利用表型芯片技术筛选利于枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis BAB-1生长与芽胞形成的营养物质

为获得枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis BAB-1菌株的芽胞高效率生产技术,采用Biolog微生物细胞表型芯片(phenotype microarray,PM)技术分析了适合该菌株细胞生长的营养物质、渗透压和pH等生长环境条件;通过单因素试验分析了5种碳源及5种氮源对该菌株生长及芽胞形成的影响。结果表明,BAB-1菌株能够利用114种碳源、228种氮源、29种磷源及29种硫源作为其营养物质,其中52种碳源、66种氮源、3种硫源及1种磷源能够明显促进该菌株的细胞生长;BAB-1菌株对渗透压的忍受能力较强,在1%～10%氯化钠、3%～6%氯化钾、2%～5%硫酸钠、5%～20%乙二醇、1%～6%甲酸钠、2%～7%尿素、1%～12%乳酸钠、20～200 mmol/L磷酸钠、10～100 mmol/L硝酸钠、10～100 mmol/L硫酸铵中均能较好的生长;BAB-1菌株对pH的耐受范围较广,在4.5≤pH≤10.0条件下均能够生长。葡萄糖与氯化铵分别是最适宜BAB-1菌株生长的碳源与氮源,在不同培养时间其菌体总量均最高,48 h时该菌株的菌体总量分别达到6.90×10~8CFU/mL与6.87×10~8CFU/mL;培养12 h时,D-木糖、D-核糖、L-阿拉伯糖及熊果苷能够显著提高BAB-1菌株的芽胞形成率,其中L-阿拉伯糖与熊果苷的芽胞形成率较高,分别为61.94%与66.92%;培养12～36 h,L-脯氨酸、L-谷氨酰胺及L-天冬酰胺能够显著提高BAB-1菌株的芽胞形成率,芽胞形成率介于27.88%～82.37%之间。表明表型芯片技术可以应用于枯草芽胞杆菌生长及芽胞形成营养物质的高通量分析及培养工艺的优化中。     

枯草芽孢杆菌菌株BAB-1表面活性素的分离纯化及性质分析

 枯草芽孢杆菌菌株BAB-1对番茄灰霉病菌有较强的抑制作用,为了明确其抑菌活性相关成分,通过盐酸沉淀、甲醇抽提法,从该菌株发酵上清液中分离得到了一种脂肽类化合物。经HPLC分析纯化后,发现其保留时间与表面活性素标准品基本一致。TLC层析结果表明该菌株能够产生与表面活性素标准品Rf值一致的成分。进一步通过电喷雾质谱分析,得到其[M+H]+值分别为m/z 1 009.3、1 023.4、1 037.4的成分,与已知的表面活性素3种同系物的[M+H]+值一致。最后采用PCR扩增特异性片段sfp的方法证实该菌株有产生表面活性素的同源基因。综合分析表明,枯草芽孢杆菌菌株BAB-1能够产生表面活性素,且提纯后的表面活性素具有明显的溶血和排油活性,并通过显微观察确定了其十字晶体状结构。     

解淀粉芽胞杆菌MH71抗菌物质理化特性及对番茄灰霉病菌的抑菌活性

解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens MH71是一株高效广谱拮抗活性菌株,明确该菌株发酵液中活性物质的理化特性和抑菌活性,为解淀粉芽胞杆菌生物农药开发应用奠定坚实的基础。本研究在对菌株MH71抑菌活性物质理化特性研究的基础上,以番茄灰霉病菌为供试致病菌,探究了抗菌活性物质对番茄灰霉病菌的抑菌作用;采用酸沉淀和硫酸铵沉淀分别获得脂肽类和蛋白类活性物质,SDS–PAGE电泳和HPLC分别对活性物质进行检测。该菌活性物质具有较强的耐热性和pH适应性,100 ℃处理60 min和121 ℃处理30 min后抑菌活性分别为原有活性的88.98%和79.60%,在pH 3～11时均有抑菌活性,且对紫外线、蛋白酶K、胃蛋白酶和胰蛋白酶不敏感。该抗菌活性物质对番茄灰霉病菌菌丝的毒力测定结果表明,不同浓度发酵液处理的番茄灰霉病菌菌丝呈现出较多局部膨大或溢缩等异常菌丝。其发酵液经酸沉淀法得到抗菌脂肽类活性物质,经硫酸铵沉淀法得到抗菌蛋白,脂肽类的抑菌活性高于抗菌蛋白类物质,SDS–PAGE电泳检测,得到约40 kD的蛋白条带,HPLC检测表明该抗菌物质中有surfactin存在。     

