真菌诱导子在发酵工业中的应用现状及展望

真菌诱导子是一类能诱导植物和微生物产生次级代谢产物的活性物质,它一经识别,将通过信号转导途径,引起相关基因表达发生变化,从而调节次级代谢产物合成途径中相关酶的活性,诱导特定次级代谢产物的积累。近年来国内外在真菌诱导子诱导途径及机制方面进行了深入研究,同时在生物工业领域,尤其在发酵工业中的应用也引起了广泛关注。以下结合本实验室的研究工作,重点介绍了真菌诱导子在植物和微生物细胞次级代谢产物合成方面的应用现状、诱导机制和存在的问题及展望。     

贝莱斯芽孢杆菌生防次级代谢产物研究进展

贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）是生防芽孢杆菌中的重要代表,作为微生物农药的核心菌种,已被广泛应用于作物病害生物防治。贝莱斯芽孢杆菌具有植物内生性,其生防作用机制主要包括产生次级代谢产物对抗植物病原物;改善宿主植物根际微生物群落,促进宿主营养和生长;激发宿主植物产生防御反应,诱导植物获得系统抗性。其中,产生次级代谢产物是其最重要的生防作用机制。贝莱斯芽孢杆菌含有多个编码生物合成次级代谢产物的基因簇,其中包括编码聚酮化合物合酶（PKS）和非核糖体肽合成酶（NRPS）的基因簇,同时存在核糖体途径合成次级代谢产物基因簇。通过非核糖体途径可产生脂肽类化合物、聚酮类化合物、二肽和铁载体;通过核糖体途径产生小菌素、细菌素、羊毛硫抗生素。这些具有生物活性的次级代谢产物成为了天然新药和候选抗生素的储存库,对于解析生防菌作用机制具有重要意义。本文综述了贝莱斯芽孢杆菌的命名与更迭,产生次级代谢产物的类型、合成与调控基因以及靶标病原菌,以期为生防菌株的改良和生物农药的研发提供参考。     

谈苹果物候期的观测和其在果园生产中的应用

一、苹果的物候期(即生物气候期) 营养生长期和相对的休眠期组成一年内苹果发育的周期,每年苹果树生长开始决定于地下部根系的开始活动及地上部芽的萌发,营养生长期结束的表现则是叶片的自然脱落,新梢组织有了不同程度的木质化,营养物质的大量积累和植株生长的停止。某些果树种类其营养生长期和相对的休眠期是颇不明显的,但苹果在相对的休眠期中,继续着的仅仅是很微弱的呼吸、蒸发、物质转化等生理作用,差不多停止了光合作用、生长作用、无机盐类的吸收等活动。由于营养期和相对的休眠期的循环,苹     

发酵中克拉维酸降解因素的探讨

探讨了克拉维酸 (clavulanicacid ,CA)在发酵液中的降解因素 ,首先研究了培养基组分影响CA降解速率的大小 ,并计算出不同组分对其降解的速率常数 .然后 ,研究了发酵过程中在对数生长期和稳定期的克拉维酸降解速率常数。研究发现外界环境因素对CA降解速率的影响大小不同 ,通过对带棒链霉菌对数生长期和稳定期CA降解情况的研究 ,可以判断 ,在pH、温度等发酵条件一定的情况下 ,导致发酵后期CA严重降解的原因可能与菌体生长过程中产生的热敏性物质或者稳定期产生的次级代谢产物有关 。     

栝楼毛状根的生长与营养消耗动态研究

研究了栝楼毛状根在摇瓶培养条件下的生长与营养消耗规律。栝楼毛状根的生长过程可以分为四个生长阶段。生长迟滞期,缓慢生长期,快速生长期和衰亡期。在迟滞期,培养液中的蔗糖,氮,磷,钾首先被快速吸收,然后又有所回升;在缓慢生长期,培养液中的葡萄糖,果糖,氮,磷和钾的浓度开始降低,到了快速生长期,培养液中的碳源,氮,磷,钾等营养物质被快速消耗,到了衰亡期,以上的营养物质基本被消耗殆尽,Ca^2 从接种开始缓慢下降,当毛状根进入衰亡期以后,由于老化细胞的损伤而有部分钙离子外泻,栝楼毛状根的蛋白质也开始快速分泌。     

