一株产1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶的氢氧化细菌的分离鉴定及酶活力测定

[目的]以结瘤豆科植物紫花苜蓿根际土壤为研究材料,筛选具有ACC脱氨酶活力的氢氧化细菌,探索氢氧化细菌植物促生作用机制.[方法]利用持续通H2 的气体循环培养体系、矿质盐固体培养基,分离、培养氢氧化细菌,观察菌株形态并测定生理生化特征;16S rDNA序列分析法构建系统发育树;采用薄层层析法筛选ACC脱氨酶阳性菌株,茚三酮显色法测定ACC脱氨酶活力.[结果]分离的37株细菌中有8株菌氧化氢和自养生长能力较强,初步确定为氢氧化细菌,从中筛选出1株ACC脱氨酶阳性菌株WMQ-7.菌株WMQ-7的形态特征、生理生化特征与恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的特征基本一致;16s rDNA序列(GenBank登录号为EU807744)在系统发育树中与恶臭假单胞菌同属一个类群,序列同源性99%.鉴定菌株WMQ-7为恶臭假单胞菌,其ACE脱氨酶活力为0.671 U/μg[结论]采用气体循环培养体系分离氢氧化细菌,克服了传统配气法的局限.ACC脱氨酶阳性菌株的筛选,为深入研究氢氧化细菌作为植物根际促生菌的菌株特性和促生机制提供理论依据.     

具ACC脱氨酶活性大豆根瘤内生菌的筛选、抗性及促生作用北大核心CSCD

【目的】从大豆根瘤中筛选具ACC(1-氨基环丙烷-1-羧基)脱氨酶活性的内生细菌,对活性菌株的抗盐碱性、系统分类地位以及代表菌株的促生长作用进行研究,为发掘和应用抗逆、促生优良菌种资源提供理论基础。【方法】以ACC作为唯一氮源测定菌株产ACC脱氨酶特性,采用标准曲线法测定α-丁酮酸含量,比色法定量测定ACC脱氨酶活力,固体平板筛选法对活性菌株进行抗性分析,通过菌体形态及生理生化特性测定、16S rRNA基因序列同源性分析鉴定菌株分类地位,采用盆栽试验验证代表菌株的促生作用。【结果】从河南省13个市(地区)36个点采集的大豆根瘤中筛选出8株ACC脱氨酶内生细菌,其中菌株DD132的酶活性最高(15.712 U/mg)。筛选菌株可耐受4%–6%NaCl,其中菌株DD165、DD132可耐受9%NaCl盐浓度。在pH 11时5株(DD14、DD132、DD67、DD141、DD131)生长良好,说明这些菌株有较强耐碱性。8株产ACC脱氨酶菌株分属于4属,即芽孢杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Enterobacter)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)和泛菌属(Pantoea)。接种试验表明内生菌DD132对小麦幼苗生长具有明显促生长作用。【结论】大豆根瘤内具ACC脱氨酶高活性菌株有较强耐盐碱性,其中菌株DD132对小麦幼苗生长有明显促生长作用。为发掘和应用抗逆、促生的优良菌种资源提供理论基础。     

ACC脱氨酶活性菌株ACC 30的分离、 鉴定及其促生作用

【目的】筛选具有1-氨基环丙烷-1-羧酸(简称ACC)脱氨酶活性的菌株,并探索该类菌的促生作用,有助于研发微生物肥料,实现农业增产。【方法】以ACC为唯一氮源,从土壤中富集和分离ACC脱氨酶产生菌;测定ACC脱氨酶的比活力,对酶活性最强的菌株根据形态和培养特征、生理生化特征及16S rDNA序列进行分类鉴定;分别采用菌液培养接种法与菌液浸种接种法初步研究该菌株对紫花苜蓿幼苗生长的促生作用。【结果】筛选得到6株ACC脱氨酶阳性细菌,其中菌株ACC 30酶活性最高,为0.217 U/mg,根据培养特征观察和生理生化指标测定结果,结合16S rDNA序列比对分析,确定ACC 30为产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)。促生试验表明,ACC 30可促进紫花苜蓿幼苗根伸长,菌液培养接种法与菌液浸种接种法两种处理方法下ACC 30分别使幼苗根相对伸长135%、136%,促生作用均明显且基本一致。但是,两种方法处理下ACC 30均抑制幼苗下胚轴伸长。【结论】筛选获得ACC脱氨酶活性菌株ACC 30,其酶活性较高且促生作用明显,有望进一步研发成为微生物肥料。     