解淀粉芽孢杆菌YN-1抑制植物病原真菌活性物质鉴定

为了鉴定解淀粉芽孢杆菌YN-1发酵液中抑制植物病原真菌物质的主要种类及其相对含量,本研究根据已知的脂肽抗生素合成相关基因序列设计了4对特异引物对YN-1菌株进行了检测,对PCR产物克隆、测序,然后采用酸沉淀法从菌株发酵液制备出抑菌物质粗提液,平板拮抗试验确定其抑菌活性,最后对活性粗提物进行HPLC-ESI-MS和MALDI-TOF-MS分析。3对引物的扩增产物经克隆、测序和BLAST分析,表明解淀粉芽孢杆菌YN-1基因组中含有sfp、fen B、itu A或bam A基因。YN-1菌株发酵液的粗提物对棉花枯萎病菌具有抑菌活性,质谱分析发现活性粗提物中含有C14-Iturin A、C15-Iturin A、C16-Iturin A、C14-Fengycin A、C15-Fengycin A、C16-Fengycin A、C17-Fengycin A、C16-Fengycin B和C17-Fengycin B9种脂肽抗生素,其中C16-Iturin A、C14-Fengycin A、C16-Fengycin A、C17-Fengycin A和C17-Fengycin B5种脂肽抗生素为活性粗提物中的主要成分。该研究结果为利用YN-1菌株开发成微生物杀菌剂奠定了基础。     

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。     

内生解淀粉芽胞杆菌BEB33脂肽类化合物分析及对香蕉枯萎病菌拮抗作用研究

为解析内生解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens BEB33的生防机理,检测了该菌株脂肽类化合物合成相关基因,利用基质协助激光解吸附离子化-飞行时间质谱分析了该菌株脂肽类化合物的种类,评价了脂肽类粗提物对香蕉枯萎病菌（FOC4）形态、镰刀菌酸合成的影响,以及粗提物对香蕉枯萎病的生防潜力分析。结果显示,BEB33基因组中编码有surfactin、fengycin、iturin和bacillomycin D 4种脂肽类物质合成酶基因。使用M9培养基发酵能产生surfactin、fengycin和bacillomycin D 3种脂肽类物质;脂肽类粗提物可导致香蕉枯萎病菌菌丝细胞膨大,细胞膜穿孔,镰刀菌酸产量降低70%;并发现脂肽类粗提物对香蕉枯萎病具有明显的防治效果。在不同处理中,枯萎病发病率分别降低47.67%、23.22%和36.56%,病情指数分别降低38.09、28.56和35.87。本文所获研究结果为进一步利用该菌株进行香蕉枯萎病生防制剂的研发提供理论基础。     

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。     

银杏内生细菌防治辣椒疫病研究

从健康银杏植株叶片中分离到108 株内生细菌,通过平板测试从中筛选获得35 株对辣椒疫霉菌Phytophthora capsici具有拮抗作用的菌株.温室盆栽试验证明,菌株 Zy44、Fy11、Hy7、Hy14 和 Zy25 对辣椒疫病防效显著,其中Zy44 和 Fy11 发酵液在辣椒疫霉菌接种 20 d 后防效分别为 62%和 52.33%;经形态观察、生理生化特征测试、16S rDNA序列和gyrB基因序列分析,鉴定这两个菌株为解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens;其发酵滤液及酸沉淀获得的脂肽类抑菌物质对盆栽辣椒苗疫病的防治试验结果表明,菌株 Zy44 的防效高于 Fy11,且脂肽类物质的防效高于发酵滤液;显微镜观察发现菌株 Zy44的脂肽类抑菌物质可导致辣椒疫霉菌菌丝体膨大, 分枝增多, 成簇状,并显著抑制孢子囊的形成.     

莫海威芽胞杆菌D50产抗菌脂肽培养基优化

莫海威芽胞杆菌B. mojavensis D50是一株对多种植物病原真菌具有拮抗作用的生防菌株,前期研究表明脂肽类化合物是其产生的主要抑菌物质。本研究采用抑菌圈法测定了菌株D50抗菌脂肽的稳定性,发现其脂肽粗提液在高温、非强酸强碱、紫外辐射的环境下都具有较高的稳定性。通过Plackett-Burman和Box-Behnken试验,测定了不同培养基成分对脂肽产量的影响,并对菌株D50产抗菌脂肽培养基进行了优化。结果表明,硫酸镁、葡萄糖、酵母浸粉是影响脂肽产量的关键性因素。优化后的培养基成分为葡萄糖15.45 g/L、牛肉膏3.00 g/L、酵母浸粉5.99 g/L、硫酸锰0.30 g/L、氯化钙0.30 g/L、硫酸铵2.00 g/L、硫酸镁0.16 g/L、磷酸二氢钾1.50 g/L和磷酸氢二钠2.00 g/L。培养基优化后,脂肽产量可达1.74 g/L,比优化前提高了167.70%。本研究明确了莫海威芽胞杆菌D50产生的抗菌脂肽对环境因子具有较高的稳定性,并获得了利于抗菌脂肽产生的培养基组分,为D50抗菌脂肽的大规模生产奠定了基础。     

