基于液相色谱/四极杆飞行时间质谱的产ATPA的芽胞杆菌筛选

本文采用液相-四级杆飞行时间质谱的方法筛选产2-amino-3-(3-hydroxy-5-tert-butylisoxazol-4-yl)propanoic acid(ATPA)的芽胞杆菌菌株。通过分析50株芽胞杆菌菌株发酵液中胞外化合物成分,筛选出合成ATPA的2株芽胞杆菌,为嗜碱芽胞杆菌(Bacillus alcalophilus)FJAT-10014和栗褐芽胞杆菌(Bacillus plakortidis)FJAT-8757,该成分在发酵液中的相对含量分别为1.43%和1.28%,ATPA与色谱库检索得分(score)分别为93.41和95.01。

青枯雷尔氏菌胞外多糖研究进展

从胞外多糖合成基因、代谢调控及生物学功能等方面,综述青枯雷尔氏菌的胞外多糖研究进展。

产N-羟基异戊巴比妥的芽胞杆菌筛选

采用液相-四级杆飞行时间质谱的方法筛选产N-羟基异戊巴比妥(N-Hydroxy Amobarbital)的芽胞杆菌菌株。通过分析73株芽胞杆菌菌株发酵液中胞外化合物成分,筛选出合成N-Hydroxy Amobarbital的4株芽胞杆菌,为栗褐芽胞杆菌Bacillus plakortidis(FJAT-8757)、内生芽胞杆菌Bacillus endophyticus(FJAT-10010)、米氏解硫胺素芽胞杆菌Aneurinibacillus migulanus(FJAT-14205)和休闲地芽胞杆菌Bacillus novalis(FJAT-14227),该成分在发酵液中的相对含量分别为6.04%、4.85%、1.61%和1.61%,ATPA与色谱库检索得分(Score)分别为96.25、94.33、96.72和94.91。

设施番茄连作障碍土壤修复及其对青枯病害的防治效果

连作障碍的土壤修复是世界性难题。本研究利用土壤微生态修复剂结合青枯病植物疫苗菌剂来改良土壤和预防青枯病发生。在连作7年的番茄地,设3种处理,处理1为添加量60 t/hm^2的土壤微生态修复剂和植物疫苗100倍稀释液,处理2为添加量30 t/hm^2的土壤微生态修复剂和植物疫苗100倍稀释液,CK为不添加土壤微生态修复剂和植物疫苗,研究不同处理对连作番茄土壤养分、土壤酶活性、植株生长特性及病害防效的影响。结果表明,土壤微生态修复剂2种不同添加量处理的番茄土壤有机质、全氮、全磷和交换性钙含量均显著高于对照,而全钾含量显著低于对照;两种不同添加量处理的番茄土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性均显著高于对照,添加量为30 t/hm^2处理的土壤各酶活性(酸性磷酸酶除外)大于添加量为60 t/hm^2处理的土壤;添加30 t/hm^2处理的单果重量(113.82 g)显著高于添加量60 t/hm^2处理(104.07 g)和对照处理(104.99 g)(P<0.05),其对番茄青枯病防效达91.87%,大于添加量为60 t/hm^2处理的防效(55.34%)。

养猪发酵床微生物宏基因组基本分析方法

养猪微生物发酵床分解猪粪、消除恶臭,将猪粪形成生物菌肥,实现了养猪污染的微生物治理和猪粪的资源化利用,微生物起到关键作用。然而,关于发酵床微生物群落的种类、数量、结构等方面系统研究鲜见报道。课题组采用高通量宏基因组学方法,系统地开展了微生物发酵床的微生物组研究,揭示不同空间、不同深度、不同发酵程度、不同垫料组成、不同季节发酵床中的微生物组成及其区系演替规律。本文就相关的宏基因组测序的样本采集、样本处理、测序原理、分析模型、数据统计、结果表述等分析流程和方法进行了归纳,阐明微生物组操作分类单元(OTU)鉴定,物种累积曲线,核心微生物组,种类丰度主成分分析,种类秩-多度曲线,物种组成丰度柱状图、热图、星图等分析的原理与方法,列举微生物组种类复杂度α-多样性分析、β-多样性分析、种类显著性差异LEfSe分析,冗余分析等实例,为深入研究发酵床微生物群落提供了完整的分析思路和范例。

