PhoR/PhoP双组分系统对枯草芽胞杆菌NCD-2菌落形态和芽胞形成的影响

 双组分PhoR/PhoP是枯草芽胞杆菌中普遍存在的以低磷为信号的调控系统。前期研究发现,PhoR/PhoP双组分系统正调控枯草芽胞杆菌NCD-2菌株脂肽类抗生素fengycin的合成,本研究分析了PhoR/PhoP双组分系统对NCD-2菌株菌落形态和芽胞形成的影响。在有机磷培养基上,NCD-2野生型菌株可以降解有机磷并且形成表面褶皱、立体结构较强的菌落形态,而phoR或phoP基因突变子丧失了降解有机磷的能力,菌落表面光滑、平坦。phoR和phoP基因突变子的互补菌株恢复到了与野生型相似的解磷能力和菌落形态。在低磷和高磷培养基中比较了NCD-2野生型及其衍生菌株的生长及芽胞形成情况,结果表明,在高磷培养基中,NCD-2野生型及其衍生菌株的生长速率没有差异,但在低磷培养基中,phoR和phoP基因突变子的菌体生长速率显著降低。芽胞形成能力测定结果表明,在低磷培养基中,NCD-2野生型菌株的芽胞形成率较高,而phoR和phoP基因突变子的芽胞形成率显著降低;在高磷培养基中,NCD-2野生型及其衍生菌株芽胞形成率普遍较低并且无显著差异。RT-PCR分析显示, phoR和phoP的突变均显著降低了芽胞形成相关基因spo II GA的表达,相比感应激酶PhoR,调控因子PhoP对spo II GA基因的影响更显著。     

PhoR/PhoP双组分系统对枯草芽胞杆菌NCD-2菌落形态和芽胞形成的影响

 双组分PhoR/PhoP是枯草芽胞杆菌中普遍存在的以低磷为信号的调控系统。前期研究发现,PhoR/PhoP双组分系统正调控枯草芽胞杆菌NCD-2菌株脂肽类抗生素fengycin的合成,本研究分析了PhoR/PhoP双组分系统对NCD-2菌株菌落形态和芽胞形成的影响。在有机磷培养基上,NCD-2野生型菌株可以降解有机磷并且形成表面褶皱、立体结构较强的菌落形态,而phoR或phoP基因突变子丧失了降解有机磷的能力,菌落表面光滑、平坦。phoR和phoP基因突变子的互补菌株恢复到了与野生型相似的解磷能力和菌落形态。在低磷和高磷培养基中比较了NCD-2野生型及其衍生菌株的生长及芽胞形成情况,结果表明,在高磷培养基中,NCD-2野生型及其衍生菌株的生长速率没有差异,但在低磷培养基中,phoR和phoP基因突变子的菌体生长速率显著降低。芽胞形成能力测定结果表明,在低磷培养基中,NCD-2野生型菌株的芽胞形成率较高,而phoR和phoP基因突变子的芽胞形成率显著降低;在高磷培养基中,NCD-2野生型及其衍生菌株芽胞形成率普遍较低并且无显著差异。RT-PCR分析显示, phoR和phoP的突变均显著降低了芽胞形成相关基因spo II GA的表达,相比感应激酶PhoR,调控因子PhoP对spo II GA基因的影响更显著。     

