铜绿假单胞菌生防菌株抑菌代谢产物及其生防应用研究进展

微生物次生代谢产物的研究对开发微生物源农药具有重要意义。近年来一系列根际来源的铜绿假单胞菌被分离和鉴定,因其产生抑菌次生代谢产物,具有很好的生物防治效果。本文将系统综述铜绿假单胞菌生防菌株的种类及其抑菌代谢产物的多样性,并进一步介绍铜绿假单胞菌生防菌株的抑菌代谢产物合成机制及其遗传改造,简要讨论铜绿假单胞菌生防菌株抑菌代谢产物在生物防治上的应用和前景。     

高产申嗪霉素和吩嗪-1-酰胺的水稻根际铜绿假单胞菌PA1201分离、鉴定与应用潜力

【目的】从水稻根际筛选能高效抑制水稻病原菌的细菌,分析和鉴定其形态和生化特征,为开发新型绿色农药奠定基础。【方法】从水稻根际分离能以1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)为唯一碳源的菌株,根据菌株形态和生化特性、16S r DNA序列比对和磷脂脂肪酸图谱,对该菌株进行鉴定。通过氯仿萃取抽提、高效液相色谱分析,确定菌株PA1201在PPM培养基和黄豆粉培养基中申嗪霉素和吩嗪-1-酰胺的产量。【结果】菌株PA1201能有效抑制水稻纹枯病菌和水稻白叶枯病菌的生长,属于铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa sp.PA1201);PA1201产生两种抑菌代谢产物申嗪霉素和吩嗪-1-酰胺,在PPM和黄豆粉培养基中申嗪霉素的产量可达81.7 mg/L和926.9 mg/L,吩嗪-1-酰胺的产量亦可达18.1 mg/L和489.5 mg/L;PA1201产生大量胞外蛋白酶,对人肺腺癌细胞系A549和黑腹果蝇具有一定毒性。【结论】PA1201的申嗪霉素产量比现有生产菌株的出发菌株M18高3-4倍,还能产生另一种抑菌活性更高的衍生物吩嗪-1-酰胺,具有进一步开发的潜力。     

高产吩嗪-1-羧酸（PCA）假单胞菌株M18G发酵优化模型的构建

吩嗪-1-羧酸（phenazine-1-carboxylic acid, PCA）是促进根际生长假单胞菌分泌的重要抗菌物质。采用Plackett-Burman（PB）设计和响应面法（response surface method, RSM）对假单胞菌株M18（Pseudomonas sp. M18）的gacA基因突变株M18G的次级代谢产物PCA发酵的营养条件进行建模。运用Plackett-Burman（PB）设计试验,从12个营养成分中筛选出4个关键的组分,进而采用RSM 法对这4个因素进行中心组合设计试验,建立回归方程并进行统计学分析,绘制各营养因子之间的关系图。实验结果表明：建立的模型能合理地模拟并优化发酵中各参数及其浓度,确定发酵培养基的成分和浓度为：黄豆粉33.4g/L,葡萄糖12.7g/L,大豆蛋白胨10.9g/L和乙醇13.8 g/L, M18G菌株经60 h发酵培养,最高PCA产率能达到1.89 g/L,比优化前提高了6倍左右。各营养因子的等值线图表明黄豆粉和乙醇在PCA高产发酵中起到更为关键的作用,因此提供了提高PCA发酵产量的有效方法,并为其未来商业化应用奠定了基础。     

基于单细胞超高通量筛选的α-1,2-岩藻糖基转移酶定向进化

2’-岩藻糖基乳糖在婴幼儿配方奶粉、保健品和医药等产品开发方面极具应用价值。幽门螺杆菌(Helicobacter pylori NCTC11639)来源的α-1,2-岩藻糖基转移酶(FutC)是目前合成2’-岩藻糖基乳糖的重要生物催化剂,但是天然酶存在异源表达量低、催化活性差等缺陷。针对α-1,2-岩藻糖基转移酶定向进化过程中缺少高通量筛选方法的问题,发展了基于荧光激活细胞分选(fluorescence-activated cell sorting,FACS)的FutC超高通量筛选方法。对FutC进行了定向进化实验,通过对FutC的随机突变库进行了3轮筛选,从库容量为5.4×10⁵突变文库中成功筛选出活力提高2.6倍、2.7倍、3倍的3种突变体(K282E,K102E,R105C),证明了此筛选方法的有效性。本研究为α-1,2-岩藻糖基转移酶的分子活性改造奠定了良好基础。     

基于单细胞超高通量筛选的α-1,2-岩藻糖基转移酶定向进化

2’-岩藻糖基乳糖在婴幼儿配方奶粉、保健品和医药等产品开发方面极具应用价值。幽门螺杆菌(Helicobacter pylori NCTC11639)来源的α-1,2-岩藻糖基转移酶(FutC)是目前合成2’-岩藻糖基乳糖的重要生物催化剂,但是天然酶存在异源表达量低、催化活性差等缺陷。针对α-1,2-岩藻糖基转移酶定向进化过程中缺少高通量筛选方法的问题,发展了基于荧光激活细胞分选(fluorescence-activated cell sorting,FACS)的FutC超高通量筛选方法。对FutC进行了定向进化实验,通过对FutC的随机突变库进行了3轮筛选,从库容量为5.4×10⁵突变文库中成功筛选出活力提高2.6倍、2.7倍、3倍的3种突变体(K282E,K102E,R105C),证明了此筛选方法的有效性。本研究为α-1,2-岩藻糖基转移酶的分子活性改造奠定了良好基础。