海带酶解和菌解工艺优化及其降解产物对菜心抗逆性的影响

【目的】海藻(海带)降解物对作物具有抗逆促生作用,研究海带菌解和酶解的最佳工艺条件,并比较两个工艺生产的降解产物对菜心的抗逆效果。【方法】采用单因素和正交试验,探究不同的底物浓度、接种量、溶液pH、降解温度分别对微泡菌Microbulbifer sp.SH-1和海藻酸裂解酶AlgSH7制备海藻降解产物的影响。同时,借助光学显微镜,研究SH-1菌和AlgSH7酶降解过程中海带细胞形态变化。并在此基础上,利用盆栽试验,研究海带菌解产物、酶解产物对菜心非生物胁迫抗性的影响。【结果】海藻酸裂解酶AlgSH7降解海带的最佳工艺条件是底物浓度2%,酶添加量6%,降解体系初始pH 8.5,温度44℃;SH-1菌株降解海带的最佳工艺条件是底物浓度2.5%,接种量1.5%,降解体系初始pH 7.5,温度32℃。与菌解产物相比,酶解产物中海藻酸、总糖、还原糖含量分别提高141.8%、57.6%、150.5%,而褐藻多酚、甘露醇、甜菜碱含量分别下降35.3%、60.6%、62.6%,但菌解工艺的产率比酶解工艺高9.3%。细胞形态观察结果表明,海带原始细胞排列紧密,形状规则饱满,随菌解或酶解时间的延长,海带细胞可视面积变小,细胞之间的间距增大。降解24 h时,酶解海带细胞可视面积仅为菌解的77.2%。在盆栽试验中,中度干旱条件下(土壤相对含水量50%),酶解液灌根处理的菜心生物量比菌解液处理提高13.7%;酶解液配施水溶肥(NPK,N:P_(2)O_(5):K_(2)O=110:50:60)处理的菜心生物量比菌解液配施NPK处理明显提高10.6%。淹水条件下(淹水层深度2 cm),酶解液处理的菜心生物量比菌解液处理降低7.1%,但均显著高于对照处理;酶解液配施NPK处理的菜心生物量比菌解液配施NPK处理提高5.6%。盐胁迫条件下(土壤中NaCl含量24 g/kg),海带酶解液处理的菜心生物量比菌解液处理有增加趋势,但增加不显著。【结论】海带酶解产物中海藻酸、总糖、还原糖含量高于菌解产物,而褐藻多酚、甘露醇、甜菜碱含量低于菌解产物。菌解海带的产率高于酶解海带的产率。逆境胁迫条件下,海带酶解液配施NPK处理的菜心生物量高于菌解液配施NPK处理,海带酶解液对农作物抗逆促生作用优于菌解产物。