枯草芽孢杆菌B2菌株产生的抑菌活性物质分析

枯草芽孢杆菌B2菌株产生的胞外物质经盐酸沉淀，甲醇抽提获得粗制备物。利用HPLC系统将粗制备物过Xterra RPl8层析柱分离，共获得120管收集液。以抑制小麦赤霉病菌分生孢子萌发为指标对各管收集液的抑菌活性进行了测定。通过LC-MS分析，结果表明B2菌株胞外存在3种抑菌物质，即脂肽类抗生素表面活性素、多烯类和一种分子量为564的结构未知的新物质。     

枯草芽孢杆菌脂肽类抗生素发酵和提取条件

以枯草芽孢杆菌G1为出发菌株,研究了发酵过程中不同培养条件和培养基对该菌株产生脂肽类抗生素的影响。结果表明:最有利于脂肽类抗生素产生的发酵条件是初始pH7.0,接种量3%,发酵培养温度30℃,发酵时间38h时,而最佳培养基为Landy培养基。在提取脂肽类抗生素粗提物的过程中发现,加酸至pH4.0时脂肽类抗生素能够完全沉淀。在Landy培养基和上述发酵条件下,最多能产生脂肽类抗生素粗提物6.5g/L。利用HPLC技术对产生的脂肽类抗生素进行定量分析,结果表明产生纯的脂肽类抗生素最高达2.4g/L。     

枯草芽孢杆菌SN-02抑菌物质的分离、纯化及结构测定

为明确生防菌株Bacillus subtilis SN-02产生的抑茵物质的种类和组成,对其进行分离、纯化及结构测定.发酵滤液经盐酸沉淀,有机溶剂提取,薄层层析显色分析,初步确定该活性物质是一种具有闭合肽键的脂肽类物质.经Pharmadex LH-20精制后得到纯度为95.7%的淡黄色结晶状物质,液质联用检测到活性成分是分子量为1080、1035和1021 D的生物表面活性素.紫外吸收光谱表明该物质在210nm处有吸收峰,红外吸收光谱证实该分子的亲水基是一条肽链,疏水基部分是一脂肪酸分子,且为一种环状脂肽类物质.氨基酸分析表明该活性物质由4种氨基酸组成,且4种氨基酸的摩尔比为Glu∶Leu∶Val∶Asp=1∶4∶1∶1.     

脂肽类抗生素fengycin对大丽轮枝菌孢子萌发和微菌核形成的影响

枯草芽胞杆菌NCD-2菌株能够产生脂肽类抗生素fengycin和surfactin。本研究分别比较了NCD-2野生型菌株、丧失fengycin合成的突变子MF和丧失surfactin合成的突变子MS对大丽轮枝菌的抑菌活性。结果表明,NCD-2菌株和突变子MS周围能形成清晰的透明圈,而突变子MF周围透明圈模糊,说明fengycin对大丽轮枝菌具有抑菌活性。不同浓度的脂肽提取物对大丽轮枝菌孢子萌发的抑制试验表明,NCD-2野生型菌株的脂肽提取物能抑制大丽轮枝菌孢子萌发,在0.1 mg·mL^-1浓度下对孢子萌发的抑制率为46.30%,且随着脂肽浓度的提高抑制效果更加明显;同野生型菌株相比,突变子MF脂肽提取物显著降低了对大丽轮枝菌孢子萌发的抑制效果,在0.1 mg·mL^-1浓度下对孢子萌发的抑制率仅为18.48%,而突变子MS的脂肽提取物对大丽轮枝菌孢子萌发抑制效果与野生型菌株没有显著差异。通过测试脂肽提取物对微菌核形成的影响,发现野生型菌株和突变子MS脂肽提取物均能够显著抑制微菌核的形成,而突变子MF几乎丧失了对微菌核形成的抑制作用。RT-qPC...     

