气单胞菌属低温淀粉酶基因改造与原核表达

【目的】获取低温淀粉酶基因,分析其相关功能,为工业生产上的应用提供参考。【方法】以气单胞菌(Aeromonas)LA77为出发菌株克隆低温α-淀粉酶基因,以BL-21(DE3)为宿主菌进行克隆。分析其它已知气单胞菌属低温α-淀粉酶基因同源性,设计特异引物,PCR扩增获得C13片段,将其克隆到pMAL-2X,转化到BL-21(DE3)中,筛选蓝白斑,验证PCR及EcoRⅠ和HindⅢ的双酶切,获得高效表达生物工程菌株pMAL-2X-C13。设计定点突变引物,以pMAL-2X-C13为模板,获得低温淀粉酶基因突变株三株C19、C29、C43。【结果】表达蛋白的分子大小为114kD,突变菌株C19蛋白表达量均高于pMAL-2X-C13。【结论】低温淀粉酶基因突变株C19比原始菌株pMAL-2X-C13淀粉酶基因蛋白表达量更高。

棉秸秆农药残留和重金属及真菌毒素检测分析

【目的】分析新疆6个棉花主产区棉秸秆的农药残留、重金属污染物和黄曲霉毒素B 1(aflatoxin B 1,AFB 1)等指标的含量,以期填补棉秸秆饲料化利用药物残留等基础数据缺失的问题。【方法】在新疆6个棉花种植区中各随机选一块棉田,设置前、中、后3个区域,每个区域设置5个1 m 2的样方,留茬15 cm,采集样方内所有棉秸秆,用剪枝钳剪碎混匀后按四分法采集1 kg样品,用于检测58种农药残留、AFB 1、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、氟和5种重金属污染物含量。【结果】新疆6个棉花主产区样品中检出的农药残留分别仅为3、5、3、3、2和1种,大部分登记喷施的农药在棉秸秆样品中并未检出残留。检出的棉秸秆样品中氰戊菊酯、三唑磷、虫螨腈、毒死蜱、甲氰菊酯、吡唑醚菌酯、氯氰菊酯、马拉硫磷和啶虫脒的最大残留量为0.150、0.190、0.087、0.210、0.043、0.058、0.024、0.014和0.015 mg/kg,均低于食品安全标准GB 2763―2021中大米的限定值。棉秸秆样品中均检出了砷、铅、镉和铬这4种重金属污染物,最高含量分别为0.428、2.400、0.180和1.090 mg/kg,均低于饲料卫生标准GB 13078―2017中的限定值,符合饲料标准。棉秸秆样品中均未检出AFB 1和脱氧雪腐镰刀菌烯醇,检出氟的最高含量为20.67 mg/kg,低于饲料标准中的限定值。【结论】棉秸秆符合饲料卫生标准GB 13078―2017中农药残留、AFB 1、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、氟和重金属污染物的限量标准,可以安全用作草食家畜的粗饲料。

一株系统抗性诱导细菌D8的鉴定及其对新疆加工番茄促生防病效果初探

鉴定豆角根际细菌D8,明确其对加工番茄的促生效果及对番茄早疫病、灰霉病和青枯病的防效和防病机理。通过发芽、浸种、灌根处理检验D8的促生作用,测量叶片中茉莉酸含量变化检验系统抗性发生;幼苗诱导接种后,分别挑战接种3种病原菌,统计病情指数和诱抗效果。结果表明:菌株D8与Paenarthrobacter nitroguajacolicus相似性为99.15%,能显著增加种子根长、提高发芽势和发芽率。灌根和浸种处理均可显著促进幼苗生长,浸种处理的幼苗鲜质量是对照的2.95倍。诱导接种第3天幼苗茉莉酸含量显著上升。在与3种病原菌均无拮抗情况下,D8能同时有效防治加工番茄早疫病、灰霉病和青枯病,诱抗效果介于28.77%~37.90%。

