生防枯草芽孢杆菌SQR9固体发酵生产生物有机肥的工艺优化

枯草芽孢杆菌SQR9是一株广谱性的拮抗菌,为促进农业废弃物的资源化利用以及植物土传病害的生物防治,分别以氨基酸有机肥、牛粪堆肥、猪粪堆肥、中药渣堆肥为原料,研究利用SQR9进行二次固体发酵生产微生物有机肥的最佳工艺条件及其原料最佳配比.结果表明,SQR9固体发酵的最佳参数为:发酵最佳原料为中药渣堆肥,接种量10%(φ/mL g-1),麸皮添加量15%,初始含水量65%,发酵温度37℃,翻抛次数1次/24 h,在此发酵条件下,SQR9菌株的活菌总量可达到1.20×1011CFU g-1.中药渣堆肥︰牛粪堆肥︰猪粪堆肥︰氨基酸有机肥的最佳配比为为40︰6︰0︰8,在此原料配比和最佳发酵条件下,SQR9活菌总量可达1.97×1010CFU g-1.因此,用农业废弃物采用合适的工艺条件可以生产出高质量的生物有机肥.     

接种异常毕赤酵母对干玉米秸秆与废弃白菜混贮品质的动态影响及微生物群落结构分析

为提升干玉米秸秆与废弃白菜的混贮品质,研究接种异常毕赤酵母(Pichia anomala)对干玉米秸秆与废弃白菜混贮发酵品质的动态影响.试验设置无添加剂对照组(ME)和微生物处理组(PA),连续恒温贮存发酵170 d,间隔一定时间分析感官质量、有机组分和发酵品质,并利用高通量测序技术考察发酵过程中细菌群落的动态变化.结果显示:与ME组相比,贮存170 d期间PA组中的干物质、粗蛋白、可溶性碳水化合物和乳酸含量显著增加(P 0.05),p H值、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量显著降低(P 0.05),乳酸/乙酸和乳酸/总有机酸比值得到优化.细菌群落结构显示:PA组中门水平优势菌为厚壁菌(Firmicutes)和变形菌(Proteobacteria),属水平优势菌为乳杆菌(Lactobacillus)和类乳杆菌(Paralactobacillu).接种异常毕赤酵母能使肠杆菌(Enterobacter)、假单胞菌(Pseudomonas)和黄杆菌(Flavobacterium)等腐败菌的相对丰度逐步降低,130 d时肠杆菌消失,有益乳酸菌的总丰度始终保持在50%以上.本研究表明接种异常毕赤酵母能改善干玉米秸秆与白菜的混贮发酵品质,使干秸秆能保质贮存近半年时间,结果可为其资源化利用提供原料保障.(图5表5参38)     

基于木质素生物降解的堆肥化接种剂开发

选取由农林废物堆肥中筛选出的木质素降解优势土著微生物枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、黑曲霉(Aspergillus niger)、简青霉(Penicillium simplicissim)、栗褐链霉菌(Streptomyces badius),依据PLFA-PLS定量分析所得堆肥化2次发酵期有效的木质素降解微生物群落组成比例混合接种至稻草基质发酵瓶中,做1组L9(34)正交试验以优化混合比例,期望开发1种基于木质素降解的高效堆肥化接种剂.试验结果表明:混合菌剂具有较强的木质素降解能力,其对木质素的降解是木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶、纤维素酶和半纤维素酶共同作用的结果;当按照个数比细菌∶放线菌∶真菌为85∶5∶ 10,枯草芽孢杆菌∶铜绿假单孢菌为55∶25,黑曲霉∶简青霉为2∶1配比时,木质素、纤维素、半纤维素降解率最高,分别达到22.13%,48.97%和55.93%;在不灭菌前提下,按此配比接入菌剂,其木质素、纤维素、半纤维素降解率分别比不接菌剂发酵稻草提高19.16,38.25和46.30百分点.     

