枯草芽孢杆菌NCD-2菌株的高效电击转化

本研究对影响枯草芽孢杆菌Bacillus subtilisNCD-2菌株遗传转化的因素进行摸索并对其转化条件进行优化,建立了该菌株的高效电击转化体系。通过比较5个不同大小和携带不同来源复制子的质粒对其转化效率的影响,发现质粒大小与NCD-2菌株的电击转化效率之间没有相关性;而携带来源于Bacillus coagu-lans复制子的质粒pNW33N时,NCD-2菌株的电击转化效率最高,达到3.53×104cfu.μg-1DNA,说明复制子来源是影响转化效率的一个重要因素。采用pNW33N质粒在不同电阻、电场强度及培养时间下的电击转化效率的研究结果表明,该菌株转接到生长培养基后,37℃、150r.min-1培养3.5h,在电阻值200Ω、电场强度14.0kV.cm-1的条件下转化效率最高,达到6.07×104cfu.μg-1DNA。优化后的转化体系为顺利开展枯草芽孢杆菌NCD-2菌株的分子操作奠定了基础。     

枯草芽孢杆菌NCD-2对棉花根系分泌物L-脯氨酸响应的转录-蛋白质组学联合分析

【目的】棉花根系分泌物L-脯氨酸是影响生防菌株定殖的关键因素之一,前期研究发现L-脯氨酸能够提高枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）NCD-2生物膜形成能力。通过高通量测序技术分析L-脯氨酸调控枯草芽孢杆菌NCD-2生物膜形成和生防潜力相关的基因,为深入认识棉花根系分泌物与生防菌株的分子互作关系打下基础。【方法】以枯草芽孢杆菌NCD-2菌株为供试材料,外源添加浓度为10 mg·mL^-1的L-脯氨酸共培养24 h后,分别进行转录组（RNA-seq）和同位素标记相对定量蛋白质组技术（iTRAQ）分析,对所获得的转录组和蛋白质组数据进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）验证不同代谢通路中部分差异基因的表达情况。 【结果】转录组分析发现,L-脯氨酸和NCD-2菌株共培养后,获得1 071个差异表达基因（DEG）,其中602个基因上调,469个基因下调。GO分析发现在生物过程、细胞组分和分子功能方面分别有49、14和30个功能条目显著富集。KEGG代谢通路主要富集在化合物代谢、鞭毛组装、细菌运动和趋化作用。蛋白质组学分析发现,筛选到211个差异表达蛋白（DEP）,其中118个蛋白上调,93个蛋白下调。GO分析发现在生物过程和分子功能方面分别有13和8个功能条目显著富集。KEGG代谢通路主要富集在氨基酸代谢、碳水化合物类代谢、鞭毛组装和ABC转运蛋白。进一步转录-蛋白质组学联合分析发现,在L-脯氨酸作用下,检测到共有的显著差异表达基因（或蛋白）112个,其中38个基因（或蛋白）下调,74个基因（或蛋白）上调。GO功能显著富集主要集中在营养库活性、催化活性、细胞膜、定位、细胞脂质代谢过程、氧化还原过程、sigma因子活性、转运活性、芽孢形成9个方面。KEGG代谢通路主要富集在能量代谢、ABC转运蛋白、抗生素生物合成、鞭毛组装、运动或趋化作用和双组分系统方面。RT­qPCR验证了26个差异表达显著基因,结果发现在表达量上存在一定的差异,但表达趋势与RNA­seq和iTRAQ组学分析结果基本一致。【结论】棉花根系分泌物L-脯氨酸与枯草芽孢杆菌NCD-2之间的互作存在一个复杂的生物过程,依赖于不同代谢通路网络中的多个基因。双组分系统、抗生素生物合成、能量代谢、运动或趋化作用、鞭毛组装和ABC转运蛋白通路中的差异基因（或蛋白）可能在棉花根系分泌物与枯草芽孢杆菌互作过程方面发挥着重要作用。     

