多粘类芽孢杆菌的研究进展

多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)是可产内生孢子具有生物防治功能的植物根际促生菌,在自然界中广泛存在,能够产生多肽、多糖、蛋白质等代谢活性物质,是挖掘天然抗菌素的宝库。随着生物技术的发展,多粘类芽孢杆菌在农业、工业及医药等领域均表现出广泛的应用价值。综述了多粘类芽孢杆菌的代谢活性物质、基因研究及其在农业与工业领域中的应用,对其未来的研究前景进行了展望,为进一步挖掘其作为生防制剂提供参考。

多粘类芽孢杆菌(土益康1号)防治小麦土传病害技术研究

本文研究了5.0亿孢子/g多粘类芽孢杆菌对小麦土传病害的田间防治效果。结果显示,生物菌肥+常规管理,对茎基腐病、纹枯病等真菌性土传病害的防治效果优于化学药剂常规管理,小麦出苗率高0.6~3.5个百分点,茎基腐病病指防效高4.20~30.78个百分点,纹枯病病指防效高8.30~29.98个百分点,增产率高7.31~11.5个百分点。建议在小麦生产中推广使用土益康1号生物菌肥。

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。

多粘类芽孢杆菌适冷性新型β-半乳糖苷酶的重组表达和酶学性质

目的:本实验旨在挖掘一个适冷性新型β-半乳糖苷酶,为低温生产低乳糖乳制品或合成低聚半乳糖(Galactooligosaccharides,GOS)提供基础。方法:从多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)基因组中克隆一个β-半乳糖苷酶(PpBgal42A)基因,构建重组表达质粒pET-28a-PpBgal42A在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,经亲和层析纯化后研究重组β-半乳糖苷酶的酶学性质,利用高效液相色谱检测各糖分浓度,以GOS转化率为指标,评价PpBgal42A的转糖苷能力。结果:PpBgal42A与酸热脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus acidocaldarius)来源的糖苷水解酶42家族β-半乳糖苷酶同源性最高,为59.9%。纯化后,PpBgal42A的比活力为163.7 U/mg,分子量约为79 kDa。其最适pH和温度分别为pH7.5和35℃,在pH7.0~9.5范围内和4~35℃以下保持稳定,50℃时快速失活,35℃时的半衰期为1777 min。PpBgal42A利用350 g/L乳糖于30℃反应6 h后合成GOS的转化率为31.6%。结论:PpBgal42A是一个适冷性新型β-半乳糖苷酶,可水解乳糖并合成低聚半乳糖,具有潜在应用价值。

一株多粘类芽孢杆菌的鉴定及其对花椒根腐病菌Fusarium solani的抑菌作用

腐皮镰刀菌(Fusarium solani)是引起花椒根腐病的主要病原菌之一,为开发高效防治花椒根腐病的绿色生防菌,实验从健康花椒根部土壤中分离筛选出一株腐皮镰刀菌较高拮抗作用的细菌KS-16,并对其进行形态学、生理生化性质和分子鉴定,研究了该菌对三株供试菌株大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌及腐皮镰刀菌的抑菌作用.结果表明,菌株KS-16被鉴定为多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa).活性测定发现,该菌对腐皮镰刀菌的菌丝生长抑制率达到53.78%,对三株供试菌株也有较高的抑菌活性.以PDA培养基作为发酵培养基优于LB培养基,作用10 d其抑制效果仍保持在43.33%.

