玉米大斑病菌StSte12基因对H_2O_2氧化胁迫的应激调节

通过比较野生型菌株Wt01-23与StSte12基因RNAi沉默突变体菌株StRNAi9-10和StRNAi3-6在H_2O_2胁迫下生长和发育方面的差异,分析转录因子基因StSte12对玉米大斑病菌氧化胁迫的调节能力。在不同浓度H_2O_2胁迫条件下,测定野生型菌株和突变体菌株的菌落生长速度、菌丝形态、产孢量和菌丝萌发率。结果表明,随着H_2O_2浓度的增加,玉米大斑病菌野生型菌株和突变体菌株的菌落生长速度、产孢量和菌丝萌发率均显著降低,但突变体菌株的降低程度显著高于野生型菌株,表明StSte12基因对玉米大斑病菌的氧化应激调节具有重要的调控功能。     

普通小麦品种陕农33矮秆突变体的矮化效应分析

为了解普通小麦品种陕农33矮秆突变体的矮化原因,通过农艺性状调查、茎秆细胞学观察、苗期赤霉素（GA）反应试验、内源激素含量测定和矮秆基因检测,分析了陕农33的13个矮秆突变体植株生长发育、茎秆解剖特征及对GA的敏感性。结果表明,与野生型陕农33相比,矮秆突变体的株高都显著下降,株高的下降与节间数无关,主要是由于节间长度的缩短,其中穗下节和第四节间的降秆效应较大。经进一步细胞学观察,突变体变矮是由茎秆细胞长度减少和细胞变小共同引起的,其中细胞长度减少是主因。从苗期植株对GA₃的反应看,13个矮秆突变体属于赤霉素不敏感型或弱敏感型,说明赤霉素转导途径存在问题,即矮秆突变位点可能在赤霉素转导途径上。从内源激素测定结果看,13个矮秆材料中只有1个材料的茎秆GA₃含量较陕农33略降,其余均增加,而CTK含量均减少,10个材料的IAA含量增加,说明这些材料的株高下降与赤霉素等内源激素代谢变化密切相关。通过矮秆基因检测,13个矮秆突变体和陕农33均含有目前应用范围较广的 Rht-D1b基因,只有两个矮化材料含有 Rht-B1b,因而推测矮秆突变体可能还含有其他致矮相关的基因。     

Differences in conformational stability of barley alpha-amylase isozymes 1 and 2. Role of charged groups and isozyme 2 specific salt-bridges

Barley alpha-amylase isozymes 1 (AMY1) and 2 (AMY2) have 80% sequence identity but possess different physico-chemical properties. By incubation in the range 37–85 °C T₅₀ is 75.2 °C of AMY1 and 79.2 °C of AMY2. While AMY2 is also most stable in urea at pH 6.7, [urea]₅₀ being 8.2 M compared to 7.9 M for AMY1, AMY1 has highest stability in urea below pH 6 or in the presence of NaCl. Moreover AMY1 is most stable in guanidinium chloride. Charge screening thus destabilises AMY2 but stabilises AMY1. Isozyme sequence comparison suggests that AMY1 lacks four of the 20 salt-bridges identified in the crystal structure of AMY2. The four residues that differ comprise Lys67_AMY2 and Asp267_AMY2, forming salt-bridges on the surface of the catalytic (β/α)₈-barrel (domain A), and Glu96_AMY2 and His344_AMY2 that participate in charged networks between domain A and the small domain B and the C-terminal domain, respectively. Four corresponding AMY2 mimics A68K; D97E; Q269D; N346H were made in AMY1 by site-directed mutagenesis. While D97E and Q269D have slightly improved stability compared to AMY1 wild-type, N346H and, under certain conditions, A68K are destabilised. The four mutants show 22–176% activity (k_cat/K_m) toward 2-chloro-4-nitrophenol β- -maltoheptaoside and amylose DP17 and 43–117% activity for insoluble starch.     