产碱性果胶酶的枯草芽孢杆菌ZGL14原生质体制备与再生条件

原生质体融合技术是一种重要的微生物育种方法.以能产碱性果胶酶的枯草芽孢杆菌ZGL14为出发菌株,探讨影响其原生质体制备和再生的主要因素.通过研究菌龄、溶菌酶浓度、酶解时间、酶解温度、渗透压稳定剂的p H值、再生培养基类型和培养方式等对枯草芽孢杆菌ZGL14原生质体制备与再生的影响,确定其最优化条件.结果显示:枯草芽孢杆菌ZGL14原生质体制备的最优条件为菌龄9 h,溶菌酶浓度0.2 mg/m L,酶解时间10 min,酶解温度32℃,渗透压稳定剂的p H值7.0.在此条件下,枯草芽孢杆菌ZGL14原生质体的形成率为98%,再生率达30%.枯草芽孢杆菌ZGL14原生质体再生培养基以琥珀酸钠作为渗透压稳定剂并结合Ca~(2+)再生效果较好,再生方式以单层培养较好.本研究获得了枯草芽孢杆菌ZGL14原生质体制备和再生的最佳条件,可为实现其融合育种提供技术支持.     

气相色谱及气相色谱-质谱联用研究窖泥微生物

通过传统分离方法从浓香型白酒窖泥中筛选出5株芽孢杆菌,经气相色谱结合MIDI-Sherlock系统分析,分别为地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、泛酸枝芽孢杆菌、萎缩芽孢杆菌.采用固相萃取技术结合GC-MS技术分析其发酵产物,发现5株菌产风味物质能力都较强且种类丰富,主要有醇类、酮类等化合物,其中3-羟基-2-丁酮(乙偶姻)含量较高,而其代谢产物中的醇类、酮类及愈创木酚等物质对白酒风味的形成起着助香的作用.     

添加乙酸对干玉米秸秆与白菜废弃物混贮品质的影响

为促进干秸秆的跨季节贮存及尾菜资源化利用,利用青贮原理将干玉米秸秆与白菜废弃物进行混合贮存发酵,探讨不同添加量乙酸对二者混贮发酵品质的影响,并通过Miseq高通量测序技术解析发酵过程中的微生物多样性.设置ME组(无乙酸添加)为对照组,AA组(添加量0.3%)和AB组(添加量0.6%)为2个乙酸处理组,18±1℃恒温密闭混贮60 d,间隔30 d分析其化学组分、发酵品质及微生物多样性.结果表明,AA组贮存60 d时的干物质、可溶性碳水化合物和粗蛋白含量均显著高于ME组,酸性洗涤纤维和酸性洗涤木质素含量显著下降,半纤维素、纤维素和综纤维素含量显著增加. AB组在30 d和60 d时pH均显著低于ME组,乳酸含量在30 d时显著增加,60 d时显著降低.AA组和AB组中乳酸/乙酸、乳酸/总有机酸及氨氮/总氮值均低于ME组.混贮发酵期间ME组、AA组和AB组的门水平细菌主要为Proteobacteria和Firmicutes,属水平细菌包括Lactobacillus、Paralactobacillus、Enterobacter、Pediococcus、Flavobacterium、Chryseobacterium、Pedobacter、Sphingomonadaceae、Erwinia等,其中Lactobacillus、Paralactobacillus和Enterobacter为优势菌.与ME组相比,AA组和AB组中腐败菌Enterobacter丰度呈下降趋势;2个乙酸处理组的总乳酸菌丰度高于ME组,但乳酸菌多样性较ME组有所减少,主要包括Lactobacillus、Paralactobacillus和Pediococcus等乳酸菌属.总之,干玉米秸秆与白菜废弃物能以适宜比例混贮60 d不变质,尽管添加乙酸后的乳酸发酵强度有所抑制,但低剂量乙酸更有助于保存干物质、可溶性碳水化合物、粗蛋白、综纤维素等有机组分,建议乙酸添加量为0.3%.     