脂肽类抗生素fengycin对大丽轮枝菌孢子萌发和微菌核形成的影响

 枯草芽胞杆菌NCD-2菌株能够产生脂肽类抗生素fengycin和surfactin。本研究分别比较了NCD-2野生型菌株、丧失fengycin合成的突变子MF和丧失surfactin合成的突变子MS对大丽轮枝菌的抑菌活性。结果表明,NCD-2菌株和突变子MS周围能形成清晰的透明圈,而突变子MF周围透明圈模糊,说明fengycin对大丽轮枝菌具有抑菌活性。不同浓度的脂肽提取物对大丽轮枝菌孢子萌发的抑制试验表明,NCD-2野生型菌株的脂肽提取物能抑制大丽轮枝菌孢子萌发,在0.1 mg·mL^-1浓度下对孢子萌发的抑制率为46.30%,且随着脂肽浓度的提高抑制效果更加明显;同野生型菌株相比,突变子MF脂肽提取物显著降低了对大丽轮枝菌孢子萌发的抑制效果,在0.1 mg·mL^-1浓度下对孢子萌发的抑制率仅为18.48%,而突变子MS的脂肽提取物对大丽轮枝菌孢子萌发抑制效果与野生型菌株没有显著差异。通过测试脂肽提取物对微菌核形成的影响,发现野生型菌株和突变子MS脂肽提取物均能够显著抑制微菌核的形成,而突变子MF几乎丧失了对微菌核形成的抑制作用。RT-qPCR结果证明,野生型菌株和突变子MS脂肽提取物能抑制微菌核形成相关基因的表达,而突变子MF丧失了对微菌核形成相关基因表达的抑制作用。以上结果证明,fengycin在NCD-2菌株抑制大丽轮枝菌孢子萌发和微菌核形成中发挥主要作用。     

防治蔬菜灰霉病枯草芽胞杆菌BAB-1水分散片剂的研制

枯草芽胞杆菌BAB-1是一株有效防治蔬菜灰霉病和白粉病的生防细菌。为提高该菌株的应用潜力,本研究以BAB-1菌株为有效成分开展水分散片剂的研制。通过生物相容性试验、正交试验和单因素试验对崩解剂、粘结剂及分散剂进行筛选,最终确定100亿CFU/g枯草芽胞杆菌BAB-1水分散片剂的适宜配方为酒石酸5%、碳酸氢钠25%、氯化钠0.5%、乳糖5%、PEG6000 2%、NNO 4%,BAB-1母药补足至100%。质量检测结果表明,该水分散片剂崩解时间为272.17 s,pH值为5.75,悬浮率为73.77%,产品各项指标均符合要求。温室盆栽试验结果表明,该制剂500倍液处理能够有效防治黄瓜与番茄灰霉病,防效分别达到84.11%和75.15%,与对照药剂43%氟菌·肟菌酯（露娜森）1000倍液的防治效果无显著性差异（76.25%与84.85%）,但显著高于2亿孢子/g木霉菌可湿性粉剂500倍液（62.71%与57.95%）。     

一株萎缩芽胞杆菌YL3的鉴定及其脂肽类化合物分析

本研究通过生理生化特征、16S rDNA基因和gyrB基因序列分析对菌株YL3进行种属鉴定,采用室内平板对峙生长法测定其抑菌活性,对草莓枯萎病的田间防效。以选择性培养基检测其分泌的多种胞外酶,以结晶紫染色法检测生物膜的形成,采用酸沉淀法提取菌株YL3脂肽类化合物并进行高效液相色谱串联质谱分析(LC-MS)。研究表明,菌株YL3被鉴定为萎缩芽胞杆菌Bacillus atrophaeus,其对多种植物病原真菌菌丝生长和细菌都具有明显的抑制作用,稀释10和100倍的发酵液对"宁玉"草莓枯萎病的防效分别为82.86%和67.62%。菌株YL3能产生蛋白酶、几丁质酶和嗜铁素,培养3 d后形成大量生物膜。菌株YL3发酵液中脂肽类粗提物对草莓枯萎病菌菌丝生长有抑制作用,随着剂量加大,抑制效果显著。LC-MS检测到菌株YL3脂肽类粗提物中含有表面活性素和泛革素。因此,菌株YL3是一株具有较好生防应用潜力的拮抗菌株。     

