具有杀线虫活性的郭霍氏芽孢杆菌发酵条件优化及稳定性评价

【背景】芽孢杆菌是一类常见的生防菌,在植物病害防治中展现出巨大潜力。【目的】对一株具有杀线虫活性的郭霍氏芽孢杆菌(Bacillus kochii) DDWB进行发酵条件优化和稳定性评价,为菌株的开发提供理论支持。【方法】以发酵液上清杀线虫率及细菌发酵液OD600值为指标,通过单因素法与正交试验设计,对菌株的培养基与发酵参数进行优化;同时对菌株发酵液酸碱、温度、紫外、遗传及储存稳定性进行评价。【结果】DDWB菌株培养基优化后为:蔗糖2%,酵母提取物1%,氯化钾2%;优化后初始pH值为8.0,装液量为150 mL/250 mL锥形瓶,发酵时间为48h,接种量为8%,转速为160r/min,发酵温度为31℃;稳定性测定结果显示发酵液对酸碱敏感,紫外光照射4 h后活性物质发生降解,但发酵液对温度不敏感且杀线虫活性相关基因可稳定遗传。【结论】本研究优化了DDWB菌株的发酵条件,并对发酵液中活性物质的稳定性进行了多因素评价,使得菌株可以快速扩繁并长期稳定保持对根结线虫的抑制活性,为进一步评价菌株田间防效和研究生防机制奠定了基础。     

化学诱导对一株海洋来源土曲霉C23-3次生代谢产物及其生物活性的影响

【背景】海洋微生物是药理活性先导化合物的重要源泉,而化学诱导是深入挖掘其次生代谢潜力的一种便捷手段。【目的】以一株海洋来源土曲霉C23-3为出发菌株,筛选出可促进其产生更丰富代谢产物(包括丁内酯类化合物)的发酵条件,进一步开发菌株在抗阿尔茨海默症方面的潜力。【方法】分别选用海水马铃薯培养基、麦芽浸膏培养基、大米培养基和大豆培养基4种基础培养基,利用丁酸钠、辛二酰苯胺异羟肟酸(Suberoylanilidehydroxamicacid,SAHA)、5-氮杂胞嘧啶核苷(5-azacytidine,5-azaC)、盐酸普鲁卡因(Procaine hydrochloride)、ZnCl_2和CuCl_2共6种化学诱导剂对土曲霉C23-3进行微量的诱导培养。观察该菌菌丝体形态变化,并根据薄层层析(Thin-layerchromatography,TLC)指纹图谱、化学显色及生物活性自显影结果初筛出代谢产物丰富且乙酰胆碱酯酶抑制活性与抗氧化活性产物丰富的诱导条件,并进行进一步常量发酵。采用上述手段及高效液相色谱-二极管阵列检测器(High performance liquid chromatography-Diode array detector,HPLC-DAD)分析常量发酵代谢产物的总体多样性及丁内酯类化合物的多样性。【结果】发现CuCl_2、ZnCl_2、SAHA和5-azaC可引起土曲霉C23-3菌丝体生长形态显著变化,海水马铃薯培养基+100μmol/L丁酸钠等6种诱导条件在微量培养初筛及常量发酵复筛中均可使该菌株产生多样化的活性代谢产物,其丁内酯类代谢产物也具有一定差异性。【结论】化学诱导手段可促使土曲霉C23-3产生丰富且新颖的活性代谢产物,为多样化的抗阿尔茨海默症天然产物的发现奠定了基础。     

玫瑰黄链霉菌NKZ-259发酵培养基的优化

玫瑰黄链霉菌NKZ-259是一株生防菌株,其次级代谢能产生植物生长调节类物质吲哚乙酸(IAA)。为了进一步提高菌株代谢产生IAA的含量,本试验对该菌株的发酵培养基进行了优化。利用单因子试验确定发酵培养基中最适的6种营养成分为葡萄糖、可溶性淀粉、蛋白胨、硝酸钾、磷酸氢二钾和L-色氨酸;通过Plackett-Burman设计筛选出影响菌株发酵产生IAA的主要因素为L-色氨酸、葡萄糖和磷酸氢二钾;采用中心组合试验(CCD)及响应面法分析各因素的交互作用。最终确定菌株代谢产生IAA的最优发酵培养基为:L-色氨酸2.24 g/L,葡萄糖20.7 g/L,磷酸氢二钾0.5 g/L,可溶性淀粉10 g/L,蛋白胨3 g/L,硝酸钾4.5g/L;使用优化后的发酵培养基菌株代谢产生IAA的含量为45.377 4μg/mL,比原始发酵培养基IAA的含量提高了3倍。     

