贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis YL2021嗜铁素合成基因dhbC的功能研究

贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis YL2021是一株对多种病原细菌均有良好防治效果的生防菌,基因组中含有完整的儿茶酚型（2,3-Dihydroxybenzoate,DHB）嗜铁素合成基因簇。为了探明贝莱斯芽胞杆菌YL2021嗜铁素的功能,本研究以嗜铁素合成基因dhbC为对象,构建重组质粒pMD19-dhbc（cm）,利用同源重组技术获得突变株ΔdhbC。生防相关性状研究结果表明,与野生型菌株YL2021相比,突变株ΔdhbC泳动能力和生物膜形成能力明显下降,但是群集运动能力未发生改变。在营养丰富的LB培养基中,野生型菌株YL2021和突变株ΔdhbC均不产生嗜铁素,生长能力未发生改变,室内抑菌能力相当;但在缺铁M9培养基中,野生型菌株YL2021能产生儿茶酚型嗜铁素,生长缓慢,对供试细菌有较强的抑菌作用,突变株ΔdhbC不能产生嗜铁素,生长能力明显下降,完全丧失抑菌能力。本文结果表明,缺铁条件下,dhbC基因是贝莱斯芽胞杆菌YL2021嗜铁素生物合成的关键基因,嗜铁素是菌株YL2021发挥生防作用的重要抑菌物质。     

梨火疫病菌拮抗细菌FX1培养基及摇瓶发酵条件优化

贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis FX1是从新疆库尔勒香梨生产区果蔬天然酵素发酵液中分离筛选出的对梨火疫病菌Erwinia amylovora具有较强拮抗作用的菌株。为提高其抑菌活性物质的产量和防病效果，本研究以平板抑菌活性和发酵液活菌浓度作为检测指标，采用单因素试验、Plackett-Burman试验和响应曲面法对培养基成分（碳源、氮源、无机盐）及摇瓶发酵条件（温度、转速以及初始pH）进行筛选和优化，确定FX1菌株的最适培养基和发酵条件。结果表明，FX1的最适培养基为：玉米淀粉10.0 g/L，酵母膏25.1 g/L，KH₂PO₄0.5 g/L，MnSO₄0.001 g/L；最适发酵条件为初始pH 7.0，转速150 r/min，温度30.9 ℃，装液量100 mL/500 mL，培养时间48 h。优化后FX1菌株活菌数可达1.53×10⁹ CFU/mL，抑菌圈直径可达26.6 mm，相比优化前分别增加了3.10倍和1.32倍。苹果离体花序的防效试验结果显示，喷施FX1菌体发酵液、无菌发酵滤液和脂肽类物质粗提取液能显著降低花腐率（P＜0.05），对梨火疫病的保护性防效分别可达68.53%、71.47%和76.30%，均高于优化前。研究结果为贝莱斯芽孢杆菌FX1菌剂的开发及其在梨火疫病生物防治中的应用提供了依据。     

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。     

响应面法优化贝莱斯芽胞杆菌YC11的液体发酵培养基

为提高对烟草黑胫病具有良好防治效果的贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis YC11菌株的芽胞产生水平,通过Plackett-Burman试验筛选出影响YC11摇瓶发酵芽胞产量的3个显著因子：玉米粉、酵母粉和硫酸镁;再结合最陡爬坡试验、Box-Behnken(BB)响应面法拟合显著因子与芽胞产量的非线性方程求解,得到优化的YC11菌株发酵产胞培养基配方。结果表明,优化后的最佳配方为玉米粉13.74 g/L、鱼粉15.00 g/L、酵母粉15.73 g/L、玉米浆5.00 g/L、硫酸镁0.59 g/L和磷酸二氢钾0.30 g/L,此时模型预测发酵液芽胞最佳产量为114.4亿芽胞/m L,验证值为116.6亿芽胞/m L,预测值与验证值之间吻合较好,较优化前芽胞产量（70.8亿芽胞/m L）提高了64.7%。采用500 L发酵罐进行发酵验证,菌株YC11的芽胞产量为150亿芽胞/m L。盆栽试验结果表明,菌株YC11发酵液对烟草黑胫病的防效可达到100%。     

