枯草芽孢杆菌JA脂肽类及挥发性物质抑菌效应的研究

枯草芽孢杆菌JA产生的脂肽类抗生素对植物病原真菌有广谱抗性。将发酵液经过酸沉淀、甲醇抽提以及反相高效液相色谱等步骤, 分离得到脂肽类抗生素的纯品。经IC50实验和抗菌谱测定, 考察了脂肽类抗生素对多种植物病原菌的作用, 确定了脂肽类抗生素的抗菌谱。深入研究表明, 枯草芽孢杆菌JA还产生未知成分的挥发性抑菌物质, 能够抑制灰霉病菌孢子的萌发和菌丝的生长。脂肽类抗生素和挥发性抑菌物质的协同作用, 有助于提高枯草芽孢杆菌的生物防治效果。     

枯草芽孢杆菌B-332产抗稻瘟病菌的活性物质分析

枯草芽孢杆菌B-332能够产生具有稻瘟病菌拮抗活性的物质。通过等电点法提取该抗菌液粗提物,并利用高效液相色谱-质联用仪对粗提物进行分离纯化,共得到5个组分,它们的质荷比(m/z)分别为1 045.0、1 057.8、1 072.3、1 017.5和1 031.1,是Bacillomycin D(C14-C17)的同系物(质荷比(m/z)为1 017.5的除外),它们结构间相差1个或几个-CH2-基团;各组分均对稻瘟病菌有抑制作用,其中质荷比(m/z)为1 045.0、1 057.8、1 072.3组分的抑菌效果最强。致畸作用试验表明,这3种组分的致畸作用均为使稻瘟病菌的附着孢膨大破裂,与B-332菌株的致畸作用相同,证实了这3种组分是B-332菌株产生具有抑制稻瘟病菌作用的主要活性成分。     

芽孢杆菌几种重要抗菌脂肽研究进展

多种芽孢杆菌为益生菌,能分泌多种天然抗菌活性物质,其中脂肽是重要的一类。目前已鉴定的脂肽约有90多种,多数为环脂肽。脂肽中表面活性素(surfactin)、伊枯草菌素(iturin)、芬原素(fengycin)、杆菌霉素(bacillomycin)、多粘菌素(polymyxins)等是研究最广泛的脂肽。其中surfactin、iturin、fengycin由于其具有表面活性剂特性及抗真菌、抗细菌、抗病毒、抗肿瘤、抗炎症等功能,应用潜力巨大。本文对surfactin、iturin及fengycin的结构、功能、合成调控及其分离纯化和生产等方面的研究进展进行了评述。合成生物学是提高脂肽产量的重要手段,未来脂肽可用于种植业、养殖业、食品、医药、石油工业和环保等领域,因此需要在新型脂肽的发现、高产活性脂肽的生产、脂肽低廉生产技术的研发及安全性的评估等方面加强研究。     

脂肽的分离纯化与结构研究

采用酸沉淀分离、有机溶剂提取、分级沉淀、脱色吸附及制备薄板的方法,从枯草芽孢杆菌HSO121的培养液中分离得到一种脂肽类化合物。茚三酮试验、红外光谱分析表明该脂肽具有环状结构,电喷雾离子化质谱结果显示,该脂肽是分子量为1,022D和1,036D的两个同系物,氨基酸分析及串联质谱分析表明,脂肽的肽链结构为Leu-Leu-Asp-Val-Leu-Leu-Glu,说明它是Surfactin的结构类似物。     

枯草芽孢杆菌JA抗菌物特性的研究及抗菌肽的分离纯化

枯草芽孢杆菌JA分泌物中具有抑菌作用的粗提液通过DEAESepharose FF、SOURCE 15 PHE、Sephacry1 S200HR和反相HPLC多步柱层析分离纯化后,获得3种对水稻纹枯和小麦赤霉病菌均有抑菌作用的抗菌肽AFP1、AFP2和AFP3。MALDITOF质谱法测得其分子量分别为1462.645D、1476.390D和1490.530D。氨基酸组成分析结果表明,AFP1和AFP3由苏氨酸、异亮氨酸、酪氨酸、脯氨酸等多种氨基酸组成。目标产物热稳定性好、对蛋白酶有一定的耐受性,推断很可能是低分子量的环状脂肽。     

一种快速分离检测产脂肽类生物表面活性剂枯草芽孢杆菌的方法

脂肽(Lipopeptide)是由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)等微生物产生的一类具有较强表面活性的生物表面活性剂.枯革杆菌磷酸泛酰巯基转移酶基因(afp)是枯草芽孢杆菌中参与脂肽代谢的功能性基因.采用sfp基因PCR对从环境中得到的一组产生表面活性剂的微生物进行筛选,结合Tricine-SDS-PAGE电泳对PCR结果呈阳性的菌蛛的代谢粗初提物进行检测,初步鉴定得到两株枯草芽孢杆菌.进一步利用16S rDNA序列的系统发育学分析确定这两种菌株为枯草芽孢杆菌,并利用TLC、HPLC鉴定其产物为脂肽类表面活性剂,从而建立了一套快速分离检测产生脂肽类生物表面活性剂的枯草芽孢杆菌方法.     