Nucleotide polymorphisms in the waxy gene of NaN3-induced waxy rice mutants

Spontaneous and induced waxy phenotype, associated with endosperm containing little or no amylose, has been recognized in rice (Oryza sativa L.). Mutation of a dominant gene Wx into a recessive gene wx, which causes the inactivation or absence of granule bound starch synthase, is believed to be responsible for the change in endosperm starch leading to the waxy grain. In the present study, the nucleotide polymorphism in the Wx gene of rice genotype Tainung 67 (wild type) and its 35 NaN₃-induced wx mutants were examined. Iodine staining confirmed that all the mutants had waxy grain trait. The G-to-T single base substitution analysis indicated that the wild type genotype Tainung 67 and its waxy mutants carried Wx^b allele. Moreover, 23-bp duplication in exon 2 was detected in all the waxy mutants. Microsatellite polymorphism (CT)_n was also detectable on the Wx gene of the tested genotypes and mutants, with at least 5 classes of (CT)_n microsatellites identified at the Wx locus. Electrophoretic analyses also confirmed the observed nucleotide polymorphsim. Thus, nucleotide polymorphsim exist among NaN₃-induced waxy mutants in rice. However, only the 23-bp duplication in exon 2 may be used as a molecular marker to characterize waxy grain trait in rice genotypes.     

小麦乙烯响应转录因子基因 wfzp突变体颖果发育的研究

小麦WFZP基因编码的乙烯响应因子是植物中特有的转录因子，参与果实成熟、花叶器官衰老、脱落和种子发育等过程。为探明 wfzp基因突变对小麦颖果发育的影响，以甲基磺酸乙酯诱变的两个 wfzp基因突变体（ wfzp1和 wfzp2）和野生型小麦品种济麦22为材料，运用树脂超薄切片和显微观察技术观察小麦WFZP基因突变体颖果的形态结构发育特征。结果显示， wfzp突变体颖果发育有如下特征：（1）在颖果发育早期，两个突变体的外果皮发育进程较快，中果皮降解时间提前； wfzp1内果皮管细胞消失较快，与 wfzp1突变体相比， wfzp2突变体的管细胞发育缓慢；（2）两个突变体胚乳细胞的分化和发育明显较快，细胞中淀粉和蛋白体的积累量明显增多，细胞的充实度高，尤其在 wfzp2突变体中表现较为明显；（3）两个突变体胚乳传递细胞与糊粉层传递细胞的生长分化进程加快。研究结果为进一步探究乙烯响应转录因子调控小麦颖果发育提供了形态学参考。     

叠氮化钠诱变普通小麦陕农33突变体库的构建和初步评估

为了用叠氮化钠(NaN3)构建一个小麦突变体库,分别用浓度为0、5、10、15、20 mmol·L-1的NaN3处理普通小麦陕农33的种子,检测了各处理发芽指标和田间M1群体的生理及形态特征。结果表明,10mmol·L-1的NaN3是诱变普通小麦较适宜的浓度。在以10mmol·L-1的NaN3诱变普通小麦得到的M2群体中发现了322份茎、叶、穗和其他性状变异的突变体,其中204份茎秆性状突变、65份叶片性状突变、24份穗部性状突变和115份其他性状突变,突变频率分别为5.18%、1.65%、0.61%、2.92%。采用RAPD分子标记技术估计该群体的突变密度为1/57.0kb。经M3代田间鉴定,共获得可遗传突变株系58个。本研究所构建的突变体库可为小麦功能基因组学研究和小麦育种提供材料。     

立枯丝核菌RsCAT基因的克隆及在菌核形成中的表达分析

在玉米纹枯病菌Rhizoctonia solani AG-1-IA中克隆CAT基因,利用生物信息学软件推测其理化性质、结构域、二级结构并构建该蛋白的三维模型,分析过氧化氢酶(CAT)在立枯丝核菌菌核形成中的作用。系统进化树分析表明,该蛋白与Laccaria bicolor同源性最高。利用real-time qPCR分析RsCAT在正常情况下和H_2O_2胁迫条件下的表达差异,结果表明,RsCAT在菌核形成过程中表达量持续升高,在第6天时表达量最高然后开始下降。在H_2O_2胁迫条件下,处理组CAT基因的表达量、菌丝生长速率均高于对照组,表明H_2O_2在菌核形成过程中作为一种信号分子促进了CAT基因的表达。初步判断RsCAT参与了玉米纹枯病菌菌核的形成,并且起到清除H_2O_2等自由基的作用。     