萎缩芽胞杆菌MQ19ST15鉴定及对甘蓝枯萎病的盆栽防效

为筛选用于甘蓝枯萎病的生防菌并明确其对病原菌的抑菌活性和盆栽防治效果,对从荒漠沙土中分离、筛选的细菌菌株MQ19ST15进行了对峙培养、抑菌活性物质测定、盆栽防效测定和种类鉴定。结果表明,菌株MQ19ST15能够显著抑制病原菌的菌丝生长,使菌丝出现膨大、变形扭曲及分支增多等畸变,抑菌率达54.95%。抑菌活性物质检测显示,该菌株能产生淀粉酶、蛋白酶、果胶酶及β-1,3-葡聚糖酶;抗菌脂肽物质合成相关基因扩增显示其基因组DNA中具有surfactin、iturin、fengycin和bacillomycin 4种抗菌脂肽物质的合成调控基因。盆栽试验结果显示,该菌株对甘蓝枯萎病的防控效果为53.03%。通过菌落形态、16S rRNA基因和gyrB基因序列分析将其鉴定为萎缩芽胞杆菌Bacillus atrophaeus。     

短短芽孢杆菌Brevibacillus brevs HAB-5主要抑菌活性成分的分析及其特性研究

本文采用乙醇低温沉淀法及 Sephadex G-50凝胶柱等手段分离纯化短短芽孢杆菌 Brevibacillus brevs HAB-5主要活性成分。针对芒果炭疽病菌C7-2,菌株HAB-5发酵产生抑菌活性物质的最佳培养基为改良的LB,命名为ZS,其最佳发酵条件为28℃、2 d和装液量为50 mL/250 mL。菌株HAB-5总蛋白没有拮抗活性,但HAB-5菌液的上清液能产生较强的抑菌效果;同时,在单独培养和与病原菌对峙培养下,取距HAB-5菌落1 cm处的培养基（MB）均对病原菌产生了明显的抑菌圈。菌株HAB-5上清液经硫酸铵沉淀不具有抑菌活性,但采用低温乙醇法等提取具有抑菌作用的菌株HAB-5上清液或MB,其粗提物均产生较强的抑菌效果,再经Sephadex G-50凝胶柱过柱和SDS-PAGE分析,在14.4 kD位置均具有较强信号的条带。因此,菌株HAB-5主要抑菌活性物质为肽类,其中14.4 kD大小的肽类是菌株HAB-5重要抑菌成分。     

拮抗灰霉菌的海洋细菌甲基营养型芽胞杆菌的筛选、鉴定及其抑菌活性物质的研究

采用Zo Bell’s 2216E培养基从65份渤海海水和底泥样品中分离到海洋细菌464株,通过平板对峙法获得了对灰霉菌具有较强拮抗作用的海洋细菌47株,其中菌株BH21的抑菌作用最强,抑菌带宽度为(11.8±0.3)mm;采用形态学、生理生化和分子生物学相结合的方法,将菌株BH21鉴定为甲基营养型芽胞杆菌Bacillus methylotrophicus,该菌具有较强耐盐、耐甲醇能力;通过排油圈法确定菌株BH21能够产生具有表面活性的代谢产物,随后以脂肽类物质相关基因的特异序列为引物进行菌株BH21抑菌活性成分相关基因的扩增,确定该菌株中含有itu A、itu B、itu C、itu D、fen D、srf AB和ynd J等7种脂肽物质的合成基因;利用盐酸沉淀和甲醇抽提法获得了BH21发酵液中脂肽粗提物,通过牛津杯法确定该脂肽粗提物具有明显抑制灰霉菌菌丝生长的能力,抑制率达到73.9%。     

内生解淀粉芽孢杆菌BEB17脂肽类和聚酮类化合物的抑菌活性分析

BEB17是本实验室从健康香蕉植株根部中分离得到的一株具有较强抑制真菌活性的内生解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。在本研究中,我们通过PCR检测多个脂肽类和聚酮类化合物的合成相关基因,并结合基质协助激光解吸附离子化-飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)和液相色谱-质谱联用(LC-MS)分析,发现该菌株能产生表面活性素Surfactin、泛革素Fengycin和伊枯草菌素Iturin三类脂肽类化合物以及Bacillibactin、Difficidin和Bacillaene三类聚酮类化合物。通过比较两种发酵培养基(M9和Landy培养基)和两种提取方法(酸沉淀法和大孔树脂抽提法),结果发现酸沉淀法提取较为高效,Landy培养基更易于BEB17脂肽类和聚酮类化合物的发酵。活性检测表明,两种提取方法提取的粗提物对香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense race 4,Foc4)都具有较好的抑制作用,其中大孔树脂抽提法提取的物质抑制效果最好,当其浓度为300μg·m L-1时抑制率可达80.75%,说明该方法制备的粗提物的活性物质含量相对较高。进一步研究表明,该提取物能引起Foc4菌丝膨大和畸形,并抑制其孢子萌发。分析表明,该提取物对Foc4细胞膜具有破坏作用。