微生物对土壤和沉积物吸附多环芳烃动力学的影响

以枯草芽孢杆菌为接种微生物,研究微生物对沉积物和湿地土壤吸附菲和苯并[a]芘(BaP)吸附动力学的影响.结果表明:枯草芽孢杆菌对菲与BaP都可进行生物降解,对菲的利用率明显要大于BaP;接种微生物的土壤与沉积物对菲和BaP的吸附动力曲线与仅有微生物吸附的结果相近似,表明多环芳烃的降低主要是由于微生物的利用造成的;接种微生物后沉积物与土壤对菲的吸附量明显增大,而对BaP的吸附却降低.     

耐高温α-淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中的高效表达

高温α-淀粉酶是发酵行业用量最大的酶类,为了实现高温α-淀粉酶基因的高效表达,本研究比较了不同启动子对地衣芽孢杆菌的耐高温α-淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中表达的影响.分别用强启动子P43和地衣芽孢杆菌的耐高温α-淀粉酶基因自身启动子构建了表达载体pP43NMK-amy和pUBCl9-amy,并在枯草芽孢杆菌BacillussubtilislA752S中进行表达.结果表明,与地衣芽孢杆菌的耐高温α-淀粉酶基闪自身启动子相比,采用P43启动子的耐高温α-淀粉酶其表达水平提高了8.9倍.而且在枯草芽孢杆菌B.subtilislA752S中分泌表达的α-淀粉酶仍具有耐高温的特性,酶反应的最适温度为90℃,表明酶的热稳定性南蛋白质本身的氨基酸序列决定的.     

蓝藻发酵生产微生物农药的影响因素研究

采用摇瓶发酵试验探讨了蓝藻为原料制备苏云金杆菌生物杀虫剂的可行性,并考察了不同培养条件（蓝藻含固率、种龄、接种量、初始pH、摇床转速、发酵温度）对苏云金杆菌生长增殖、产孢与产毒效果的影响。研究结果表明,无需任何预处理工序,Btk 130菌株能在蓝藻为唯一原料的培养基中正常生长发育,并且产孢产毒。发酵48 h后,芽孢产率达到86.7%,远高于常规培养基;生物毒效为282 IU.mL-1,与常规培养基相当。培养条件优化结果表明,在蓝藻含固率为2%、初始pH为7.0、接种物种龄为9 h、接种量为2%、培养温度为30℃、摇瓶转速为200 r.min-1的条件下培养48 h,Btk 130可达到较好的发酵效果,活菌数及抗热芽孢数可达7.32 CFU.mL-1和6.38 CFU.mL-1,生物毒效为528 IU.mL-1。该研究不仅为蓝藻提供了高附加值的处置新途径,而且可显著降低生物杀虫剂的生产成本,具有广阔的应用前景。     

氮源对枯草芽孢杆菌WSHDZ-01合成过氧化氢酶的影响

为提高枯草芽孢杆菌WSHDZ-01合成过氧化氢酶的水平,尝试了不同种类氮源的添加.结果表明,硝酸钠(NaNO3)为适宜氮源,虽然生物量仅1.25 g/L,但过氧化氢酶活力最高可达3 200 U/mL.在添加NaNO,的基础上,研究了添加其它氮源麦芽汁、酵母膏、玉米浆对提高wsHDz.0l生物量的影响,发现适宜浓度的麦芽汁不仅可以提高生物量,并且能够缩短发酵周期.经进一步优化,在3 L发酵罐中,WSHDZ-01生物量提高到6 g/L,过氧化氢酶活力达到11 000 U/mL,与优化前相比,发酵周期缩短了近60%,生产强度提高了3倍.     