拮抗细菌C-28在棉苗体内的定殖及传导

生物防治在棉花黄萎病等土传病害综合防治中占有重要地位。对于生防菌的筛选 ,平板对峙法所选择出的拮抗作用强的菌株并不一定是最好的生防菌[1 ] ,因为生防菌在实际应用中会受到许多因子的影响。目前研究表明 ,当土传病原菌的生防菌在作物根部具有较好的定殖能力时才有可能发挥其防病作用 ,若其能在作物体内传导扩繁则是更为理想的生防菌株[2～4] 。笔者研究了棉花黄萎菌拮抗菌株Ｃ 2 8在棉籽表面、棉苗根部的定殖规律 ,及其在棉株体内的传导 ,旨在进一步明确Ｃ 2 8防治棉花黄萎病的作用机制 ,为今后有效利用该菌提供科学依据。1　材料与方…     

生防细菌NCD-2突变体构建及抑菌功能基因的防病作用

生防细菌NCD-2是一株枯草芽孢杆菌菌株,该菌株通过分泌抑菌肽而对棉花黄萎病病原菌和棉花立枯病病原菌起到抑制作用。本研究着重通过原生质体法与诱导转座方法,建立了携带转座子Tn917质粒pTV1对枯草芽孢杆菌NCD-2野生菌株的转化体系与转座子突变技术,获得1500多个转座子插入突变子。通过测定这些突变子对大丽轮枝菌的抑制作用,筛选到2个抗生作用丧失的抑菌功能缺失的突变子。室内盆栽试验结果表明这2个抑菌功能缺失突变子对棉花立枯病的防效显著低于野生菌株,说明NCD-2野生菌株产生的抑菌肽在该菌株防治棉花立枯病中起到主要作用,进而说明编码该抑菌肽的基因在该菌株防治棉花立枯病中具有重要作用。     

PhoR/PhoP双组份对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中surfactin合成的影响

 Surfactin是由芽胞杆菌类细菌产生的一种脂肽类物质,具有溶血活性和排油能力,并且与细菌生物膜形成和根际定殖能力相关。本研究分析了PhoR/PhoP双组份对生防枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中surfactin合成的影响。在低磷环境下,同NCD-2野生型菌株相比,PhoR和PhoP突变子显著降低了NCD-2菌株的溶血活性;NCD-2菌株的排油能力很强,而PhoR和PhoP突变子均丧失排油能力;NCD-2野生型菌株的生物膜形成能力分别是PhoR和PhoP突变子的2.0和2.2倍。通过FPLC色谱分析技术证明NCD-2菌株可以产生surfactin,并发现在低磷条件中,野生型菌株NCD-2所产生的surfactin分别是PhoR和PhoP突变子的2.3和6.4倍。通过RT-qPCR技术分析了surfactin合成酶基因srfAA在不同菌株中的表达情况,结果表明在低磷环境下,PhoR和PhoP突变子中srfAA基因的表达量比NCD-2野生型菌株均降低了2.1倍。构建PhoR和PhoP突变子的互补菌株,证明互补菌株均能使突变子的性状恢复到野生型水平。以上结果证明,PhoR/PhoP双组份影响surfactin的合成。     

防治番茄灰霉病的枯草芽胞杆菌BAB-1粉尘剂研制

目前我国农药登记的微生物杀菌剂主要为水剂和可湿性粉剂两种剂型。为了克服常规喷雾导致温室大棚内湿度增加给防病带来的不利影响,本文以枯草芽胞杆菌BAB-1为有效成分开展了粉尘剂研究,通过对载体和助剂的筛选,明确了最佳的载体、助剂种类及其比例,最终确定100亿CFU/g枯草芽胞杆菌BAB-1粉尘剂的配方为：滑石粉20%、分散剂GY-D900 2%、菌株BAB-1原药补足至100%。该制剂具有很好的悬浮效果（30 min时悬浮率>50%）。室内盆栽试验表明,菌株BAB-1粉尘剂对番茄灰霉病防效达到57.14%~71.43%,对黄瓜灰霉病的保护作用优于治疗作用,施用1次的防病效果分别为48.80%和1.65%;温室大棚试验结果表明,该制剂在番茄大棚中施用3次后对灰霉病的防效达到79.04%,对照化学药剂嘧菌酯800倍水溶液的防效为82.55%。该研究结果为枯草芽胞杆菌BAB-1粉尘剂的进一步产业化开发和应用提供了科学依据。     

