一株产β-葡萄糖苷酶甘草内生菌的筛选、全基因组分析及产酶优化

【背景】从健康甘草须根中分离获得的一株芽孢杆菌具有高产β-葡萄糖苷酶的活性。【目的】探究分离菌株潜在的产酶遗传信息,为该菌深入研究与工业应用提供数据支撑。【方法】利用七叶苷培养基进行产β-葡萄糖苷酶的益生菌筛选,筛到一株产β-葡萄糖苷酶的芽孢杆菌,采用三代Nanopore PromethION和二代Illumina NovaSeq平台对菌株进行基因组测序与组装、并通过基因预测与功能注释等生物信息分析预测菌株潜在的β-葡萄糖苷酶基因。另外,以β-葡萄糖苷酶活性为指标,研究碳源、氮源、接种量、温度和起始pH对菌株产酶活性的影响。【结果】从甘草须根中分离得到一株具有β-葡萄糖苷酶活性的菌株,通过形态学观察、生理生化和分子生物学试验鉴定为芽孢杆菌属菌株,并命名为Bacillus rugosus A78.1。该菌株基因组大小为4 146 938 bp,G+C含量为43.86%,共编码4 255个基因。在基因组中,共注释到碳水化合物活性酶基因192个,其中β-葡萄糖苷酶基因10个,分别属于GH1和GH3家族基因。在基因本体（GO）、京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）和同源基因簇（clusters of orthologous groups of proteins,COG）数据库分别注释到2 896、4 019和3 657个基因。该菌株基因组测序结果上传至NCBI获得GenBank登录号为CP096590。菌株A78.1产β-葡萄糖苷酶的最佳碳、氮源分别为0.5%葡萄糖、1.0%酵母浸粉,最佳培养条件为温度37℃、3%接种量、pH 6.0,此条件下β-葡萄糖苷酶活力可达到（5.640±0.085） U/mL。【结论】通过全基因组测序分析及产酶优化试验确定了Bacillus rugosus A78.1优良的产β-葡萄糖苷酶能力及在碳水化合物代谢方面的潜力,为该菌株在纤维素分解、糖苷类化合物水解等生物、化工和食品领域的研究与应用提供基础。     

黑果枸杞不同组织内生真菌群落组成及生态功能分析

探究了新疆盐生植物黑果枸杞不同组织中内生真菌群落的组成及多样性,为深入研究盐碱、干旱等环境下内生真菌与宿主的互作机制,筛选和开发促生、防病和抗逆等功能的有益内生真菌资源提供科学依据。利用ITS高通量测序技术比较黑果枸杞不同组织真菌群落组成及差异,并采用FUNGuild数据库预测真菌群落生态功能。测序共获得高质量内生真菌序列354 058条,涉及291个OTUs,分属于9门、19纲、34目、50科、60属。α多样性指数分析表明,根、果中真菌群落多样性和丰富度程度较高,叶居中,花的多样性最低,茎的丰富度最低。对黑果枸杞内生真菌群落组成和优势菌群的分析表明,子囊菌门为优势菌门,花、叶、果、茎和根中相对丰度分别为86.85%、72.36%、75.97%、84.44%和85.02%。链格孢属为黑果枸杞植株中的核心属,不同组织中均有分布,在花、叶、果、茎和根中占比分别为85.41%、69.79%、47.07%、79.94%和36.97%。较优势的菌尚有枝孢属、枝顶孢属、新凸轮孢菌属、茎点霉属和楔孢黑粉菌属等真菌。这些菌多具有促生、抗逆等特性,在宿主对盐碱、干旱等极端环境的适应性方面有着潜在功能。各组织独有属的相对丰度均未超过1%。共有菌和独有菌在不同组织中的组成和相对丰度差异较大。经FUNGuild软件平台解析显示,黑果枸杞中病理-腐生-共生营养型的相对丰度最高,在花、叶、果、茎和根中分别为85.41%、69.84%、47.24%、79.98%和37.09%。果和叶中含多种相对丰度≥1%的条件致病菌,而根中腐生真菌种类较多。黑果枸杞中蕴含着功能丰富的内生真菌菌群,在不同组织中的组成及其生态功能差异较大,同时还含有大量未鉴定出种属和未定义的功能菌群,这些可为黑果枸杞功能菌群发掘提供数据参考。     

塔克拉玛干沙漠腹地胡杨林土壤细菌多样性分析

【目的】对塔克拉玛干沙漠腹地胡杨林土壤细菌多样性进行初步探索,为下一步从中筛选可用于生物饲料或生物肥料的微生物奠定基础。【方法】采用可培养方法,进行细菌的分离纯化。对各菌株进行革兰氏染色及淀粉酶、酯酶、纤维素酶和NaCl耐受浓度的测定,并提取各菌株基因组DNA,进行16SrRNA基因扩增、测序及系统进化树的绘制,分析其多样性。【结果】共分离得到27株菌,其中放线菌门(Actinobacteria)16株,变形菌门(Proteobacteria)4株,厚壁菌门(Firmicutes)6株,拟杆菌门(Bacteroidetes)1株。革兰氏染色结果表明,5株菌为革兰氏阴性,其余为革兰氏阳性;酶活测定结果表明,15株菌具有淀粉酶活性,9株菌具有酯酶活性,9株菌具有纤维素酶活性;NaCl耐受浓度测定结果显示,NaCl浓度为2%时所有菌株均能生长,5%时能生长的有22株,15%时能生长的有1株。【结论】塔克拉玛干沙漠腹地胡杨林土壤中存在较丰富的细菌类群,且具有一定的酶学活性和NaCl耐受性,具有进一步研究开发的价值。     