多粘类芽孢杆菌NPDY05-8对玉米茎基腐病的防治效果及对土壤微生物的影响

【目的】探明多粘类芽孢杆菌NPDY05-8灌施土壤后对玉米茎基腐病的防治效果,及该菌在土壤中定植情况和对土壤的细菌和真菌等微生物群落的影响。【方法】利用Illumina MiSeq高通量测序技术,以未灌施菌株NPDY05-8和种植花生轮作的土壤为对照,对灌施多粘类芽孢杆菌NPDY05-8试验地土壤的细菌及真菌群落组成结构进行研究分析。【结果】该菌株对玉米茎基腐病的田间防治效果在2021年达90.92%,2022年达95.68%,显著优于化学药剂的防效。土壤菌群分析结果显示菌株NPDY05-8能够在土壤中定植,且长期存在于土壤当中。施用菌株NPDY05-8一年Y1和30日Y2的土壤细菌多样性OTUS分别为1 096个和1 149个,均高于未施用菌株的土壤Y3的973个及轮作土壤的941个;赤霉菌属的丰度Y1为4.15%、Y2为8.76%,均低于未施用菌株的土壤Y3的17.18%;镰刀菌属的丰度Y1为0.80%、Y2为1.12%,均低于未施用菌株的土壤Y3的2.17%;施用菌株一年的土壤与施用菌株30日的土壤在细菌和真菌水平的相关性指数高,距离最近。【结论】灌施菌株NPDY05-8能改变土壤的真菌及细菌的种群结构,控制有害真菌,达到持久改良土壤和防治土传性真菌病害的目的。

多粘类芽孢杆菌配施硫酸铜对烟叶产量及土壤微生物代谢的影响

【目的】明确多粘类芽孢杆菌和硫酸铜配施对土壤微生物代谢、烟株病害发生及生长发育的影响,为烤烟实际生产应用提供参考。【方法】采用随机区组试验设置常规施肥、常规施肥+多粘类芽孢杆菌、常规施肥+硫酸铜、常规施肥+多粘类芽孢杆菌+硫酸铜4个处理,分析其对烤烟产量及土壤微生物的影响。【结果】与常规施肥相比,多粘类芽孢杆菌和硫酸铜配施能显著增加烤烟株高、有效叶片数和平均叶面积;镰刀菌根腐病发病率和发病指数下降,平均相对防效达49.57%;烟株叶片胞间CO_(2)浓度、蒸腾速率、气孔导度和净光合速率分别增加29.27%、173.33%、116.67%和107.24%;烟叶产量和产值分别提高42.67%和52.61%;土壤微生物生物量碳、氮、微生物熵和呼吸速率分别提高47.53%、113.92%、39.30%和29.92%,且其与单施多粘类芽孢杆菌或硫酸铜相比,两者配施表现出协同促进作用。【结论】在缺铜土壤中,多粘类芽孢杆菌和硫酸铜配施能够促进烟株生长发育、降低镰刀菌根腐病发生率,并改良土壤生态环境。

多粘类芽孢杆菌P1不同施药方法防治广东菜心根肿病药效评价

通过对15亿CFU/mL多粘类芽孢杆菌P1悬浮剂不同的施药方法进行比较,探索一种对广东菜心根肿病更有效的防治方法。采用播前药剂处理和出苗后药剂处理相结合的方式,在广东菜心整个生育期用15亿CFU/mL多粘类芽孢杆菌P1悬浮剂施药2次,探索不同的播前处理模式对广东菜心根肿病的防治效果。设施地和露地试验数据均表明:采用播前土壤喷淋(制剂量2 L/667 m^(2))和2叶1心期根茎喷淋相结合的方式防治广东菜心根肿病的效果优于种子处理(100倍浸种、1∶50倍拌种)和2叶1心期根茎喷淋相结合的方式,病指防效为62.99%~82.13%。土壤喷淋后混土的方式对防效的影响不显著。建议采用生产上采用播前土壤喷淋(制剂量2 L/667 m^(2))和2叶1心期根茎喷淋相结合的方式防治广东菜心根肿病,土壤喷淋后不需混土。

多粘类芽孢杆菌-甲基营养型芽孢杆菌混配对小麦赤霉病的室内毒力及田间药效评价

为明确多粘类芽孢杆菌与甲基营养型芽孢杆菌混配对小麦赤霉病病原菌的联合毒力及最佳配比下的田间防效,采用平皿法测定了多粘类芽孢杆菌与甲基营养型芽孢杆菌及其不同比例混合物对小麦赤霉病病原菌的生物活性,并通过田间药效试验评价了其对小麦赤霉病的防效。多粘类芽孢杆菌和甲基营养型芽孢杆菌混配比为2∶1时,增效作用最显著,增效系数为1.92。田间药效结果显示,400亿孢子/g多粘类芽孢杆菌·甲基营养型芽孢杆菌可湿性粉剂对小麦赤霉病防效较好,使用剂量为20~40 m L/667 m2时,防治效果均可达到75%以上,试验期间,各药剂处理对小麦生长无影响、无药害,对其他非靶标生物无不良影响。400亿孢子/g多粘类芽孢杆菌·甲基营养型芽孢杆菌可湿性粉剂可作为防控小麦赤霉病的有效药剂。

