产纤维素酶工程菌株的构建及其在醇化烟叶中的应用

烟叶中过高的纤维素含量使烟叶组织容易破碎,影响加工过程中烟叶的可塑性,使烟叶杂气变重等。为了获得产纤维素酶的优良菌株,实现醇化烟叶纤维素的有效降解,利用同源重组法成功构建了10株纤维素降解的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)工程菌株。通过刚果红平板筛选、羧甲基纤维素钠酶活、滤纸酶活及滤纸崩解率等检测,共筛选出C36、CM、KF和GH54株产纤维素酶能力较强的重组菌株。将醇化烟叶作为底物进行纤维素降解,发现重组菌株CM的产纤维酶效率最高,其羧甲基纤维素钠酶活和滤纸酶活分别为39.55和23.52 U·mL-1。结果表明,构建的重组菌株能够利用醇化烟叶中的纤维素产生纤维素酶,可为工业生产中醇化烟叶纤维素降解提供理论支撑。

烟草疫霉拮抗菌XC-29的分离鉴定及其全基因组序列分析

烟草疫霉(Phytophthora nicotianae)是一种可引发烟草黑胫病的土传卵菌,对烟草生产造成极大危害。为了应对这一问题,筛选出一株对烟草疫霉菌具有较强生防功能的菌株XC-29,通过解析基因组信息,挖掘其拮抗代谢产物及拮抗基因。采用平板对峙法和盆栽试验鉴定生防菌XC-29的抑菌活性和防治效果;通过形态观察和16S rRNA扩增子测序技术准确鉴定了XC-29菌株;利用全基因组测序、转录组测序探究菌株拮抗机制。结果表明,根际土分离的拮抗菌株XC-29鉴定为沙福芽孢杆菌(Bacillus safensis),其全基因组测序预测出136种碳水化合物活性酶和11个编码次生代谢产物合成相关的基因簇,其中6个基因簇已被确认为抗菌物质合成簇,分别编码地衣素、双效菌素、schizokinen、丰原素、杆菌溶素和嗜铁素;转录组测序结果进一步确定菌株基因具有编码相应抑菌物质的能力。综上,沙福芽孢杆菌XC-29对烟草疫霉菌具有较强的拮抗作用,全基因组和转录组分析初步揭示了沙福芽孢杆菌XC-29的抑病机理,为进一步探究拮抗菌的抑菌机制和生物防控提供理论依据。

高产纤维素酶工程菌株产酶条件优化

为提高工程菌株纤维素酶产酶效率,采用单因素试验和正交试验法对高产纤维素酶枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)工程菌株C36、CM、KF、GH5的发酵培养基和培养条件进行优化。结果表明,工程菌株C36、CM、KF和GH5在最优发酵条件下的产酶效率显著提高。发酵条件优化后,工程菌株CM的纤维素酶活最高,在醇化烟叶添加量7%、蛋白胨添加量0.8%、pH 6.1、发酵温度37℃、转速220 r·min^(-1)、装液量40 mL及发酵时间96 h的条件下,其羧甲基纤维素(carboxymethylcellulose,CMC)酶活和滤纸酶活(filter paper activity,FPA)分别达到504.95和222.11 U·mL^(-1)。发酵条件优化后,工程菌株GH5的纤维素酶活提升倍数最高,在醇化烟叶添加量6%、蛋白胨添加量0.9%、pH 6.1、发酵温度37℃、转速220 r·min^(-1)、装液量40 mL及发酵时间96 h的条件下,其CMC和FPA酶活分别是优化前的28.55和9.68倍。

福建中烟、基因中心在提高卷烟烟叶原料品质领域取得“理论创新”和“工业应用”双突破

利用微生物及生物酶等现代生物技术,提升烟叶品质和使用价值,是解决卷烟烟叶原料供给结构性矛盾的重要战略方向。福建中烟与基因中心联合攻关,解析了醇化烟叶大分子物质降解过程中的微生物协同作用新机制,开发了具有完全自主知识产权的固态果胶酶制剂产品FGP-1,2022年在福建中烟打叶复烤线实现2万担原烟的处理应用,带来了可观的经济和社会效益。

不同醇化卷烟原料表面微生物的群落结构及对大分子物质的降解功能

为探究醇化卷烟原料表面微生物的群落结构及对大分子物质的降解功能,采用宏基因组测序技术分析醇化2年的烤烟烟梗、香料烟和烤烟片烟样品的表面微生物群落结构,并对3种醇化卷烟原料中的果胶、纤维素、淀粉、蛋白质和木质素含量与表面微生物群落组成进行相关分析。结果表明,3种醇化卷烟原料中,醇化烤烟烟梗淀粉和蛋白质含量最低,醇化烤烟片烟果胶、纤维素和木质素含量最低。醇化烤烟烟梗的优势菌属为泛菌属(Pantoea)、不动杆菌属(Acinetobacter)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)和假单胞菌属(Pseudomonas),醇化香料烟的优势菌属为泛菌属(Pantoea)、假单胞菌属(Pseudomonas)和不动杆菌属(Acinetobacter),醇化烤烟片烟的优势菌属为泛菌属(Pantoea)、芽孢杆菌属(Bacillus)和土地芽孢杆菌属(Terribacillus)。鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)含有较多与淀粉降解相关的基因,其相对丰度与醇化样品淀粉含量显著负相关;鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)和克雷伯氏菌属(Klebsiella)含有较多与蛋白质降解相关的基因,其相对丰度均与醇化样品蛋白质含量显著负相关;芽孢杆菌属(Bacillus)含有较多与果胶降解相关的基因,其相对丰度与醇化样品果胶含量显著负相关。

长期连作农田土壤细菌群落结构和共现网络拓扑性质对土壤理化性质的响应

【目的】为探究长期连作土壤细菌群落结构和分子生态网络与土壤环境演化的关联性。【方法】本研究利用16S rRNA基因高通量测序技术,解析了湖南省浏阳市两块连作十二年农田(表现连作障碍的GD和健康的YA)土壤微生物群落组成结构和分子生态网络拓扑性质与土壤理化性质的关系。【结果】GD土壤总氮和有效磷含量显著高于YA,而土壤硝态氮和速效钾含量显著低于YA(P<0.05)。GD土壤细菌群落多样性高于YA,两地土壤细菌群落结构存在显著差异(P<0.01),且与土壤pH和有效磷含量相关。进一步分析表明,GD土壤细菌群落之间比YA具有更复杂的生态网络,主要体现在能量代谢、碳循环和氮循环功能模块。【结论】综上所述,连作会引起土壤细菌群落多样性、组成结构和生态网络变化,这可能与土壤理化性质恶化、土壤肥力下降密切相关,进而影响作物生长发育。