不同类型叶面肥喷施对冬小麦籽粒产量和品质的影响

【目的】研究灌浆期喷施不同类型叶面肥对冬小麦籽粒产量及品质的影响,为冬小麦叶面配方施肥及高效生产提供参考依据。【方法】以冬小麦品种新冬20号为供试材料,大田试验条件下,设吨田宝、磷酸二氢钾+尿素、光合菌肥、清水对照(CK,不施叶面肥)共4个处理,测定各处理冬小麦的籽粒产量及其构成因素、籽粒品质等指标。【结果】与CK相比,3种不同类型叶面肥均可显著提高小麦籽粒产量,增产效应大小依次为吨田宝>光合菌肥>磷酸二氢钾+尿素,增幅分别达到7.46%、6.08%、5.15%;叶面肥处理通过增加小麦穗粒重和千粒重提高小麦籽粒产量。3种类型叶面肥中,光合菌肥改善小麦籽粒品质的性能略优于磷酸二氢钾+尿素、吨田宝;与CK比较,3种类型叶面肥均显著提高了小麦粗蛋白质含量和面团稳定时间,光合菌肥还显著提高了小麦湿面筋含量。【结论】灌浆期适当施用叶面肥是冬小麦优质高产的一种有效技术措施,其中,光合菌肥对小麦籽粒产量和品质改善明显,可以应用于小麦生产。

棉花根际溶磷菌WJP-7发酵培养基优化及防病增产效果

【目的】研究棉花根际溶磷菌WJP-7发酵培养基优化及防病增产效果。【方法】采用实验室筛选的高效溶磷菌株P.taiwanensis WJP-7为出发菌株,在优化的假单胞菌发酵培养基上增殖培养。【结果】利用正交试验优化摇瓶发酵培养基,培养基配方为蛋白胨20 g/L,MgCl_(2)15 g/L,K_(2)SO_(4)1.4 g/L。使活菌数达到3.6×10^(9)CFU/mL。摇瓶增菌发酵最优培养基发酵验证试验结果最高活菌数为3.60×10^(9)CFU/mL。菌株WJP-7水剂处理对花期黄萎病防治效果为44.57%,絮期防治效果为50.53%。施用WJP-7水剂对棉田土壤除全氮含量增加不显著,对其它养分和pH值均有显著影响(P<0.05)。菌剂增产率为14.35%和19.51%,【结论】优化了台湾假单胞菌WJP-7摇瓶发酵培养基,菌株WJP-7水剂处理对棉花黄萎病防治效果为50.53%,对棉田土壤除全氮含量不显著外,对其它养分和pH值均显著影响(P<0.05),具有明显的增产效果。

光合细菌叶面肥喷施对设施有机番茄产量和品质的影响

【目的】研究设施番茄盛果期叶面喷施光合细菌叶面肥对其产量及品质的影响,为设施番茄高效生产及叶面施肥提供参考依据。【方法】以中研868番茄品种为研究对象,选择3个设施大棚,设置光合细菌组、鱼蛋白组、清水对照(CK,不施叶面肥)共3个处理,于番茄盛果期开始每7 d叶面喷施1次,共计喷施4次,测定各处理前和处理后不同时间段内番茄叶片叶绿素含量,净光合速率,叶片病害指数,产量和品质等指标。【结果】与对照组叶绿素含量持续下降趋势相比,喷施光合细菌和鱼蛋白后7~14 d均能提高番茄叶片叶绿素含量,之后叶绿素含量均有所下降,但光合细菌组下降幅度最低;叶绿素含量的下降与番茄叶片的病害指数呈现出显著正相关性,光合细菌组叶面白粉病全程发病指数最低,而鱼蛋白组在前14 d发病指数相对较低,而14 d之后发病指数较高,对照组发病最为严重。光合细菌组和鱼蛋白组净光合速率前14 d显著增加,之后有所降低,其中光合细菌组增加幅度最大并且下降幅度最小,对照组呈现出线性下降趋势;与对照组相比,光合细菌组番茄品质最佳,其中可溶性糖增加了62.5%,抗坏血酸提高了81.7%,平均单株产量增产率达到了33%,而鱼蛋白组仅在总酸上显著提高,其他指标提升差异不显著。【结论】设施有机番茄盛果期叶面喷施光合细菌叶面肥品质和增产效果最佳,其主要机理可能是通过减缓番茄老叶叶绿素的降解以及抑制番茄叶面白粉病的发生和发展而实现的。