L-脯氨酸对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株生物膜形成的影响

 枯草芽胞杆菌 NCD-2菌株在棉花品种‘冀棉11'根际的定殖能力与其根系分泌物中的L-脯氨酸相关。本研究通过外源添加L-脯氨酸评价其对NCD-2菌株生长量和生物膜形成的影响。结果表明,在MSgg培养基中添加L-脯氨酸培养48 h后对菌株生长不存在显著影响。采用称重法测定生物膜的湿重和干重,结果表明在MSgg培养基添加L-脯氨酸显著增加了生物膜产量,且生物膜的褶皱程度和立体结构变得更为明显。采用结晶紫染色法进行生物膜的定量测定发现,浓度为1.250～10.000 mg·mL^-1的L-脯氨酸可以显著提高菌株生物膜形成能力,而低浓度0.625 mg·mL^-1 的L-脯氨酸对生物膜形成无影响。通过RT-qPCR检测了NCD-2菌株生物膜形成相关基因tasA和epsA表达量的变化,结果表明,添加上述不同浓度L-脯氨酸能够显著提高tasA基因表达量,提高了2.53~9.98倍。除了浓度为0.625 mg·mL^-1 L-脯氨酸可提高epsA基因表达外,其他浓度没有显著改变epsA基因的表达,而且epsA基因表达量低于tasA基因。综合分析表明,L-脯氨酸促进NCD-2菌株生物膜形成不是通过改变菌株生长量,而是诱导tasA基因的表达产生更多的胞外蛋白TasA。     

棉花根系分泌物对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株趋化性的影响

 枯草芽胞杆菌NCD-2菌株在不同棉花品种根际定殖能力表现不同,在感黄萎病品种冀棉11根际的定殖能力最强,而在耐病品种中棉所41根际的定殖能力最弱。本研究收集了5个不同棉花品种的根系分泌物,测定了NCD-2菌株对根系分泌物的趋化作用,结果表明NCD-2菌株对冀棉11根系分泌物的趋化作用最强,而对中棉所41根系分泌物的趋化作用最差。通过柱前衍生高效液相色谱法(AccQ-Tag-HPLC)测定了根系分泌物中氨基酸的成分及含量,结果表明不同氨基酸在不同棉花品种中含量不同。冀棉11的根系分泌物中氨基酸种类最多,可达17种。在中棉所41的根系分泌物中氨基酸种类最少且大多数氨基酸含量均为最低。测定了NCD-2菌株对14种氨基酸标准品的趋化性,结果表明NCD-2菌株对精氨酸(Arg)、丙氨酸(Ala)和赖氨酸(Lys)趋化性最强,但对甘氨酸(Gly)呈现负趋化性。RT-qPCR试验表明冀棉11的根系分泌物可提高cheA和cheD基因在NCD-2菌株中的表达量。室内防治试验表明,NCD-2菌株对冀棉11黄萎病的防效最好,防治效果可达到66.68%。本研究明确了棉花根系分泌物中氨基酸对NCD-2菌株趋化性的影响,该菌株在棉花根际定殖能力与棉花根系分泌物中氨基酸对本菌株的趋化性相一致。     

枯草芽胞杆菌NCD-2菌株抑菌蛋白的分离及鉴定

枯草芽胞杆菌NCD-2菌株对灰葡萄孢菌具有较强的抑菌活性,抑菌蛋白是其产生的抑菌物质之一。本研究为明确NCD-2菌株所产抑菌蛋白的作用方式和特性,采用牛津杯法测定抑菌蛋白的抑菌活性及其对病原菌菌丝生长的影响,采用混合培养法测定其对病原菌分生孢子萌发的影响,同时采用阴离子交换层析和非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对其进行分离纯化,并利用MALDI-TOF-MS进行鉴定。结果表明,NCD-2菌株产生的粗蛋白能够显著抑制灰葡萄孢菌分生孢子的萌发和菌丝生长,并导致病原菌菌丝分枝增多、局部膨大肿胀。通过分离纯化获得具抑菌活性的蛋白组分D1-3,经鉴定该蛋白的肽指纹图谱与leucyl aminopeptidase[Bacillus subtilis](WP_041057629.1)的氨基酸序列匹配率最高,达到65%,相对分子质量为53.936 k Da,功能分析表明组分D1-3可能是一种新的抑菌蛋白。     