芽胞杆菌工程菌株B9BD产表面活性素发酵培养基优化

生物农药“纹曲宁”的主要活性成分—枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis Bs916可产生多种脂肽类抗生素。前期研究发现,degU和bmyA基因的突变株B9∆degU∆bmyA（B9BD）可以高效合成表面活性素（Surfactin）。本研究通过对培养基主要成分的单因素筛选并利用Design expert软件优化了工程菌株B9BD高效发酵产生Surfactin的培养基组分。通过Plackett-Burman试验、中心组合试验（CCD）和响应曲面法（RSM）优化了发酵Surfactin的最优培养基配方：葡萄糖24.27 g/L,黄豆粉29.05 g/L,牛肉浸膏3 g/L,NH₄NO₃ 4 g/L,L-亮氨酸2.36 g/L,KH₂PO₄3 g/L,NaCl 3 g/L,FeSO₄0.02 g/L。在优化培养基中,B9BD产生Surfactin的量高达到（934.25±32.67）mg/L,是其在LB培养基产量的5.6倍。以上研究结果将为Surfactin的高效发酵和应用提供理论基础和技术支撑。     

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。     

生防解淀粉芽孢杆菌CC09合成iturin A条件的响应面优化

采用摇瓶发酵试验,比较了11种已用于芽孢杆菌合成环脂肽的培养基对解淀粉芽孢杆菌CC09产iturin A的影响,筛选适合菌株CC09产iturin A的主要营养成分。然后采用Plackett-Burman设计、中心组合设计和响应面分析等方法,优化培养基组成及发酵条件。获得了解淀粉芽孢杆菌CC09摇瓶发酵产生iturinA的最佳培养基组成为小麦粉14 g/L、黄豆饼粉25 g/L、玉米粉8 g/L、MgSO₄ 0.1 g/L、MnSO₄ 2.5 mg/L、FeSO₄ 0.8 mg/L;最佳发酵条件为装液量60 mL/250 mL、pH 6.0、28℃、125 r/min、48 h,在此条件下,生防解淀粉芽孢杆菌CC09合成iturin A的产量达501 mg/L,较优化前的138 mg/L提高了4.2倍,且发酵成本是利用改良LB培养基的4.3%。     

生防细菌HMQ20YJ04发酵条件优化及其对番茄灰霉病的效果评价

菌株HMQ20YJ04是从甘肃民勤盐碱土壤中分离筛选的对多种植物病原真菌具有较强抑菌活性的拮抗细菌。为提高其发酵液的防控效果,以发酵液活菌数作为检测指标,采用单因素试验、正交试验、Plackett-Burman试验和响应曲面法对发酵培养基组分和摇瓶发酵条件进行筛选和优化。结果表明,最佳发酵培养基组分配比为可溶性淀粉5 g/L、酵母提取物10 g/L、Mg SO₄·7H₂O 5 g/L、Na Cl 5 g/L,最佳发酵条件为转速200 r/min、接种量5%、温度32℃、时间60 h、初始p H 6.5。温室盆栽防控番茄灰霉病试验结果表明,该菌株的发酵液对番茄灰霉病具有良好的防控效果,防效为63.03%。研究结果为枯草芽胞杆菌菌株HMQ20YJ04的菌剂研发及番茄灰霉病的生物防治提供了依据。     

解淀粉芽胞杆菌ZF57微粉剂的研制及对黄瓜棒孢叶斑病的防治效果

 采用单因素试验和响应面分析等方法优化解淀粉芽胞杆菌ZF57的发酵工艺。得到解淀粉芽胞杆菌ZF57发酵的最优条件为山梨醇10 g·L^-1、棉籽饼粉17 g·L^-1、NaH₂PO₄ 0.5 g·L^-1、Na₂HPO₄ 0.4 g·L^-1,初始pH 7.0、装液量80 mL/250mL三角瓶、接种量2.1%、培养温度30℃、转速180 r·min^-1、发酵时间32 h,此时含菌量达到3.8×10⁸ CFU·mL^-1,较优化前提高了80%。明确了解淀粉芽胞杆菌微粉剂的最佳配方为解淀粉芽胞杆菌母粉50%,白炭黑10%,分散剂木质素磺酸钠1%,表面活性剂十二烷基硫酸钠4%,保护剂羧甲基纤维素钠1%,硅藻土补足至100%。该制剂含菌量为3.26×10⁹ CFU·mL^-1,平均粒径8.31 μm,分散指数98.16%,浮游性指数85.37,含水率1.42%,坡度角68°,各项检测结果均符合标准。解淀粉芽胞杆菌ZF57微粉剂对黄瓜棒孢叶斑病的田间防治效果高达97.12%。     

‘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。     

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％.     

