基于MATLAB的发酵液恒压过滤比阻计算方法——以解淀粉芽孢杆菌Q-426发酵液为例

介绍了用MATLAB的Curve Fitting Toolbox计算解淀粉芽孢杆菌Q-426发酵液恒压过滤比阻的方法。通过在图形界面下导入恒压过滤实验数据及平滑处理、采用平滑样条拟合数据以及数值微分等操作,确定了解淀粉芽孢杆菌Q-426发酵液恒压过滤的滤饼比阻。研究表明,该方法运行可靠,无需编程,易于掌握。与传统计算方法相比,操作更为便捷,强有力的图形界面也使计算变得更加简单而直观。

氮源和碳源对解淀粉芽孢杆菌Q-426抗菌脂肽合成的影响

微生物来源的环状脂肽在生物农药以及医学领域极具应用潜力。通过测量抑菌活性并利用反相高效液相色谱(RP-HPLC),液相质谱联用(HPLC-MS)和串联质谱(MS/MS)技术检测抗菌脂肽组分的变化研究了氮(N)源、碳(C)源和培养基中的初始pH值对解淀粉芽孢杆菌Q-426菌株中抗菌脂肽bacillomycin D和fengycins合成的影响,从而为进一步研究它们生物合成的基因调控以及更有目的性提高产量提供理论依据。结果表明:L-组氨酸、L-赖氨酸、甘油、山梨醇以及培养基中的[OH]-均能促进脂肽bacillomycin D的合成,但它们在该实验菌株抗菌脂肽bacillomycinD合成途径中的调控靶点有所不同。

DKPs对解淀粉芽孢杆菌Q-426抗菌活性物质基因表达量的影响

目的:解淀粉芽孢杆菌Q-426在其生长过程中能够产生芬枯草菌素、依枯草菌素、枯草杆菌素等多种脂肽类抗菌物质。利用实时荧光定量PCR的方法考察细菌群体感应信号分子二酮哌嗪类化合物(diketopiperazines,DKPs)对脂肽类抗菌物质合成的调控作用。方法:当Q-426菌进入对数生长期中期,向发酵液中加入终浓度为5 mg/L的DKPs,并继续培养至48 h,并利用实时荧光定量PCR的方法进行抗菌物质mRNA表达水平的定量分析。结果:二酮哌嗪类化合物能够抑制抗菌活性物质相关基因的表达。

解淀粉芽孢杆菌SQ-2对水稻的促生作用

【目的】对实验室分离筛选得到的一株解淀粉芽孢杆菌SQ-2进行促生特性研究,确定该菌株对水稻促生的浓度范围与作用机制,并分析接种菌株前后的土壤菌群结构。【方法】利用钼蓝比色法与固氮酶试剂盒对菌株SQ-2的溶磷能力及固氮酶活性进行检测。将10^(2)、10^(4)、10^(6)、10^(8)和3×10^(8)CFU/mL的菌悬液接种至水培与土培水稻中,分别培养14 d和20 d后测定其水培、土培水稻的根茎干鲜重、茎长与茎粗。采用苯酚-次氯酸钠比色法、茚三酮检测法与3,5-二硝基水杨酸比色法测定土培水稻土壤中脲酶、蛋白酶与蔗糖酶的活性。利用pH计电位法检测土壤pH值,用对应试剂盒检测土壤速效氮磷钾含量及酸性磷酸酶活性,并对接种3×10^(8)CFU/mL组的土培水稻土壤进行根际细菌群落结构分析。【结果】菌株SQ-2对磷酸三钙的溶解量为229.63 mg/L,固氮酶活性为55.07 U/L。与对照相比,接种菌悬液浓度在10^(4)CFU/mL时,水培水稻根的干、鲜重增长最为显著;在接种浓度为3×10^(8)CFU/mL时,土培水稻根茎的干、鲜重增长最为显著。随着接种菌悬液浓度的升高,上述土壤酶活性与速效氮磷钾浓度都有着不同程度的增加,而接种菌株3×10^(8)CFU/mL的土壤pH值则由原来的7.83降至7.26。接种菌株SQ-2改变了水稻根际土壤中的菌落构成,显著提高了土壤α多样性的Ace、Chao、Sobs与Shannon指数。【结论】解淀粉芽孢杆菌SQ-2对土培、水培水稻均有不同程度的促生效果。在土培实验中,能够通过提高土壤酶活性、速效氮磷钾水平及改变土壤菌群结构来起到促生作用,为细菌菌肥的研发提供了新的菌株资源。