河北省棉花立枯丝核菌菌丝融合群及其致病性研究

从河北省22个主要产棉县市分离纯化得到67个棉花立枯病菌菌株,经鉴定均为立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)。菌丝融合试验表明,其中的62个菌株属于2个菌丝融合群,即AG-4和AG-2,分别占测定菌株的91.04%和1.50%;另有5个菌株与标准菌株不融合,占7.46%,表明河北省棉田立枯丝核菌的优势菌系是AG-4融合群。通过选用麦芽蛋白胨(MPDA)培养基(Ⅱ)进行对峙培养,将AG-4融合群菌株划分为6个不同的营养亲和群,即AG-4-A、AG-4-B、AG-4-C、AG-4-D、AG-4-E和AG-4-F,分别占测定菌株的59.02%,6.56%,9.84%,1.64%,21.31%,1.64%。致病力测定结果表明,不同菌丝融合群及其各营养亲和群致病力不同,以AG-4-A对棉苗的致病力最强,其次是AG-2,均导致棉苗死亡;AG-4-E和AG-4-F虽然致病,但并不致死棉苗,各群相对致病力强弱顺序依次为:AG-4-AAG-2AG-4-BAG-4-C非融合类AG-4-DAG-4-EAG-4-F。     

脂肽类抗生素fengycin在枯草芽胞杆菌NCD-2菌株抑制番茄灰霉病菌中的功能分析

 枯草芽胞杆菌NCD-2菌株及其无细胞发酵液对多种植物病原真菌具有较强的拮抗活性。为了明确NCD-2菌株抑菌作用机理,本研究利用快速蛋白液相色谱技术(FPLC)结合抑菌活性测定,对NCD-2菌株的脂肽类抑菌物质进行分离、纯化,经质谱鉴定,该抑菌物质为芬荠素(fengycin)。从NCD-2菌株中克隆出fengycin合成酶基因fenC及其上游启动子序列,通过同源重组技术对fenC基因进行了内缺失突变,同NCD-2野生型菌株相比,fenC基因缺失突变子丧失了fengycin的合成能力,同时该突变子显著降低了对番茄灰霉病菌的拮抗活性。进一步在离体叶片上比较了NCD-2野生型菌株和突变子之间脂肽提取物和菌体细胞对番茄灰霉病的保护作用,结果发现,突变子不论是脂肽提取物还是菌体细胞显著降低了对番茄灰霉病的防治作用。     

枯草芽胞杆菌NCD-2中调控因子PhoP对fengycin合成的调控作用

 PhoR/PhoP双因子调控系统是枯草芽胞杆菌中一个重要的全局性调控系统, 在低磷环境下, 感应激酶PhoR自磷酸化, 并且将获得的磷酸基团转移到调控因子PhoP上, 从而激活PhoP的调控活性。为了明确调控因子PhoP对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中主要抑菌活性物质-fengycin合成能力的调控作用, 本研究通过同源重组技术缺失突变NCD-2菌株中的phoP基因, 拮抗活性测定结果表明, phoP基因缺失菌株显著降低了对立枯丝核菌的抑菌活性。通过快速蛋白质液相色谱(FPLC)技术比较了NCD-2菌株野生型及其phoP基因突变子fengycin的合成能力, 结果证明, phoP基因突变菌株降低了fengycin的合成能力。对突变子进行phoP基因互补发现, 互补phoP基因可使突变子的相关性状恢复到野生型菌株水平。以上结果证明, phoP基因对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中fengycin的合成具有正调控功能。     

生防枯草芽孢杆菌CAB-1抑菌蛋白产生条件及其稳定性研究

枯草芽孢杆菌CAB-1是一株对番茄灰霉病有显著防效的生防菌株,抑菌蛋白是其产生的主要抑菌物质之一。研究表明,菌株CAB-1产生抑菌蛋白的最佳培养条件为：接种量2%,培养温度30℃,转速180 r/min,装液量100 mL/250 mL,培养时间48 h。考马斯亮蓝法测得最佳培养条件下菌株CAB-1产生的粗蛋白浓度为0.16 mg/mL。该粗蛋白对胰蛋白酶及蛋白酶K不敏感,胃蛋白酶处理使其活性降低14%;抑菌蛋白在100℃以下处理30 min活性变化差异不显著,而121℃处理30 min其抑菌活性为对照的72%。抑菌蛋白对酸碱的耐受范围广,在pH值3~12的范围内抑菌活性均能保持在75%以上,pH值2时抑菌活性降低为对照的59%。经甲醇、氯仿、乙醚、乙酸乙酯及丙酮处理后该粗蛋白的抑菌活性变化不大。