枯草芽胞杆菌262XY2x固体发酵条件优化及对马铃薯炭疽病的防治效果

本试验以枯草芽胞杆菌262XY2x为目标菌,通过单因素分析与正交组合试验,筛选其固体发酵基质,优化发酵条件,并对其进行防病促生作用测定。结果表明,枯草芽胞杆菌262XY2x固体发酵最佳培养基配方为：麸皮36.4%、稻壳粉31.8%、玉米面18.2%、豆粕13.6%、乳糖1.0%、尿素1.1%和ZnSO₄ 0.11%;最优发酵条件为：接种量10%,固料添加量44 g/L,料水比1:1.4,发酵温度28℃,发酵初始pH 7.0,发酵时间40～44 h,活菌数可达7.13×10¹⁴ CFU/g。该菌剂用量为1.0%时,马铃薯株高和根长显著高于对照（P<0.05）,增长率分别为45.25%和28.43%,体内PAL活性较对照显著增加（P<0.05）,增长率为16.57%,且对马铃薯炭疽病的预防效果为63.45%,治疗效果为46.70%。     

贝莱斯芽胞杆菌HN-2发酵上清液抑制三种黄单胞菌的生物活性研究

贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis HN-2为本实验室从土壤中分离得到的一株生防菌，本文研究了菌株HN-2发酵上清液活性成分的最优提取方式、抑菌效果及其活性成分的稳定性。结果表明，通过不同方式提取的菌株HN-2发酵上清液活性成分对3种黄单胞菌均有良好的抑菌活性。其中正丁醇提取物对水稻细菌性条斑病菌Xanthomonas oryzae pv. oryzicola的抑菌效果最好，抑菌圈大小为（41.57±0.33）mm；并且在10 mg/mL浓度下，贝莱斯芽胞杆菌HN-2正丁醇提取物比杆菌肽、春雷霉素和叶枯唑具有更好的抑菌效果。稳定性试验结果表明，贝莱斯芽胞杆菌HN-2正丁醇提取物对pH有较宽的适应范围（pH 1.0～9.0），且在紫外线及高温等环境下仍具有较好的稳定性。综上所述，贝莱斯芽胞杆菌HN-2正丁醇提取物具有开发成为生物源农药的潜力。     

吡咯伯克霍尔德氏菌JK-SH007产嗜铁素的相关基因克隆及条件优化

为了明确吡咯伯克霍尔德氏菌Burkholderia Pyrrocinia JK-SH007是否产嗜铁素,揭示其生防机制,本文通过CAS检测该菌株产嗜铁素的能力,并对其嗜铁素合成相关基因cepR进行克隆及序列分析,同时采用单因素试验及响应面法对菌株JK-SH007产嗜铁素条件进行优化。结果表明,菌株JK-SH007具有明显的产嗜铁素能力,其嗜铁素合成相关基因cepR大小为720 bp,与B.pyrrocinia（EU034001）的亲缘关系最近,同源性为99%,两者序列相似性为97%,13个位点出现SNP;另外菌株JK-SH007 cepR基因编码的氨基酸序列有3个氨基酸发生了替换,两者一致性为97%。该菌产嗜铁素最优培养时间是15 h、pH 8、转速200 r/min、最佳碳源和氮源分别是甘油和氯化铵;PB试验筛选出影响该菌株产嗜铁素的关键性因素分别是pH、加碳量、加氮量;CCD试验结果显示,pH和加氮量的交互作用较明显;最终采用Design-Expert软件分析出菌株JK-SH007产嗜铁素最佳方案为碳源加入量15.00 g/L、氮源加入量10.50 g/L、温度30℃、pH 7.36,优化后菌株产嗜铁素能力由18.59提升到37.86,响应面优化产嗜铁素条件的效果是显著的,嗜铁素产量得到明显提高。     

解淀粉芽胞杆菌DP03-4发酵条件研究

前期在苹果心室拮抗菌中筛选出一株解淀粉芽胞杆菌DP03-4,该菌株在平板试验中对多种苹果病原菌表现明显拮抗作用,田间也表现较好的防治效果。本试验以菌体生长量和抑菌圈大小为指标,应用多因素正交试验和发酵条件单因素筛选对该菌株的培养基成分配比及培养条件进行优化。得到最适培养基配方为酵母浸粉 15 g,NaCl 2.5 g,葡萄糖10 g,H₂O 1000 mL;最适的培养条件为温度30℃~35℃,摇瓶装液量75 mL/250 mL,摇床转速210 r/min,初始pH值6,接种量4%。发酵条件优化后的发酵液较优化前LB发酵液菌体量提高43.7%,抑菌活性提高51.4%。为该菌株的进一步开发利用提供了基础数据。     