解淀粉芽孢杆菌Q-426 Bacillomycin D的分离纯化及其抗肿瘤活性

环脂肽化合物因其独特的结构特点和生物活性在医药领域具有广泛的应用前景。本研究旨在从解淀粉芽孢杆菌Q-426发酵液中分离纯化获得高纯度的环脂肽单体,并对分离得到的环脂肽C-15 Bacillomycin D和C-16Bacillomycin D的抗肿瘤活性及机制进行初步研究。首先,联合使用酸沉淀和双树脂层析去除大量杂质,然后通过制备型HPLC分离得到纯度较高的两种环脂肽,经ESI-MS/MS对其进行结构鉴定,分别确定为C-15Bacillomycin D与C-16 Bacillomycin D。其次,将两种环脂肽单体及其1:1混合液(摩尔比)按不同浓度梯度作用于人癌细胞(Hela、MG、Hep-G2、HT-29),结果表明环脂肽对Hela与MG细胞增殖的抑制作用呈浓度依赖性,长链环脂肽的抑制率较短链环脂肽略高。最后,采用细胞划痕实验和PI染色法考察了C-16 Bacillomycin对细胞侵袭与迁移能力、细胞凋亡和周期的影响,结果显示,C-16 Bacillomycin D可有效影响细胞的迁移能力,诱导细胞凋亡呈浓度依赖性,且阻滞细胞G_0G_1期。

响应面法与遗传算法优化解淀粉芽孢杆菌Q-426发酵的kLa

为了实现解淀粉芽孢杆菌Q-426发酵过程溶氧的优化控制,将响应面法与遗传算法结合,研究了搅拌速度x_1及通气速率x_2对分批发酵的体积溶氧传递系数k_La的影响。响应面分析表明:当搅拌速度>680 r·min^(-1)及通气速率>140 L·h^(-1)时,k_La有最大值。将二阶回归方程作为遗传算法优化的目标函数,经过51次迭代,获得了最优值,k_La最大值为:7.3801×10^(-5)s^(-1)(x_1=755.311 r·min^(-1),x_2=171.362 L·h^(-1))。

解淀粉芽孢杆菌Q-426培养基优化及抑菌活性的预测

为了提高解淀粉芽孢杆菌Q-426发酵生产的抑菌活性，运用响应面法优化解淀粉芽孢杆菌Q-426发酵培养基组分，并利用BP神经网络对抑菌活性进行了预测。优化后培养基配方（g／L）为：葡萄糖3．92、氯化铵0．19、氯化镁3．83、牛肉膏5．00，并以此作为输入数据，将抑茵活性即抑菌圈直径作为输出数据，建立了BP神经网络预测模型。结果表明：优化后抑菌圈直径由24mm提高到29mm。训练BP神经网络的抑菌圈直径的拟合值与实际值之间的相对误差为-2．9629％～2．857l％，相对误差的绝对值的平均值为1．1979％；测试BP神经网络的抑菌圈直径的预测值与实际值的相对误差为一1．1111％～1．1538％，相对误差的绝对值的平均值为0．9931％，说明建立的基于4个培养基成份的抑菌圈直径BP神经网络预测模型是可行的。

基于BP神经网络的pH对解淀粉芽孢杆菌Q-426发酵影响的研究

为控制解淀粉芽孢杆菌Q-426发酵过程,研究了在3.7 L发酵罐中pH对菌株Q-426发酵过程的影响。选取发酵时间、pH作为自变量,菌体浓度、底物浓度、发酵产物活性作为目标量,通过构建自变量矩阵和参考序列,构建了基于BP神经网络的菌株Q-426发酵过程的预测模型。通过运用MATLAB神经网络工具箱进行训练,得出优化网络模型,并根据建立的模型进行预测。将预测值与实测值对比,拟合及预测的平均相对误差均在4%以内,说明该模型有较好的适用性。