饲料微生物发酵床养猪场设计与应用

研究设计了一种新型的饲料微生物发酵床,以200m^2的饲料微生物发酵床猪舍为例,猪舍的长20m,宽10m,高4.5m,垫料深度50cm。发酵床饲料垫料管理包括保持垫料一定的湿度(45%)和通气量(经常性翻耕),一般每3d将饲料发酵床表面垫料翻耙1次,猪的日常翻拱也有助于垫料的疏松。饲料发酵床饲养密度为每平方米4头小猪(20kg以下),2头中猪(20~50kg),1头大猪(50~100kg)。由于猪粪排泄不均匀,而猪翻拱仅可分散一部分猪粪,发酵床发酵饲料的管理还需人工处理,将集中的猪粪均匀地分散在垫料中。发酵床垫料中的发酵饲料可以提供猪所需饲料的30%,其他70%饲料可以通过添加常规饲料来补充,饲料可以直接撒在发酵床上供猪取食。以200 m^2饲料发酵床养殖实例,30d内,猪的平均初重36.4kg,末重为59.5kg,料肉比达2.7∶1,均匀度良好,无死亡。发病率为5%,主要表现为发烧,精神沉郁,食欲低下,经治疗均康复或自然康复。本试验取得的经验为饲料发酵床的进一步研究、推广提供了基础。

高效离子交换色谱法分析青枯雷尔氏菌Tn5转座子突变菌株的异质性

【目的】研究青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)Tn5转座子突变菌株的异质性,筛选出无致病力高效生防菌株。【方法】利用已构建的青枯雷尔氏菌致病力参考指标"弱化指数(attenuation index,AI)"和接种番茄植株的生物测定法对60株供试的青枯雷尔氏菌Tn5转座子突变菌株进行致病力测定;利用高效离子交换色谱法研究不同致病力突变菌株的色谱行为异质性;构建色谱效价指数(chromatography titer index,CTIi),CTIi=Si/(S1+S2+S3)×100%(i=1、2或3;S1、S2和S3分别对应P1、P2和P3的峰面积),测定不同致病力青枯雷尔氏菌突变菌株的CTIi值,用皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient,PCC)分析色谱效价指数与突变菌株的致病力和青枯病害防治效果的相互关系。【结果】基于AI值和生物测定结果,青枯雷尔氏菌Tn5转座子突变菌株具有3种不同致病力类型:强致病力、无致病力和中间型。强致病力菌株共33株,其AI值介于0.49—0.63,接种番茄15 d,植株发病率为66.33%—100%;无致病力菌株共有20株,其AI值介于0.78—0.89,接种番茄15 d,植株发病率为0;中间型菌株共有7株,其AI值介于0.68—0.73,接种番茄15 d,植株发病率为24.17%—45.92%。20株无致病力突变菌株对番茄青枯病的防治效果测定结果显示,防治效果介于16.68%—92.45%,菌株T831防治效果最好,达91.74%,其次是菌株T780,防治效果为87.51%,菌株T497防治效果最差,为16.68%。不同致病力青枯雷尔氏菌的高效离子交换色谱分离结果显示,青枯雷尔氏菌经高效离子交换色谱可以分离出P1(出峰时间为0.6 min)、P2(出峰时间为4.4或4.5 min)和P3峰(出峰时间为5.9或6.0 min);强致病力菌株和无致病力菌株均具有3种不同峰类型:单峰、双峰和3个峰,强致病力菌株的主峰为P3峰,无致病力菌株的主峰为P1峰,中间型菌株有双峰和3个色谱峰两种类型;强致病力菌株中CTI3为100%的菌株,致病力最强,诱导番茄植株发病率均达85%以上,CTI3<100%的菌株,接种后番茄植株发病率介于66.33%—84.14%;无致病力菌株中CTI1达100%的菌株,其防治效果高,均达到80%以上,CTI1<90%的菌株,其防治效果低,介于16.68%—63.62%;CTI3与突变菌株致病力呈极显著正相关,相关系数PCC值为0.62;CTI1与无致病力突变菌株的防治效果呈极显著正相关,相关系数PCC值为0.80。【结论】青枯雷尔氏菌Tn5转座子突变菌株具有3种致病力类型,不同致病力菌株的色谱行为不同。构建的色谱效价指数CTI1可用于快速筛选出无致病力高效生防菌株,CTI3可作为青枯雷尔氏菌致病力的参考指标。

青枯菌无致病力菌株FJAT-1458与强致病力株FJAT-91的竞争生长作用

为了明确青枯菌无致病力菌株FJAT-1458的生防竞争机制,本研究采用体外共培养方法研究了碳源、氮源和培养时间对菌株FJAT-1458和青枯菌强致病力菌株FJAT-91竞争生长的影响;同时,研究了菌株FJAT-1458和FJAT-91在番茄植株体内的竞争生长。结果表明,碳源含量低于20%时,菌株FJAT-1458不能生长,而菌株FJAT-91可生长;无氮源条件下,FJAT-1458和FJAT-91均不能生长;碳源和氮源含量达100%时,FJAT-1458的菌体浓度(2.16×109 cfu/mL)显著低于FJAT-91的菌体浓度(3.24×109 cfu/mL)。混合培养24h前,FJAT-1458生长量大于FJAT-91,24h后则相反。在单独接种或混合接种5d后,FJAT-1458和FJAT-91均在番茄植株体内出现最大定殖量,随后迅速减少;FJAT-91在单独接种15 d时,定殖数量为0;两种菌株单独接种的定殖数量均大于混合接种(接种15 d除外)。先接种FJAT-1458,3 d后接种FJAT-91对番茄青枯病的防效(100%)显著高于同时接种FJAT-1458和FJAT-91(74.67%)。本研究表明,在体外无致病力菌株FJAT-1458对碳源和氮源的营养竞争能力弱于强致病力菌株FJAT-91;在体内无致病力菌株FJAT-1458会抑制强致病力菌株FJAT-91的生长;因此,FJAT-1458的生防竞争机制中,营养竞争起非主导作用,而位点竞争可能是主导因素。