玉米品质相关的opaque基因研究进展

玉米中的opaque突变体改变了胚乳的蛋白特性,导致胚乳表现柔软且不透明的粉质状。粉质胚乳的高赖氨酸营养特性引起人们的极大关注,研究人员先后发现了13个opaque胚乳突变体,只有o2的分子机理研究较为清楚,对提高赖氨酸含量的作用最大。为了研究胚乳中储藏物质合成、装配、转运的调控机理,从而将这些有益突变基因应用于农业生产,研究人员继而发现了多个胚乳修饰的主效位点及基因(Opm)。本文综述玉米opaque突变体及相关基因的研究进展,对当前育种中利用该类基因培育优质蛋白玉米(QPM)的研究状况进行分析,为高赖氨酸玉米的分子标记辅助选择(MAS)和基因聚合育种提供参考。     

利用EMS化学诱变改造玉米自交系的研究

选用生产上的玉米骨干自交系,使用不同浓度的甲基磺酸乙酯(EMS)处理其成熟花粉.处理后代采用系谱法种植;在后代群体选择早熟、晚熟和各种有利用价值的株型变异;通过M1、M2代两代田间选择和M3代田间鉴定, 从多个自交系中选出了已稳定的早熟、晚熟突变体和一个有利用价值的株型突变体;并得出浓度为0.667×10-3的EMS-石蜡油有利于早熟突变的发生,而大于10-3的EMS-石蜡油有利于晚熟突变的发生.由于所得自交系为原自交系的等基因突变体,因此该技术在育种实践和理论上具有重要意义。     

转小麦 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥植株的主要抗旱性研究

核氧还蛋白（nucleoredoxin,NRX）可通过还原目标蛋白的二硫键来调控其生物活性,在植物的生长发育和抗逆境胁迫中发挥着重要作用。蛋白质二硫键异构酶（protein disulfide isomerase,PDI）、h型硫氧还蛋白（h-type thioredoxin,TRXh）和蛋白磷酸酶2A催化亚基（protein phosphatase 2A catalytic subunit,PP2Ac）是小麦核氧还蛋白TaNRX1的互作蛋白。为了明确TaNRX1互作蛋白的抗旱性功能,本研究在拟南芥中过表达了小麦 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因,对野生型和转基因拟南芥的表型和抗旱相关生理指标进行了鉴定。结果表明,干旱胁迫处理后,转 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥的根长、存活率、脯氨酸含量均大于野生型,离体叶片失水率、丙二醛（MAD）含量均小于野生型。二氨基联苯胺（diaminobenzidine,DAB）对H₂O₂组织定位染色结果表明,干旱胁迫处理后,转 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥的H₂O₂含量均低于野生型。上述结果说明,TaNRX1的互作蛋白基因 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D增强了拟南芥对于干旱胁迫的抵抗能力。本研究可为小麦抗旱育种提供候选基因和理论基础。     

EMS诱变玉米自交系种质创新应用

利用0.5 mg/L EMS诱变玉米自交系K22及B73花粉，构建2 206个株系不同遗传背景的玉米突变体库，从M₂和M₃后代筛选到包括株型、叶型、叶色、育性、抗逆、表皮形态建成等表型变异的一系列突变体。具有育种应用潜能的E16、E199和W594突变材料，可供用于选育矮秆、低穗位高、耐密植抗倒伏型新品种。对调控植物表皮形态建成的E88和sep-1（smooth epidermal pavement cell lobes-1）突变体进行表皮形态、发育模式鉴定及遗传学分析，构建了F_2：3分离群体。     

Variability in physicochemical and nutritional quality traits of parents,F2 and F3 generations of lentil crosses

Ten physicochemical and nutritional quality traits (100-seedweight, seed volume, seed density, bulk density, hydrationcapacity, hydration index, swelling capacity, protein, tryptophanand energy value) were examined in the seed samples of parents,F₂ and F₃ generations of three microsperma ×microsperma and two microsperma × macrospermacrosses of lentils. Significant variation for different traits wasobserved among the genotypes in both the groups and also amongboth types of crosses in F₂ and F₃ generations. Ranges,means and coefficients of variation (CV %) for various traitsamong parents, F₂ and F₃ generations of different crosses,along with the deviations between F₂ and F₃ generationmeans for various traits in different crosses are discussed. Alsosuggested is a breeding strategy for evolving lentil varieties withimproved seed yield and nutritional quality parameters.     