碳代谢基因gabT调控生防菌Snea253的γ-氨基丁酸代谢途径影响杀线虫活性

【背景】委内瑞拉链霉菌Snea253是本实验室前期获得的具有杀植物线虫活性的生防放线菌,通过生物信息学分析,γ-氨基丁酸转氨酶基因(gabT)是参与Snea253碳代谢的重要基因之一。【目的】明确gabT基因通过调控Snea253的γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)代谢通路,从而影响菌株的活性。【方法】以紫外诱变所得弱毒株(Snea253-R)为材料,以南方根结线虫为靶标,在弱毒株中过表达gabT基因,通过酶联免疫法(ELISA)和高效液相色谱法(HPLC)分别检测菌株中GABA和下游代谢产物琥珀酸的含量及杀线虫活性,同时检测在不同碳源培养条件下野生型菌株gabT基因表达水平、产物含量和杀线虫活性。【结果】过表达菌株R-p IB139的gabT基因上调表达,GABA含量降低,琥珀酸含量升高,杀线虫活性提高了39%;在8种不同碳源培养条件下,gabT基因在野生株中相对表达量较高的培养基碳源是可溶性淀粉和玉米淀粉,其发酵液中GABA含量较低,发酵液中下游代谢产物增多,杀线虫活性较高。【结论】通过改变gabT基因的表达,明确GABA支路在调控Snea253代谢以提高杀线虫的过程中发挥重要作用。     

具杀线虫活性植物内生细菌的筛选和活性产物

【目的】植物寄生线虫是危害植物的重要病原物,为了筛选到能在植物体内稳定定殖并且对植物寄生线虫具有较高杀线虫活性的植物内生细菌生防菌。【方法】以松材线虫为靶标,用直接触杀法进行筛选。对高活性菌株采用正交实验优化发酵条件,测定发酵液杀线虫活性的稳定性,并对菌株进行鉴定。【结果】从6种植物中分离筛选出13株对松材线虫具有较高杀线虫活性的植物内生细菌菌株,这些菌株的发酵上清液对松材线虫处理24h杀线虫率均达到了100%;其中BCM2、SZ5、CCM7和DP1这4个菌株的杀线虫活性较高,发酵上清液稀释3倍处理24h杀线虫率均达到95%以上,DP1和SZ5菌株达到了100%;并发现部分菌株发酵液能使线虫虫体发生渗漏或消解。发酵条件优化后能使发酵液杀线虫效果提高4倍。4株高活性菌株产生的杀线虫物质均对蛋白酶稳定、耐热不耐酸碱且长时间保藏活性不下降。经过鉴定DP1和CCM7是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),BCM2和SZ5是蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。【结论】经济作物体内存在一定数量的能产生杀线虫活性物质的内生细菌,其中一些细菌产生的杀线虫物质具有较强的稳定性。认为杀线虫活性的植物内生细菌具有很大的生防潜力。     

家蚕肠道纤维素酶菌株的筛选及产酶条件的优化研究

从5龄家蚕肠道分离筛选得到一株产纤维素酶菌株BMC-2,以羧甲基纤维素酶(CMCase)比活力为响应值,通过Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验设计对菌株BMC-2产纤维素酶发酵条件进行优化,结果表明,发酵时间、发酵温度、培养基初始pH和转速对CMCase比活力具有显著影响,其影响程度由大到小依次为发酵时间、培养基初始pH、发酵温度、转速.确定菌株BMC-2产纤维素酶最优发酵条件为:发酵时间94.35 h,发酵温度30.3℃,培养基初始pH 7.01,转速179 r/min.在此条件下, CMCase比活力理论值为25.801 U/mg,验证值为25.526 U/mg,较产酶条件优化前提高了1倍,预测模型可靠性高,可应用于菌株BMC-2产纤维素酶条件的优化.     