青枯病植物疫苗生产菌FJAT-1458发酵工艺的优化

为提高防治青枯病的植物疫苗菌FJAT-1458的发酵工艺,本文采用液固双相发酵方式,以活菌体数量为指标,通过单因子和正交设计试验对菌株FJAT-1458液体发酵培养基进行优化,并利用农业副产物——微生物发酵床养猪垫料为发酵培养基主成分进行固体培养工艺优化,为研制植物疫苗菌剂提供基础。结果表明,菌株FJAT-1458液体发酵的最适培养基配方为玉米粉2.5%、鱼骨粉0.5%、蔗糖0.1%、蛋白胨0.15%、K_2HPO_4 0.05%和MgSO_4 0.025%,发酵48 h后,发酵液活菌含量可达3.87×10~9 cfu/mL。该菌固体发酵最佳培养基配方为垫料:黄豆饼粉=7:3(质量比),最佳发酵条件为温度35℃、含水量45%、接菌量15%、通气量70%时,培养40 h后,固体菌剂活菌量达4.68×10~8 cfu/g。

青枯雷尔氏菌特征菌株高效离子交换色谱快速分离条件的优化

建立了高效离子交换色谱和紫外检测系统快速分离青枯雷尔氏菌的细菌色谱方法。通过比较青枯雷尔氏菌悬浮在哌嗪-HCl缓冲体系和双蒸水后的菌体数变化及细胞形态变化,分析该缓冲液对青枯雷尔氏菌生长活性及细胞表面特性的影响。结果表明,青枯雷尔氏菌悬浮在平衡缓冲液、洗脱缓冲液和双蒸水中的菌体数量无明显差异,分别为6.467×10~9、6.267×10~9和6.233×10~9cfu/mL。透射电镜观察发现,3种溶液处理后,青枯雷尔氏菌均保持完整的细胞结构。研究了缓冲液pH值、流速及菌体细胞浓度对青枯雷尔氏菌色谱分离效果的影响,确定青枯雷尔氏菌的最佳色谱分离条件为:缓冲液pH值为8.0,流速为2 mL/min,菌体浓度大于1.0×10~8cfu/mL且小于1.0×10^(10)cfu/mL。该分离条件缩短了分离时间,提高了分离效率,为快速分离青枯雷尔氏菌提供了一种有效的手段,同时也为细菌等微生物的分离提供了新途径。

高效离子交换色谱法分析青枯雷尔氏菌无致病力epsD突变菌株的异质性

利用高效离子交换色谱(HPIEC)技术结合形态观察和胞外多糖(EPS)含量测定,比较分析青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株FJAT-91⊿epsD与强致病力出发菌株FJAT-91及自然致弱的无致病力菌株FJAT-1458的异质性。结果表明,菌株FJAT-91⊿epsD与菌株FJAT-91在菌落和菌体形态上均有明显差异,与菌株FJAT-1458的形态相似。胞外多糖含量测定结果表明,菌株FJAT-91⊿epsD的EPS含量((12.64±1.46)μg/mL)显著低于菌株FJAT-91((30.49±2.97)μg/mL),与菌株FJAT-1458的EPS含量((11.30±1.38)μg/mL)相当。高效离子交换色谱分离结果表明,菌株FJAT-91、FJAT-91⊿epsD和FJAT-1458形成的色谱峰个数和保留时间不同,菌株FJAT-91只有单一色谱峰P3,保留时间为6.04 min;菌株FJAT-91⊿epsD有P1和P2两个色谱峰,保留时间分别为0.59 min和4.62 min;菌株FJAT-1458只有单一色谱峰P1,保留时间为0.59 min。对不同色谱峰回收培养,并对回收培养后的菌株进行致病力鉴定。结果表明,番茄植株接种菌株FJAT-91-P3后第4 d开始发病,第10 d发病率达100%;植株接种菌株FJAT-91⊿epsD-P2后第9 d开始发病,第20 d发病率达100%;植株接种菌株FJAT-1458-P1和菌株FJAT-91⊿epsD-P1后,在观察期内均未发病。研究结果可为利用菌株FJAT-91⊿epsD防治作物青枯病提供理论依据。