解淀粉芽孢杆菌PB-1对灰葡萄孢的抑菌机理

为筛选灰葡萄孢(Botrytis cinerea)高效生防菌株,对解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)菌株PB-1从抑菌谱、发酵液的抑菌作用、抗生素合成基因PCR检测、挥发性物质(VOC)的抑菌作用、离体叶片防效几个方面进行研究。研究结果表明,PB-1的抑菌谱较广,对8种供试植物病原菌菌丝生长均有抑制作用,其中对灰葡萄孢(B.cinerea)、新月弯孢霉(Curvularia lunata)、大斑凸脐蠕孢(Exserohilum turcicum)、禾谷镰孢(Fusarium graminearum)4种病原真菌具有较强的抑制作用,抑菌率分别为63.5%、70.7%、63.4%、56.0%。PB-1发酵液不仅对灰葡萄孢菌丝生长具较强抑制作用(20%浓度发酵液抑菌率达96.6%,受抑制菌丝肿胀扭曲、原生质外渗、分枝异常),而且对分生孢子萌发也具有强烈抑制作用。抗生素合成基因PCR检测发现,PB-1扩增出srfAB、ituA基因片段,这说明PB-1能够产生表面活性素(surfactin)、伊枯草菌素(iturins)脂肽类抗生素。PB-1挥发性物质对灰葡萄孢菌丝生长也具有明显抑制作用。此外,小白菜品种上海青离体叶片防病效果检测发现,PB-1能明显抑制灰葡萄孢的侵染。本研究结果表明,PB-1有作为植物灰霉病生物防治菌剂的潜力。

解淀粉芽孢杆菌B235对花生根腐病的防治效果研究

利用功能微生物防治花生根腐病是一种环境友好、绿色高效的防控措施。本研究进行了盆栽及田间小区试验,观察花生根腐病的发病情况及解淀粉芽孢杆菌B235对镰孢菌的防治效果。病原菌接种试验结果表明:接种镰孢菌的花生种子出苗慢、主侧根短小、发病率高,出苗率最差的为混合F1和F2两株菌的处理,出苗率仅为28.2%。盆栽生防试验结果表明:与接种病原菌的处理组相比,接种生防菌B235后能显著提升花生的发芽率和出苗率,发芽率和出苗率均在60%以上,最高可分别达到68.5%和65.3%;根腐病病情指数显著降低,防治效果均达60%以上,最高可分别达69.5%和65.5%。小区试验结果表明:相较于对照处理组,生防菌处理组表现为出苗率高、根系发达;在开花期,发病率为4.5%,显著低于常规处理的6.7%和对照处理的10.5%;在成熟期,各处理组发病率差异明显,对照组花生镰孢菌根腐病发病严重,发生率达19.8%,生防菌B235处理组根腐病发生较轻,为5.0%,显著低于常规处理的7.3%,且增产显著;同时发现接种菌株B235对花生根际微生物群落结构及多样性也产生积极的影响。综上所述,生防菌B235能够显著降低根腐病的发生、促进花生生长和产量提升,且有利于保持土壤微生态,具有较强的推广应用前景。

解淀粉芽孢杆菌Q-426酚酸脱羧酶的克隆表达及酶学性质鉴定

目的:生物法脱羧制备4-乙烯基衍生物具有诸多优势和良好的发展前景,研究解淀粉芽孢杆菌Q-426酚酸脱羧酶(BaPAD-Q-426)的酶学性质,为其进一步应用提供理论基础。方法:从解淀粉芽孢杆菌中克隆酚酸脱羧酶基因;以pET-28a(+)为载体,将重组质粒转化至E.coli BL21(DE3)中,实现酚酸脱羧酶BaPAD-Q-426的高效表达,利用Ni-NTA亲和层析进行纯化,并进行酶学性质鉴定。结果:酚酸脱羧酶BaPAD-Q-426在pH 7.0~9.0范围内保持良好的pH稳定性,最适pH为8.0;在25~40℃范围内保持着较高的酶活性,最适温度为35℃,在4℃时保持30 min后该酶依然保持95%以上的酶活性;K对BaPAD-Q-426的酶活具有明显促进作用,酶活力提高60%;该酶在石油醚中具有良好的耐受能力,在40%石油醚存在下,仍保留50%以上的酶活力;BaPAD-Q-426的最适底物为阿魏酸,酶活力达到19.5 IU/mL。结论:与其他来源的酚酸脱羧酶相比,BaPAD-Q-426在低温时具有更好的稳定性,在弱碱性环境下对阿魏酸的催化脱羧能力最强。