浑源黄芪内生细菌的菌群组成及其功能

【目的】分离、鉴定浑源黄芪内生细菌,筛选潜在促生菌,并研究绿叶挥发物对其生长的影响。【方法】以山西浑源7年生传统采收期黄芪为材料,采用平板培养法分离内生菌,16S rRNA基因序列进行菌株鉴定;通过培养基中添加1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate,ACC)、色氨酸及缺氮素培养的方式进行含ACC脱氨酶、吲哚乙酸产生及固氮菌初筛;通过培养基中添加Ca_3(PO_4)_2、钾长石的方式进行解磷、解钾菌初筛;电感耦合等离子体质谱等方法进行定量;通过液体培养基中添加绿叶挥发物的方式,研究其对含ACC脱氨酶菌株的影响;利用顶空气相色谱-质谱法测定黄芪绿叶挥发物含量。【结果】从浑源黄芪根中分离得85株代表性内生菌株,分别属于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的13个属,其中假单胞菌属(Pseudomonas)、泛菌属(Pantoea)和葡萄球菌属(Staphylococcus)菌株数量较高,占分离菌株总数的80.00%。筛选获得的促生菌中,具有吲哚乙酸合成能力的菌株所占比例最高(69.41%),其次为含ACC脱氨酶和具有固氮活性的菌株,分别占分离菌株的40.00%和31.76%,而解磷、解钾菌株所占比例较低(分别为14.12%、7.06%);双重促生效应菌株中,兼具吲哚乙酸合成与含ACC脱氨酶菌株所占比例最高(37.65%),其次为兼具吲哚乙酸合成和固氮活性、兼具含ACC脱氨酶和固氮活性的菌株,分别占分离菌株的28.24%和24.71%,兼具含ACC脱氨酶和解钾活性的菌株占比最低(1.18%)。2–50μmol/L正己醛和Z-3-己烯醛、5–125μmol/L正己醇具有促进部分含ACC脱氨酶内生菌株生长的作用。【结论】吲哚乙酸产生和含ACC脱氨酶的内生菌株占比高、绿叶挥发物促生菌的存在很可能是浑源黄芪内生菌群适应栖息地独特生境的产物,绿叶挥发物很可能是影响浑源黄芪内生菌群组成与功能的重要因素之一。     

