新突破——具强杀线虫活性的芽孢杆菌及其代谢物被发现

植物根结线虫病是一类全球性病害，每年因根结线虫导致的经济损失达到1700亿美元。芽孢杆菌是根结线虫病最普遍和最多样化的生物资源之一，它能够产生许多具有杀线虫活性的次生代谢物，直接杀灭线虫。

近期，蓬勃生物研发中心在微生物杀线领域又有新斩获。

研发中心和山东农业大学刘峰教授团队对一株具有强杀线活性的芽孢杆菌及其代谢产物进行了研究，并在核心期刊发表了题为《具有杀线虫活性的郭霍氏芽孢杆菌发酵条件优化及稳定性评价》的文章。

这株具有强杀线虫活性的芽孢杆菌——郭霍氏芽孢杆菌(B. kochii) DDWB 菌株，分离自山东省泰安市岱岳区 大汶口镇东大吴村（117°8′21ʺE，35°59′7ʺN）常年发生根结线虫病的土壤中。

蓬勃生物和刘峰教授团队的联合研究优化了DDWB菌株的发酵条件，并对发酵液中活性物质的稳定性进行了多因素评价，使得菌株可以快速扩繁并长期稳定保持对根结线虫的抑制活性。

论文要点如下，文末附全文链接地址！

01

DDWB菌株对根结线虫的致死作用

DDWB菌株发酵液上清处理线虫12 h，显微镜下观察发现根结线虫二龄幼虫呈僵直状态，挑针触动虫体不动(图1)。说明DDWB菌株发酵液上清对根结线虫二龄幼虫具有致死作用。

图 1 DDWB 菌株发酵液上清对根结线虫二龄幼虫的致死作用

02

培养基成分优化

通过单因素法进行筛选，当添加蔗糖作为培养基的碳源时，DDWB菌株发酵液上清对根结线虫抑制活性最高，线虫的校正死亡率为89.53%(图2A)；添加酵母提取物作为氮源时，DDWB菌株发酵液上清对根结线虫抑制活性最高，线虫的校正死亡率为85.16% (图2B)；添加氯化钾作为无机盐时，DDWB菌株发酵液上清对根结线虫抑制活性最高，线虫的校正死亡率为86.51% (图2C)。

图 2 不同碳源、氮源、无机盐对 DDWB 菌株发酵的影响

利用单因素法进行蔗糖添加量的优化，蔗糖为2.0%时，DDWB菌株发酵液上清对根结线虫抑制活性最高，线虫的校正死亡率为90.34%；对酵母提取物添加量的优化结果如图3B所示，酵母提取物为1.0%时，发酵液上清对根结线虫抑制活性最高，校正死亡率为83.09%；优化得到的无机盐KCl添加量为4.0%时，DDWB菌株发酵液上清对根结线虫抑制活性最高，线虫的校正死亡率为93.23% (图3C)。

图3 不同添加量的培养基对DDWB菌株发酵的影响

03

发酵培养基的最佳组合

运用SPSS数据处理软件，以蔗糖、酵母提取物、KCl为试验因素，设计L9(34)的正交试验，极差分析结果表明，3个因素对发酵液抑制线虫活性的影响为酵母提取物>蔗糖>氯化钾；说明酵母提取物对发酵液中活性物质的产生影响较大，氮源对于DDWB菌株发酵有较大影响。根据各个处理组的结果可知，DDWB菌株发酵培养基的最佳组合为酵母提取物1.0%、蔗糖2.0%、氯化钾2.0%。

04

发酵参数优化

进行发酵参数优化，细化DDWB菌株的发酵条件，试验发现，pH值8.0、装液量150 mL/250 mL、发酵时间48h、接种量8%、转速160 r/min、发酵温度31 ℃时DDWB菌株的发酵状况最优。

图4 各发酵参数对DDWB菌株发酵的影响

05

发酵液稳定性测定

DDWB菌株发酵液不耐酸碱，对高温和低温均不敏感，短时间的紫外光照射对其活性物质稳定性的影响不大，但是长时间照射后活性物质开始分解，因此实际应用中应尽量避光保存。DDWB菌株遗传稳定，转接多代后杀线虫活性并未降低，因此具有深入开发潜力。其在4 ℃可以储存较长时间，因此实际生产应用中为保持其杀线虫活性，应低温保存。

综上所述，通过对DDWB菌株培养基和发酵条件的优化，提高了菌株生产效率同时提升了菌株的发酵潜力，为菌株产业化生产提供了重要价值。对发酵液稳定性的测定可以对活性物质的性质做出简单的分析，为实际应用生产提供数据支持。

论文链接

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLAST&filename=WSWT20220309001&uniplatform=NZKPT&v=OUd6pkyNl_nVzIQW1CgF7LHgjyy61Mq8QGJD4juEy4W_GV5HcV5y_zx8JgET1EXL

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编辑：连雅赛