Die Effizienz der Nassfäuleabwehr bei der Wundheilung von Kartoffelknollen. 1. Bestimmung der befallsauslösenden Erregerdichte und ihrer Umweltbeeinflussung

Zusammenfassung Nach Inokulation mit abgestuften Bakteriendichten wurde über eine Vitalf?rbung von Knollengewebe der Schwellenwert zur F?uleausl?sung bestimmt. Seine Erh?hung nach 24 h Wundheilung charakterisiert die Effizienz der biochemischen F?uleabwehr. Die Abwehrreaktionen des Knollengewebes und der Prozess der F?uleausl?sung sind in unterschiedlichem Masse von der Temperatur, der Feuchtigkeit und dem O₂- sowie dem CO₂-Gehalt der Atmosph?re abh?ngig.

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Summary The inoculum densities (effective dose) ofErwinia carotovora sub sp.atroseptica (Eca) needed to initiate infection of tuber tissue before and after a 24 h wound-healing period, was determined using a vital stain. The effects of various treatments on the efficiency of the defence reaction associated with wound healing, and on rot initiation were manifested as changes in the effective dose. The defence reaction was inhibited by temperatures <10°C, reduced O₂ levels ≤5%, and CO₂ proportions ≥20% (Fig. 3a and 4a). Moisture loss in stored tubers increased their defence reaction compared to that of freshly harvested ones (Table 1). The effect of these factors on Eca development was identical to that which occurs in potato production where tuber wounds are generally contaminated with Eca. Rot initiation was best prevented by removal of water (Table 1), storage at 15°C, avoidance of reduced O₂ levels <10% and CO₂ accumulation (Fig. 3b and 4b).

     

La pourriture fongique des tubercules de pomme de terre en atmosphère contrôlée

Résumé Fusarium culmorum et, dans une moindre mesure,F. avenaceum, F. sambucinum, Colletotrichum coccodes etCylindrocarpon sp. ont été isolés de tubercules entreposés en atmosphère contr?lée (AC) et atteints de pourriture grave. Des expériences d'inoculation de tubercules avec 10 espèces ou variétés fongiques et conservation en AC à 8 et 10°C ont montré que: 1) les champignons non pathogènes en atmosphère normale (ex.:Cylindrocarpon sp.) le devenaient en AC, 2) ceux qui étaient faiblement pathogènes en atmosphère normale étaient nettement plus virulents en AC (ex.:F. culmorum), 3) les espèces ou variétés virulentes en conditions d'air normales (Fusarium sulphureum etPhoma exigua var.foveata) ne provoquaient pas de pourriture plus grave en AC et leur activité pouvait même être légérement freinée.

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Summary The extensive rotting of tubers which occurred during storage trials in controlled atmospheres has led to a mycological and pathological study of the rots. The most frequently isolated species wasFusarium culmorum althoughF. avenaceum, F. Sambucinum, Coletotrichum coccodes and aCylindrocarpon sp. were also present. Tubers of cvs Bintje and Ulla were inoculated with 19 isolates of 10 fungal species or varieties associated with rotting of stored tubers (Table 1). The tubers were incubated at 8 or 10°C in normal or controlled (2% O₂:1% CO₂, 2% O₂:6% CO₂, 2% O₂:12% CO₂, 6% O₂:6% CO₂) atmospheres and the extent of rotting was determined a month later (Tables 2 and 3 and Fig. 2). Species which were weakly virulent in a normal atmosphere (variousFusarium spp. andPhoma exigua var.exigua) were clearly more aggressive in the controlled atmosphere and this was especially evident in the case ofF. culmorum. Species ot pathogenic in a normal atmosphere under experimental conditions (Colletotrichum coccodes, Cylindrocarpon sp.,Phoma eupyrena) caused rotting in the controlled atmosphere. The two species which were virulent in a normal atmosphere (F. sulphureum andP. exigua var.foveata) were also virulent in the controlled atmosphere and in some cases the extent of rotting was even less. As a general rule, rotting caused by weakly virulent fungi was greater in both cultivars in the controlled than in a normal atmosphere.