纤维素酶对干玉米秸秆/白菜废弃物混贮品质的影响及细菌群落解析

为实现干秸秆的跨季节保质贮存,并改善其湿法贮存品质,研究纤维素酶添加量对干玉米秸秆(DMS)与白菜废弃物(CW)混贮发酵品质的影响,解析贮存过程中细菌菌群的动态演替规律.设置对照组(ME,无酶添加)、低剂量组(CA,添加量0.1%)和高剂量组(CB,添加量0.3%),18±1℃恒温密闭贮存170 d,间隔一定时间分析有机组分含量和发酵品质,并利用Miseq高通量测序技术研究细菌多样性的动态变化.结果表明,与ME组相比,CA组和CB组在贮存170 d期间的可溶性碳水化合物含量显著升高,酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、纤维素、综纤维素含量及p H值均显著下降;30-60 d期间CA组和CB组的氨氮/总氮值显著下降,90 d后有升高趋势.贮存170 d期间CA组和CB组中乳酸含量显著增加,乳酸/乙酸比值和乳酸/总有机酸比值得到优化,提高了乳酸发酵程度,改善了发酵品质.细菌群落分析显示,DMS与CW两种废弃物原料有乳酸菌互补性,有利于混贮发酵反应快速启动;加入纤维素酶后的CA组和CB组中门水平优势菌Firmicutes和Proteobacteria及属水平优势菌Paralactobacillus和Lactobacillus相对丰度提高,Enterobacter等腐败细菌于130 d时消失,有益乳酸菌的总丰度始终保持50%以上(除90d的CA组).总之,干玉米秸秆和白菜废弃物密闭混贮能确保干秸秆贮存近半年不变质,添加纤维素酶效果更佳,结合酶成本等因素,生产实践中推荐添加量为0.1%(原料鲜重的0.1%).     

两株球形赖氨酸芽孢杆菌对巨桉幼苗生长及光合特性的影响

为了解两株具有较好溶磷效果的球形赖氨酸芽孢杆菌(YP17和P19)对巨桉幼苗生长及光合特性的影响,通过盆栽试验分别测定单菌、混菌及与有机肥配施等不同处理下的巨桉幼苗株高、地径生物量、根冠比、净光合速率(Pn)和叶绿素含量.结果表明:与空白对照(CK)相比,除单独接种YP17处理的叶绿素含量略低于CK外,其它施菌处理均可显著促进巨桉幼苗生长,并提高净光合速率和叶绿素含量,其中,植株株高、地径、生物量、Pn、叶绿素含量较CK增长了6.5%-65.9%、18.2%-75.1%、6.3%-174.7%、57.1%-123.5%、14.7%-196.5%;单独接种P19会降低幼苗根冠比,而单独接种YP17则会促进幼苗根系生长;两株菌单施效果均显著优于混施;与施有机肥对照比较,P19与有机肥的共施效果优于单施有机肥,YP17与有机肥的共施效果劣于单施有机肥,但其效果均较单菌处理差.本研究表明,YP17和P19在促进巨桉幼苗生长方面具有较高潜力,且P19的接种效果优于YP17.     

两株芽孢杆菌降解羽毛比较及抗氧化肽分离

枯草芽孢杆菌UMU4和短小芽孢杆菌SCU11是四川省分子生物学及生物技术重点实验室分离的野生菌株经诱变获得的胞外蛋白酶高产菌株,其分泌的蛋白酶在蛋白废弃物处理方面具有良好的应用前景.为了从这两株芽孢杆菌中筛选出高效利用羽毛的最优菌株,将UMU4和SCU11分别接种到羽毛培养基中并持续发酵6 d,通过每天测试羽毛降解率、可溶性多肽含量、氨基酸含量、蛋白酶活及抗氧化活性等指标来评价这两株菌对羽毛的降解能力.结果发现SCU11能更高效地利用羽毛,其羽毛降解率是UMU4的1.2倍,第5天时约有65%的羽毛转化为可溶性肽和氨基酸;SCU11发酵液的ABTS自由基清除率和还原力均在第3天达到最大值,且显著高于UMU4羽毛发酵液的抗氧化活性;SCU11在第5天所产角蛋白酶和碱性蛋白酶的活性分别是UMU4的1.6和1.2倍.在此基础上,将来自于SCU11的羽毛降解产物经HCl沉淀和疏水层析获得了4个抗氧化肽组分,其中组分F3的抗氧化活性最高.本研究表明芽孢杆菌SCU11较之UMU4具有更高的产酶活性及更强的羽毛降解能力,结果可为家禽羽毛的资源化应用奠定基础.     