1株植物内生菌解淀粉芽孢杆菌的安全性评价

试验旨在评价1株从杜仲中分离的解淀粉芽孢杆菌的安全性。试验从菌株溶血性、氨基酸脱羧和明胶液化试验、抗菌药物敏感性、腹腔注射、经口灌胃、抑菌活性等进行安全性综合评价。腹腔注射试验分为腹腔注射组(1.0×10^(10)CFU/0.3 mL)和生理盐水组,一次性注射,连续观察5 d。经口灌胃试验分为高剂量组(1.0×10^(10)CFU/0.2 mL)、中剂量组(1.0×10^(9)CFU/0.2 mL)、低剂量组(1.0×10^(8)CFU/0.2 mL)和生理盐水组,每天灌胃1次,连续灌胃28 d。结果显示,腹腔注射和经口灌胃小鼠均健康存活,未见临床变化,试验期间体重正常增加,各组小鼠血常规、血清生化指标和脏器指数差异均不显著(P>0.05),解淀粉芽孢杆菌DZ01未发生易位,氨基酸脱羧和明胶液化试验均为阴性。解淀粉芽孢杆菌DZ01对所测的8种抗菌药物均表现敏感。除粪肠球菌和铜绿假单胞菌外,解淀粉芽孢杆菌DZ01上清液对其余6株指示菌均具有抑菌活性。研究表明,解淀粉芽孢杆菌DZ01具有较好的安全性。

解淀粉芽孢杆菌Q-12抗真菌特性的研究

从土壤中分离到的解淀粉芽孢杆菌Q-12在生长过程中产生的抗菌活性物质,能够强烈抑制镰刀菌、曲霉、青霉、毛霉等能引起食品腐败的真菌。受到抑制的真菌菌丝生长速度明显变慢,并且菌丝的形态发生变化。Q-12的发酵液经过(NH4)2SO4沉淀得到的粗提产物对热稳定,121℃高压灭菌15 min仍能保持很高的活性,易溶于水及极性有机溶剂,经非极性有机溶剂萃取后,保留在水相的活性物质活性变化不大,在较宽的pH值范围内都具有很高的抗菌活性,并且对蛋白酶K、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶不敏感。

解淀粉芽孢杆菌Q426可湿性粉剂的研制

通过对载体、润湿剂、分散剂、紫外保护剂的筛选,确定了解淀粉芽孢杆菌Q426可湿性粉剂的最佳配方。最终所得制剂中载体D 10%、润湿剂6%、分散剂6%、紫外保护剂0.5%。测得制剂的芽孢数量为2.82×1010cfu·g-1,润湿时间为43 s,悬浮率为76%,指标均达到国家标准及预期目标。

葡萄糖显著促进解淀粉芽孢杆菌合成纳米硒的机制研究

为了探究葡萄糖促进解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)BB61合成纳米硒(SeNPs)的机制,研究了不同浓度葡萄糖对菌体生长、SeNPs合成以及相关基因表达水平的影响。结果表明:在亚硒酸钠胁迫下,B.amyloliquefaciens BB61的nfsA、trxA和trxB基因表达水平极显著上调(P<0.01),且具有显著剂量效应(P<0.05),namA基因表达水平虽也显著上调,但剂量效应并不显著;此外,亚硒酸钠的出现和浓度升高还会导致tcyC、tcyA、gabD、zwf、nhaC、fdhF、KSO-RS02125和KSO-RS17170等基因的表达水平显著上调,这些基因分别参与亚硒酸盐的转运、糖代谢、电子链传递和SeNPs的分泌。以0.5 g/L亚硒酸钠为底物时,LB培养基中添加20 g/L葡萄糖对促进菌体蛋白和SeNPs的合成最佳,72 h时SeNPs转化率为72.33%(对照为53.25%),上述基因表达水平均显著上调。综上,硫氧还蛋白还原系统(TrxA、TrxB)和亚硝酸还原酶(NfsA)可能对于高浓度亚硒酸钠环境下SeNPs的转化更为关键;LB培养基中适当添加葡萄糖可显著提高SeNPs合成过程中各关键酶基因的表达水平和SeNPs的转化效率。

