苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白研究进展

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt),属于蜡样芽胞杆菌族,芽胞杆菌属的革兰氏阳性细菌,与其它芽胞杆菌的区别是在形成芽胞的同时,伴随有杀虫晶体蛋白(Cry蛋白)的产生。Cry蛋白对鳞翅目、鞘翅目、膜翅目和双翅目等多种害虫具有特异的杀虫作用,因此,Cry蛋白以微生物杀虫剂或转Bt基因植物的形式而被广泛应用于害虫生物防治中。本文从Bt菌株的发掘、cry基因的转录调控机制、Cry蛋白的结构功能及作用机制等方面进行综述,为Bt杀虫蛋白的推广应用、Bt蛋白的定向改造和构建高效广谱的工程菌提供参考。     

对韭菜迟眼蕈蚊高活性的苏云金芽胞杆菌JQD117发酵培养基及摇瓶发酵条件优化

为了提高苏云金芽胞杆菌的芽胞产量，应用响应面设计对苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis，Bt）JQD117进行发酵培养基和摇瓶发酵条件的优化。本研究在单因素试验基础上，采用响应面试验设计方法优化培养基组分和发酵条件参数。最佳发酵培养基为棉籽饼粉2.00%，大豆饼粉1.00%，酵母粉1.50%，可溶性淀粉2.00%，CaCO₃ 0.30%，MnSO₄ 0.04%，MgSO₄ 0.18%，K₂HPO₄ 0.04%；最佳发酵条件：接种量3%、装液量60 mL、温度30℃、转速150 r/min、初始pH 7.5。在最佳发酵条件下理论活芽胞产量可以达到6.75×10⁹个/mL，试验验证后实际活芽胞产量为5.97×10⁹个/mL。运用响应面法对Bt的发酵条件进行优化，获得了提高芽胞产量的关键参数，为该菌株产业化、规模化应用奠定了基础，为韭菜迟眼蕈蚊的绿色防控和蔬菜的安全生产提供了理论基础。     

苏云金芽胞杆菌杀虫蛋白增效物质与增效机理

苏云金芽胞杆菌的主要特征是在芽胞形成的同时,能产生对多种昆虫具有特异杀虫活性的晶体蛋白,该蛋白对人畜和环境安全无害。但因在应用过程中杀虫毒力有限,影响了其巨大潜力的发挥。因此,如何提高杀虫蛋白的毒力,寻找更有效的增效物质成为新的研究热点。本文主要综述目前对苏云金芽胞杆菌杀虫蛋白具有增效作用的物质与增效机理的研究进展。     

解淀粉芽胞杆菌MH71摇瓶发酵培养基及发酵条件优化

从黑龙江省漠河多年永冻土层采集的冻土样品中分离的拮抗菌解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens MH71,对多种植物病原真菌和细菌具有较强的拮抗作用.本研究主要以无菌滤液对番茄灰霉病菌的抑菌活性为检测指标,采用单因素试验筛选菌株MH71的最佳产抗菌物质培养基及最佳碳源、氮源和无机盐,运用Minitab软件,通过Box-Benhnken试验及响应面分析相结合的方法对该菌株产抗菌物质的发酵培养基配方和摇瓶发酵条件进行了优化.结果表明,菌株MH71产抗菌物质最佳培养基组成为玉米粉36.6 g/L、牛肉膏3.2 g/L、NaC1 1.33 g/L、葡萄糖14 g/L、蛋白胨7 g/L、MgSO4 0.4 g/L、K2HPO4 0.8 g/L、GaGO3 8 g/L.最适发酵条件为培养温度30℃、摇床转速200 r/min、发酵起始pH 7.0、接种量3％、装液量100 mL/500 mL、发酵时间为72 h.在最佳培养基和培养条件下,菌株MH71的活菌数达到了2.1×109 CFU/mL,芽孢数为1.2×109 CFU/mL,同时对番茄灰霉病菌的抑菌能力较优化前提高了37.4％.     

