高产申嗪霉素和吩嗪-1-酰胺的水稻根际铜绿假单胞菌PA1201分离、鉴定与应用潜力

【目的】从水稻根际筛选能高效抑制水稻病原菌的细菌,分析和鉴定其形态和生化特征,为开发新型绿色农药奠定基础。【方法】从水稻根际分离能以1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)为唯一碳源的菌株,根据菌株形态和生化特性、16S r DNA序列比对和磷脂脂肪酸图谱,对该菌株进行鉴定。通过氯仿萃取抽提、高效液相色谱分析,确定菌株PA1201在PPM培养基和黄豆粉培养基中申嗪霉素和吩嗪-1-酰胺的产量。【结果】菌株PA1201能有效抑制水稻纹枯病菌和水稻白叶枯病菌的生长,属于铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa sp.PA1201);PA1201产生两种抑菌代谢产物申嗪霉素和吩嗪-1-酰胺,在PPM和黄豆粉培养基中申嗪霉素的产量可达81.7 mg/L和926.9 mg/L,吩嗪-1-酰胺的产量亦可达18.1 mg/L和489.5 mg/L;PA1201产生大量胞外蛋白酶,对人肺腺癌细胞系A549和黑腹果蝇具有一定毒性。【结论】PA1201的申嗪霉素产量比现有生产菌株的出发菌株M18高3-4倍,还能产生另一种抑菌活性更高的衍生物吩嗪-1-酰胺,具有进一步开发的潜力。

ARTP技术选育吩嗪-1-甲酰胺高产菌株及发酵优化

从一株高产吩嗪-1-甲酰胺(PCN)的绿针假单胞菌P3株出发,利用常压室温等离子体诱变技术进行诱变育种,从初筛的20株突变株中获得了一株PCN产量达到2 093 mg/L的突变株P3-9,为出发菌株的125%。随后通过单因素实验考察了各种营养因子对该高产菌株合成PCN的影响,结果表明发酵培养基的最佳碳源、氮源分别为甘油和蛋白胨,外源添加Fe3+或Fe2+对于积累PCN有显著促进作用,而添加苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸对PCN产量无明显影响。优化后,该突变株的PCN产量高达2 810 mg/L,是目前国际上通过诱变育种获得的较高PCN产量。

绿针假单胞菌HT66中luxR_19对吩嗪-1-甲酰胺合成的影响

旨在研究调控基因lux R_19对绿针假单胞菌HT66中的抑菌物质吩嗪-1-甲酰胺(phenazine-1-carboxamide,PCN)合成及菌体生长的影响,通过分子操作构建了lux R_19基因敲除株、回补菌株、过表达菌株以及lux R_19(G85A)点突变菌株,检测了目标菌株生长曲线、PCN发酵结果、细菌泳动性与从动性等。结果显示,将lux R_19敲除后PCN产量明显降低,对lux R_19基因进行过表达,发现能够将PCN产量提高2倍;lux R_19对于吩嗪合成的多个调控基因以及合成基因表达均产生影响;lux R_19的敲除对HT66的生长及泳动性不产生影响,而对细菌的从动性有一定的促进作用;lux R_19(G85A)点突变菌株吩嗪产量较野生型相差很小。结果表明,lux R_19对PCN的合成为正调控基因,一定程度上影响HT66的从动性,第254位碱基突变对PCN合成产量不产生影响。

吩嗪-1-羧酸发酵培养基配方的初步确定

对本公司自主分离、优化得到的新型农用抗生素吩嗪-1-羧酸的产生菌STH16#生产吩嗪-1-羧酸的发酵培养基配方的初步确定。经实验确定吩嗪-1-羧酸的发酵培养基配方为:甘油15.0g/L、蛋白胨20.0g/L、磷酸氢二钾1.5g/L、硫酸镁2g/L。前体饲喂:在接种后8小时加入质量分数为2.0g/L的MCS。发酵产量可达2500mg/L。