水稻生防菌株多粘类芽孢杆菌WY110抗菌蛋白的纯化及其基因克隆

通过DEAE SephadexA 5 0离子交换层析和SephacrylS 2 0 0分子筛层析并采用抑菌活性和SDS PAGE跟踪检测 ,从多粘类芽孢杆菌 (Paenibacilluspolymyxa)WY110菌株中分离纯化到一种对稻瘟病菌具有拮抗活性的抗菌蛋白P2 (分子量约 2 6kD)。平板抑菌试验表明 ,在PDA培养基上 1 5 μg纯化的P2 蛋白即可有效地抑制稻瘟病菌菌丝生长 ,并对所测试的稻瘟病菌不同菌株均表现出抑菌活性。对P2 蛋白的N 端测序结果表明 ,N 末端 2 4个氨基酸序列为H2 N Ala Asn Val Phe Trp Glu Pro Leu Ser Tyr Tyr Asn Pro Ser Thr Trp Gln Lys Ala Asp Gly Tyr Ser Asn 。以此为靶序列在网上用BlastP程序对蛋白质序列数据库进行了类似性检索 ,发现其与来源于芽孢杆菌的β 1,3 1,4 葡聚糖酶前体具有很高的同源性。进一步用此酶的特异底物地衣多糖进行了定性检测 ,验证了P2 蛋白具有 β 1,3 1,4 葡聚糖酶的活性。在此基础上 ,根据P2 蛋白N 末端氨基酸序列及此酶C 端保守性序列设计合成了两端引物 ,以WY110基因组DNA为模板 ,通过PCR高保真扩增获得了P2 蛋白编码基因的全序列 ,并克隆到pMD18 T载体上。核苷酸序列分析表明 ,其 5′端 72个核苷酸序列与蛋白N 端已知的 2 4个氨基酸序列完全吻合 ,序列全长为 6 36bp (GenBank登录号 :AF2

多粘类芽孢杆菌GA1产絮凝剂的培养基和分段培养工艺

对1株从土壤中筛选的产絮凝剂微生物GA1进行了研究.该菌株经形态学特征、生理生化反应及16S rDNA序列(GenBank序列登陆号为DQ166375)相似性分析鉴定为多粘类芽孢杆菌,并命名为Paenibacillus polymyxaGA1.对其进行了产絮凝剂培养条件和培养工艺的研究.结果表明:GA1产絮凝剂的最佳培养基成分(g/L)为蔗糖40.0、酵母浸膏4.0、K2HPO45.0、KH2PO42.0、NaCl 0.1、MgSO40.2.研究了该菌株产絮凝剂的最佳培养条件,包括培养基的初始pH、培养温度、摇床速度和接种量.同时针对其产絮凝剂和菌体生长的关系,首次将分段培养工艺应用于GA1产絮凝剂中,即在培养的初期24h内采用菌体生长最佳培养条件,在培养后期采用菌体产絮凝剂的最佳培养条件.结果表明,采用分段培养的工艺,既可保证GA1絮凝剂的产量,又能缩短培养周期.