‘赞皇枣’黑腐病菌拮抗芽胞杆菌的筛选及发酵条件优化

以‘赞皇枣’黑腐病主要病原菌链格孢菌［Alternaria alternata (Fries) Keissler］为靶标,对具有较强抗真菌活性的10株芽胞杆菌进行室内多重筛选,并采用二次回归正交旋转设计和单因素试验对筛选获得的目标菌分别进行发酵培养基优化和最佳发酵条件确立。结果表明：芽胞杆菌B07对靶标菌拮抗作用良好,活体拮抗抑菌带宽度达(8.00±0.50)mm,无菌发酵滤液抑菌圈直径为(24.44±1.37)mm,且有良好的持久性,具有开发应用价值;B07发酵的最优培养基为：红薯粉2 g/L,牛肉膏10 g/L,NaCl 10 g/L,MnSO4 ?0.02 g/L;最佳发酵条件为：种子液浓度1.5×107~2.0×108 cfu/mL时,接种量5%（V/V）,装液量40 mL/250 mL,原始pH7.0,发酵温度32 ℃,时间72 h。     

产酶溶杆菌OH11菌株摇瓶发酵条件研究

采用单因素试验法研究了温度和转速等因子对产酶溶杆菌OH11液体发酵的影响.结果表明温度以30℃为宜,转速以210r/min为宜.通过正交试验在摇瓶中以LB为基础培养基对发酵培养基进行了优化.优化后的培养基中活菌数在48h时可达到4.5×109cfh/ml,明显高于原基础培养基的结果;通过正交试验对其他发酵条件的优化结果表明,装液量40ml/250ml、发酵时间72h、接种量108cfu/ml和初始pH值7.5为最适条件.     

苏云金芽胞杆菌在马铃薯甲虫防治上的研究进展

马铃薯甲虫是重要的入侵害虫,严重威胁着我国粮食作物马铃薯的生产。苏云金芽胞杆菌是重要的农业害虫生防细菌,对马铃薯甲虫有良好的防治效果。本文围绕苏云金芽胞杆菌在马铃薯甲虫防治上的研究进展与应用进行综述。主要从马铃薯甲虫的入侵与防治手段、苏云金芽胞杆菌的晶体蛋白结构与杀虫机制、对马铃薯甲虫有活性的Bt毒蛋白研究进展、Bt毒蛋白对马铃薯甲虫的作用机制以及马铃薯甲虫对Bt毒蛋白的抗性机制等方面进行了综述。最后,从Bt新基因的挖掘和杀虫机理方面对苏云金芽胞杆菌在马铃薯甲虫防治上的研究进行了展望。     

苏云金芽胞杆菌一新菌株的鉴定及其杀虫活性

为分离并鉴定对亚洲玉米螟具有高毒力的苏云金芽胞杆菌菌种,通过棋盘式采集法从吉林省农业科学院试验田土壤中分离获得野生菌株,进行了形态、生化特性、伴孢晶体观察及基因型鉴定,并测定了其对3种鳞翅目害虫的室内生物活性。结果显示:该菌株在LB培养基上为圆形、暗白色菌落,边缘不整齐,革兰氏染色阳性,产生的伴孢晶体形状多为不规则形。16S r DNA序列与苏云金芽胞杆菌属的NBRC 13865同源性达99%;该菌株为cry2+cry9复合基因型,编码氨基酸序列与Cry2Ab和Cry9Ea蛋白同源性分别为94%和99%,鉴定为苏云金芽胞杆菌,命名为JN001。该菌株对亚洲玉米螟具有较高毒性,以1.0×109个/m L菌体浓度接种3龄幼虫72 h后,其校正死亡率为95.06%,致死中浓度(LC50)为4.12×103个/m L菌体,而对斜纹夜蛾和粘虫毒性较弱,接种72 h后校正死亡率分别为12.88%和7.34%。表明该菌株是1株对亚洲玉米螟具有较强毒力的苏云金芽胞杆菌新菌株,具有较好的开发利用潜力。     

高寒草地矮生嵩草内生解淀粉芽胞杆菌262AG6的发酵条件优化

本研究以对多种植物病原真菌具有抑制能力的解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens 262AG6为试验对象,使用单因素和正交试验设计方法对其发酵培养基和发酵条件进行优化。结果表明,最优发酵培养基为马铃薯200 g,葡萄糖25 g,KNO_3 16 g,NaCl 15 g,水1 000 mL;最优发酵条件为温度34℃,150 mL摇瓶装液40 mL,振荡器转速150 r/min,培养基初始pH 9,最佳接种量为14%;其在100 L发酵罐的生长曲线为0～6 h为调整期,6～26 h为对数期,26 h后菌株进入稳定期,即该菌最佳放罐时间为26 h。     

