响应面法优化诺尔斯链霉菌发酵条件以提高谷氏菌素产量

诺尔斯链霉菌Streptomyces noursei的次级代谢产物丰富,抑菌谱广,在农业上具有潜在的应用前景。作者实验室筛选到一株诺尔斯链霉菌S. noursei NK27,其次级代谢产物对番茄灰霉病的防治效果显著。为了提高NK27次级代谢产物中谷氏菌素的产量,以NK27发酵液中谷氏菌素产量为响应值,采用单因素试验、Plackett-Burman (PB)试验、最陡爬坡试验以及响应面法中的Box-Behnken试验设计,对NK27的发酵条件进行了优化。结果表明,诺尔斯链霉菌种龄、接种量及初始pH值3个因素对发酵效果影响最为显著。优化后的发酵条件为:初始pH值7.6,种龄32.6 h,接种量2.6%,转速220 r/min,发酵时间144 h。与原始发酵条件相比,优化后谷氏菌素含量提高了约3倍。本研究可为诺尔斯链霉菌大规模工业化发酵提供理论依据和技术支撑。

我国生防微生物代谢产物研发应用进展与展望

中国是一个农业大国,生态环境多样,作物种类繁多,病、虫、草等危害频繁发生。农药是农业生产中必需的生产资料,我国目前使用的农药以化学农药为主、生物农药为辅,为促进生态文明建设和农业可持续性发展,研发和使用无公害的生物农药得到全社会的高度重视。生物农药的定义和范畴因不同国家和不同发展时期稍有不同,主要包括植物源农药、动物源农药、生物化学农药和微生物源农药。

葡萄霜霉病研究进展

文章介绍了葡萄霜霉病病害症状及侵染循环过程,归纳了其对卵孢子的形成发育及该病菌侵染后相关分泌蛋白的产生与变化,总结了葡萄霜霉病的致病机理。同时针对目前葡萄霜霉病的防治手段,分别从选育抗性品种、农业物理防治、生物防治、化学防治及综合防治等方面进行梳理与综述,以期为后续的葡萄霜霉病的研究与病害治理提供参考。

武夷菌素防治葡萄灰霉病的作用及机理

为了探讨武夷菌素对葡萄灰霉病的防治效果及作用机理,本文通过菌丝生长速率测定、分生孢子萌发抑制测定、胼胝质沉积测定、离体叶片和果实防治等试验,发现武夷菌素可以抑制灰霉病菌的菌丝生长,浓度达到120μg/mL时,对菌丝的抑制作用达到94.3%;当浓度达到100μg/mL时,武夷菌素对葡萄灰霉病菌的孢子萌发抑制率可达到96.0%;通过离体叶片及果实防效试验发现,武夷菌素浓度达到120μg/mL时,防治效果分别为87.5%和96.6%。武夷菌素可以显著降低灰霉病菌的草酸合成能力,导致其致病力减弱,从而减轻灰霉病菌对寄主的侵染。武夷菌素能够通过诱导葡萄叶片的胼胝质沉积,增加葡萄组织的防御能力,从而起到有效防治灰霉病的作用。综上所述,武夷菌素对葡萄灰霉病具有良好的防治效果,可以作为生物防治药剂进行应用推广。

水溶性离子硅酸肥对西芹生长及品质的影响

为了引进和应用韩国水溶性离子硅酸肥,以西芹为研究对象,开展温室及田间试验探究其对西芹生长和品质的影响。结果表明:施用水溶性离子硅酸肥500、1000、1500倍液均能促进西芹生长、改善西芹品质。其中1000倍液处理在温室和田间效果较为显著,西芹的根长、株高、鲜重、干重和叶绿素较对照平均分别增加32.84%、12.07%、36.68%、79.91%和43.53%;品质指标维生素C、可溶性糖、蛋白质、可溶性固形物含量较对照平均分别增加48.18%、122.97%、68.78%、37.63%,同时硝态氮含量降低了36.68%。综上所述,水溶性离子硅酸肥能够促进西芹生长、提升西芹品质,为水溶性离子硅酸肥的引进和田间应用提供了参考。