近地层臭氧对小麦抗氧化酶活性变化动态的影响

摘要:利用开顶式气室（TOCs）模拟了地表O3浓度升高的大田试验条件,测定了小麦各生长期(返青期、拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期、成熟期)叶片抗氧化酶的活性。通过两年的重复试验,得到相似结果。试验表明,过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性在小麦的生长进程中,先升高后降低。O3浓度升高使CAT酶和POD酶活性的峰值期提前,POD酶峰值期明显提前所需的O3浓度比CAT酶高,O3诱导小麦生长前期的CAT、POD酶活性升高,后期则起抑制作用。POD酶对低浓度O3的胁迫响应时间较晚。当O3浓度提高到150 nL?L-1时,超氧化物歧化酶（SOD）活性随小麦生长期的变化,由原来的双峰曲线变为单峰曲线,高浓度O3使SOD酶活性在抽穗期后持续显著降低。O3不明显改变抗坏血酸过氧化物酶（APX）对胁迫的响应时间,但一定浓度范围内O3能诱导APX酶活性升高。不同浓度的O3对SOD酶和APX酶的作用效应和强度显著不同, CAT酶和POD酶对O3比较敏感。 因此,近地层O3浓度增加,改变了CAT、POD和SOD酶活性变化的时序特征,抗氧化酶对O3胁迫的响应特征取决于小麦的生育期、O3的浓度和薰气时间。     

螺旋霉素发酵的研究

抗菌素是微生物的次级代谢产物,就大多数抗菌素的深层发酵而言,一般可划分为两个阶段,即菌丝生长阶段和抗菌素合成阶段。这二个阶段对营养的需求是有区别的。本文主要报道螺旋霉素合成期对碳源、氮源、磷源的需要,以及通过补加营养物质来提高螺旋霉素产量的研究结果。     

基于宏基因组测序技术揭示大泷六线鱼肠道微生物特征北大核心

对大泷六线鱼不同生长期肠道微生物进行分析。【目的】基于宏基因组学技术揭示其肠道微生物变化特征及其与营养的联系。【方法】对大泷六线鱼仔鱼、稚鱼和幼鱼肠道微生物样本进行HiSeq高通量测序,分析菌群结构,比较微生物群落的多样性,探究生长过程中肠道微生物的相互演替及功能关系。【结果】门水平上,鱼肠道微生物在生长过程中优势菌门变形菌门(Proteobacteria)递减,而厚壁菌门(Firmcutes)递增;属水平上,仔鱼期的弧菌属(Vibrio)(37.8%)、稚鱼期的发光杆菌属(Photobacterium)(77.8%)、幼鱼期的乳酸菌属(Lactococcus)(42.5%)占优势,微生物群落组成发生显著变化;且仔鱼期的多样性高,幼鱼期的丰富度高;物种差异也呈现着与生长特征的相关性,幼鱼期差异标志物是厚壁菌门、芽孢杆菌纲(Bacilli)、乳酸杆菌目(Lactobacillales)、链球菌科(Streptococcaceae)、乳球菌属(Lactococcus)和乳酸乳球菌(Lactococcus lactis);稚鱼期差异标志物是发光菌属、托鲁尼发光菌(Photobacterium toruni);仔鱼期差异标志物是Phaeobacter inhibens、Colwellia aestuarii和Colwellia polaris等。宏基因组功能水平分析显示,KEGG数据统计代谢功能占优势,随生长呈现递增趋势,鱼肠道微生物群在碳水化合物代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢、能量代谢,以及辅助因子和维生素代谢中起着重要作用;从蛋白注释功能上也呈现了类似的结果,碳水化合物代谢(3350)和氨基酸代谢(2424)占代谢通路主要组成部分。功能差异分析表明,随着生长变化,微生物功能逐渐适应机体和环境需求,稚鱼期差异主要体现在能量代谢和糖降解功能;仔鱼期差异显著的是细胞的生长、死亡和凋亡功能,主要体现在光合作用方面;幼鱼期主要体现是二级代谢物的生物合成,其次是糖酵解和糖异生等碳水化合物代谢等。【结论】大泷六线鱼仔、稚、幼不同生长期肠道微生物结构存在显著差异,生长发育改变肠道微生物菌群的功能,采用差异物种和差异功能综合判定生长所需的营养,有助于提高养殖效益,为绿色健康生态养殖提供理论基础。     