旱区盐生植物根际促生菌的分离鉴定及其干旱、盐胁迫下促生特性北大核心

【目的】从在干旱、高盐碱生境下生长的盐生杂类草根际土壤中分离具有耐盐和促生性能的根际微生物,并研究其促生特性,为改良旱区土壤盐碱化提供优质菌种资源和理论基础。【方法】通过选择培养基筛选具有耐盐、解磷和解钾能力的菌株,再检测菌株产生长激素(indole-3-acetic acid,IAA)、产1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate,ACC)脱氨酶、产铁载体以及产胞外多糖的能力,选择性状优良者通过拮抗实验组建复合菌剂。并采用菌液侵染萝卜和玉米种子验证菌株对在盐胁迫下种子发芽率和植株在干旱与盐双重胁迫下生长的影响。最后通过16S rRNA基因测序进行分子生物学鉴定。【结果】得到3株具有良好耐盐促生能力的根际微生物yl923、hs032和hy127,菌株yl923兼具解磷(46.29 mg/L)、解钾(58.07 mg/L)、产IAA(29.23 mg/L)、产ACC脱氨酶(13.83 U/mg)和产铁载体(SU=0.43)能力,菌株hs032具有最强产IAA(61.18mg/L)和产铁载体(SU=0.23)能力,菌株hy127具有最强产ACC脱氨酶(15.29U/mg)能力。经16SrRNA基因序列分析后分别将yl923和hs032鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),hy127鉴定为巨大普里斯特氏菌(Priestia megaterium)。3株菌互不拮抗可组建复合菌剂,2%混合菌液可提高种子在盐胁迫下种子发芽率(77%),对干旱和盐胁迫下玉米的根长、株高、干重和叶绿素也都有显著的提高(P<0.05),并且可以显著地降低玉米体内丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量(60%)。【结论】菌株yl923、hs032和hy127具有优秀的耐盐促生性能,组合成的混合菌剂能在干旱和盐胁迫下促进植物的生长,具有改良旱区盐渍化土壤的潜力。     

贵州喀斯特地区具ACC脱氨酶活性细菌的分离和鉴定

1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶能够降解乙烯前体,从而有助于植物生长。具有ACC脱氨酶活性细菌在旱胁迫下具有植物促生作用。本研究从贵州地区选取典型喀斯特地貌区域159份土壤样品中分离并鉴定出具有ACC脱氨酶活性的细菌188株。利用16S r DNA测序分析将这些菌株归为14属63种,优势菌属为假单胞菌属和伯克氏菌属,分别有ACC脱氨酶活性的细菌18种和17种。对63种菌株的ACC脱氨酶活性定量检测,酶活最高的菌株是AL30ADF120(Cupriavidus oxalaticus),为3.639 U/mg。据我们所知,这是第一个有关喀斯特地区土壤中的具有ACC脱氨酶活性细菌名录,为将来研究ACC脱氨酶活性细菌的植物促生作用奠定了基础。     

花生根际多功能固氮菌的分离及其耐盐碱特性研究

旨在获得具有固氮、溶磷及分泌IAA的多功能耐盐碱根际促生菌(PGPR),提高盐碱地花生产量。采用平板涂布法对盐碱地花生根际固氮菌进行了分离,结合16S rDNA序列鉴定和乙炔还原法测定固氮酶活。共获得22个固氮菌株,其固氮酶活性为125.82-346.32 nmol C_2H_4/(h·mL)。所有菌株均具有产ACC脱氨酶及溶解难溶性磷源活性。其ACC脱氨酶活性为0.12-1.26U/mg;溶解磷酸三钙量为1.45-53.58 mg/L,溶解磷酸铁量为1.45-8.27 mg/L,溶解磷酸铝量为1.1-22.82 mg/L。其中,10株具有分泌IAA的能力,分泌量在1.36-17.80μg/mL,占供试菌株的55%。对这10株促生菌进行NaCl、pH耐受性测定,结果显示最大pH耐受力为9,最大NaCl耐受力为1.5 mol/L。这10菌株具有较强的耐盐碱性,具有在盐碱地中应用的潜力。     

一株人参内生1-氨基环丙烷-1-1羧酸(ACC)脱氨酶活性细菌的筛选、鉴定及其对宿主生长的影响

【目的】从人参内生细菌中获得具有1-氨基环丙烷1-羧酸(ACC)脱氨酶活性的菌株,并进行促生效果的验证。【方法】结合初筛和复筛的方法筛选具有ACC脱氨酶活性的人参内生菌株;采用Ashby培养基和固氮酶基因验证其固氮潜能;菌碟法及钼锑抗比色法测定其解磷能力;CAS方法检测产生铁载体能力;通过室内及田间试验测定菌株对人参生长的促进作用。通过形态学、生理生化测定及16S rRNA序列分析明确菌株的分类地位。【结果】从120株人参内生菌中获得了一株具有较高ACC脱氨酶活性的菌株JJ8-3,其酶活性为α-酮丁酸6.7μmol/(mg·h);且具有解磷特性、固氮潜能和产生铁载体能力;能明显促进人参种子及根部的生长;经鉴定菌株JJ8-3为荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)。【结论】获得了一株具有ACC脱氨酶活性的人参内生细菌,将为其在促进植物生长中的应用和研究奠定基础。     