甜瓜细菌性斑点病拮抗菌P-13的鉴定及其抑菌物质的初步研究

从新疆甜瓜根际土壤中分离到1株甜瓜细菌性斑点病拮抗放线菌P-13, 根据其形态学、生理特征和16S rRNA序列分析, 鉴定该菌株为娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei)。琼脂扩散法生物活性研究表明, 其发酵液对细菌性果腐病菌(Acidovorax avenae subsp. citrull)BFB、细菌性角斑病菌(Pseudomonas syringae pv. Lachrymans)P4的抑菌圈直径分别为19 mm和17 mm以上; 发酵液中抑菌物质主要为胞外代谢物, 不溶于石油醚, 乙醚, 乙酸乙酯等有机溶剂。在100°C处理10 min、pH 6处理6 h或紫外线照射7 h, 该物质抑菌活性不变。纸层析结果表明, 该物质主要为碱性水溶性物质。     

小型植保无人机超低量喷雾防治稻水象甲

【目的】通过建立适宜新疆荒漠绿洲特殊生态环境的稻水象甲超低量喷雾技术,为稻水象甲的大面积统防统治提供新型施药技术。【方法】以小型遥控多旋翼植保无人机(UAV)为施药机械,以稻水象甲常规喷雾防效大于90%的药剂为首选药剂,开展了药剂、施药量、助剂以及施药机型的筛选试验。【结果】施药后3、7、14和21 d虫口密度高于防治指标的样地所占比例依次为35.71%、21.43%、35.71%和78.57%。30%氯虫·噻虫嗪187.5 mL·hm~(-2)防效最佳,14 d药效高达93.43%;药后21 d,球孢白僵菌3000 mL·hm~(-2)的防效最高,达84.65%。各药剂施药量与防效呈正相关。此外,UAV喷雾防治稻水象甲时,添加助剂的平均防效可提高22.29%~28.49%。【结论】在农业精准施药、绿色生产中,综合考虑供试药剂的施药量、持效期、防效和药后存活虫量,建议以30%氯虫·噻虫嗪SC和14%氯虫·高氯氟CS作为全程以UAV为施药机械防治稻水象甲的首选药剂,在稻水象甲种群发展前中期优先考虑低浓度施药量;同时,为避免UAV在实际作业中药液雾滴发生飘失和流失问题,可以考虑添加飞防助剂提升防效。     

新疆艾丁湖中度嗜盐苯酚降解菌多样性研究

高盐含酚废水属于极难处理的废水之一,筛选具有生物学降解能力的嗜盐菌有助于解决这一难题。从新疆艾丁湖盐湖中分离筛选能够降解苯酚的中度嗜盐菌,了解盐湖中度嗜盐苯酚降解菌的多样性组成和降解能力。研究结果表明,10%(质量分数)的盐浓度条件下,分离得到166株嗜盐菌,通过以苯酚为唯一碳源的培养基进行降解活性筛选后得到45株阳性菌,根据细菌16S rRNA基因序列系统进化分析,这45株菌分别归类到3个门,5个科,9个属。其中拟诺卡氏菌属(Nocardiopsis)是优势菌,占总量的68.8%,其余菌分布于Bacillus、Gracilibacillus、Pontibacillus、Halobacillus、Marinococcus和Halomonas属。在含100 mg/L苯酚的液体培养基,经过10 d培养后,这45株菌降解效率为1%~17%。本研究为工业应用提供了嗜盐微生物种质资源,极具进一步发掘和研究价值。     

新疆棉花黄萎病菌拮抗细菌的分离、筛选与鉴定

【背景】棉花黄萎病是由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)引起的一种世界性病害,近年来对该病害的生物防治因具有环境友好和人畜安全的特性而倍受关注。【目的】筛选棉花黄萎病高效拮抗细菌并对其进行鉴定,为棉花黄萎病的生物防治扩充菌种资源。【方法】采用稀释涂布平板法分离细菌,并进行拮抗细菌的初筛和复筛,通过形态特征、生理生化特征和16S rRNA基因序列分析对筛选到的细菌进行鉴定,确定其分类地位。【结果】初筛分离到535株对病原菌具有拮抗作用的细菌,并选取了108株拮抗细菌进行复筛,最终筛选到了4株优势拮抗细菌。通过形态观察、生理生化特征和16SrRNA基因序列分析,将菌株BHZ-29、SHT-15、SHZ-24和SMT-24分别鉴定为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillusvelezensis)、枯草芽孢杆菌斯皮兹仁亚种(Bacillus subtilis subsp. spizizenii)、萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)和香草芽孢杆菌(Bacillus vanillea)。【结论】获得了4株高效拮抗细菌,并且首次报道了香草芽孢杆菌对棉花黄萎病菌具有抑制作用。     