胞内聚-β-羟基丁酸酯对苏云金芽胞杆菌营养细胞耐受性的影响

以苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)BMB171及其聚-β-羟基丁酸酯(Poly-3-hydroxybutyrate,PHB)合成基因簇(phaRBC)强化菌株BMB171+p和PHB合成酶基因(phaC)阻断突变株BMB171-p为研究对象,系统比较BMB171及其PHB基因强化和阻断菌株之间对逆环境耐受能力(包括耐热、抗冻、抗紫外和耐饥饿)的差别。结果表明:胞内PHB能增强苏云金芽胞杆菌菌体对逆环境的耐受能力。

植物疫苗鄂鲁冷特对番茄青枯病的田间防治效果

为了明确植物疫苗鄂鲁冷特对番茄育苗及其田间青枯病防治效果的影响,在番茄育苗基质中添加植物疫苗,测定处理后种苗株高、根系长度及出苗率;在田间种植共设疫苗袋装、沟施、浇灌及生防菌剂、化学农药和清水对照6个处理,对根系土壤的养分含量、植株的生物学性状及青枯病发病率进行研究。结果表明,植物疫苗处理分别能使番茄植株株高、根系长度和出苗率提高13.71%、68.20%和56.66%;疫苗袋装和沟施处理的番茄根系土壤有机质、全氮、全磷、全钾和交换性钙含量均显著高于其它处理;疫苗袋装、沟施和浇灌均能显著提高番茄植株的株高、花数和产量,其中疫苗袋装处理效果最好,番茄产量最高为99.55 t/hm^2,对不同生育期的平均防治效果最高为93.47%。表明植物疫苗鄂鲁冷特的应用能育出壮苗,降低青枯发病率,提高产量。

青枯雷尔氏菌无致病力hrpB突变菌株的纯化分离及其异质性研究

获得纯度高的青枯雷尔氏菌无致病力菌株,是研发青枯病植物疫苗和防治青枯病害的一种新途径。作者以青枯雷尔氏菌强致病力菌株FJAT-91为出发菌株,通过对hrpB基因敲除,获得无致病力突变菌株FJAT-91ΔhrpB。高效离子交换色谱分离结果表明:FJAT-91和FJAT-91ΔhrpB色谱峰型不同,主要表现在峰的保留时间上,FJAT-91只有单一色谱峰,保留时间为6 min;FJAT-91ΔhrpB有P_1和P_2 2个色谱峰,保留时间分别为0.6 min和4.5 min。利用高效离子交换色谱对FJAT-91ΔhrpB进行纯化,获得只有P_1峰的高纯度菌株FJAT-91ΔhrpB-P。FJAT-91ΔhrpB和FJAT-91ΔhrpB-P与其出发菌株FJAT-91的菌落和菌体形态差异明显。致病力测定结果表明:FJAT-91接种4 d番茄植株开始发病,10 d发病率达100%;FJAT-91ΔhrpB和FJAT-91ΔhrpB-P接种20 d均未发病。防效试验结果表明:纯化后的菌株FJAT-91ΔhrpB-P对番茄青枯病的防效(81.64%)比未纯化FJAT-91ΔhrpB防效(61.04%)提高了33.75%。本研究获得一株高纯度的青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株FJAT-91ΔhrpB-P具有良好的生防潜力。

青枯雷尔氏菌胞外多糖合成缺失突变株构建及其生物学特性

【目的】由青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的植物青枯病是一种毁灭性土传病害。胞外多糖(extracellular polysaccharides,EPS)是青枯雷尔氏菌关键的致病因子之一。通过构建胞外多糖缺失突变株,研究胞外多糖在青枯病致病中的作用。【方法】从青枯雷尔氏菌FJAT-91的基因组中克隆出胞外多糖合成结构基因epsD同源臂,克隆至自杀性质粒p K18mobsacB,再将庆大霉素抗性基因(Gm)插入同源臂中间,获得重组质粒p K18-epsD。将重组质粒转化至青枯雷尔氏菌FJAT-91感受态细胞中,通过同源重组敲除epsD基因,获得EPS合成缺失的突变株FJAT-91Δeps 。研究突变株与野生菌株在菌落形态、胞外多糖合成、运动能力、定殖能力的差异性。【结果】突变菌株FJAT-91ΔepsD与出发菌株FJAT-91相比:胞外多糖产量显著减少,生长较慢;泳动能力(swimming motility)和群集运动能力(swarming motility)显著降低;在番茄苗根部和茎部的定殖能力显著降低;弱化指数(AI)为0.905,鉴定为无致病力菌株。【结论】胞外多糖在青枯雷尔氏菌的致病中起着关键的作用,本课题研究成果为开发植物疫苗提供了优良的材料与研究基础。