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。     

ywbB基因对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株生物膜形成和根际定殖能力的影响

为明确枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis NCD-2菌株生物膜形成相关基因及其在生物膜形成、根际定殖中的作用,采用转座子插入技术,从4000余株NCD-2突变子中获得6株生物膜形成能力降低的突变子。在生物膜形成能力丧失的突变子M3中,转座子以单拷贝的形式插入到ywbB基因内部。通过基因同源重组技术对ywbB基因进行缺失突变,获得ywbB基因缺失突变菌株NCD-2(ΔywbB),与野生菌株相比,突变子丧失了生物膜形成能力。进一步比较发现,突变菌株NCD-2(ΔywbB)显著降低了在棉花根际的群体数量,同时也降低了对棉花立枯病的防治效果。研究证明,ywbB是NCD-2菌株生物膜形成途径中的重要基因,且生物膜形成与NCD-2菌株根际定殖和生防效果呈正相关。     

群体感应调控因子ComA对枯草芽胞杆菌NCD-2抑菌物质产生和生物膜形成的影响

为明确群体感应系统在枯草芽胞杆菌NCD-2菌株抑菌活性和生物膜形成中的作用,通过同源重组技术对群体感应系统中的comA基因进行定位缺失突变,分别比较了NCD-2菌株和comA基因突变子在胞外酶合成、抑菌活性、脂肽抗生素(丰产素)产生以及生物膜形成上的差异,并进一步利用实时荧光定量RT-PCR技术比较了二者生物膜基质编码基因epsA和tasA的表达情况。结果表明,通过同源重组技术获得了comA基因突变子MA-4,同菌株NCD-2相比,其在胞外蛋白酶和纤维素酶的合成能力、对番茄灰霉菌Botrytis cinerea的抑菌活性、丰产素的合成量和生物膜的形成能力上均明显下降;生物膜基质编码基因tasA的表达量下降了70%,而epsA的表达量变化不明显。表明ComA是NCD-2菌株脂肽抗生素和生物膜形成中的重要调控因子。     

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。     

棉花根系分泌物对枯草芽胞杆菌NCD-2生物膜形成和根际定殖的影响

 为明确棉花根系分泌物对生防枯草芽胞杆菌NCD-2生物膜形成的影响,本研究首先比较了菌株NCD-2在不同棉花品种(冀棉11、中棉所41、中植棉2号、鲁棉29和海岛棉Pima90)根际的定殖能力。结果表明,菌株NCD-2在Pima90的根际定殖能力最强,播种35 d后在根际的群体数量达到7.63×10⁵ CFU·g^-1根重;而在中植棉2号的根际定殖能力最弱,播种35 d后根际菌株NCD-2的群体数量为6.51×10⁴ CFU·g^-1根重。通过再循环水培系统收集根系分泌物的方法获得了不同棉花品种的根系分泌物,测定了其对菌株NCD-2生物膜形成的影响。结果表明,海岛棉Pima90的根系分泌物对该菌株生物膜形成的促进作用最强,而中植棉2号的根系分泌物对菌株NCD-2生物膜形成影响最弱。进一步分析了棉花根系分泌物中6种糖分和13种氨基酸对菌株NCD-2生物膜形成的影响,结果发现,葡聚糖和脯氨酸显著促进了该菌株的生物膜形成。     

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。     

利用双亲灭活原生质体融合技术选育高效苏云金芽胞杆菌和枯草芽胞杆菌融合菌株

苏云金芽胞杆菌B7发酵液在药后96 h对小菜蛾2龄幼虫致死率高达85.06%;枯草芽胞杆菌TL2对黄瓜枯萎病和辣椒疫霉病有显著拮抗活性(对峙培养5 d对病原菌的平均抑制率在60%以上)。本文对菌株B7和TL2的原生质体形成、完全灭活及融合的最佳条件分别进行了筛选,研究结果表明菌株B7在溶菌酶1.0 mg/m L、酶解70 min的条件下,原生质体形成率和再生率最佳,分别为85.0%和29.41%;菌株TL2在溶菌酶1.25 mg/m L、酶解50 min的条件下,原生质体形成率和再生率最佳,分别为80.00%和25.00%。菌株TL2原生质体完全灭活的最佳条件为60℃水浴35 min,菌株B7原生质体完全灭活的最佳条件为紫外照射25 min。灭活后的两亲本融合最佳条件为30℃水浴融合20 min后涂布再生培养基,用影印法连续传代10次以上,最后筛选出17株稳定的融合子,经过杀虫防病检测最后筛选到一株兼具两亲本特性的高效融合子TLB15。TLB15发酵液在药后96 h对小菜蛾2龄幼虫校正死亡率为93.44%,TLB15发酵液对黄瓜枯萎病和辣椒疫霉病(对峙培养5 d)的平均抑制率分别为60.00%和62.79%。     