新疆地震断裂带次生植物根际土壤微生物碳源利用

利用BIOLOG技术研究了新疆富蕴地震断裂带6种次生植物对根际土壤微生物碳源利用的影响.结果表明:多数植物根际土壤养分显著高于对照.6种根际土壤的平均颜色变化率差异显著,且均高于对照.次生植物不影响根际土壤微生物碳源利用的丰富度,但改变了其优势度和均匀度.不同处理根际土壤微生物碳源利用存在差异,主要体现在对糖类、氨基酸类、羧酸类的利用上.断裂带上次生植物的出现使土壤微生物利用碳源的类型由酚类向糖类、羧酸类转变.土壤速效钾含量与土壤微生物对聚合物(r=-0.84)、胺类(r=-0.83)的利用呈负相关.新疆地震断裂带的次生植物能显著增强土壤微生物的碳源利用能力,改变碳源利用类型.密刺蔷薇和蓍在提高土壤微生物碳源利用能力和改善土壤养分方面效果最佳.     

柽柳根际一株盐单胞菌Bachu 26的分离、鉴定及其盐胁迫下的促生作用研究

盐渍化是世界性的土壤问题,植物促生根际细菌（plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR）在盐碱地改良和促进植物生长方面具有独特优势。柽柳是典型的盐生植物,筛选其根际微生物并研究其促生效果与促生机制,以此开发微生物菌肥,具有重要的应用价值。【目的】筛选耐盐碱植物柽柳的根际微生物,对其基本特性、耐盐碱能力、促生功能及促生效果进行评估。【方法】从新疆巴楚境内野生柽柳根际土壤中筛选出一株耐盐碱细菌菌株Bachu 26;通过形态学观察、生理生化特性测定和16S rRNA基因序列分析,对该菌株进行鉴定;利用不同盐浓度（0%–20%）和不同pH （7.0–13.0）,对菌株Bachu 26的耐盐耐碱能力进行测定;采用多种功能鉴定培养基测定其促生功能,并对生长素吲哚乙酸（indole-3-acetic acid,IAA）进行定量测定;通过二分格培养皿实验验证菌株产生挥发性酸性物质的能力;在普通培养皿上将拟南芥幼苗与菌株Bachu 26共培养,分析菌株对拟南芥幼苗的促生作用;在二分格培养皿上将拟南芥与Bachu 26隔离培养,分析菌株产生的挥发性酸性物质对拟南芥幼苗的促生作用;用盆栽法分析该菌株对玉米幼苗的促生作用。【结果】菌株Bachu 26为盐单胞菌属（Halomonas）,将其命名为Halomonas sp.Bachu 26,该菌株生长最高耐受盐浓度达20%,耐受的最高pH值为11.0。菌株Bachu 26具有溶解有机磷、固氮、产1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylicacid deaminase,ACC）、IAA和挥发性酸性物质的能力,其中IAA产量可达45.885 6 mg/L。菌株Bachu 26可显著提高拟南芥幼苗在盐碱胁迫条件下的鲜重、侧根数、主根长和叶片数;盆栽实验中可显著提高玉米在盐碱胁迫下的地上鲜重、地下鲜重和株高。【结论】新分离Bachu 26具有显著的耐盐碱促生效果,为后期盐碱地的改良和耐盐碱促生微生物肥料的开发提供了材料和理论支持,同时可以促进对盐单胞菌的应用和基础研究。     

一株耐铀菌株的鉴定及其促生特性研究

从退役铀矿区土壤中筛选获得耐铀促生菌株,为铀污染土壤的微生物-植物联合修复技术提供优良菌种资源,以解决退役铀矿区污染治理问题。梯度稀释某退役铀矿区污染土壤,涂布含铀培养基,分离筛选出一株具有耐铀性能菌株B2。通过形态学观察、生理生化实验及16S rDNA序列比较分析,对其进行初步鉴定。采用分光光度法测定菌株在铀胁迫下的生长曲线和培养基铀含量,分析其耐铀能力和铀吸附或吸收能力。通过平板法测定其固氮、解磷、产纤维素酶、合成铁载体能力。用Salkowski比色法测定其产吲哚乙酸（3-indole acetic acid, IAA）能力及产量。通过种子萌发和盆栽实验,验证该菌株的促生能力。综合形态观察结果、生理生化特征和基于16S rDNA序列的进化分析,确定菌株B2为微枝形杆菌属细菌（Microvirga makkahensis sp.）,在铀浓度为0-400 mg/L时,其生长曲线符合S型生长曲线模型,当铀浓度达到600 mg/L后生长受抑制,其对培养基中的铀无吸附或吸收作用。菌株B2具有固氮、解磷、产纤维素酶、合成铁载体和产IAA的促生特性,培养48 h后IAA产量可达到24.39μg/...