利用马铃薯全粉加工废水培养解淀粉芽胞杆菌产抗菌脂肽条件优化

为实现马铃薯全粉加工废水资源高值化利用，以马铃薯全粉加工废水为基础培养基，采用Plackett-Burman设计和Box-Behnken响应面设计，对解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens PC2利用马铃薯全粉加工废水发酵产抗菌脂肽的培养基进行优化。结果表明，马铃薯全粉加工废水蛋白质、游离氨基酸、游离淀粉和还原糖含量分别为16.0、2.11、0.18和1.29 mg/mL，钾、钙和镁含量分别为1.07、0.05和0.10 mg/mL，铁、锌、锰和铜含量分别为7.10、2.34、0.25和0.09 μg/mL。蔗糖、谷氨酸钠和硫酸铵是影响菌株PC2发酵抗菌脂肽的3个主要因素。菌株PC2以马铃薯全粉废水为基础培养基无抗菌脂肽产生，采用响应面法优化获得了产抗菌脂肽的最佳培养基配方为：蔗糖30.2 g，谷氨酸钠3.96 g，硫酸铵6.0 g，马铃薯全粉加工废水1000 mL，所得抗菌脂肽粗提物对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为21.74 mm。采用单因素试验结合响应面法，获得最适发酵条件为：接种量6.0%，装液量50 mL/250 mL，初始pH 6.8，发酵温度31℃，摇床转速170 r/min，发酵时间35 h。获得的抗菌脂肽粗提物抑菌圈直径可达22.81 mm，较优化前增加了1.08 mm，发酵液活菌数由优化前的2.6×10⁸ CFU/mL提高至3.2×10¹⁰ CFU/mL。试验结果为马铃薯全粉加工废水资源化利用奠定了基础。     

枯草芽胞杆菌B201产芽孢培养基优化

采用单因素试验及正交试验设计对枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis B201产孢培养基进行了碳源、氮源、无机盐筛选及优化,最终确定B201发酵培养基配方为玉米粉3 g/L,糖蜜10 g/L,豆粕粉10 g/L,鱼粉10 g/L,K₂HPO₄ 2 g/L,Na₂HPO₄ 2 g/L,MgSO₄ 0.5 g/L,MnSO₄ 0.5 g/L。优化后的培养基在500 L通气式机械搅拌发酵罐中进行了小试,结果表明B201生长快速,发酵16 h开始形成芽孢,26 h放罐后发酵液活菌量达到1.06×1010 CFU/mL,芽孢量8.8×109 CFU/mL,芽孢形成率为83.0%,活菌含量和芽孢形成率较高,为B201工业化生产奠定了基础。     

桃小食心虫病原菌—球孢白僵菌TST05菌株生物学特性研究

[目的]研究从自然染病的桃小食心虫幼虫上分离的球孢白僵菌TST05菌株的生物学特性.[方法]测定不同培养基、外界不同温度和湿度对该菌株菌丝营养生长及孢子萌发的影响.[结果]该菌株在PDA、PPDA、SDAY、SMAY 4种培养基上均生长良好,菌落厚而致密,产孢量均大于3.95×107孢子/mL;菌株适应的温度和湿度范围宽,15～30℃之间,RH 30 ％～100％之间孢子均可萌发、生长和产孢.随着温度接近25℃、湿度增大,孢子的萌发率、菌落的生长速率和产孢量都显著增加.15℃、RH 100％时产孢量为1.32× 107孢子/mL;25℃、RH 30％时,产孢量也能达到1.37×107孢子/mL;25℃、RH 100％时产孢量达到6.19×107孢子/mL.15℃、RH 100％孢子萌发率为52.28％;25℃、RH＞80％时,孢子萌发率都能达到90％以上.[结论]TST05菌株能适应北方干旱低温条件,可开发成为防治桃小食心虫的生物制剂.     