多粘类芽孢杆菌HY96-2对番茄青枯病的防治作用

室内测定了拮抗菌株HY96-2对番茄青枯病病原菌Nb-1的毒力。平板培养法和双层培养基法结果表明,HY96-2对Nb-1具有较好的拮抗作用,其抑制率分别为20.1%和24.7%。通过温室盆栽,确定了HY96-2发酵液及其制成的生防制剂KDLD对番茄青枯病的最佳防治方法为浸根法。番茄苗浸1×105cfu/ml的HY96-2发酵液0.5h,栽入灭菌土后浇入该HY96-2发酵液100ml,处理后30d防效仍高达69.7%。温室防治试验结果表明,采用浸根法HY96-2发酵液施用后21d对番茄青枯病防效可达77.8%。生防制剂KDLD稀释100倍施用后20d防效可达81.5%。大田防治试验结果表明,生防制剂KDLD稀释100倍后使用,在番茄整个生育期对番茄青枯病都具有很好的防效,在收获末期的防效仍可达81.8%。

一株多粘类芽孢杆菌的鉴定及其生防促生效果初步测定

菌株CF05是从浙江天目山柳杉中分离得到的1株细菌,经形态、16S rDNA序列、生理生化指标检测,鉴定为多粘类芽孢杆菌Paenibacillus polymyxa。平板拮抗结果表明,该菌对9种植物病原真菌和3种病原细菌具有显著拮抗效果。室内生测结果表明,发酵液和菌悬液对番茄幼苗均具有明显的促生效果,其中发酵液处理最佳,鲜重增长272.0%,干重增长266.7%。菌株CF05接种27 d后,番茄根际细菌浓度仍很高。种子萌发测定结果表明,菌株CF05处理后发芽率提高11.7%,番茄猝倒病防治测定结果显示,发病率降低38.6%,效果均优于Bacillus subtilis 168处理。综上结果,表明P.polymyxa CF05是1株生防性状优良的促生细菌。

多粘类芽孢杆菌BS04拮抗成分分离纯化及其特性

用改良的琼脂孔扩散实验进行生物活性跟踪,分离纯化了多粘类芽孢杆菌BS04的拮抗成分,将纯化样品溶解在水中,测定其对青枯假单胞菌的拮抗作用,结果显示BS04拮抗成分能耐受广泛的pH,并且热稳定性好,活性不受蛋白酶K和胰蛋白酶影响,这些说明细菌BS04具有作为生物防治制剂的潜力。同时,拮抗成分的薄层层析、红外光谱以及质谱结果暗示此活性成分可能为4个分子量相近的肽类物质。

多粘类芽孢杆菌Cp-S316抗真菌活性物质的提取及其部分性质研究

多粘类芽孢杆菌Cp-S316对动植物真菌、细菌病原物具有广谱抗性,为研究抗真菌活性物质的化学结构、理化性质并探讨其工业化生产的可行性,研究了大孔吸附树脂对多粘类孢杆菌Cp-S316产生的抗真菌活性物质的吸附、解吸性能,筛选出其最佳解吸剂,并测定了抗真菌活性物质的部分性质。结果表明,大孔吸附树脂X-5对抗真菌活性物质的吸附及解吸性能最好,其饱和吸附量为5.36×104μg·g^(-1),其最佳解吸剂为0.01mol·L^(-1)HCl-70%乙醇,以解吸剂∶树脂=2∶1(v∶m)进行静态解吸,解吸率达93.28%。该活性物质对热、紫外线稳定,对胰蛋白酶、蛋白酶K有一定的耐受性,对氯仿部分敏感,对酸稳定,对碱敏感。抗真菌活性物质提取方便、理化性质稳定,显示了一定的应用和开发前景。

多粘类芽孢杆菌BRF-1和枯草芽孢杆菌BRF-2对黄瓜和番茄枯萎病的防治效果

采用室内培养方法，对生防细菌多粘类芽孢杆菌BRF-1和枯草芽孢杆菌BRF-2不同稀释倍数的代谢产物抑制黄瓜尖孢镰刀菌、番茄枯萎病菌分生孢子萌发和菌丝生长的试验结果表明，当两菌株代谢产物稀释5倍时，对分生孢子萌发的抑制率达到80％以上；两菌株代谢产物在稀释2倍和5倍时，对2种病原真菌菌丝生长的抑制率在40％-80％之间，与对照差异极显著（P〈0．01）。盆栽试验表明，BRF-1和BRF-2生防细菌菌悬液及其无菌代谢物对黄瓜和番茄枯萎病不仅具有较好的防治效果，而且具有明显的促进生长作用。