枯草芽胞杆菌YN2014090悬浮剂的研制

为研发出一种对番茄白粉病有稳定防效的微生物农药,以枯草芽胞杆菌YN2014090为有效成分,通过加入分散剂、润湿剂、增稠剂、紫外保护剂、防腐剂等助剂,按照相应比例混合,制得YN2014090悬浮剂,活菌数达到3.2×10^10 cfu/mL。结果表明,其配方为YN2014090菌粉15%、黄原胶2.2%、分散剂EMA 8%、600#12%、D425 2.2%、OP-10 2.2%、吐温20 1.2%、PEG600 1.2%,尿素0.3%,对羟基苯甲酸甲酯0.12%。所制悬浮剂p H在8.20~8.30,细度(<10μm)通过率大于95%,持久泡沫量(1min后)小于38 mL,倾倒后残余物质量分数小于5%,洗涤后残余物质量分数小于0.4%。连续两次药后11 d对番茄白粉病的防效达到94.21%,表明新研制的悬浮剂对番茄白粉病有较好的防治效果。     

枯草芽胞杆菌B-S01对葡萄霜霉病的防治效果

拮抗菌B-FS01具有广谱的拮抗活性,经鉴定为枯草芽胞杆菌,可产生脂肽类抗菌物质fengycins和surfactins。室内试验表明,B-FS01发酵液菌体量2.6×107个/mL及其无菌滤液对葡萄霜霉病菌均具有较好的抑制作用,抑制率分别达到了82.48%和68.66%。开发了B-FS01可湿性粉剂,田间试验表明B-FS01可湿性粉剂稀释液菌体量107个/mL对葡萄霜霉病采用保护和治疗两种施药方式,使用3次药后防效分别为88.25%和80.88%,优于对照药剂72%霜脲氰&#8226;锰锌可湿性粉剂600倍稀释液。本研究表明B-FS01可湿性粉剂对葡萄霜霉病具有良好的田间应用前景。     

枯草芽胞杆菌262XY2x可湿性粉剂的研制

本文通过对载体、助剂、稳定剂、紫外保护剂的筛选,确定了枯草芽胞杆菌262XY2x可湿性粉剂的最佳配方为母粉87%、十二烷基硫酸钠10%、磷酸二氢钾2%和抗坏血酸1%;在此条件下制得的枯草芽胞杆菌262XY2x可湿性粉剂悬浮率为83.7%,润湿时间为23.8 s,活菌数为219亿cfu/g,该制剂在细度、润湿时间、悬浮率、干燥减量、pH值、芽胞含量及杂菌率等质量检测方面均符合可湿性粉剂及微生物制剂的国家标准,且对番茄细菌性叶斑病的盆栽防治效果达64%,该研究结果为枯草芽胞杆菌262XY2x可湿性粉剂研制提供了技术支撑。     

