响应面法优化γ-聚谷氨酸发酵条件

目的优化菌株Bacillus subtilis S18产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的发酵条件,提高发酵水平。方法用Plackett-Burman(PB)设计对影响γ-PGA发酵的8个因素进行效应评价,最陡爬坡法选取逼近最佳响应面区域的发酵条件,通过中心组合实验法及响应面分析,确定最优发酵条件,并验证实验模型。结果 PB设计筛选出3个对γ-PGA发酵有显著影响的因素:谷氨酸钠、酵母粉和MgSO4,用最陡爬坡法确定中心水平后,中心组合实验法分析出其最佳浓度分别为谷氨酸钠76.92 g/L、酵母粉27.20 g/L、MgSO4 0.26 g/L,优化后γ-PGA水平提高到56.9 g/L。结论在优化培养条件下,γ-PGA的水平比优化前提高了93.5%。

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)S9对植物病原真菌的溶菌作用

本研究共分离了976株细菌分离物,发现来自甘蔗根围的1株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)S9对立枯丝核菌(Rhizoctoniasolani)、终极腐霉(Pythium ultimum)和西瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.nivewm)在PDA平板的对峙培养过程中不形成抑菌圈,但4d后可使上述植物病原真菌的菌丝溶解。扫描电镜观察发现S9菌株在待测的立枯丝核菌表面形成了溶菌斑。S9菌株对立枯丝核菌的作用过程是通过吸附在病原真菌的菌丝上,并随菌丝生长而生长,而后产生溶菌物质消解菌丝体。液体共培养测定也证明了S9菌株具有上述作用。本研究还发现,S9菌株对植物病原真菌的拮抗真菌绿色木霉(Trichoderma viride)、鲜红毛壳菌(Chaetomium cupreum)和球毛壳菌(Chaetomium globosum)的生长没有影响。盆栽试验证明了S9菌株可有效地控制立枯丝核菌(R.solani)引起的番茄苗期病害。S9菌株与其它拮抗真菌混合具有促进防治植物病原真菌引起的植物病害的潜力。

通过透明颤菌血红蛋白基因表达提高γ-聚谷氨酸的生物合成

γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的微生物合成是高消耗氧的生物过程,采取基因工程手段改造γ-PGA生产菌株Bacillus subtilis NX-2,以提高细胞利用氧的能力。利用重叠PCR方法将P43强启动子与透明颤菌血红蛋白(VHb)基因vgb拼接,插入大肠杆菌-枯草芽胞杆菌穿梭质粒p MA5上,得到重组质粒p MA5-P43-vgb,并将其转化至B.subtilis NX-2中,从而获得重组菌B.subtilis NX-2(vgb+)。经SDS-PAGE分析和CO差光谱法证明VHb能在γ-PGA生产菌株中成功表达,且具有生理活性,大小约为1.6×104。在7.5 L发酵罐上对重组菌B.subtilis NX-2(vgb+)进行发酵性能考察,结果显示:重组菌比出发菌的生物量提高了41.2%,γ-PGA的产量提高了7.5%,传代多次表明重组菌具有良好的发酵稳定性。该研究为γ-PGA的进一步工业化生产奠定了基础。

枯草芽孢杆菌HAB-8菌株分离筛选鉴定及抑菌机理初步研究

对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)菌株HAB-8的生物学特性及抑菌机理进行了初步研究。经形态学、生理生化特征及16SrDNA技术鉴定HAB-8菌株,应用对峙法测定了抑菌效果,对其在不同营养条件的适应性、耐盐性等进行了测定,运用光学显微镜和扫描电镜对其抑菌机理进行探究。结果表明:经形态学、生理生化特征及16srDNA技术鉴定HAB-8为B.subtilis;HAB-8菌株在6种培养基上形成的菌落,在形态上存在明显差别,直径从16.25～22.50 mm;HAB-8可在0～20%NaCl浓度的条件下生长;PDA平板对峙培养,发现HAB-8菌株,对芒果炭疽病菌等18株植物病原真菌的抑菌活性有较大差异,平均抑制率为58.52%;光学显微镜观察,抑菌带边缘的菌丝,均出现了不同程度的形态变化,菌丝扭曲变形,中部或顶端膨大变粗;孢子变形等;扫描电镜下,观察到细菌与菌丝直接接触,引起菌丝及孢子的畸形。说明拮抗细菌可能除了通过分泌活性物质来进行拮抗之外,还可能通过直接作用来抑制植物病原真菌的生长。