用啤酒糟酶解液培养酵母菌产麦角固醇的研究

以麦角固醇质量分数达３％以上的酵母菌株Ｙｓ－５和Ｙｓ－１６为培养菌，进行了用啤酒糟酶解液代替糖蜜培养基发酵生产麦角固醇的实验．结果表明，在最适条件下，添加少量自溶性酵母，酵母菌的麦角固醇产率可提高２０％左右．     

喹诺酮类与磺胺类药物对枯草芽孢杆菌与大肠杆菌的联合毒性及其机制初探

以枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis 168)与大肠杆菌(Escherichia coli K12 MG-1655)为实验材料,以3种喹诺酮类药物及典型磺胺类药物为研究对象,分别测定了喹诺酮类药物与磺胺类药物对枯草芽孢杆菌与大肠杆菌的单一毒性及两类药物的联合效应,并对其毒性机制进行初步探讨.研究结果表示,磺胺类药物与喹诺酮类药物对枯草芽孢杆菌的毒性比对大肠杆菌的毒性小,可能是因为枯草芽孢杆菌的细胞壁较厚且富含肽聚糖,导致磺胺类药物与喹诺酮类药物较难进入枯草芽孢杆菌,毒性较低;同时大部分磺胺类药物与枯草芽孢杆菌的靶蛋白的结合能力低于其与大肠杆菌的靶蛋白的结合能力也是磺胺类药物对枯草芽孢杆菌的毒性比对大肠杆菌的毒性小的另一原因.喹诺酮类药物与磺胺类药物对枯草芽孢杆菌的联合效应表现为拮抗,而对大肠杆菌的联合效应则表现为相加.这两类药物有不同的联合效应,可能是由于枯草芽孢杆菌能够在磺胺类药物的作用下产生芽孢这一抗逆性构造,减弱喹诺酮类药物的杀菌作用.     

枯草芽孢杆菌H110对苹果梨采后青霉病和黑斑病的抑制效果

将具有广谱拮抗作用的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)H110作为生防菌株,研究了该菌的培养液、滤液、菌悬液及蛋白粗提液对苹果梨(Pyrus bretschneideri Rehd.)青霉病(Penicillium expansum Link)和黑斑病(Alternaria alternate)的抑制效果.H110的蛋白粗提液的抑制作用最好,青霉病和黑斑病的发病率分别比对照低92.7%和86.6%,病斑直径也显著小于对照;其次为菌培养液和菌悬液,滤液的抑制效果相对较差,但4种处理均显著好于对照.4种处理对病原菌孢子萌发的抑制效果与in vivo试验的效果一致.实验结果表明,枯草芽孢杆菌通过产生抗菌蛋白和竞争作用抑制病原菌生长.图1表2参17     