解淀粉芽孢杆菌NTBA分离及对小白菜的促生活性测定

为挖掘优良的促生细菌菌株,通过形态学和分子生物学方法对烟草中分离的内生细菌进行鉴定,并测定其对小白菜的促生活性。经鉴定该内生菌为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens),命名菌株为NTBA。该菌具有解有机磷、解无机磷和解钾活性,并能够产IAA。采用土壤中施入100、10、1μL菌液的浇灌施菌法和小白菜种子的菌液浸种法,并以浇灌无菌水作为对照,测定对小白菜的促生作用。结果表明,培养10、15和20 d,2种施菌方法处理的小白菜的叶长、叶宽、株高及茎粗均显著高于对照;培养20 d时,3个浓度菌液浇灌处理和菌液浸种处理的小白菜鲜质量分别比对照增加了78.99%、76.08%、70.29%和84.78%,干质量增加了86.44%、76.27%、31.36%和88.98%,最长根长分别增加了118.98%、83.94%、45.99%和63.50%。可见,解淀粉芽孢杆菌NTBA能够明显促进小白菜生长,提高其产量。研究结果可为小白菜生产提供有益的促生菌,也为其他作物生产提供了潜在的促生菌资源。

解淀粉芽孢杆菌YK3对沃柑溃疡病的防效及叶际细菌群落相关性的影响

【目的】探究解淀粉芽孢杆菌YK3对沃柑溃疡病的防治效果及对沃柑叶际细菌网络关系的影响,为微生物防治沃柑溃疡病提供实际参考。【方法】采用平板抑菌法分离沃柑溃疡病的拮抗菌,离体生测和盆栽实验研究拮抗菌对沃柑溃疡病的防治效果,并通过高通量测序技术研究接种拮抗菌对沃柑叶际细菌群落组成、相对丰度以及细菌互作关系网络的影响。【结果】分离获得一株发酵液和发酵过滤液均对病原菌有强烈抑制作用的解淀粉芽孢杆菌YK3,该菌株在以有机氮作为氮源时才会产生抑菌物质,不能与铜类农药同时使用。生防测试实验结果表明,仅接种病原菌的病情指数为96.67%,同时接种病原菌和YK3的病情指数为33.33%,YK3对沃柑溃疡病的相对防治效果为65.56%。YK3可以降低沃柑叶际Xanthomonas的相对丰度。仅接种YK3的沃柑叶际细菌群落正相关关系最复杂,其次为同时接种病原菌和YK3处理,接种病原菌处理的沃柑叶际细菌群落正相关关系最弱。同时接种病原菌和YK3处理中Xanthomonas、Bacillus与沃柑叶际土著细菌群落均为负相关关系,但是Xanthomonas和Bacillus与沃柑叶际土著细菌群落的关系网不存在重叠,Xanthomonas和Bacillus独自面对不同的土著细菌的竞争作用。【结论】解淀粉芽孢杆菌YK3对沃柑溃疡病有较好的防治效果,会改变沃柑叶际细菌多样性和结构,使沃柑叶际土著细菌群落的正相关性网络增强,负相关性网络减弱,互作关系网络更密集。