细叶百合组织培养植株再生

以细叶百合的鳞片和花丝为外植体,通过两种不同的发生方式,成功获得再生植株,并建立了细叶百合两种外植体的再生体系。结果表明:鳞片可以通过器官直接发生途径再生,其最适诱导培养基为MS+NAA0.5mg·L-1+6-BA1.5mg·L-1;花丝通过愈伤组织间接器官发生途径再生,诱导愈伤组织的最适培养基为MS+2,4-D2mg·L-1+KT2mg·L-1,诱导愈伤组织产生不定芽的最适培养基为MS+NAA0.5mg·L-1+6-BA2.0mg·L-1;最适继代增殖培养基均为MS+NAA0.2mg·L-1+6-BA1.0mg·L-1;最适生根培养基为1/2MS+IBA0.5mg·L-1。

武夷菌素高产菌株选育及应用研究进展

武夷菌素是一种具有自主知识产权的高效、广谱、低毒生物农药,对粮食、蔬菜和果树及经济作物的真菌病害具有良好的防治效果。本文分别从传统育种和基因工程育种两个方面,介绍了武夷菌素高产菌株的选育研究历程,尤其详细介绍了基因工程育种体系的构建。同时,综述了武夷菌素的田间防治效果,分析了研究和应用过程中存在的问题并提出了解决途径。

武夷菌素产品的创制与应用

武夷菌素是具有我国自主知识产权的生物农药,先后创制了1%、2%、3%武夷菌素系列产品。作为一种低毒、高效、广谱的核苷类微生物次级代谢产物,对多种作物的真菌性病害具有很好的防治效果。本文总结了四十年来,武夷菌素在产品创制、高产菌株选育、发酵工艺、提取工艺以及田间应用等方面的研究进展,展望了武夷菌素产业化发展过程中存在的问题并分析了接下来的研究重点。

武夷菌素高产基因工程菌发酵培养基的优化

为进一步提高武夷菌素的产量,以基因工程菌Streptomyces ahygroscopicus var.wuyiensis W273为试验菌株,采用单因子试验确定发酵培养基的最适6种营养成分为玉米粉、葡萄糖、黄豆面、氯化铵、碳酸钙和氯化镁;应用SAS软件中的Plackett-Burman设计法,对影响菌株发酵生产武夷菌素的6个因素进行了筛选,确定葡萄糖和碳酸钙为影响摇瓶发酵生产武夷菌素的主要因素。利用响应面分析法对2个主要因素的最佳水平及其交互作用进行研究,建立了二次回归方程,Y=218.18＋270.28X1＋1274.74X2―3.28X12―5.4X1X2―200.98X22,并最终确定最佳培养基配方为玉米粉20 g/L、葡萄糖39 g/L、黄豆面20 g/L、氯化铵4 g/L、碳酸钙2.65 g/L、氯化镁0.4 g/L。以新配方在28℃、220 r/min进行摇瓶发酵60 h后,武夷菌素效价平均值为7215μg/m L,较原始培养基发酵后武夷菌素效价提高了26.5%。

武夷菌素部分生物合成基因簇的克隆和分析

不吸水链霉菌武夷变种Streptomyces ahygroscopicus var.wuyiensis CK-15是从福建省武夷山土样中分离得到的一株链霉菌,其代谢产物武夷菌素对果蔬真菌病害具有良好的防治效果,但是因其产量低的缺点限制了武夷菌素工业化生产和农业生产中的应用。为了实现利用基因工程培育高产新菌株的目标,首先要获得武夷菌素的生物合成基因。根据大环内酯类抗生素聚酮合成酶基因设计引物筛选菌株CK-15的基因组文库,共获得9个阳性克隆。克隆和测序获得3个较长scaffold片段,序列总长度达53.291 kb,其中包含了14个可能阅读框,通过同源比对证实该序列与S.noursei ATCC 11455的制霉素生物合成基因有很高的同源性。本研究为进一步研究武夷菌素生物合成基因的功能,并通过基因工程培育高产新菌株奠定了基础。

不同质量分数6-BA对矮牵牛组织培养的影响

以矮牵牛为实验材料进行组织培养,采用带芽茎段和叶片作为外植体,利用单因子实验比较不同质量分数的6-BA对矮牵牛带芽茎段及叶片的初代培养的影响.实验结果表明,最适培养基均为MS+2.5 mg/L 6BA+0.2 mg/L NAA.