利用味精废水培养枯草芽孢杆菌产γ-聚谷氨酸及初步表征

味精废水是一种高浓度有机废水,具有酸性强、高COD、高BOD、高硫酸根、高菌体含量和低温等特点,其中含有大量的L-谷氨酸、还原糖与氨氮,如果任其排放不仅浪费了宝贵资源,而且会造成严重的环境污染。实验利用味精废水作为培养基,培养枯草芽孢杆菌168得到产物γ-聚谷氨酸,对于探索味精废水的资源化利用途径和降低微生物法合成γ-聚谷氨酸的生产成本具有积极意义。单因素实验研究了培养条件对枯草芽孢杆菌168生长和γ-聚谷氨酸产量的影响,结果表明,味精废水浓度、初始pH、接种量和培养时间对枯草芽孢杆菌168生长和γ-PGA产量具有重要的影响。通过Box-Behnken响应面法进一步优化了枯草芽孢杆菌168的培养条件,优化后的培养条件为:味精废水稀释倍数3.88,培养初始pH 5.84,50 mL味精废水接种量10.55 mL,在37℃、180 r·min~(-1)条件下培养48 h,γ-聚谷氨酸的产量达到(53.51±0.92) g?L~(-1)。茚三酮比色法确定粗产品中γ-聚谷氨酸含量为78.24%(质量分数)。紫外扫描光谱分析显示检测样品中氨基和羧基的特点符合γ-PGA标准图谱特征,γ-聚谷氨酸的聚合键与蛋白质的肽键结构有明显区别,γ-聚谷氨酸是由γ-酰胺键聚合而成。傅立叶红外光谱和核磁共振分析显示,样品中含有酰胺基、羧基、羰基-CH、-CH_2等基团。对紫外光谱、红外光谱和核磁共振结果进行综合分析,可以初步确定样品中存在酰胺键连接的多聚体结构,即γ-聚谷氨酸的结构。研究结果显示,利用味精废水培养枯草芽孢杆菌168得到产物γ-聚谷氨酸在技术上是可行的,为味精废水资源化利用探索出一条可能的途径,且具有降低微生物法合成γ-聚谷氨酸成本的潜力。     

一种新型抗性质粒的构建及其在核黄素生产菌中的运用

枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis RF1是课题组前期通过基因工程改造得到的一株核黄素高产菌,为了进一步提高核黄素的产量,需要对该菌株进行进一步的基因工程改造.本研究首先将编码的链丝菌素乙酰基转移酶基因sat克隆到p MA5质粒上,构建具有诺瓦丝菌素Norseothricin(NTC)抗性的重组质粒p MA5-sat,实验证实该重组质粒能够用于B.subtilis RF1的抗性筛选.随后将核黄素合成相关的关键酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶编码基因zwf克隆到重组质粒p MA5-sat上,获得重组质粒p MA5-sat-zwf,并成功构建重组菌B.subtilis RF1/p MA5-sat-zwf.结果显示,重组菌胞内葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活力比原始菌提高了近50倍,说明葡萄糖-6-磷酸脱氢酶在重组菌中成功过量表达;根据发酵特性分析,重组菌B.subtilis RF1/p MA5-sat-zwf最终核黄素产量达到12.01 g/L,比原始菌B.subtilis RF1提高了30.3%.综上,本研究构建的新型抗性质粒能够成功运用于核黄素生产菌枯草芽孢杆菌的基因工程改造.     

绿色荧光蛋白基因标记内生枯草芽孢杆菌

用枯草芽孢杆菌168菌株rpsD基因的启动子替换质粒pGFP4412中蜡状芽孢杆菌4412启动子,从而构建了能在枯草芽孢杆菌中表达绿色荧光蛋白基因gfpmut3a的载体pS4GFP,将其导入具有内生、防病、促生作用的野生型枯草芽孢杆菌BS-2菌株中,筛选获得遗传稳定性好且具有良好发光表型的标记菌株BS-2-gfp.该标记菌株在小白菜体内的定殖研究结果表明,该菌株能够在小白菜根际及根、茎、叶内定殖和传导,接菌50d后仍能在其体内分离到标记菌株.图5参17     

微生物淋滤法去除城市污泥中重金属的效果

以广州市城市污泥作为培养介质,利用以硫代硫酸钠作为生长基质进行生命活动的氧化亚铁硫杆菌(T.f]和氧化硫硫杆菌(T.t)来淋滤去除污泥中的重金属,研究了不同底物含量及不同驯化污泥接菌量对重金属去除效果的影响.结果表明,在无驯化污泥接种的条件下,最佳基质投配率为10 g·L-1;驯化污泥接种培养可以缩短污泥的酸化周期,并且在相同投配比条件下,接种培养较不接种培养的去除效果明显提高.驯化污泥接种量为10%、投配比为7 g·L-1时,污泥中主要超标元素Cu、Zn、Cd和Ni的去除率分别达到67.2%,88.9%,82.4%,和68.4%.同时,处理后污泥中的重金属含量可满足污泥农用的国家标准.