具有ACC脱氨酶活性的麻疯树根际促生菌(PGPR)的分离筛选及系统发育分析

[目的]获得具有产ACC、IAA,铁载体,能固氮或解磷的潜在促生菌株.[方法]通过稀释涂布的方法,从麻疯树根际土壤中分离得到98株细菌,从中选取28株以产l-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶为主要促生指标进行筛选,同时检测了其产吲哚乙酸(IAA)、固氮、解磷及铁载体等促生指标的能力.[结果]结果显示,46％的菌株能产ACC脱氨酶,其含量最高可达到128.308 μmol α-KA/(mg.h),68％的菌株能产生IAA,54％的菌株有固氮的能力,32％的菌株有解磷的能力.少量菌株同时具有产ACC脱氨酶、IAA,固氮,解磷等能力.挑选代表性菌株进行16S rRNA序列分析,这些菌株属于芽孢杆菌属(Bacillus)、节杆菌属(Arthrobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)和产碱杆菌属(Advenella)等8个属,其中多数菌株(50％)属于芽孢杆菌属,系统发育分析表明菌株KLBMP 4817、KLBMP 4821和KLBMP 4824为窄食单胞菌属(Stenotrophomonas)和类芽孢杆菌属(Paenibacillus)的潜在新种.[结论]攀枝花麻疯树根际土壤细菌中含有丰富的遗传多样性,且存在大量的促生菌株.其中,菌株KLBMP 4804产ACC脱氨酶含量最高.菌株KLBMP4820产IAA含量最显著.     

一株海洋放线菌的鉴定及其促生作用机理

【背景】海洋放线菌BM-2是本实验室从连云港海域分离得到的一株具有抗菌和促生作用的优良菌株,具有良好的开发应用前景。【目的】明确海洋放线菌BM-2的分类地位,揭示该菌株的促生作用机理,为菌株的开发应用提供理论依据。【方法】通过形态观察、生理生化特性和16S rRNA基因序列分析,对海洋放线菌BM-2菌株进行种属鉴定;采用透明圈法、平板划线法测定BM-2菌株解磷、解钾作用、固氮作用和产植酸酶、1-氨基环丙烷-1-羧基(1-aminocyclopropane-1-carboxylate,ACC)脱氨酶的能力;运用沙尔科夫斯基反应(Salkowski法)和铬天青(chromeazurol S,CAS)法分别测定菌株产吲哚乙酸(indole acetic acid,IAA)和产铁载体的能力。【结果】培养特征、菌落形态观察及生理生化试验结果表明,BM-2菌株符合链霉菌属(Streptomyces)的特征,16S rRNA基因序列与GenBank中栗褐链霉菌(Streptomyces badius)的序列相似性为99.72%;BM-2菌株具有固氮和解有机磷活性,能够产生ACC脱氨酶、铁载体和IAA。【结论】BM-2菌株为栗褐连霉菌(Streptomyces badius),固氮、解有机磷作用以及产生ACC脱氨酶、IAA可能是该菌株的促生作用机制。     

Prevalence of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase in Rhizobium spp

This is the first report documenting the presence of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase in Rhizobium. This enzyme, previously found in free-living bacteria, yeast and fungi, degrades ACC, the immediate precursor of ethylene in higher plants. Thirteen different rhizobial strains were examined by Southern hybridization, Western blots and ACC deaminase enzyme assay. Five of them tested positive for ACC deaminase. Induction of the expression of ACC deaminase was examined in one of the positively tested strains, Rhizobium leguminosarum bv. viciae 128C53K. This rhizobial ACC deaminase had a trace basal level of expression without ACC, but could be induced by a concentration of ACC as low as 1 μM. The more ACC added to this Rhizobium the higher the expression level of the ACC deaminase. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

Isolation, sequence, and expression in Escherichia coli of the Pseudomonas sp. strain ACP gene encoding 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase.