我国生防微生物代谢产物研发应用进展与展望

微生物代谢产物农药(microbial metabolite pesticide,简称MMP)是以微生物发酵产生的代谢产物为活性成分,用于防治病虫草鼠等有害生物或促进植物生长发育的生物农药。MMP主要包括农用抗生素、微生物源植物免疫诱抗剂和微生物源植物生长调节剂,是我国应用面积最广的生物农药。部分微生物代谢产物农药兼具预防与治疗效果,是未来绿色农药研发的一个重要方向。本文总结了我国研发和应用的主要代谢产物农药种类、特点和最新研究进展,分析了我国代谢产物农药研发过程中存在的问题和挑战,为新型代谢产物农药的研发与应用提供参考。

放线菌菌株1706的鉴定及其对草莓白粉病的防治效果

从采自四川峨眉山的土样中分离到放线菌菌株1706,根据菌体形态特征、培养特征、生理生化特征和16S rDNA序列分析,初步鉴定该菌株为利尻链霉菌Streptomyces rishiriensis。室内生物测定表明该菌株发酵滤液对小麦赤霉病菌和苹果腐烂病菌具有明显的抑制作用,抑菌率分别为75.58%和61.63%。田间防效试验表明,发酵滤液对草莓白粉病防效达81.25%,显著高于10%苯醚甲环唑500倍液的防效(69.13%)。以上研究结果显示菌株1706是防治草莓白粉病的潜在生防菌株,具有良好的开发应用价值。

土壤熏蒸与水肥菌/药一体化技术联用防控设施番茄病害

为了减少设施番茄生产中农药化肥的使用,集成了土壤熏蒸及水肥菌/药一体化技术,并在湖北十堰开展了设施番茄病害的综合防控试验示范。试验设置3个处理,分别为CK(不做土壤熏蒸+水肥药常规化管理)、T1(土壤熏蒸+水肥药常规化管理)、T2(土壤熏蒸+水肥药一体化管理)。田间试验结果表明:采用土壤熏蒸可使番茄的根结线虫病降低70.7%~75.0%,灰霉病、早疫病和青枯病的综合发病率降低33.0%~63.7%,产量增加25.0%左右;土壤熏蒸结合水肥菌/药一体化技术可使番茄的根结线虫病降低82.7%~85.1%,灰霉病、早疫病和青枯病的综合发病率降低70.2%~74.0%,产量增加35.9%~41.0%。相对于常规管理措施,采用水肥菌/药一体化技术可以节约灌溉用水18.8%、节约用肥33.3%、节约用药21.3%。上述结果表明:土壤熏蒸消毒结合使用水肥菌/药一体化产品和技术,可以节水、节肥、节药,显著降低设施番茄各类病害的发生,提高番茄产量,实现节本增效。

高产武夷菌素wysR基因过表达菌株的筛选及菌株生物特性研究

以武夷菌素生物合成正调控基因wys R过表达菌株为初选材料,通过琼脂块法对2 060个过表达菌株单菌落进行初筛,得到35个优选菌株,再采用摇瓶发酵复筛的方法筛选出9个高产菌株,并通过菌株遗传稳定性分析,最终确定W-273菌株为最优菌株。研究武夷菌素wys R基因过表达菌株W-273的生理生化特征,发现与原始菌株CK-15相比,W-273菌株生长迅速,产孢量增加且产孢时间提前,W-273菌株生长3-4 d即可完成产孢,较菌株CK-15产孢时间提前了3-4 d;电子显微镜观察W-273菌株和CK-15菌株孢子形态不同,W-273菌株孢子呈椭圆形或杆状,CK-15菌株孢子呈圆形;通过摇瓶发酵表明W-273菌株较CK-15菌株代谢旺盛,抗生素产量提高79%-289%,且最佳发酵时间缩短4-8 h。