透明颤菌血红蛋白基因在提高枯草芽孢杆菌产脂肽功能中的研究

脂肽是一类具有特殊作用的生物表面活性剂。本实验将血红蛋白基因(vhb)置于RDR细菌启动子驱动下的质粒PSET中,构建PSET-RDR-vhb重组质粒,并通过电激作用转入脂肽代谢菌株-枯草芽孢杆菌株(bacillus subtilis)ZW-3中,转化菌株经酶切和PCR电泳检测鉴定,Southern-blot杂交显示部分转化菌株中外源基因插入基因组DNA,采用一氧化碳差异色谱法测定了血红蛋白的表达量。实验进一步对转化菌株的生长曲线、总蛋白量、过氧化氢酶活性、脂肽的产率进行了测定,结果显示,相比于原始菌株,转化菌株数据均有明显提高。     

枯草芽孢杆菌BI1产抗真菌脂肽培养条件的优化

采用Plackett—Burman设计对枯草芽孢杆茵BI1产抗菌脂肽培养条件中相关影响因素(即种龄、接种量和pH值)的效应进行评价并筛选出重要的影响因素,然后用Box-Behnken设计及响应面分析确定了重要影响因素的最佳条件,优化后的溶血透明圈直径达到17.5 mm,比优化前的13.75 mm提高了27.27%。     

培养基中铁离子对枯草芽孢杆菌CICC 23659发酵产脂肽的影响研究

高性能的生物表面活性剂脂肽在医药、食品、化妆品及微生物采油等领域具有广泛的应用价值.利用高效液相色谱法和电喷雾质谱法分析了Bacillus subtilis CICC 23659所产脂肽的组成,结果表明其所产脂肽是由surfactin的同系物C13、C14和C15组成,其分子量分别为1008、1022和1036.以生物量、脂肽产量、脂肽组成、乳化能力和临界胶束浓度等指标考察在培养基中投加不同浓度的Fe2+对B.subtilis CICC 23659的影响,结果表明添加Fe2+不仅能够提高B.subtilis CICC 23659的生物量,还能大幅提高脂肽产量.当Fe2+添加浓度为5 mmol/L时,生物量达到最大3.69g/L,提高了6倍,脂肽产量也达到最大234.08 mg/L,提高了9.5倍.Fe2+作用下脂肽同系物中C13、C14、C15在脂肽产物中的相对含量发生了变化,脂肽同系物C13和C15的相对含量降低,脂肽同系物C14的相对含量上升.脂肽同系物中C13的相对含量越高,CMC值越大,脂肽同系物中C14和C15的相对含量越高,CMC值则越小.     

枯草芽孢杆菌TF26抗菌蛋白抑菌活性的初步研究

目的:研究枯草芽孢杆菌TF26抗菌蛋白的抑菌活性和生物稳定性,为菌株及抗菌蛋白的应用提供理论依据.方法:采用硫酸铵盐析方法提取抗菌蛋白,采用菌丝生长速率法检测其对13种植物病原真菌的抑菌活性,采用抑菌圈方法对其生物稳定性进行分析.结果:抗菌蛋白粗提物能够抑制13种植物病原真菌的生长,平皿抑制率为74.3％ ～91.3％,对葵花菌核病菌、番茄和黄瓜枯萎病菌、黄瓜菌核病菌和立枯病菌、水稻恶苗病菌和大豆根腐病菌抑制作用较强.抗菌蛋白在100℃以下,pH＜ 10范围内抑菌活性稳定,对紫外线照射不敏感,室温(20℃)和4℃储存150d抑菌活性稳定.结论:抗菌蛋白具有较强的热、酸碱、紫外和储存稳定性以及广谱的抑菌活性.     