三种微生物杀虫油烟剂成烟后菌体活性的测定

本研究通过电子显微镜扫描和菌体活性测定三种微生物杀虫油烟剂成烟后菌体的活性,结果表明:使用烟雾机分别施放白僵菌、苏云金杆菌和松毛虫质型多角体病毒三种微生物杀虫油烟剂,其成烟后,三种菌体能保持原来的形态和活性,白僵菌孢子能正常萌发,苏云金杆菌芽孢在营养琼脂上能形成晶体,松毛虫质型多角体病毒能有效地感染松毛虫,为进一步研究常规和应急防治松毛虫的简单易行、高效的使用方法提供技术依据。     

一株高毒力刀孢蜡蚧菌最适培养条件的优化及其对桃蚜的毒力测定

刀孢蜡蚧菌Lecanicillium psalliotae是一种重要的昆虫病原真菌,在害虫生物防治中应用广泛。为明确刀孢蜡蚧菌生长和产孢的最适培养条件,本文对一株刀孢蜡蚧菌HFLP006菌株的培养条件进行优化,比较了不同培养基种类、初始接菌量、培养温度、供试碳源和氮源对该菌株产孢量的影响。结果表明,在SDAY液体培养基中,以8%接菌量培养8 d能够获得最大产孢量2.83×10⁹个孢子/mL。菌株HFLP006最适产孢温度为26℃。以甘露醇和葡萄糖为碳源能够获得最大产孢量,分别为1.28×10⁹和1.25×10⁹个孢子/mL,二者之间差异不显著。以酵母浸粉为氮源获得的产孢量（9.48×10⁸个孢子/mL）最大,且显著高于其他氮源处理组。使用1×10⁷个孢子/mL的菌悬液对桃蚜进行毒力测定,处理后第7 d试虫平均校正死亡率达80.73%。本研究所获得的结果对菌株HFLP006的大规模工业生产和生物防治应用均具有重要意义。     

苏云金素高产菌株的选育

用硫酸二乙酯(DES)处理苏云金杆菌CT-43菌株,得到了菌落形态、菌形和产生褐色素三种类型的突变株。光滑型(S-型)菌落自发突变的比例依亚种的不同而不同,CT-43菌株高达13.0％,苏云金亚种为10.6％,以色列亚种为3.9％,库斯塔克亚种不产生S-型菌落,S-型菌落依DES处理CT-43菌株芽孢时间的延长而增加,处理90分钟达49.0％。除个别S-型菌落外,均不产生苏云金素。诱变产褐色素菌落的频率为1.4％,它们都不产苏云金素。菌形变异株有仅芽孢,仅伴孢晶体,芽孢和伴孢晶体,营养体和芽孢,营养体和伴孢晶体,营养体、芽孢和伴孢晶体发生变异六种类型,它们产生苏云金素的水平各不相同。还获得了苏云金素产量比出发菌株明显提高的二个菌株。     

Clonostachys rosea 67-1液生孢子形成及其抗性研究

 The growth and sporulation of Clonostachys rosea strain 67-1 in PD broth was observed and figured out. A large amount of submerged spores were obtained in shake flask with proprietary Czapek me-dium. Meanwhile, the colonies of strain 67-1were cultured in PDA plate and aerial spores were collected by elution. Resistances of submerged spores and aerial spores to high temperature, dry condition and UV treatment were determined. The results showed that the survival of the submerged spores kept in 60℃ for 30 min was 76.7%, while the aerial spores were hardly germinated in the same condition. After two weeks' drying treatment, the spore activities were 89.2% and 29.3%, respectively. Similarly, the activity of submerged spores was 72.6% and that of aerial spores was 19.7% when exposing to UV for 1 min. It is illuminated that deep submerged fermentation is more efficient than solid culture for strain 67-1 to produce chlamydospores, which act as main component in biopesticide mass production.     

母细胞产生内含物的芽胞杆菌分析

在苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)分离过程中发现有些芽胞杆菌产生与Bt相似的芽胞,但并不形成伴胞晶体,特别是发现它们在芽胞期的母细胞中含有丰富的内含物,对该类菌株的性质需要进一步明确.本研究选择6株该类型的菌株,对其种属、质粒、蛋白谱和杀虫活性等进行了初步分析.芽胞形态和质粒图谱分析结果显示,其与Bt菌株相似;肤指纹图谱分析发现选取的蛋白与蜡样芽胞杆菌(B.cereus)族细菌的蛋白匹配度最高;16S rDNA聚类研究表明,所分离的菌株的确与蜡样芽胞杆菌(B.cereus)族(包括Bc和Bt)同源性最高;从生物杀虫活性测定来看11-1菌株上清液对小菜蛾(Plutella xylostella)的校正死亡率达75.9％,而85-1和11-1菌株上清对亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)的校正死亡率分别能达到100％和87.9％.本研究结果表明在Bt菌株的分离过程中,对于没有形成晶体但在芽胞形成时期还有内含物的菌株也应加以重视,这些菌株属于B.cereus族,具有潜在利用价值.     

