用 抗生素亦被廣泛用于預(yù)防和治療動(dòng)物的疾病。 汪明等 認(rèn)為, 國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口安普霉素 ( Apramycin, Apra. 國(guó)內(nèi)商品名有加利健, 安普俐等) 對(duì) 1 日齡雛 雞飲水給藥, 可有效地預(yù)防和控制雞沙門(mén)氏菌感染, 并具有減少雛雞死亡、 促進(jìn)生長(zhǎng)、 提高增重的作用。 其 500 @ 10 和 250 @ 10 的效果較 好。張鎮(zhèn) 福 等[ 18] 研究安普霉素預(yù)混劑對(duì) 22 日齡斷奶健康仔豬 腹瀉和生產(chǎn)性能的影響, 結(jié)果表明, 在日糧中 添加 Apra 不影響仔豬的生長(zhǎng)性能, 但可有效控制仔豬的 腹瀉。黃奪先等 [ 19] 對(duì) 27 d 胃腸道線蟲(chóng)蟲(chóng)卵陽(yáng)性奶 牛用 國(guó)產(chǎn) 雙氫 阿 弗菌 素 ( 即 伊維 菌 素) 注射 液 以 10 mg/ 50 kg體重劑量 1 次皮下注射, 治療后 14 d, 蟲(chóng)卵 轉(zhuǎn) 陰 率 及 蟲(chóng) 卵 減 少 率 均 為 100 % , 治 療 后 24~ 28 h內(nèi)蟲(chóng)體排出率為 66. 67 % 。這種方法對(duì)奶 牛的安全性較高, 對(duì)初期懷孕的奶牛也未引起流產(chǎn)。 參
[ 1]
- 6 - 6 [ 17]

泰牧霉素的制劑常用于豬支原體肺炎、 雞支原體呼 吸道炎、 痢疾和禽球蟲(chóng)、 豬 豬嗜血桿菌 胸膜肺炎的 治療。

4

討

論

隨著對(duì)抗生素研究的深入, 抗生素在醫(yī)療、 基礎(chǔ) 科研、 工業(yè)等方面亦發(fā)揮著重要作用, 但事物往往具 有兩面性, 在發(fā)揮重要作用的同時(shí)也有一些負(fù)面影 響, 如長(zhǎng)期使用抗生素作為飼料添加劑可能導(dǎo)致細(xì) 菌產(chǎn)生抗藥性, 造成畜禽機(jī)體免疫力下降, 引起畜禽 內(nèi)源性感染及在畜產(chǎn)品和環(huán)境中造成殘留等。為了 在利用它的同時(shí)又盡可能減少它的負(fù)面影響, 我們 在抗生素的應(yīng) 用和開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)注意 以下幾個(gè)問(wèn) 題: ? 對(duì)畜禽盡可能使用畜禽專(zhuān)用抗生素, 避免人用 抗生素在畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的應(yīng)用, 以免細(xì)菌產(chǎn)生抗 藥性; ? 在飼料添加抗生素時(shí)應(yīng)注意藥物組合, 合理 的藥物組合可擴(kuò)大藥物抗菌譜, 增強(qiáng)對(duì)細(xì)菌的抑制 和殺滅能力; § 在畜禽喂養(yǎng)的不同階段應(yīng)選用不同 的藥物, 以減少細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的可能; ¨加速抗生 素替代品的研究: ? 益生素( Probiot ic) , 它是天然綠 色添加劑, 無(wú)毒副作用, 但與抗生素相比卻有著飼用 效果不穩(wěn)定的弱點(diǎn)。趙智華等[ 20] 在試驗(yàn)中先用加 有土 霉素 ( Oxyt et racy cline) 、 霉素的 飼料喂 養(yǎng)肉 氯 鴨, 后期用加有益生素的飼料喂養(yǎng), 這樣在減少肉鴨 上市抗生素的殘留的同時(shí), 又促進(jìn)其生長(zhǎng); ? 低聚糖 ( Oligosacharide ) , 它可 選擇性地 促進(jìn)有益 菌的增 殖等。 文 獻(xiàn)
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考

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汪玲玲等: 蟲(chóng)草多糖研究綜述

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Review of Cordyceps Polysaccharide Studies
WANG L ingling, ZHONG Shiqing , FANG Xiang, WANG Jialong
( Colleage of f ood , South China Agricult ure U niversit y G uangZhou 510642)

Abstract Cordyceps sinensis is a special fung us used as a super effectiv e medicine in china. Its main activ e substance Cordyceps polysaccharide g ets w ide atlention from scientists and a lot of resear ch is done on it. T his article summar izes recent studies on molecu lar structural identification, subsurface fermentation process and pharmacologic function of Cordyceps polysacchar ide, and so on. Keywords Cor dyceps sinensis polysaccharide, molecular structure, subsurface fenmentation, pharmacologic function.

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Study on Antibiotic and Its Applications in Agriculture
LU L ingling 1 , L EI Jianjun2 , SONG Ming 1
( 1. Hort icult ure Department , Sout h west Agricultural U niversit y, Chongqing 400716; 2. Hort iculture College, Souyh Ch ina A gricult ural U niversit y, G uangzhou 510642, Guangdong)

Abstract T his paper reviews the research of antibiotic, including its dev elo pment and function mechanism. Its applications in a gr icultur e, animal husbandr y and vet erinary medicine are summar ized. M ajor problems that may occur in its applications and viable methods to solve them are also discussed. Keywords antibiotic, function mechanism, application.

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  本文關(guān)鍵詞：抗生素的研究及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。