Isolation and characterization of lipopeptide antibiotics produced by Bacillus subtilis

Aims:  Antibiotics from Bacillus subtilis JA show strong pathogen inhibition ability, which has potential market application; yet, the composition of these antibiotics has not been elucidated. The aim of this paper is to isolate and identify these antibiotics.
Methods and Results:  The antagonistic activity of JA was tested in vitro ; it exhibited strong inhibition against some important phytopathogens and postharvest pathogens. Crude antibiotic production was extracted with methanol from the precipitate by adding 6 mol l⁻¹ HCl to the bacillus-free culture broth. The crude extract was run on Diamonsil C₁₈ column (5  μ m, 250 × 4·6 mm) in HPLC system to separate the antibiotics. Major antibiotics were classified into three lipopeptide families according to electrospray ionization–mass spectrometry analysis. Subsequently, the classification of antibiotics was confirmed with typical collision-induced dissociation fragments.
Conclusions:  Three kinds of antibiotics were isolated from B. subtilis JA and were identified to the lipopeptide families, surfactin, iturin and fengycin. These compounds could function as biocontrol agents against a large spectrum of pathogens.
Significance and Impact of the Study:  This study provided a reliable and rapid method for isolation and structural characterization of lipopeptide antibiotics from B. subtilis .     

Potential application of cyclic lipopeptide biosurfactants produced by Bacillus subtilis strains in laundry detergent formulations

AIMS: Crude cyclic lipopeptide (CLP) biosurfactants from two Bacillus subtilis strains (DM-03 and DM-04) were studied for their compatibility and stability with some locally available commercial laundry detergents. METHODS AND RESULTS: CLP biosurfactants from both B. subtilis strains were stable over the pH range of 7.0-12.0, and heating them at 80 degrees C for 60 min did not result in any loss of their surface-active property. Crude CLP biosurfactants showed good emulsion formation capability with vegetable oils, and demonstrated excellent compatibility and stability with all the tested laundry detergents. CONCLUSION: CLP biosurfactants from B. subtilis strains act additively with other components of the detergents to further improve the wash quality of detergents. The thermal resistance and extreme alkaline pH stability of B. subtilis CLP biosurfactants favour their inclusion in laundry detergent formulations. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: This study has great significance because it is already known that microbial biosurfactants are considered safer alternative to chemical or synthetic surfactants owing to lower toxicity, ease of biodegradability and low ecological impact. The present study provides further evidence that CLP biosurfactants from B. subtilis strains can be employed in laundry detergents.     

Bacillus subtilis fmbJ脂肽类抗菌物质的分离和鉴定

对BacillussubtilisfmbJ脂肽类抗菌物质的分离和鉴定进行了系统研究。通过HPLC层析确定BacillussubtilisfmbJ抗菌物质由多种组分构成,其中含有保留时间与surfactin相似的成分。通过TLC层析和原位酸解确定BacillussubtilisfmbJ抗菌物质含有两个具有闭合肽键类的物质,其中之一为迁移率Rf与标样surfactin非常相近的组分。通过ESI-MS分析检测到BacillussubtilisfmbJ抗菌物质含有分子量与fengicin相同的m/z1449.9、m/z1463.8、m/z1477.8、m/z1491.9和m/z1505.9五种同系物,和分子量与surfactin相同的m/z1008.8、m/z1022.8和m/z1036.8三种同系物。     

黄曲霉拮抗菌Bacillus amyloliquefaciens B10-6-1产生的脂肽类抗生素的分离和鉴别

本文旨在对黄曲霉拮抗菌Bacillus amyloliquefaciens B10-6-1的脂肽类抗生素相关基因进行克隆,对其所产生的脂肽类抗生素进行组分分离,对有抑菌活性的脂肽类抗生素进行结构鉴别。以解淀粉芽孢杆菌B10-6-1基因组DNA为模板,采用PCR方法对ItuA、ItuB、ItuC、ItuD、FenA、FenB、FenD、Sfp、bmyA、bmyB、bmyC合成基因进行DNA扩增。将该菌发酵液经过离心、酸沉淀、甲醇抽提等步骤得到脂肽类抗生素的粗提物,采用高效液相色谱法分离,对收集的洗脱峰组分进行体外抑菌试验,对有抑菌活性的组分进行液质（HPLC-ESI-MS）分析。PCR扩增检测结果显示黄曲霉菌拮抗菌B10-6-1能扩增出ItuA、ItuC、ItuD、FenA、FenD、Sfp、bmyA、bmyB、bmyC合成基因,未能扩增出ItuB、FenB合成基因。高效液相色谱法收集到7种组分,体外抑菌试验证明组分5和7有抑菌活性。经液质测定,组分5和组分7分别为脂肽类抗生素C₁₄Bacillocnycin D和C₁₅Bacillocnycin D。本研究探明了黄曲霉菌拮抗菌B10-6-1所产生的天然抑菌活性成分,为该菌用于黄曲霉菌的生物防治奠定了理论基础。     

Isolation and characterization of a C12-lipopeptide produced by Bacillus subtilis HSO 121.