杀线虫苏云金芽胞杆菌菌株YC-10的分离鉴定及活性测定

自烟草中分离获得对南方根结线虫Meloidogyneincognita具有较高杀线活性的拮抗细菌菌株YC-10。研究发现该菌株有伴胞晶体产生,菌体、芽胞形态及生理生化特性与苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种B．thuringiensissubsp．kurstaki相似,16srDNA序列分析表明其与苏云金芽胞杆菌相似性最高,初步确定该菌株为苏云金芽胞杆菌。菌株发酵液及伴胞晶体蛋白对南方根结线虫J2有很强的杀线活性,发酵液处理南方根结线虫,24h线虫死亡率为100％;伴胞晶体蛋白处理南方根结线虫,24h的LC50为5．86μg．mL^-1。研究结果显示该菌株在线虫生物防治上有较大的应用潜力。     

MB和CMC液体培养基对禾谷镰孢产孢水平的影响

禾谷镰孢分生孢子定量接种是研究作物抗禾谷镰孢的必要手段?本试验利用绿豆(mung bean, MB)与羧甲基纤维素(carboxylmethyl cellulose, CMC)液体培养基在相同条件下培养禾谷镰孢, 比较两种培养基对禾谷镰孢产孢效率的影响; 并用两种培养基诱导分生孢子制成相同浓度孢子悬浮液, 对75个玉米家系进行人工接种鉴定, 检测不同培养基所产分生孢子致病性差异?结果表明, CMC培养基诱导分生孢子增长率(k2=1.125)大于MB培养基诱导增长率(k1=0.844)?在培养第14天, MB培养基诱导获得的分生孢子平均浓度为2.51×105个/mL, CMC培养基诱导的为3.62×105个/mL, 比MB培养基诱导多44.22%?用两种培养基诱生的孢子进行田间接种, 玉米穗腐病发病程度无明显差异?CMC培养基具有产孢快?孢子浓度高的优点, 是一种适宜禾谷镰孢分生孢子诱生的高效液体培养基?     

海洋生境棘孢木霉菌TCS007对植物的促生长及诱导抗逆作用

为研究海洋生境棘孢木霉菌Trichoderma asperellum TCS007对植物的促生长及诱导抗逆作用,以黄瓜和水稻为试材,评价菌株TCS007对植物种子萌发、幼苗和根系生长等生长量及其对叶绿素、可溶性糖和蛋白含量的影响,并在低温和高盐胁迫条件下,研究其对植株生长相关生理指标影响。结果表明:1 × 106 CFU/mL的TCS007孢子悬浮液可以显著促进黄瓜种子萌发,且处理后黄瓜幼苗的株鲜重、叶面积、根鲜重及根系活力分别提升13.53%、17.97%、66.67%和27.30%,总叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量分别增加22.75%、18.24%和8.60%;在5 ℃、10 ℃和15 ℃低温胁迫下,1 × 106 CFU/mL的TCS007孢子悬浮液显著提高了黄瓜叶片中过氧化物酶 (POD) 和超氧化物歧化酶 (SOD) 的活性,降低了丙二醛 (MDA) 含量和相对电导率 (REC);在0.1 mol/L的氯化钠 (高盐) 胁迫下,不同含量的TCS007孢子悬浮液均可显著缓解氯化钠对水稻幼苗的盐害作用,且随着孢子含量的增高,缓解效果越为明显,其中添加5% 1 × 106 CFU/mL TCS007孢子悬浮液的水稻幼苗POD、SOD和过氧化氢酶(CAT)活性均显著增加并能降低其REC。综上,棘孢木霉菌TCS007对植物具有良好的促生长效果和诱导抗逆作用,研究结果可为其开发成为新型生物农药提供理论依据。