出芽短梗霉A5产胞外多糖发酵条件的优化及产物结构鉴定

基于筛选获得能够生产分子量较高且无色素的普鲁兰多糖酵母菌株,对其进行菌株鉴定、产多糖发酵条件优化和多糖产物鉴定,旨在为工业上普鲁兰多糖发酵提供新的菌株来源。以YPD固体培养基为筛选培养基,氯霉素为筛选压力,曲利苯蓝为筛选指示剂;通过形态学,ITS间隔序列分析对筛选出的A5菌株进行鉴定。采用单因子优化A5菌株的最佳发酵条件;利用普鲁兰酶酶解并结合薄层层析法、红外光谱以及凝胶渗透色谱进行结构鉴定和分子量的测定。A5菌株鉴定为出芽短梗霉属,并被命名为出芽短梗霉A5。最优的发酵条件8%(w/v)麦芽糖,1%(w/v)酵母粉,2%(w/v)蛋白胨,0.5%(w/v)K_2HPO_4,0.06%(w/v)(NH_4)_2SO_4,0.03%(w/v)CaCl_2,pH6,7%(v/v)接种量;经过结构鉴定得知:该菌株的胞外产物是普鲁兰多糖,分子量为63.84 kDa。由此获得了一株生产普鲁兰多糖的出芽短梗霉菌株A5,产物无色素且分子量较高。经过初步的发酵条件优化,在最佳发酵条件下发酵培养后,获得普鲁兰多糖的产量为22.9 g/L。综合上述结果可知,菌株A5能够作为工业上生产普鲁兰多糖的重要候选菌株。     

利用豆制品废水发酵枯萎病拮抗菌Pb-4条件研究

利用豆制品生产过程中的废水(黄浆水)对枯萎病拮抗菌Pb-4菌株的发酵培养基及其发酵条件进行优化。通过单因素试验筛选Pb-4菌株黄浆水培养基中的碳源;设置因素水平为L_(18)(3~5)正交试验,对Pb-4菌株黄浆水培养基中最佳碳源和无机盐成分进行筛选和优化,确定发酵培养基配方;通过响应面优化试验对Pb-4菌株的发酵温度、p H和接种量进行优化。结果显示,通过筛选确定玉米粉为黄浆水培养基的最佳碳源;优化后的发酵培养基配方为:1 000 m L黄浆水中添加玉米粉30 g、(NH_4)_2SO_4 2g、Mg SO_4 1.5 g、CaCO_3 1.5 g和FeSO_4 0.3 g;优化后的发酵条件为:温度36.3℃、p H7.4、接种量5%、摇瓶培养40 h。在此优化条件下,发酵菌数可达42.8×10~8 CFU/m L、最大生物量OD_(660)值为0.393,与预测理论最大值0.390 2相吻合。优化后的发酵培养基能够替代蛋白胨、酵母粉和葡萄糖等常规培养基,具有简单、廉价和环保等特点,可作为微生物菌剂规模化生产的原料。     

酿酒酵母蔗糖关键代谢途径suc2基因的敲除及其蔗糖代谢特性的变化分析

蔗糖基生物质是热带和亚热带地区重要的生物质材料,因而在微生物发酵和微生物代谢原料中具有重要的地位。酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)具有以蔗糖为原料进行代谢的能力,在酿酒酵母的基因组中蔗糖水解酶基因共有6个结构基因。本研究以酿酒酵母INVSC1为出发菌株,首先利用基因敲除技术构建suc2基因缺失菌株,然后将suc2基因回补,从而研究suc2基因对酿酒酵母蔗糖关键代谢途径及蔗糖代谢特性的影响。以蔗糖为碳源的发酵培养基中,在静置条件下发酵,suc2基因缺失菌株失去了利用蔗糖代谢的能力,回补菌株则恢复了对蔗糖的代谢;而且回补菌株对蔗糖的利用率及乙醇产量均比出发菌株有所提高。suc2基因是酿酒酵母蔗糖代谢的关键基因,对蔗糖的代谢具有决定性作用,可以作为蔗糖代谢途径改造的一个关键点。     

嗜线虫致病杆菌HB310培养基筛选和培养条件优化

嗜线虫致病杆菌Xenorhabdus nematophila是与小卷蛾斯氏线虫Steinernema carpocapsae互惠共生的一种革兰氏阴性菌,对多种农业害虫都具有很高的杀虫活性。本研究对多种影响嗜线虫致病杆菌HB310菌株发酵培养的因素进行了筛选优化。通过单因素试验确定最佳碳源、氮源和无机盐分别为葡萄糖、牛肉蛋白胨和KH2PO4;通过正交实验确定培养基的最优组合为：葡萄糖2 %、牛肉蛋白胨1 %、牛肉浸膏0.3% 和K2HPO4.1 %;最佳摇瓶培养条件为：接种量6%、培养基pH 7.5、摇床转速200 rpm、培养温度28℃和培养时间48 h,在此条件下,嗜线虫致病杆菌HB310菌株生长速率最快,菌液的杀虫活性最高。     

