多粘类芽孢杆菌X33发酵条件的优化及生物防治效果研究

发布时间：2020-06-27 20:53

【摘要】：植物病害在全球范围内广泛存在,造成巨大的经济损失。目前主要的解决方法是通过化学农药对植物病害进行防治,但由此导致严重的环境污染,因此针对植物病害开展生物防治的研究迫在眉睫。多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)能形成孢子,抗逆性强的同时具有抑菌能力。本文在前期研究的基础上,对多粘类芽孢杆菌X33的发酵条件、抑菌活性物质的稳定性和抑菌机理进行探究,为后续进一步研究和工业上的生产应用提供理论和实践基础。本文所涉及的实验方法及主要研究成果如下:(1)为明确多粘类芽孢杆菌X33抗菌蛋白的抑菌谱,通过菌丝生长速率法来衡量其抑菌效果。实验结果表明,此菌株及其抗菌蛋白对纹枯病菌、小麦赤霉病菌、番茄灰霉病菌、尖孢镰刀病菌、大豆根腐尖孢镰刀病菌、大豆菌核病菌、细链格孢、马铃薯早疫病菌等8种常见病原真菌均具有抑菌活性。(2)为了提高X33菌株产抗菌蛋白的能力,通过单因素实验和正交试验对其发酵培养基组分和发酵条件开展探究。结果表明,最优发酵配方(g/L)为:甘露醇7 g,NH_4Cl 9 g,NaCl 1 g,牛肉膏5 g,酵母粉5 g。最优发酵条件为:接种量6%,初始pH值为8,装液量100 mL/250 mL,温度31℃,培养时间72 h。在最佳培养条件下,X33菌株对尖孢镰刀菌抑菌率可达50.44%,抑菌效果提升了119.3%。(3)为明确X33菌株抗菌蛋白在不同条件下的稳定性,探究不同的温度、酸碱度、紫外照射时长、金属离子和蛋白酶等条件下,其抑菌活性的变化情况。结果表明,此抑菌物质对热稳定,121℃处理30 min后仍有对照组78%的活性;对酸碱耐受性强,pH值在5-7之间,抑菌效果最好;对紫外线有较好的耐受性,处理4 h后,仍具有对照组84%的活性;Mg~(2+)、Ca~(2+)、Cu~(2+)等对抑菌活性有着不同程度的提高,Li~+和Zn~(2+)可以使抑菌活性稍微降低;对蛋白酶K和胰蛋白酶不敏感。(4)对多粘类芽孢杆菌X33的抑菌机理进行了初步探究。研究抑菌蛋白对病原真菌孢子萌发、菌丝生长的影响;对大豆种子萌发的的影响;对尖孢镰刀菌离体防治效果;并使用不同的培养基检测X33菌株利用特定底物的能力。实验结果表明,多粘类芽孢杆菌X33菌株抗菌蛋白可以通过对孢子萌发、菌丝生长产生抑制作用从而起到防治效果;可以促进大豆种子萌发以提高系统抗性;可以产生β-1,3-葡聚糖酶以降解真菌细胞壁。离体叶片实验也呈现出对病原真菌显著的抑制效果。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S432.1;S476
【图文】：

表面活性素,结构式

hnson[29]等发现枯草芽孢杆菌可分泌拮抗成分以杆菌菌株共获取了超过 70 种抗生素。这些拮括一些蛋白类物质。我们可以借助合成生物学行优化，也可研制合成混合型抗生素以获得更[30]。素rfactin)、伊枯草菌素(inturins)和丰原素(feng杆菌分泌的。物活性物质被大面积使用，结构上呈现为环状factin 家族包括 B.subtilis 产生的 Surfactin，Pu，Esperins(埃斯波素)和 B.lichenifomis 产生的们的共同特征是在结构上具有 LLDLLDL 的手构象，如图 1-1 所示。此外，Surfactin 还具有所以，Surfactin 在制药工程、生物防治等领域

伊枯草菌素,结构式,粘菌素

图 1-2 伊枯草菌素结构式素属于非核糖体肽类抗生素，由多粘类芽孢杆现，如线状、环状或线环状等等。多肽类抗性多肽类抗生素包括edeine(伊短菌素)和gramcidin S 和 tyrocidine(短杆菌酪肽)；线环状菌素)、colistin(黏菌素)和 bacitracins(杆菌素)im[32]利用多粘类芽孢杆菌纯化获得了一种对细粘菌素。这是一种通过不同氨基酸和脂肪酸连、D、E 等五大类别。它的拮抗模式是，通过附细胞膜的渗透性情况发生变化，导致胞内重粘菌素的结构式如图 1-3 所示，R 为脂肪酸链Z 分别代表不同的氨基酸。

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