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Zusammenfassung Eine starke F?ulnis von in Kontrotrollierter Atmosph?re gelagerten Kartoffelknollen veranlasste eine mykologische und pathologische Untersuchung. Der am h?ufigsten isolierte Pilz warFusarium culmorum. F. avenaceum, F. sambucinum, Colletotrichum coccodes undCylindrocarpon sp. wurden ebenfalls bestimmt. Neunzehn St?mme von 10 Pilzsorten oder-Arten welche bei Lagerf?ulnis vorkommen (Tab. 1) wurden auf Knollen der Sorten Bintje und Ulla inokuliert. Die Lagerung wurde bei 8 oder 10°C under Normalbedingungen oder kontrollierter Atmosph?re durchgeführt (2% O₂:1% CO₂, 2% O₂:6% CO₂, 2% O₂:12% CO₂, 6% O₂:6% CO₂). Der F?ulnisgrad (Abb. 1) wurde nach einem Monat bonitiert. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 2 und 3 dargestellt und in der Abb. 2 illustriert. Unter in Normalbedingungen nur schwach virulente Arten (verschiedeneFusarien undPhoma exigua var. exigua) waren deutlich aktiver in kontrollierter Atmosph?re. Dies was besonders der Fall fürF. culmorum. Pilze, die im Versuch unter Normalbedingungen nicht pathogen waren (Colletotrichum coccodes, Cylindrocarpon sp., Phoma eupyrena), haben unter kontrollierter Atmosph?re Sch?den verursacht. Hingegen werden die beiden unter Normalbedingungen sehr pathogenen Arten (F. sulphureum undP., exigua var.foveata), durch kontrollierte Atmosph?re wenig beeinflusst. Es wurde sogar in einigen F?llen eine gewisse Verringerung des F?ulnisbefalls beobachtet. Ganz allgemein haben die getesteten kontrollierten Bedingungen die Entwicklung der Pilzf?ulnis an beiden Kartoffelsorten gef?rdert, speziell durch Pilzarten, welche unter Normal-bedingungen wenig Sch?den verursachen.

     

转TaSCL14基因小麦的遗传稳定性及农艺性状分析

为了获得农艺性状优良的转TaSCL14基因小麦品系,以普通小麦品种小偃39为受体获得的转TaSCL14基因小麦T1～T3代株(系)为材料,对其中TaSCL14基因的遗传稳定性和主要的农艺特性进行分析。结果表明,转TaSCL14基因小麦的T1和T2代植株的阳性率分别达到55.9%和85.6%,穗粒数、冬前分蘖与对照存在显著差异;T3代4个转基因株系3-4、3-7、3-8和3-11的阳性率达到90%以上,且TaSCL14基因在各株系中的表达水平都高于对照。与野生型相比,转基因小麦T3代部分株系的冬前分蘖、冬后分蘖、有效分蘖和小穗数均较野生型呈显著或极显著提高,但千粒重都较野生型有所降低,其中株系3-4和3-7降低幅度较大,分别达到显著和极显著水平。以上结果说明,TaSCL14基因的过表达能够影响转基因小麦的部分农艺特性,并且在株(系)间有差异。     

EMS诱导的盛农1号小麦突变体筛选与鉴定

突变体诱导是创造小麦遗传材料和选育新品种的重要途径之一。通过甲基磺酸乙酯（EMS）处理高产、抗白粉病品系盛农1号,从4 500个M₂代穗系中筛选出174个突变体穗系,突变率为3.86%。其中,穗部突变体32个,突变率为0.71%;叶部突变体47个,突变率为0.89%;茎部突变体22个,突变率为0.49%;育性和成熟期突变体12个,突变率为0.27%;其他类型突变体11个,突变率为0.24%;农艺性状优于对照盛农1号的突变体57个,突变率为1.27%。经过M₃代验证及生物学性状和农艺性状调查,获得可稳定遗传的株系18个,其中,穗部突变体6个,茎秆突变体1个,叶部突变体6个,早熟突变体3个,晚熟突变体2个。农艺性状分析表明,穗部突变体SS4、SS5、SS6和SS16的小穗性状优于盛农1号。这些新突变体为小麦品种改良和遗传研究提供了新的材料。     