浅紫灰链霉菌CQ01819及其次级代谢产物的定向发掘

【目的】采用特征次级代谢产物生物合成的保守功能基因探针,定向分离土壤中产生特征次级代谢产物的菌种资源,借助基因转录分析为导向的培养基优化方法,获得目标次生代谢产物。【方法】首先,根据5种特征次级代谢产物保守的合成功能基因设计简并引物,定向从土壤样品中筛选、分离并纯化菌株。然后,以RT-qPCR为指导开展目标产物的发酵培养基优化;最后,对菌株进行发酵,利用多种色谱技术分离纯化目标天然产物,并结合高分辨质谱与核磁共振等技术对所获得的化合物进行结构鉴定。【结果】从土壤中筛选得到了一株AHBA合酶基因和环氧化酶基因均为阳性的链霉菌菌株(编号为CQ01819),根据转录分析优化发酵培养基,最终从该菌株分离纯化得到了含有AHBA结构单元的丝裂霉素C、聚醚类抗生素莫能霉素A和缬吲霉素。【结论】本研究通过菌株的定向分离纯化,筛选得到了产生预期抗生素的浅紫灰链霉菌菌株CQ01819;基于RT-qPCR指导的发酵培养基优化,确定了菌株的发酵条件;获得发酵粗提物后,采用多种色谱整合技术和光谱分析策略,快速分离并鉴定了目标产物。该研究为目标菌种资源的定向筛选、菌株的发酵条件的快速优化和化合物的定向分离提供了较...     

鸟苷发酵条件的优化研究

以枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)TA208为供试菌株,运用单因素实验方法进行了摇瓶条件下发酵培养基以及发酵条件的优化研究,在最优发酵条件下鸟苷产量达到19．79g／L,比基本培养条件提高32．37％。     

松材线虫拮抗细菌的杀线活性及其发酵培养特性

旨为筛选具有高效杀松材线虫活性的拮抗细菌。采用浸测法对3株芽孢杆菌进行杀线活性测定,并对高效杀线菌株发酵滤液处理线虫后的虫体进行形态观察及该菌株培养条件和杀线物质稳定性测定。结果表明3株细菌发酵滤液处理松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)48 h后,线虫校正死亡率均达100%,且松材线虫在蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)JK-XZ3发酵滤液4倍和8倍稀释液中处理48 h后,其校正死亡率分别达99.55%和88.32%,明显高于短小芽孢杆菌(B. pumilus)HR10和瓦雷兹芽孢杆菌(B. velezensis)YH-20;该JK-XZ3菌株发酵滤液处理过的线虫虫体断裂,内含物外溢,体壁消解;该菌株在30℃培养4 d的发酵滤液杀线活性最高,且松材线虫在发酵滤液4倍和8倍稀释液中处理48 h后,其校正死亡率均达100%;松材线虫在40℃、60℃、80℃和100℃处理后的发酵滤液8倍稀释液中处理48 h后,其校正死亡率均在84%以上;在pH为8-10的发酵滤液8倍稀释液处理48 h后,其校正死亡率均在88%以上;说明该菌株发酵滤液具有耐高温和耐碱特性。蜡样芽孢杆菌JK-XZ3是一株具有开发和应用潜力的高毒力杀线菌株。     

谷氨酸棒状杆菌发酵生产L-瓜氨酸及发酵条件优化

以代谢控制发酵理论为指导,重点对C.glutamicum 366菌株进行摇瓶发酵条件的优化。应用响应面法优化发酵培养基的配比,优化后的发酵培养基:葡萄糖63.33 g/L、精氨酸196.96 mg/L、(NH4)2SO445.79 g/L、生物素35.72μg/L、K2HPO4·3H2O 1.0 g/L、KH2PO41.0 g/L、Mg SO4·7H2O、0.25 g/L、Mn SO4·H2O 0.02 g/L、Fe SO4·7H2O 0.02g/L、Zn Cl21 mg/L、Cu SO40.2 mg/L、VB1200μg/L、Ca CO330 g/L。摇瓶发酵培养条件:温度30℃、摇床转速200r/min、初始p H 7.0。在此发酵条件下,菌株进行摇瓶发酵72 h,产L-瓜氨酸14.96 g/L,相比优化之前提高了75.8%。     

杀线虫芽孢杆菌发酵条件优化及大孔树脂筛选

芽孢杆菌 SMrs28分离自草原毒草瑞香狼毒根际土壤,其代谢产物有明显的线虫触杀活性。为了确定该菌株的最优发酵条件及初步纯化活性成分的树脂类型,采用单因素试验对发酵条件进行优化,通过静态吸附试验对大孔树脂类型进行筛选。结果表明: SMrs28菌株的最优发酵条件为:以葡萄糖和酵母粉作为最佳碳源和氮源,发酵时间48 h,接种量10%,温度28 ℃,转速180 r·min^-1,150 mL的三角瓶装液量30 mL,初始pH 7.2。静态吸附试验表明,大孔吸附树脂D101对发酵液中活性成分的吸附和解吸效果显著优于XAD-4、HP20和AB-8,其解吸液的杀线虫活性明显提高。发酵条件的优化和大孔吸附树脂的筛选,明显提高了发酵液的杀线虫活性,为进一步分离纯化该菌株的活性成分奠定了基础,为微生物杀线虫剂的开发和应用提供了理论依据。     