解淀粉芽孢杆菌Cas02与菌核净复配协同防治烟草赤星病

为有效防控烟草赤星病,筛选生物菌剂与化学药剂协同抑制烟草赤星病菌的适宜复配比例,本研究采用菌丝生长速率法测定了40%菌核净与解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)Cas02对烟草赤星病菌(Alternaria alternata)的生物活性,通过绘制生长曲线测定两者之间的相容性,并测定不同复配比例对烟草赤星病菌的联合毒力以及盆栽防效。结果表明40%菌核净与解淀粉芽孢杆菌Cas02单剂对烟草赤星病菌均有较高的毒力,EC_(50)值分别为4.86μg/mL和4.6×10^(7)cfu/mL。相容性试验表明Cas02对40%菌核净不敏感,两者可联合使用。其中V_(40%菌核净)∶V_(Cas02)=7∶3时对烟草赤星病菌的抑制增效作用最好,增效比率为1.32,实际抑菌率达到67.61%。盆栽试验结果表明,V_(40%菌核净)∶V_(Cas02)=7∶3时对赤星病的防效最好,防效达到74.12%,高于单剂处理。因此,在生产中建议将4.86μg/mL 40%菌核净和4.6×10^(7)cfu/mL解淀粉芽孢杆菌以7∶3比例混匀复配应用于烟草赤星病防治。

解淀粉芽孢杆菌GSBa-1对佛手香橼多酚合成和苯丙烷代谢的影响

为探讨解淀粉芽孢杆菌GSBa-1(Bacillus amyloliquefaciens,GSBa-1)对在常温贮藏环境条件下佛手贮藏品质、多酚合成和苯丙烷代谢的影响,采用浓度为1×10^(8)CFU/mL的解淀粉芽孢杆菌GSBa-1浸泡处理佛手香橼,在常温贮藏环境观察测定果实的总可溶性固形物、可滴定酸、乙烯释放量、呼吸强度、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力、H2O2含量、多酚含量和苯丙烷代谢途径相关酶活力指标。结果表明:解淀粉芽孢杆菌GSBa-1处理可降低佛手的乙烯释放量和呼吸强度,抑制佛手果皮的转色和软化,有效诱导果实中苯丙烷代谢途径中苯丙氨酸解氨酶和肉桂酸-4-羟化酶活性的提高,并快速促进没食子酸和咖啡酸为代表的酚酸类多酚合成,诱导橙皮苷、圣草次苷、地奥司明等黄酮、黄烷醇类多酚的后续积累,增加果实总酚和总黄酮的含量,提高果实中的DPPH自由基清除能力和H_(2)O_(2)含量,增强了果实的抗性。结论:解淀粉芽孢杆菌GSBa-1处理能够通过激活佛手中苯丙烷代谢途径,刺激多酚合成累积,从而延缓佛手的后熟衰老,提升贮藏品质。

解淀粉芽孢杆菌BA-2原生质体的制备及纤维素酶高产突变菌株筛选

目的确认解淀粉芽孢杆菌BA-2(Bacillus amyloliquefaciens BA-2)原生质体制备的最佳条件,并对其菌株进行复合诱变筛选获得耐高温性状产纤维素酶菌株。方法通过探究菌龄、溶菌酶浓度、酶解时间、酶解温度、渗透压稳定剂的pH、再生培养基类型和培养方式等考察原生质体制备与再生条件的影响因素,确定其最优条件。并用紫外线对原生质体进行诱变,获得的再生突变菌株作为出发菌株进行后续诱变处理,采用化学诱变剂硫酸二乙酯处理菌株,设置培养温度梯度筛选菌株。结果解淀粉芽孢杆菌BA-2原生质体制备的最优条件为菌龄8 h,溶菌酶质量浓度1.5 mg/mL,酶解时间65 min,酶解温度37℃,渗透压稳定剂pH 6.5。在此条件下,解淀粉芽孢杆菌原生质体的形成率为98.85%±0.26%,再生率为57.39%±0.76%。经过复合诱变获得突变菌株BA-DES4在培养温度55℃下酶活达到(76.58±1.19)U/mL,滤纸酶活较出发菌株BA-2提高24.5%。结论本研究获得了解淀粉芽孢杆菌BA-2原生质体制备的最佳条件,并通过复合诱变筛选获得耐高温性状产纤维素酶菌株BA-DES4,该菌株稳定性强、适应性好,具有开发成为工业化生产纤维素酶的微生物潜力,突变菌株产酶条件有待进一步研究,以满足于工业化生产的需求。