生防菌在棉田土壤中定殖数量与防病作用相关性

【目的】研究拮抗菌施入棉田土壤后生防菌的数量变化和棉花黄萎病的发病情况,分析生防菌的定殖与防病的相互关系,为生防细菌在棉花黄萎病的防治应用提供理论依据。【方法】选择4株棉花内生和根际拮抗菌Bacillus atrophaeus SHZ-24、Bacillus vanillea SMT-24、Bacillu subtilis SHT-15和Bacillus velezensis BHZ-29进行盆栽试验,使用平板计数和实时荧光定量分析细菌和病原菌。【结果】4株拮抗细菌在土壤中数量变化趋势相同,50 d时的存活量从高到低分别为SHZ-24、BHZ-29、SMT-24、SHT-15,4株拮抗细菌处理均可降低棉苗的病情指数。【结论】BHZ-29的防病效果较好。4株拮抗细菌在土壤中的定殖数量与防病效果呈显著正相关。

三种昆虫病原线虫非生物胁迫耐受特性及其共生菌抑菌作用

【目的】研究三种6株系不同昆虫病原线虫对温度、盐浓度耐受特性,筛选出对非生物胁迫耐受性较好的株系,并测定其对大蜡螟幼虫的致病力,分析其共生细菌对金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和大肠杆菌的抑制效果,为拮抗病原微生物提供更多新型拮抗菌资源。【方法】采用稀释法统计线虫总数量,分析不同线虫的繁殖能力;分别运用水浴加热法和盐浓度梯度法分析线虫的耐热性、耐盐性;利用梯度稀释法测定其不同剂量对大蜡螟幼虫的致病力;通过涂布法和打孔法测定不同时间段共生菌上清液对病原菌的抑制作用。【结果】从6种线虫中筛选得到一株繁殖和耐受性综合能力较强的菌株小卷蛾斯氏线虫(Steinernema-carpocapsae)XJ-94,每条大蜡螟体内产出的线虫数量为4.96×10^(4)IJs/larva,大蜡螟幼虫产出线虫数量平均为1.24×10^(4)IJs/g;40℃下,处理5 h后,线虫XJ-94存活率为33%,其余株系线虫均已死亡;在17%盐浓度下,处理3 h后,仍有68%的线虫存活。该线虫对大蜡螟幼虫具有较高的致病力,在48 h时,线虫剂量为160 IJs/larva和200 IJs/larva的校正死亡率达到100%。嗜线虫致病杆菌(Xenorhabdus nematophila)XJ-94共生菌发酵上清液在48 h时的抑菌效果最好,对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抑制作用显著高于沙门氏菌(Salmonella)。【结论】筛选得到一株繁殖能力和非生物胁迫耐受性较好的昆虫病原线虫株系,该线虫对大蜡螟幼虫具有较高的致病力,其共生菌对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用较好。