Pseudomonas sp. strain ACP is capable of growth on 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) as a nitrogen source owing to induction of the enzyme ACC deaminase and the subsequent conversion of ACC to alpha-ketobutyrate and ammonia (M. Honma, Agric. Biol. Chem. 49:567-571, 1985). The complete amino acid sequence of purified ACC deaminase was determined, and the sequence information was used to clone the ACC deaminase gene from a 6-kb EcoRI fragment of Pseudomonas sp. strain ACP DNA. DNA sequence analysis of an EcoRI-PstI subclone demonstrated an open reading frame (ORF) encoding a polypeptide with a deduced amino acid sequence identical to the protein sequence determined chemically and a predicted molecular mass of 36,674 Da. The ORF also contained an additional 72 bp of upstream sequence not predicted by the amino acid sequence. Escherichia coli minicells containing the 6-kb clone expressed a major polypeptide of the size expected for ACC deaminase which was reactive with ACC deaminase antiserum. Furthermore, a lacZ fusion with the ACC deaminase ORF resulted in the expression of active enzyme in E. coli. ACC is a key intermediate in the biosynthesis of ethylene in plants, and the use of the ACC deaminase gene to manipulate this pathway is discussed.     

1-Aminocyclopropane-1-Carboxylate (ACC) Deaminase Genes in Rhizobia from Southern Saskatchewan

A collection of 233 rhizobia strains from 30 different sites across Saskatchewan, Canada was assayed for 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase activity, with 27 of the strains displaying activity. When all 27 strains were characterized based on 16S rRNA gene sequences, it was noted that 26 strains are close to Rhizobium leguminosarum and one strain is close to Rhizobium gallicum. Polymerase chain reaction (PCR) was used to rapidly isolate ACC deaminase structural genes from the above-mentioned 27 strains; 17 of them have 99% identities with the previously characterized ACC deaminase structural gene (acdS) from R. leguminosarum bv. viciae 128C53K, whereas the other ten strains are 84% identical (864~866/1,020 bp) compared to the acdS from strain 128C53K. Southern hybridization showed that each strain has only one ACC deaminase gene. Using inverse PCR, the region upstream of the ACC deaminase structural genes was characterized for all 27 strains, and 17 of these strains were shown to encode a leucine-responsive regulatory protein. The results are discussed in the context of a previously proposed model for the regulation of bacterial ACC deaminase in R. leguminosarum 128C53K. An erratum to this article can be found at     

焦化厂地肤根内解芘细菌的筛选及促生潜力

从多环芳烃耐受植物根内分离具多环芳烃降解功能的内生细菌并研究其促生特性,为内生菌协同宿主植物修复多环芳烃污染土壤提供基础.以长期受多环芳烃污染的焦化厂区生长的地肤为材料,从其根内分离出以芘和1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)为唯一碳源和氮源的内生细菌8株.通过芘降解试验,筛选得到3株高效芘降解内生细菌KSE4、KSE7和KSE8,经鉴定分别为芽孢杆菌属、假单胞菌属和鞘氨醇菌属.通过液体培养试验,研究了3株菌在芘胁迫下产ACC脱氨酶的能力和对地肤种子萌发的影响.结果表明: 随着芘浓度(0~15 mg·L^-1)的升高,ACC脱氨酶活性降低,其中KSE7的效果最好,在芘浓度为15 mg·L^-1时,地肤发芽率和芽长分别比对照提高了44.8%和61.1%,在地肤-微生物修复焦化厂污染土壤的修复中具有一定的应用潜力.     