外源刺激物对长春花冠瘿细胞生长和吲哚生物碱含量的影响

所谓外源刺激物（ｅｌｉｃｉｔｏｒｓ）是指一些生物（多为真菌提取物）的或非生物的分子,它们能够通过信号传导途径,刺激植物发生防御反应,诱导特定的次级代谢产物的形成和积累^[1,5]。目前,有关elicitors对植物细胞次级代谢的影响和机制的研究引起了人们的普遍关注。我们曾经报道了以土壤农杆菌感染,Ti质粒转化得到的长春花冠瘿细胞,无论在生长还是在具有药用价值的次级代谢产物吲哚生物碱含量方面,都优于一般细胞培养常用的愈细胞^[2].本文研究了深红酵母匀浆物和果胶降解物作为外源刺激物,对长春花冠瘿细胞生长和吲哚生物碱含量的影响。     

生长前期叶面喷施乙烯利对甘蔗茎细胞几种酶活性的影响

在甘蔗分蘖初期用乙烯利进行叶面喷施处理 ,并在不同的时期分别对蔗茎细胞质和细胞壁的几种代谢关键酶活性进行测定 ,结果表明 :适当浓度的乙烯利处理提高了整个生长期甘蔗茎细胞质的过氧化物酶活性、生长前中期甘蔗茎细胞质和细胞壁的 Ca2 +-ATP酶、细胞质的 Mg2 +-ATP酶活性和生长后期细胞质的多酚氧化酶活性 ,较高浓度的乙烯利处理普遍提高整个生长期甘蔗茎细胞质和细胞壁的 Ca2 +-ATP酶活性、细胞壁的 Mg2 +-ATP酶活性和旺盛生长期间细胞壁的过氧化物酶活性     

甜菜胞质雄性不育系及其保持系营养生长期末端氧化酶和ATP酶活性比较分析

以甜菜胞质雄性不育系212A、2033A、2034A及其相应保持系212B、2033B、2034B为材料,对营养生长期4个阶段叶片的细胞色素氧化酶(COD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)以及ATP酶的活性进行分析比较,以探讨甜菜胞质雄性不育与能量代谢的关系.结果显示:(1)在甜菜营养生长期的4个阶段,不育系的COD活性均显著低于其保持系,表明不育系的呼吸强度和产生的能量均低于其保持系;(2)不育系ATP酶活性低于保持系,但差异不显著,且不育系和保持系的ATP酶活性随生长进程变化平缓,说明在营养生长期二者对能量的消耗接近;(3)POD和CAT的活性在营养生长期总体为不育系显著高于其保持系,说明不育系体内H2O2含量增加.研究认为,营养生长期能量亏缺是甜菜胞质雄性不育的主要原因之一.     

甲壳素促进茂源链霉菌发酵产酶

为了提高茂源链霉菌发酵生产谷氨酰胺转胺酶的产量,研究了甲壳素对茂源链霉菌发酵产酶的影响。结果表明,添加0.5%的甲壳素对茂源链霉菌发酵产酶的促进效果极显著,但甲壳素的添加量达到2%时反而会抑制菌株产酶。从菌株生长代谢过程中p H变化、产酶情况、发酵液中蛋白含量及总氮含量等方面,对甲壳素促进茂源链霉菌发酵产酶的作用机理进行了初步探讨。研究显示,甲壳素在茂源链霉菌发酵过程中对菌体生长产生一定的胁迫,刺激菌体大量分泌次级代谢产物,从而提高茂源链霉菌的产酶。对菌株发酵过程的显微观察则表明,甲壳素也可能通过分散菌体生长,提高菌体向胞外分泌谷氨酰胺转胺酶的量来促进产酶。     

植物内生菌及其次级代谢产物的研究进展

植物内生菌经过与寄主植物长期的协同进化,成为植物内生态系统的重要组成部分,在植物的生长发育、营养吸收、胁迫应激以及产生次级代谢产物等生理生化行为方面具有显著的作用。利用植物内生菌及其次级代谢产物,可以促进农作物的生长发育、提高抗逆性,对于农业生产具有重大的研究意义和应用价值。综述了植物内生菌及其次级代谢产物生理功能及在农业生产中应用的研究进展。对植物内生菌及其次级代谢产物未来的研究重点和应用前景做出展望。     

无机磷酸盐对链霉菌合成次级代谢产物的影响

链霉菌一个突出的特征是具有合成丰富的次级代谢产物的能力,许多次级代谢产物,如抗生素、免疫抑制剂、抗癌物质等在临床医药、水产养殖业等领域具有重要的应用价值。链霉菌次级代谢产物的合成常与环境中的营养因子有着密切的关系,在代谢水平上综述了无机磷酸盐对链霉菌合成次级代谢产物的影响,并在转录水平上阐释了双组分信号转导系统PhoR-PhoP的分子调控机制。PhoR-PhoP能够感应环境中的无机磷酸盐信号,当无机磷酸盐的浓度低于一定"阈值"时,PhoP蛋白作为主导的调控因子将抑制参与中心代谢和次级代谢等一系列基因的转录表达,减慢磷酸盐的消耗,并激活磷酸盐的摄取和转运系统及时补充胞内的磷酸盐,最终影响链霉菌次级代谢产物的合成和形态发育分化。     