拮抗葡萄灰霉病贝莱斯芽孢杆菌的生长特征及对相关防御酶活性的影响

为了明确贝莱斯芽孢杆菌TP-1对葡萄灰霉病的抗病机制,通过抗生素标记法筛选抗性标记菌株,成功获得能抗300μg/mL利福平的标记菌株TP-1R,研究了标记菌株的抗性遗传稳定性及其对葡萄灰霉病的拮抗作用,并分析其在葡萄中的定殖情况以及对葡萄果实内防御酶活性的影响。结果表明,标记菌株在经15次传代培养后,仍能在含利福平的培养基中稳定生长,且标记菌株对灰霉病的拮抗作用与原始菌株无明显差异。检测到标记菌株在葡萄上的定殖量于贮藏(20℃)第15 d达到峰值,为4.32×10^(6)CFU/g,在贮藏第30 d菌株定殖数量仍可达到3.11×10^(6)CFU/g,菌株TP-1能在葡萄上稳定定殖;接种菌株TP-1发酵液能有效抑制灰霉病的发生,降低葡萄采后腐烂率。在贮藏期间,葡萄防御酶PAL、PPO、APX活性均呈先上升后下降的趋势,拮抗菌TP-1处理组的3种酶活性显著高于CK(P<0.05),在第15 d时,拮抗菌处理组PAL、PPO、APX活性是CK的1.23、1.19、2.01倍。菌株TP-1在葡萄上的定殖可诱导葡萄PAL、PPO、APX活性的提高,在一定程度上增强了葡萄对灰霉病的抗性。本研究为揭示贝莱斯芽孢杆菌TP-1的生防机理及应用提供了科学依据。

多粘类芽胞杆菌JE53对香梨采后黑斑病菌抑制效果及贮藏品质的影响

探究多粘类芽胞杆菌Paenibacillus polymyxa JE53对互隔交链孢Alternaria alternata的抑制效果及香梨贮藏品质的影响,为香梨采后黑斑病的生物防控奠定基础。以无菌水(CK)和1-甲基环丙烯(1-MCP)为对照组、JE53发酵液为处理组,分别处理香梨果实后,一部分采用损伤接种香梨黑斑病菌互隔交链孢A.alternata,置于人工气侯箱贮藏,测定JE53对链格孢菌的抑制效果;一部分置于人工气侯箱贮藏,定期测定果实贮藏品质和生理特性指标。结果表明:JE53可有效抑制梨黑斑病菌在梨果实上的生长,损伤接种条件下,贮藏144 h时抑菌率为30.73%;还可显著提高梨果实中过氧化物酶、过氧化氢酶、苯丙氨酸解氨酶活性,能较好保持果实色度、硬度及可溶性固形物和可滴定酸含量,减少丙二醛积累及抗坏血酸损耗,降低果实失重率。上述结果表明:JE53可有效抑制香梨采后黑斑病病原菌在果实上的生长,并能较好的保持果实品质,可作为香梨采后黑斑病生防菌资源。

天山北坡甜菜内生菌分离鉴定及其动态变化

对新疆昌吉和石河子两地种植的甜菜内生菌进行了分离、鉴定和分析,结果表明甜菜内生菌多属于细菌,其中假单胞菌(Pseudomonas sp.)和芽孢菌类(Bacillus sp.)的分离频率分别在33.2%～59.2%和12.7%～28.1%,是甜菜植株中的优势内生菌群。16S rDNA和ITS序列同源性比较和系统发育分析表明内生菌具有丰富的多样性。根中内生菌的多样性高于茎、叶,昌吉地区种植的甜菜中分离出的内生菌种类较多。从感病品种及生长不良甜菜植株中分离出的内生菌种类比较丰富。通过回接分离及利用扫描电镜观察内生菌在植物体内分布发现,内生菌能够定殖于甜菜块根。

内生真菌对甜菜主要农艺性状及氮糖代谢关键酶活性的影响

采用内生真菌F11液浸种、喷叶及灌根处理方法,调查其对甜菜栽培品种KWS2409的主要农艺性状及对甜菜氮、糖代谢关键酶即硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、蔗糖合酶(SS)和蔗糖磷酸合酶(SPS)活性的影响。结果表明,内生真菌F11菌株对甜菜的含糖量有明显的提高作用,其中以灌根处理效果最好,其叶鲜重、叶绿素含量、单根重、含糖率和产糖量的平均值分别提高了66.67%、47.42%、6.96%、17.46%和25.63%。在整个生育期,内生真菌F11显著提高了氮糖代谢酶活性,其中NR和GS活力分别呈"M"型双峰曲线和抛物线型变化,而SS和GS活力呈单峰曲线变化,后期根部SS合成活力明显高于分解方向活力,生育前期SPS活力高于后期。叶丛形成期达到最高峰,说明NR、GS、SS和SPS活性的增强是甜菜含糖量升高的主要生理原因。