海州香薷（Elsholtzia splendens）根际铜抗性细菌的筛选及生物多样性

摘要：【目的】重金属耐性植物海州香薷根际铜抗性细菌的筛选及生物多样性研究将有助于了解微生物－超富集植物相互关系和植物修复机理、开发微生物－香薷重金属修复新技术。【方法】采用稀释平板涂布法从海州香薷根际筛选铜抗性菌株,测定菌株溶磷和产生吲哚乙酸、铁载体、1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）脱氨酶的特性,采用16S rDNA限制性酶切多态性分析（amplified rDNA restriction analysis, ARDRA）研究铜抗性细菌的遗传多样性,根据16S rDNA相似性对产ACC脱氨酶的菌株进行了     

油樟内生溶磷菌的筛选及其生物学特性

筛选具有溶磷能力的植物内生细菌,并探索该类菌的促生和抗逆性能,有助于扩大溶磷微生物来源、研发微生物肥料、改善土壤磷素营养和提高农业产量。该研究以从油樟组织中分离得到的50株内生细菌为材料,通过溶磷圈法初筛得到24株具有溶磷潜能的菌株,利用钼蓝比色法测定它们的溶磷能力和培养液的pH值,并研究溶磷能力较强菌株产生吲哚乙酸( IAA)、铁载体、1-氨基环丙烷-1-羧酸( ACC)脱氨酶、几丁质酶等促生和抗逆性能。结果表明：24株油樟内生细菌都能从磷酸钙中释放出有效磷(溶磷量为51.26~237.08μg·mL-1),其中,YG60、YG43、YG36、YG25、YG49、YG44株菌的溶磷量较高,均大于150μg·mL-1。接种油樟内生菌后,培养液的pH值均有一定程度的降低,但菌株溶磷量与培养液pH值间不存在显著相关性。6株溶磷量大于150μg · mL-1的菌株大部分具有分泌IAA、产铁载体、ACC脱氨酶活性和几丁质酶活性的能力;其中YG43、YG60和YG25分泌IAA的能力较强(IAA分泌量分别为22.55、18.75和16.41μg·mL-1),YG43和YG60产铁载体的能力较强(As/Ar小于0.6),YG43、YG60和YG25的ACC脱氨酶活性(分别为0.194、0.224、0.208 U·mg-1)较高,YG43和YG60的几丁质酶活性(分别为2.968 U和2.502 U)较高。综合菌株的溶磷、促生和抗逆性能,认为YG43、YG60和YG25菌株在促进植物生长、提高植物抗性及生物防治方面具有较好的应用前景。     

Synthesis and degradation of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid by Penicillium citrinum

1-Aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC), which is a precursor of ethylene in plants, has never been known to occur in microorganisms. We describe the synthesis of ACC by Penicillium citrinum, purification of ACC synthase [EC 4.4.1.14] and ACC deaminase [EC 4.1.99.4], and their properties. Analyses of P. citrinum culture showed occurrence of ACC in the culture broth and in the cell extract. ACC synthase was purified from cells grown in a medium containing 0.05% L-methionine and ACC deaminase was done from cells incubated in a medium containing 1% 2-aminoisobutyrate. The purified ACC synthase, with a specific activity of 327 milliunit/mg protein, showed a single band of M(r) 48,000 in SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. The molecular mass of the native enzyme by gel filtration was 96,000 Da. The ACC synthase had the Km for S-adenosyl-L-methionine of 1.74 mM and kcat of 0.56 s-1 per monomer. The purified ACC deaminase, with a specific activity of 4.7 unit/mg protein, showed one band in SDS-polyacrylamide gel electrophoresis of M(r) 41,000. The molecular mass of the native ACC deaminase was 68,000 Da by gel filtration. The enzyme had a Km for ACC of 4.8 mM and kcat of 3.52 s-1. The presence of 7 mM Cu2+ in alkaline buffer solution was effective for increasing the stability of the ACC deaminase in the process of purification.