大棚红肉火龙果冬春花果生长期与温度的关系

在设施大棚内应用夜间补光、增温、营养等措施,诱导4个品种红肉火龙果Hylocereus polyrhizus植株抽生三个批次冬春花,观测其花果生长期状况,分析红肉火龙果花果生长期与温度的关系。结果表明,温度显著影响火龙果冬春花果生长期,两者之间极显著负相关。三个批次红肉火龙果花果生长期差异明显,棚内温度越高,花果生长期越短。冬春季花生长与果生长的最低临界温度差异较大,分别为9℃和15℃。     

牙龈毒素的酶动力学变化及其意义

本文采用酶动力学测定法比较了二株牙龈卟啉菌Ｐｇ所独有的毒力成份——牙龈毒素的酶代谢特征以及与其代谢之间的关系。结果显示①牙龈毒素的酶合成在细菌生长早期就已开始,并存在于整个细菌生长周期;②牙龈毒素从菌体内释放到周围微环境中的动态变化基本上与细菌的生长周期同步;③ＰｇＥＶ的形成是存活细菌的一个特征,而不是老化的细菌或非生长期细菌的代谢产物;④ＰｇＥＶ中含有较高活性的牙龈毒素,由于ＥＶ体积小、所含毒力成份多和胞膜完整等的特点,使牙龈毒素更具有扩展细菌毒力作用的范围和强度的能力     

地木耳对蕃茄生长的影响

地木耳是蓝藻门植物,具有生物固氮作用,分别以地表施加、土中施加、浸泡材料与酶提取液的方式在番茄的营养生长期和花蕾期施加,均有增肥效应。地表施加效果最好,且营养生长期施加的作用大于花蕾期;地木耳的用量随每一植株生活的环境不同而异。只要使地木耳保持活力,白天进行光合作用,夜间便可进行固氮作用,它可以持续地进行生物固氮,且具有累加效应。     

木豆毛状根生长特性及相关生理生化指标研究

木豆毛状根液体培养过程中生长特性、碳源消耗情况及次生代谢产物合成规律,为木豆毛状根规模培养提供基础数据。结果表明:木豆毛状根的生长代谢周期为25 d,其生长经历了延迟期、快速生长期以及生长平缓期;在木豆毛状根的生长周期内,木豆毛状根的生长速度和碳源的消耗存在明显的正比关系,生长速度越快,碳源消耗越多。随着生长速度趋于平缓,碳源消耗也趋于平缓。芹菜素与染料木素的含量都是随着培养时间的延长而不断增加的,到生长平缓期趋于平稳。     

洛伐他汀工业菌株土曲霉HZ01的次级代谢产物合成分析

【目的】分析洛伐他汀工业生产菌株土曲霉HZ01的次级代谢产物合成能力,为后期的遗传改造、次级代谢产物及其基因簇挖掘提供指导。【方法】对洛伐他汀发酵条件下的样品进行了转录组分析,同时运用色谱分离技术及波谱学方法对主要次级代谢产物进行了分离和结构鉴定。【结果】洛伐他汀合成相关基因转录水平非常高,还有4个聚酮合酶(PKS)、6个非核糖体多肽合成酶(NRPS)和1个PKS-NRPS杂合酶基因进行了转录,其他PKS和NRPS基因都处于沉默状态。此外,从该菌的发酵产物中分离鉴定了10个主要副产物并确定了其结构。【结论】土曲霉HZ01是一株优良的洛伐他汀生产菌株,在构建次级代谢产物异源合成细胞工厂和鉴定次级代谢产物生物合成途径方面具有很好的应用潜力。     

草菇聚酮合酶编码基因vv-alb的克隆及其表达的初步分析

聚酮化合物（polyketides）是一类庞大的次级代谢家族,聚酮合酶（polyketide synthase,PKS）是介导聚酮化合物生物合成的关键酶。通过巢氏简并PCR与染色体步行的方法,获得了草菇中的编码PKS的基因vv-alb的全长序列,并通过荧光实时定量RT-PCR方法对vv-alb基因在草菇不同生长阶段与不同部位的表达情况进行了初步分析,为进一步研究PKS在草菇和其他食用真菌生物代谢过程中的作用奠定了一定的基础。