植物内生菌在生物防治中的应用

从植物内生菌的抗病虫机理及生防作用方面综述了植物内生菌在生物防治中的研究进展,对植物内生菌的抗病虫机理进行了探讨,并展望了植物内生菌在植物保护中的应用前景。

ε-聚赖氨酸的生物合成与降解及其应用研究进展

ε-聚赖氨酸(ε-PL)是由赖氨酸的α-氨基与ε-羧基通过肽键结合成的同型聚合物,在高温与酸碱环境中很稳定,作为天然食品防腐剂已经进入工业化发酵生产阶段。ε-PL产生菌通常在细胞膜上具有ε-PL降解酶,以达到保护自己的目的,但ε-PL的微生物合成机理尚不清楚。本文从ε-PL的理化性质、抑菌活性、菌株分离筛选、生物合成与分子遗传学、发酵工艺优化、分离纯化及应用等方面综述了ε-PL的最新研究进展与动态。

产低温β-半乳糖苷酶菌株的筛选及其酶学性质研究

从新疆高寒冻土、冷冻乳制品及生乳中分离到101株耐冷菌,利用低温β-半乳糖苷酶筛选模型,获得1株低温酶高产菌株L2004,根据其形态特征、生理生化特性,鉴定为短芽孢杆菌属(BrevibacillusShida,1996)。在以乳糖为主要碳源的发酵培养基中,L2004菌最适生长温度和最适产酶温度分别为20、15℃。该低温酶的最适pH值为6.5,最适作用温度为33℃,0℃相对酶活为总酶活的25%,在0～0℃范围内,具有较好的稳定性。不同金属离子对β-半乳糖苷酶活性的影响为:Mn2+>Mg2+>K+>Na+>Ca2+>Fe2+>Hg2+>Cu2+>Zn2+。Mn2+、Mg2+增强酶活,而Hg2+、Cu2+、Zn2+抑制酶活。该酶Km值为5.29mmol/L,具低温酶特性。

奎屯垦区棉花高效防病菌肥的研究

利用棉花根际促生防病微生物拮抗和诱导抗病来防治土传棉花黄萎病,促进棉花生长,其中增菌工艺和发酵工艺是重要的研究内容。从棉花根际微生物与内生菌多样性入手,分离筛选棉花促生防病微生物,找到棉花促生防病的有效资源菌株。利用资源菌株研发促生防病菌肥,进行大田试验示范,为棉花抵抗病害和增加产量提供生态屏障和养分来源。

新疆苏云金杆菌35高效菌株小试生产发酵影响因子的研究

通过以棉铃虫4龄幼虫为供试昆虫的生物测定,对从新疆兵团145团棉田自然死亡棉铃虫体内分离筛选到的一株高效苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)菌株35,进行了发酵工艺的初步研究。对Bt菌株35进行了摇瓶发酵和小试发酵,利用2L全自动发酵罐优化了发酵培养基和操作条件。优选培养基的组分为:棉籽饼3.25%、玉米粉1.4%、麸皮1.2%、KH2PO40.11%、FeSO40.0049%,该培养基与对照培养基相比,发酵液含菌数高达40.8×108cfu/mL,比对照培养基提高了63.7%,发酵液毒力高达66.1%,比对照培养基提高了81.5%。利用CaCO3调节pH值,可使活菌数提高37%,发酵周期缩短9 h;28℃发酵活菌数比30℃增加12.1%,发酵时间延长3h,最适发酵产孢温度为30℃;以芽孢接种,其发酵时间比营养体接种延长3 h,最优接种方式为营养体接种;溶氧对发酵有较大的影响,当发酵全程采用1∶0.8 vvm的通气量时,最终发酵菌数为38.1×108cfu/mL;当发酵前期、中期、后期的溶氧分别为1∶1.0 vvm、1∶1.4 vvm及1∶1.2 vvm时,活菌数可达72.5×108cfu/mL,发酵水平提高约1倍。对Bt发酵液进行生物测定,发酵原液(Bt离心沉淀物+上清液)的LC50比去掉上清液的沉淀物提高了37.1%,说明上清液能提高发酵液的毒力。