烟草黑胫病拮抗菌的筛选、鉴定及发酵条件优化

为获得对烟草黑胫病（tobacco black shank）具有较好拮抗作用的菌株,从食腐昆虫美洲大蠊Periplaneta americana肠道分离纯化得到1株对烟草黑胫病具有较强抑制作用的D5-8菌株,拟进一步明确该菌株的分类地位,优化其发酵条件并测定其对烟草黑胫病的防治效果。利用形态特征、生理生化特性观察及16S rRNA基因序列分析对D5-8菌株进行鉴定;以细菌发酵液OD₆₀₀值及对病原菌的抑制率为指标,对其发酵培养基和发酵条件进行单因素试验及正交试验;通过室内盆栽试验,明确菌株D5-8对烟草黑胫病的防治效果。结果表明,经平板对峙试验发现菌株D5-8对烟草寄生疫霉的抑制率达66.80%;通过形态特征和生理生化特征初步确定菌株D5-8为芽胞杆菌属Bacillus,结合16S rRNA基因序列分析鉴定菌株D5-8为特基拉芽胞杆菌Bacillus tequilensis;其最适培养基：牛肉浸膏8 g,酵母浸粉5 g,麦芽糖10 g,蒸馏水1000 mL;最佳的发酵条件为温度28℃、初始pH 6、转速210 r/min、装液量30 mL、接种量2%、培养时间60 h、光照时间4 h;盆栽试验结果表明,发酵条件优化后D5-8发酵液（10⁸cfu/mL）对烟草黑胫病的保护防效和治疗防效可达66.89%和53.72%,均高于原始发酵液的61.84%和51.83%。研究结果为特基拉芽胞杆菌D5-8生防菌剂的开发及其对烟草黑胫病的防治应用提供了理论依据。     

萎缩芽胞杆菌HMB22922发酵工艺及其制剂研制

萎缩芽胞杆菌Bacillus atrophaeus HMB22922是一株有效防治棉铃疫病的生防细菌。为降低该菌株的生产成本和提高其制剂的适用性,本研究完善了该菌株的发酵工艺并筛选出用于可湿性粉剂加工的适宜助剂。通过对11种规模化生产所用培养基进行筛选,确定2号培养基作为初始培养基;采用正交试验设计对其进行优化,结果表明,黄豆粉、酵母粉、玉米粉及碳酸钙是影响该菌株发酵活菌数的主效因素,最佳用量分别为13、3、30和3 g/L。进一步确定发酵液初始pH值为7.0、培养温度30℃为该菌株的适宜培养条件,发酵活菌数达到2.81×10⁹ cfu/mL。分别以润湿时间和悬浮率为指标,筛选该菌株可湿性粉剂所需助剂,结果表明,采用粉状885增效助剂B型和SP-2836作为润湿剂和分散剂,其可湿性粉剂润湿分散性能最优,并确定2.00×10⁹ cfu/g萎缩芽胞杆菌HMB22922可湿性粉剂配方。该制剂防治棉铃疫病的室内评价结果表明,人工接种棉铃疫病病原菌7 d后,该制剂能显著降低棉铃疫病的病情指数,防效达52.16%。     

基于发酵床养猪垫料的地衣芽胞杆菌FJAT-4固态发酵培养条件的优化

为提高枯萎病生防菌地衣芽胞杆菌FJAT-4的固态发酵水平,以农业副产物——微生物发酵床养猪垫料为主要培养基成分,以活菌体数量为指标,通过单因子试验对菌株FJAT-4的最适发酵培养基成分及发酵条件进行优化。结果表明,菌株FJAT-4最适发酵培养基配方为垫料:麸皮(质量比)=7:3、K_2HPO_40.05%、MgSO_4 0.025%;最佳发酵培养条件为温度35℃,相对湿度45%,通气量75%,发酵周期40 h。在最佳发酵培养基和发酵条件下,菌株FJAT-4固态发酵物干重活菌体数可达2.63×10~9 cfu/g。     

短短芽胞杆菌产抗菌物质——羟苯乙酯发酵培养基的优化

羟苯乙酯是短短芽胞杆菌FJAT-0809-GLX的主要抑菌活性物质,为提高该菌株发酵液中羟苯乙酯的产量,本研究采用响应面法对其发酵培养基成分进行优化。首先通过单因素试验,对发酵培养基中的碳源、氮源和无机盐进行了优化,进一步通过Plackett-Burman设计对培养基的影响因素进行筛选,最后采用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,通过Box-Behnken设计,结合响应面分析,获得短短芽胞杆菌FJAT-0809-GLX发酵产生羟苯乙酯的最佳培养基配方。结果表明,培养基最佳碳源、氮源和无机盐分别为DL-苹果酸、蛋白胨和NaCl。影响显著的3个因素分别为DL-苹果酸、豆饼粉和NaCl。最佳培养基配方为可溶性淀粉8 g/L、DL-苹果酸29.68 g/L、豆饼粉25.18 g/L、蛋白胨2 g/L、NaCl 13.18 g/L,pH 7.0~7.2。采用此培养基配方进行短短芽胞杆菌FJAT-0809-GLX发酵,羟苯乙酯平均产量为8.15μg/mL,较基础发酵培养基提高了286.26%。     

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。