嗜线虫致病杆菌产生抗生素的培养基及条件*

本文对嗜线虫致病杆菌 (Xenorhabdus nematophilus)产生抗生素的发酵培养基和发酵条件进行了研究 ,同时对该菌代谢过程 p H值、还原糖、总糖、氨基氮与抗生素产量的关系进行了分析。通过筛选该菌对碳源和氮源的要求 ,用正交试验初步确定了该菌产素的最佳发酵培养基和条件为 :玉米粉 1% ,大豆粉 3% ,蔗糖 1% ,蛋白胨 1.5% ,KH₂ PO₄ 0 .0 2 % ,Mg SO₄ 0 .2 % ,活化剂     

L-色氨酸生产菌的选育及其发酵条件的研究

以代谢控制发酵理论为指导 ,对L -色氨酸产生菌的定向选育、摇瓶发酵条件、30L发酵罐发酵条件进行了研究。以谷氨酸棒杆菌Tx5 - 32 (Phe- +Tyr- )为出发菌株 ,经硫酸二乙酯 (DES)多次诱变处理 ,定向选育出一株L -色氨酸产生菌TQ2 2 2 3(Phe- +Tyr- +5 -MTr+5 -FTr+SGr+CINr)。以摇瓶分批发酵最优条件为基础 ,对菌株TQ2 2 2 3进行了 30L发酵罐分批发酵试验 ,该菌株发酵 6 4h ,产L -色氨酸 7.2 8g·L- 1 。     

产低温脂肪酶菌株CZW001发酵培养基优化研究

【目的】研究产低温脂肪酶菌株CZW001发酵培养基。【方法】在单因素试验的基础上, 采用Plackett-Burman (P-B)设计, Box-Behnken (B-B)设计和响应面试验设计(RSM), 在20 °C、pH 8.0、160?r/min发酵2 d条件下, 对发酵培养基进行优化。【结果】该菌株最适产酶培养基为(g/L): 葡萄糖7.68, 橄榄油21.93, 硫酸铵2.0, 磷酸二氢钾1.0, 硫酸镁0.27, 氯化钙0.3, 氯化钠20.0, 吐温-80 1.0。其最高酶活为62.8 U/mL, 比优化前提高了3.14倍。【结论】通过对产低温脂肪酶菌株CZW001发酵培养基优化研究, 明显提高低温脂肪酶活力。     

一株根瘤菌培养条件优化及代谢调控研究

研究了柠条根瘤菌的生理学特性 ,通过摇瓶试验确定了最佳培养基配方和最适培养条件 ,应用 10L -自动控制发酵罐在优化条件下进行了分批发酵试验 ,并以月桂酸盐为调节剂进行底物水平的代谢调控。试验结果表明 ,该菌株生长速率快 (0 .6 6 0 8g·L- 1 ·h- 1 )、发酵周期短 (2 7h)、产物PHB产量高 (6 .6 1g L) ,通过代谢调控可获得 3-羟基丁酸和 3-羟基辛酸异型共聚体 [P(HB -HO) ],是一株生产性状优良的生产菌株 ,有着良好的开发应用前景     

抗菌活性海洋真菌HN4-13的鉴定及其发酵优化

[目的]鉴定一株来源于连云港近岸海域沉积物并具有分泌抗菌活性代谢产物的真菌菌株HN4-13,优化其合成抗菌活性物质的发酵条件.[方法]通过形态学观察及ITS序列分析方法对菌株HN4-13进行鉴定;通过基础发酵培养基筛选、碳氮源及无机盐的单因素试验,继而采用正交试验设计优化其合成抗菌活性物质的发酵条件.[结果]菌株HN4-13被鉴定为黄柄曲霉(Aspergillus flavipes),其分泌抗菌活性产物的发酵条件为:4％蔗糖、0.5％蛋白胨、0.1％ KCl、0.06％ NaH2PO4、28℃、1％接种量、160 r/min培养9d.[结论]实验结果为进一步分离纯化菌株HN4-13所产抗菌活性代谢产物提供了基础.