生防绿针假单胞菌HT66中脂肽的鉴定与功能

【目的】脂肽(Lipopeptide,LP)是微生物合成的一类重要的生物表面活性剂,不仅影响细菌的生物学功能,还对多种植物和人类病原菌具有广谱的拮抗作用。然而至今未见绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis)中脂肽产物的报道。【方法】通过生物信息学手段预测绿针假单胞菌HT66中脂肽的氨基酸组成及顺序,构建脂肽合成基因缺失突变株HT66Δclp,根据突变株缺失代谢产物的UPLC/QTOF-MS信息验证预测结果,并研究了脂肽对该菌株的生长、吩嗪-1-甲酰胺(PCN)合成、生物膜形成和群集运动性的影响。【结果】预测菌株HT66的脂肽氨基酸顺序为L-Leu–D-Glu–D-allo-Thr–D-Val–L-Leu–D-Ser–L-Leu–D-Ser–L-Ile,通过比对野生型和突变株代谢产物的质谱信息确定该产物为黏液菌素(Viscosin);脂肽合成基因缺失后,菌株HT66的生长无明显变化,但其PCN合成、生物膜形成和群集运动性均有不同程度地下降。【结论】菌株HT66的脂肽产物为黏液菌素,对菌株的代谢、生物膜形成和运动性等生物学功能具有重要的调控作用。研究报道了绿针假单胞菌中一种脂肽分子的结构与功能,为研究其合成和调控机制及开发和应用奠定了基础。

绿针假单胞菌HT66中ompR基因的功能

【背景】植物根部存在大量对植物生长有促进或对病原菌有拮抗作用的有益细菌,是当前农业微生物研究的热点之一。其中,绿针假单胞菌HT66是一株可高效合成吩嗪-1-甲酰胺(PCN)的环境友好型生防菌株。【目的】探究在绿针假单胞菌HT66中ompR基因的生理功能,以及其对菌株生防作用的影响。【方法】通过基因无痕敲除的方法构建HT66菌株的ompR基因缺失突变株,对比研究突变株与野生株在生长速率、渗透压感应、生物膜的合成、pH耐受性、群集运动和PCN产量的变化。【结果】与野生株相比,ompR基因缺失突变株的细胞生物量微量减少,生物膜的合成减少31.5%,群集运动以及对渗透压和pH的耐受性明显下降,但是其PCN产量较野生株提高了57.8%。【结论】在HT66菌株中,ompR基因对其运动性、环境耐受性和生理生防功能均有一定程度的调控作用。本研究丰富了绿针假单胞菌的代谢通路,此报道将对后续PCN合成机制的研究和应用提供一定的理论依据。

suhB基因对绿针假单胞菌HT66生防能力的影响

【背景】绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis) HT66是一株兼具生防安全性和吩嗪-1-甲酰胺(Phenazine-1-Carboxamide,PCN)高产的植物根际促生菌,在生物防治、生态农业及可持续发展农业领域具有广阔的应用前景。非编码RNA (ncRNA) SuhB参与了细胞中多个过程的代谢调控。【目的】探究suhB基因对绿针假单胞菌HT66生防能力的影响。【方法】以同源重组的方法无痕敲除suhB基因构建突变菌株HT66ΔsuhB,利用质粒回补suhB基因构建突变菌株HT66ΔsuhB-pBBR-suhB,研究suhB基因对菌株生长状态、生物膜形成、群集运动及PCN合成的影响。【结果】缺失suhB基因后,菌株HT66生长缓慢,平台期滞后12 h,而且生物量减少为野生型的61.6%;在KMB培养基中单位细胞PCN产量最高达109.5mg/g,为野生株的2.1倍;生物膜形成量明显增加,为野生型的1.8倍;在运动性检测平板上,野生株的运动半径为21 mm,而suhB突变株的运动半径缩减至9.7 mm,群集运动能力明显下降。suhB基因回补突变株上述生物学功能同野生株相似。在突变株HT66ΔsuhB中,pME6015-phzI-lacZ融合质粒表达的LacZ酶活与野生型差异不显著;pME6015-phzR-lacZ融合质粒表达的LacZ酶活显著上升,为野生型的3.1倍;pME6522-phzAp-lacZ融合质粒表达的LacZ酶活为野生型的1.8倍。【结论】绿针假单胞菌HT66中suhB基因参与了菌株生长、生物膜形成、群集运动及PCN合成等多个过程的调控。本研究为该菌株的代谢改造与生防应用提供了理论基础。