利用秸秆和肥料增殖木霉及对玉米茎基腐病的生物防治

以玉米秸秆为基质,筛选对木霉增殖有利的营养物质,对生防制剂的田间应用提供依据。利用Plack-ett-Burman试验设计筛选影响木霉产孢的主要营养物,采用最陡爬坡试验测定3种营养物的最适浓度范围;通过Box-Benhnken试验设计,对3种营养物浓度进行优化;盆栽试验检测木霉在土壤中的存活情况防治玉米茎基腐病。结果表明,筛选对木霉产孢影响较大的3个营养物质(氯化铵、硫酸钾、七水硫酸亚铁),最佳配方为氯化铵0.97 g/L,硫酸钾0.92 g/L,七水硫酸亚铁0.97 g/L,在此配方条件下孢子产量为2.61×10~9个/g。盆栽试验表明,利用木霉结合秸秆还田和肥料施用,可增强其存活能力和降低玉米茎基腐病的发生率和病情指数。     

小麦白斑突变体I30的特征特性及遗传分析

类病斑突变体是研究植物程序性死亡和抗病性的理想材料。为了丰富小麦斑点突变体的研究,对叠氮化钠诱变小麦品种陕农33产生的稳定遗传的白斑突变体I30进行了特征特性研究和遗传分析。结果表明,突变体I30从三叶期开始表现白色块斑和长条纹。锥虫蓝染色和DAB染色显示,I30斑点处出现细胞死亡和H_2O_2积累现象。透射电子显微镜观察表明,I30的叶绿体形状发生改变,数目减少,基粒垛叠高度无序,部分甚至降解。农艺性状调查结果表明,I30的株高、单株有效穗数、穗粒数、穗长和结实率与野生型间无显著差异,但千粒重、穗粒重、单株产量、旗叶长度和宽度显著低于野生型。遗传分析表明,I30由1对隐性核基因控制。利用BSA+660K基因芯片技术,将该基因定位于小麦6D染色体上,位于SSR分子标记Xcfd190和6DS-5之间,遗传距离分别为6.4cM和9.1cM。     

玉米禾谷镰孢穗腐病抗性的QTL定位

以3个高抗玉米自交系承351、丹598、吉V203和1个高感自交系ZW18为亲本,分别构建3个F₂群体及其对应的F_2:3家系,通过对F_2:3家系发病果穗进行图像处理的方法鉴定抗病表型,对禾谷镰孢穗腐病抗性进行QTL定位。3个F₂群体共检测到11个与禾谷镰孢穗腐病抗性有关的QTLs,分别可解释4.87%～40.98%的表型变异率。来源于抗病亲本承351的QTL-qRgr7-1位于7.02 bin,可解释高达13.76%～40.98%的表型变异率。通过与前期病害评级方法定位到的QTLs相比,qRgr7-1在Bins7.02上和qRger7.1完全重合,qRgr2-1在Bins2.01-2.02上和qRger2.1完全重合,qRgr10-1在Bins10.01-10.02上和qRger10.1完全重合。基于图像分析定位到的qRgr9-1、qRgr1-2、qRgr3-1分别与基于抗病评级定位到的区间存在重叠区域。利用不同方法定位到了相同的QTLs,一方面说明基于图像分析进行表型鉴定有一定的准确性,另一方面也验证了这些QTLs位点的真实性。     

小麦全蚀病生防芽孢杆菌产芽孢培养基的响应面法优化

为了优化小麦全蚀病生防芽孢杆菌Z-14菌株产芽孢培养基,通过Plackett-Burman实验分析影响芽孢产量的主要碳源、氮源和无机盐,用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,利用Box-Behnken实验设计及响应面分析法筛选主要影响因素的最佳水平。结果表明,Z-14菌株生产芽孢最适碳源、无机盐和氮源分别为玉米粉、MnSO4·H2O和酵母粉。优化培养基组合为玉米粉1.17%、酵母粉3.31%、MnSO4·H2O 0.072%、NaH2PO4·2H2O 0.2%、Na2HPO4·2H2O 0.4%,优化后芽孢产量达到1.85×109 cfu·mL-1,与理论值基本相符。