海洋多粘类芽孢杆菌L_1-9菌株发酵液抗菌谱及稳定性测定

采用琼脂扩散法测定海洋多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)L1-9菌株发酵液的抗菌谱及抗菌作用的稳定性。结果表明:L1-9菌株发酵液对17种供试植物病原真菌均具有较强的的抑制作用,对5种病原真菌的抑菌带宽度达到15 mm以上;对供试5种病原细菌也具有明显的抑制作用;该菌株发酵液的抑菌作用具有较好的热稳定性和蛋白酶稳定性,在弱酸条件下抗菌作用较好,但对紫外线敏感。L1-9菌株的代谢产物具有广谱抗菌活性和较好的稳定性。

多粘类芽孢杆菌BRF-1抗菌蛋白的分离纯化

通过硫酸铵分级沉淀、Sephadex G-50柱层析并采用抑菌活性和SDS-PAGE跟踪检测,从多粘类芽孢杆菌BRF-1菌株代谢产物中分离纯化到一种对大豆立枯丝核菌具有拮抗活性的抗菌蛋白,分子量约35.4kD。

多粘类芽胞杆菌胞外多糖在微生物农药剂型中的功能研究

为探明生防菌胞外多糖在微生物农药制剂加工中的应用潜力及价值,考察了多糖粗提物对农药载体的助悬浮作用及对生防菌的热保护和紫外保护作用。结果表明:多粘类芽胞杆菌Paenibacillus polymyxa(HY96-2)胞外多糖对硅藻土、高岭土和碳酸钙3种载体具有明显的助悬浮作用,当载体中多糖粗提物添加量为0.25 g/g时,3种载体的悬浮率可分别提高62.6%、161.8%和284.0%。此外,该胞外多糖对HY96-2芽胞还表现出明显的热保护作用,对HY96-2和海洋芽胞杆菌Bacillus marinus(B-9987)的营养细胞及芽胞表现出明显的紫外保护作用:添加质量体积分数为0.5%的多糖粗提物后,HY96-2芽胞在80℃处理20 min后的存活率比对照提高了31.0%,经紫外(UV-B,290～320 nm)照射6 h后,HY96-2营养细胞和芽胞的存活率分别比对照提高了14.1%和22.6%,B-9987营养细胞和芽胞的存活率分别比对照提高了36.4%和29.5%。该胞外多糖可用作多粘类芽胞杆菌可湿性粉剂加工中的助剂,以替代或减少化学助剂的使用。

多粘类芽孢杆菌XZ-2的生物学特性及其对3种大豆病原菌的拮抗作用研究

【目的】XZ-2是江苏徐淮地区徐州农业科学研究所油料研究课题组分离到的1株大豆内生多粘类芽孢杆菌,为明确该菌株的发酵条件及其对3种主要大豆病害的室内生防潜力。【方法】本文采用单因素试验对XZ-2进行了生物学特性研究并采用平板对峙培养法和显微观察研究该菌株对引起大豆主要病害的3种病原菌大豆疫霉病菌、大豆炭疽病菌和大豆菌核病菌的拮抗作用。【结果】XZ-2在pH值6~8生长情况最佳,在氯化钠浓度0~15 g/L生长情况相对较好,对光暗不敏感,致死温度为100℃,10min;XZ-2发酵液对3种大豆病原菌均有较强的拮抗活性,抑菌带直径分别为22.3,24.2和23.6 mm;显微观察发现XZ-2发酵滤液对大豆疫霉病菌、大豆炭疽病菌和大豆菌核病菌的菌丝具有明显的抑制作用,受抑制的菌丝膨大、畸形,分枝增多;24 h后对照大豆炭疽病菌孢子萌发而XZ-2发酵滤液处理的大豆炭疽病菌孢子不萌发,说明XZ-2发酵滤液可抑制大豆炭疽病菌孢子萌发。【结论】XZ-2对大豆疫霉病菌、大豆炭疽病菌和大豆菌核病菌等3种病菌菌丝均有较强的抑制作用并可抑制大豆炭疽病孢子萌发,说明该菌株对供试的3种大豆病害具有较好的生防潜力,值得进一步研究和推广。