A new lipopeptide with C12 fatty acid has been isolated from the cell broth of Bacillus subtilis HSO121 by chromatographic methods, which is believed to be the homologue of lipopeptides. The fatty acid portion was methylated and analyzed by GC/MS, ESI Q-TOF MS and 1H-NMR. The peptide portion, of which the amino acid composition was obtained by HPLC combined with a phenyl isothiocyanate (PITC) derivatization methods, was analyzed by ESI Q-TOF MS. Comparing the obtained results with surfactin C13 showed that the new lipopeptide has a peptide moiety similar to that of surfactin and the difference exists in the fatty acid portion, which is an iso-C12 beta-hydroxy fatty acid. The critical micelle concentration (CMC) of this new homologue is estimated to be 6.27 x 10(-5) mol/l in 10 mmol/l phosphate buffer solution (PBS, pH 8.0) at 30 degrees C, and the surface tension at CMC (gamma CMC) achieved is as little as 27.71 mN/m. The hemolytic activities of the C12-lipopeptide on 2% human erythrocytes showed a HC50 of 26.5 micromol/l.     

脂肽-糖脂混合生物表面活性剂产生菌筛选和优化培养

结合脂肽和糖脂的性能优势,致力于产脂肽-鼠李糖脂混合型生物表面活性剂的新菌株选育和培养条件优化。采用血平板溶血圈法初筛菌株、改进排油圈法快速检测产量以及飞行时间质谱鉴定产物结构。对优选菌株的碳源、氮源和磷酸盐缓冲液、重要金属离子浓度等进行了单因子和正交试验,优化了培养基和培养条件。采用高压液相色谱和蒽酮比色法定量分析了产物组成。筛选获得了同时积累糖脂和脂肽的新菌株,鉴定命名为芽胞杆菌Bacillus subtilis THY-7。摇瓶分批培养48 h,细胞OD600为37.0,产物浓度2.4 g/L,分别是优化前的3.4倍和3.1倍。发酵罐补料分批培养,泡沫中产物浓度达到4.5 g/L,且74％为表面活性素,22％为鼠李糖脂。B. subtilis THY-7是具有脂肽-鼠李糖脂高产潜力的优选菌株。     

中试规模纯化海洋芽孢杆菌源脂肽类化合物

本次研究旨在建立经济可行的海洋芽孢杆菌源脂肽类化合物的中试规模纯化工艺。对包括酸化沉淀、甲醇浸提、溶剂沉淀、盐析、萃取、硅胶柱层析和HZ806大孔树脂吸附工艺在内的可放大的成熟单元工艺进行反复试验,考察脂肽类化合物表面活性对单元工艺的影响。严格遵循以高收率为前提循序渐进逐步减少杂质的原则,组合上述单元工艺对目标产物进行提取和纯化,并最终获得高纯度脂肽样品。新工艺可从1 t海洋芽孢杆菌Bacillus marinus B-9987的发酵液中,以百克量级的规模制备87.51%–100%纯度的脂肽类化合物样品,收率81.73%。本研究首次实现了高纯度的海洋芽孢杆菌源脂肽类化合物的百克量级制备;允许发酵生产阶段使用天然培养基,缓解了脂肽中游发酵生产和下游大规模纯化之间的矛盾;且各单元工艺规避了脂肽类化合物水溶液的乳化起泡和不经济的大体积水溶液蒸发浓缩。新工艺实用可行,经济合理。     

枯草芽孢杆菌JA产生的脂肽类抗生素－iturin A的纯化 及电喷雾质谱鉴定

枯草芽孢杆菌JA产生的抗生素对植物病原真菌具有广谱抗性,明确抗生素的种类是进一步研究的基础.用6mol/L盐酸沉淀JA菌株的去菌体培养基,再用甲醇抽提获得抗生素的粗提物.利用反相HPLC系统,将粗提物过Diamonsil C18柱,收集有抗小麦赤霉病等病原真菌活性的化合物1、2.运用电喷雾质谱法(ESI/MS)测得其分子量分别为1042.4D和1056.5D.再利用碰撞诱导解离(CID)技术获得化合物的典型结构特征离子碎片,结果表明分子量为1042.4D的化合物一级结构为Pro-Asn-Tyr-βAA-Asn-Tyr-Asn-Gln(βAA为14个碳原子的氨基脂肪酸),属于脂iturin A.化合物1、2为相差一个亚甲基(-CH2)的iturin A同系物.研究结果提供了一种从枯草芽孢杆菌发酵液中快速分离纯化和鉴定脂肽类抗生素iturin A的新方法.