武夷菌素产生菌CK-15遗传操作系统的优化

旨在优化武夷菌素产生菌不吸水链霉菌武夷变种CK-15的遗传操作系统,实现武夷菌素生物合成基因的高效敲除。以自杀性质粒pKC1132为载体,优化了外源DNA通过接合转移进入菌株CK-15的方法,确立了构建基因敲除突变株的最佳方案,最终成功得到了武夷菌素生物合成基因的双交换突变株。获得了菌株CK-15稳定高效的遗传操作系统,为进一步研究武夷菌素生物合成机理和对武夷菌素利用组合生物合成改造奠定基础。

武夷菌素产生菌CK-15中转录调控因子wysR3的功能研究

wys R3是武夷菌素产生菌Streptomyces ahygroscopicus var.wuyiensis CK-15中可能的调控因子。为了验证wys R3是否参与武夷菌素生物合成基因的转录调节,构建了用于过表达wys R3的基因重组质粒p SETC-R,并通过接合转移的方法转化至武夷菌素产生菌S.wuyiensis CK-15中,构建过表达菌株。过表达菌株生长速度明显缓慢;通过摇瓶发酵和HPLC检测分析发现,武夷菌素产量与野生型菌株相比没有发生明显变化;DNS法测定发酵液中糖含量也没有发生明显变化,说明该基因与武夷菌素的产量和糖含量在该种条件下没有直接关系,但是影响菌株表型生长。

甲基营养型芽胞杆菌NKG-1对番茄白粉病的防病促生作用研究

研究旨在探讨甲基营养型芽胞杆菌NKG-1对番茄白粉病防病和促生的双重作用。试验采用灌根法研究了不同菌体密度的NKG-1对番茄的促生效果,采用喷雾法研究了NKG-1对番茄白粉病的预防和治疗效果。温室盆栽试验结果表明,NKG-1菌体密度在1×10~7cfu/mL^1×10~9cfu/mL间对植株促生效果最明显,根长最大较对照提高55.01%,鲜重最大较对照提高35.62%。保护地番茄促生试验表明,植株坐果数较对照提高28.57%,冠幅周径提高16.72%。保护地番茄白粉病防治试验表明,在白粉病发生前预防性喷施NKG-1对番茄白粉病防效达87.55%,白粉病发生后喷施NKG-1治疗效果为47.74%。综上所述,NKG-1对番茄有良好的防病促生作用,且对白粉病的预防效果显著优于治疗效果,该研究为菌株的大面积推广应用提供了理论基础。

一株烟草肠杆菌(Enterobacter tabaci)S4菌株的鉴定及其效果测定

为筛选出一株具有微生物源植物调节剂功能的细菌,并探讨其潜在的生物功能,利用平板涂布法以及16S rRNA鉴定技术对菌株进行分离、鉴定;同时使用该菌株发酵液对番茄的种子和幼苗分别进行浸种和灌根处理,并进行农艺指标测定。结果表明:经鉴定该菌株为烟草肠杆菌,其发酵液对番茄种子的萌发、幼苗的生长具有显著的促进作用;发酵液浓度为1×104cfu·mL-1时促生效果最好,与对照相比,根长、株高、干质量和鲜质量分别增加63.42%、46.17%、150.00%和144.83%。研究结果可为该菌株开发为微生物肥料或微生物源植物生长调节剂提供技术支持。

武夷菌素防治大豆菌核病的作用机制

武夷菌素是一种核苷类农用抗生素,具有高效、广谱、低毒等优点,对大豆菌核病具有良好的防治效果。武夷菌素防治大豆菌核病包括抑制核盘菌和诱导大豆抗病性两方面的作用。本文分别从核盘菌生长发育、生理毒性和基因表达三个层面介绍了武夷菌素抑制核盘菌的作用机制,同时,从植物防御过程中的胼胝质沉积、防御相关酶活变化和激素信号传导途径三方面综述了武夷菌素诱导大豆抗病的作用机制。此外,本文分析并展望了今后深入研究武夷菌素防治大豆菌核病作用机制的工作重点。