枯草芽胞杆菌发酵液对苹果树腐烂病的防治效果

为明确来自苹果树上的1株生防菌LF17对腐烂病菌的抑制作用及其发酵液对腐烂病的防治效果,采用形态学结合16S rDNA和gyrA基因序列分析对菌株LF17进行了鉴定,并通过滤纸法测定了发酵液对腐烂病菌的抑制率,利用涂抹发酵液的方法测定了发酵液对腐烂病的防效。结果表明,菌株LF17发酵液对腐烂病菌的抑菌率为93.80%,与甲基硫菌灵(94.20%)抑菌率相当,显著高于嘧菌酯(42.60%)、辛菌胺(52.80%)和苯醚甲环唑(81.30%);离体枝条防治结果表明,发酵液水剂和膏剂对腐烂病的防效为78.59%～80.40%,与甲基硫菌灵(76.93%)相比差异不显著,与嘧菌酯(44.15%)、辛菌胺(68.25%)、苯醚甲环唑(74.45%)相比差异显著;田间试验表明,涂有发酵液的伤口愈合面积为9.37～9.79 cm~2,病疤复发率为3.82%～4.56%,与其他4种药剂相比差异显著。研究表明菌株LF17发酵液对腐烂病菌有明显抑制作用,且可促进伤口的愈合并显著降低腐烂病的复发。     

枯草芽胞杆菌BS501a复合诱变菌株及抗菌谱研究

［目的］ 通过复合诱变进一步提高枯草芽胞杆菌BS501a的生防效果。［方法］ 以BS501a为出发菌株,采用N+离子注入和60Coγ射线照射进行复合诱变。［结果］ 获得了5株拮抗活性提高的突变菌株。传代稳定性试验表明BSC45菌株经5次传代后拮抗稳定性仍保持在88.3%。该突变株各代与稻瘟病菌对峙培养拮抗带宽平均为7.5 mm,比出发菌株BS501a与稻瘟病菌对峙培养拮抗带宽6.05 mm提高了24%。采用对峙培养试验研究BSC45抗菌谱,发现BSC45仍保留了广谱拮抗活性。［结论］ 枯草芽胞杆菌突变株BSC45对多种真菌有抗菌作用,是一株很有潜力的生防菌株。     

枯草芽胞杆菌HMB19198菌株抑菌物质的鉴定及其对番茄灰霉病的防治

 设施番茄灰霉病发生频繁,易产生抗药性,利用微生物杀菌剂防治番茄灰霉病是切实可行且对环境友好的措施之一。本研究通过抑菌活性测定和田间棚室试验,获得一株有效防治番茄灰霉病的生防细菌HMB19198,通过16S rDNA联合gyrA、gyrB、rpoB和rpoC等看家基因序列比对将菌株HMB19198鉴定为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)。对峙培养结果表明,菌株HMB19198的脂肽提取物对灰霉菌表现较强的抑菌活性,通过色谱分离技术结合质谱分析,证明菌株HMB19198主要产生脂肽类抗生素丰原素(fengycin)和表面活性素surfactin,其中fengycin包含fengycin A(C15-C18)和fengycin C(C19-C20)两种同系物。抑菌活性测定表明,fengycin对灰霉菌表现较强的抑菌活性,显微观察发现,fengycin处理后造成灰霉菌菌丝畸形。通过对菌株HMB19198全基因组序列进行分析,获得fengycin合成酶基因簇,从基因水平证明菌株HMB19198可以产生fengycin。     

短短芽胞杆菌B011基因组中芽胞形成调控基因spo0E的鉴定与表达分析

短短芽胞杆菌B011是一株具有广谱抗菌活性的植物内生菌,发酵后期形成芽胞。据报道,芽胞形成调控基因Spo0E的编码产物能对Spo0A～P蛋白因子去磷酸化,从而实现芽胞形成的负调控。为了能够进一步验证B011基因组中Spo0E基因的功能和表达情况,为B011菌株的遗传改造提供候选基因,本研究基于B011全基因组序列,通过生物信息学工具预测得到了9个spo0E类似基因,并与其他已公布全基因组序列的101个短芽胞杆菌Brevibacillus菌株进行比较,结果表明短短芽胞杆菌spo0E家族基因在物种分化前就已经存在。转录组测序结果表明,FO446＿19435和FO446＿04050两个spo0E家族基因在B011中高表达,表达模式表现为先升高,在发酵18 h达到最高,此后下降,这两个基因均存在SQELD基序,推测这两个基因为B011中的两个主效spo0E基因。研究结果可为短短芽胞杆菌B011的进一步开发和利用提供一定的基础。