4株拮抗细菌对棉花黄萎病的防治效果及机制

棉花黄萎病严重制约新疆棉花持续高产和稳产,拮抗细菌在棉花黄萎病生物防治中潜力巨大。本研究旨在明确4株拮抗细菌对棉花黄萎病的防治效果及其机制,为棉花黄萎病的生物防治提供理论依据。本文采用共培养法,研究4株拮抗细菌对黄萎病菌分生孢子浓度、菌丝和孢子形态、膜透性和产毒素能力的影响,采用滤液接种法进行盆栽试验验证其对棉花黄萎病的防治效果,采用愈创木酚法和氮蓝四唑光化还原法测定棉株体内防御酶系的活性。结果表明,4株拮抗细菌能够减少黄萎病菌分生孢子浓度,破坏其细胞形态,导致其细胞膜破裂,降低其毒蛋白浓度。接种4株拮抗细菌,能够诱导棉株体内POD酶和SOD酶等防御酶系的积累,提高了棉花的抗病能力,由菌株SHZ-24、SHT-15、SMT-24和BHZ-29处理的棉花,其对棉花黄萎病的最高防治效果分别为73.82%、80.48%、84.91%和84.18%。4株拮抗细菌通过抑制黄萎病菌的生长和诱导植物产生防御反应来提高对棉花黄萎病的抗性,其对棉花黄萎病具有良好的防治效果。

醉马草免培养内生细菌的多样性

为了解醉马草内生细菌的组成和多样性,采用液氮研磨法提取醉马草总DNA,利用内生细菌16S rRNA基因特异性引物对醉马草总DNA进行16S rRNA基因扩增,构建醉马草内生细菌16S rRNA基因文库。对筛选到249个克隆进行HaeШ酶切分析,得到57个操作分类单元(OTUs)。系统发育分析将其归为4个门:变形杆菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)以及1个未知类群。其中74%的克隆与可培养细菌中的37个属具有高的16SrRNA基因序列相似性(97%—100%),其中芽孢杆菌属(Bacillus spp.)、红球菌属(Rhodococcus spp.)、黄杆菌属(Flavobacterium spp.)、黄单胞杆菌属(Xanthomonas spp.)最为丰富。另外26%的克隆序列与GenBank中已存细菌16S rRNA基因序列相似性小于96%。研究结果表明,醉马草中可培养内生细菌丰富,多样并且可能存在一些潜在新物种或新类群。

聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)降解菌的分离鉴定和降解能力测定

【目的】研究能够降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(Poly(butylene adipate-co-terephthalate),PBAT)的微生物及其降解能力。【方法】以PBAT粉末为唯一碳源,从南疆疏勒县铺覆PBAT生物降解膜的土样中分离可有效降解PBAT聚合物的微生物,利用16S rDNA序列对比分析进行菌株鉴定。采用失重法和扫描电镜观察,测定菌株的降解能力。【结果】从土壤中分离获得一株能够明显降解PBAT聚合物的细菌XJSL2,经16S rDNA序列分析鉴定为Sphingopyxis ginsengisoli,经过60 d培养,该菌株对PBAT颗粒的实际降解率达到0.92%。【结论】菌株XJSL2能够显著降解PBAT聚合物,对于PBAT的再生利用具有潜在应用价值,土壤中还存在着大量能够降解PBAT的微生物。