易潤(rùn)華 張雅娟 岳蕾娜 黃華鋒 齊希猛
摘要:通過(guò)對(duì)6種培養(yǎng)基進(jìn)行篩選得到海洋拮抗細(xì)菌TC-1在BPDB培養(yǎng)基發(fā)酵的無(wú)菌發(fā)酵液對(duì)香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp. cubense)的抑菌活性最好。在BPDB培養(yǎng)基基礎(chǔ)上,通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化培養(yǎng)基成分及用量,得到最佳配方為馬鈴薯200 g,牛肉膏20 g,葡萄糖20 g,玉米粉7 g、蛋白胨7 g,蒸餾水1 000 mL,pH自然;通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)發(fā)酵條件的裝瓶量、培養(yǎng)溫度、初始pH、發(fā)酵時(shí)間和轉(zhuǎn)速5個(gè)因素進(jìn)行了優(yōu)化,得到最優(yōu)發(fā)酵條件為:裝瓶量20%,培養(yǎng)溫度27℃,初始pH自然,發(fā)酵時(shí)間72 h,搖床轉(zhuǎn)速200 r/min;在最佳培養(yǎng)基和最佳發(fā)酵條件下,TC-1的無(wú)菌發(fā)酵液抑菌圈直徑為24.3 mm,與優(yōu)化前抑菌圈直徑20.7 mm相比,抑菌活性提高了17.4%。
關(guān)鍵詞:海洋細(xì)菌;抑菌活性;香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp. cubense);發(fā)酵條件優(yōu)化
中圖分類號(hào):S436.68+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0439-8114(2012)03-0506-04
Optimization of Fermentation Conditions of Marine-derived Antagonistic Bacterium Strain TC-1 against Fusarium oxysporum f. sp. cubense Race 4 Causing Banana Vascular Wilt
YI Run-hua,ZHANG Ya-juan,YUE Lei-na,HUANG Hua-feng,QI Xi-meng
(Department of Bio-technology, Agriculture College, Guangdong Ocean University,Zhanjiang 524088, Guangdong, China)
Abstract:The antifungal activity of the cell-free fermentation liquid (CFL) from six culture media after strain TC-1 was incubated for 48 h were estimated by using Oxford cup method. The results showed that the diameter of inhibition halos of CFL from BPDB medium were the biggest among the six screened culture media. To increased the antifungal of CFL, the components and dosages of five organic mixtures to be added in the foundational BPDB medium were optimized by orthogonal experiments. The result showed that the optimization medium contained potato 200 g, beef extract 20 g, D-glucose 20 g,corn flour 7 g and peptone 7 g in 1 000 mL deionized water. The L25(56) orthogonal experiments results showed the optimization fermentation condition were as follows, medium quantity 20%,cultivating temperature 27 ℃, initialization pH of the fermentation medium 5 mm, fermentation time 96 h, rotation speed 120 r/min. The average diameter of inhibition halos of CFL from the optimum fermentation condition and culture medium was 24.3 mm; the antifungal activity was increased by 17.4%, compared inhibition zone diameter of 20.7 mm before optimization.
Key words:marine-derived bacterium; antifungal activity; banana vascular wilt; optimization of fermentation conditions
香蕉枯萎病是一種對(duì)香蕉具有毀滅性的病害,是國(guó)內(nèi)外檢疫對(duì)象,該病是由尖孢鐮刀菌[Fusarium oxysporum f. sp. cubense(E. F. Smith) Snyder et Hansen(anamorph)]引起的,該病菌有4個(gè)生理小種,在我國(guó)有1號(hào)和4號(hào)小種,其中以4號(hào)小種的危害性最大[1-5]。本研究對(duì)從廣東湛江特呈島近海岸海泥中分離得到的一株對(duì)香蕉枯萎病菌4號(hào)小種有穩(wěn)定拮抗作用的海洋細(xì)菌TC-1的發(fā)酵培養(yǎng)基和發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化,以期為該菌株作為香蕉枯萎病的生防菌進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
1材料與方法
1.1菌株來(lái)源
拮抗海洋細(xì)菌菌株TC-1為2005年從廣東省湛江市特呈島近海海泥中分離篩選得到的對(duì)香蕉枯萎病菌及其他14種病原微生物有很好拮抗作用的海洋細(xì)菌,初步鑒定為芽孢桿菌(Bacillus spp.)[6]。香蕉枯萎病菌4號(hào)生理小種是從發(fā)病植物組織中分離得到。
1.2無(wú)菌發(fā)酵液的抑菌活性測(cè)定
1)無(wú)菌發(fā)酵液制備:將海洋細(xì)菌TC-1菌種在BPDA培養(yǎng)基(馬鈴薯200 g,牛肉膏20 g,葡萄糖20 g,瓊脂15~18 g,蒸餾水1 000 mL,pH自然)平板上劃線,培養(yǎng)48 h后,挑?。裕茫庇脽o(wú)菌水稀釋得到106~107 CFU/mL的菌液。取菌液按1%接種量接種到各發(fā)酵培養(yǎng)液內(nèi)發(fā)酵,菌液經(jīng)8 000 r/min兩次離心30 min除去菌體,上清液經(jīng)孔徑為0.22 μm的濾膜過(guò)濾除菌后得到無(wú)菌發(fā)酵液,4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>
2)抑菌活性測(cè)定:在PDA培養(yǎng)基上將香蕉枯萎病菌4號(hào)小種培養(yǎng)5~7 d,用無(wú)菌水將孢子洗出,配制成孢子懸浮液(106~107 CFU/mL)。將孢子懸浮液加入40~50 ℃待凝固的培養(yǎng)基內(nèi),充分搖勻使培養(yǎng)基內(nèi)孢子濃度約為103~104 CFU/mL,倒平板(15 mL/皿左右)后用無(wú)菌鑷子將牛津杯輕輕放置于平板上,在杯內(nèi)加入100 μL待測(cè)無(wú)菌發(fā)酵液,無(wú)菌風(fēng)吹干,置于28 ℃培養(yǎng),測(cè)量抑菌圈直徑。
1.3培養(yǎng)基的篩選
待篩選的培養(yǎng)基:BPDB(馬鈴薯200 g,牛肉膏20 g,葡萄糖20 g,蒸餾水1 000 mL,pH自然)、BPY(牛肉膏5 g,酵母膏5 g,葡萄糖5 g,蛋白胨10 g,NaCl 5 g,水1 000 mL,pH 7.2)、IFFI24M(牛肉膏5 g,酵母膏5 g,蛋白胨10 g,葡萄糖10 g,乳糖5 g,NaCl 5 g,水1 000 mL,pH 6.8)、營(yíng)養(yǎng)肉湯(牛肉膏30 g,蛋白胨5 g,水1 000 mL,pH 7.0~7.2)、LB (酵母膏5 g,蛋白胨10 g,NaCl 10 g,水1 000 mL,pH 7.0)和NA液體培養(yǎng)基(牛肉膏3 g,蛋白胨5 g,水1 000 mL,pH 6.6~7.0)。
將在PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)48 h的拮抗菌株TC-1配成懸浮液(106~107 CFU/mL),?。玻埃?μL分別接種于盛有20 mL培養(yǎng)液的50 mL三角瓶中, 29 ℃,200 r/min 振蕩培養(yǎng)24、36、48、60和72 h后,制備無(wú)菌發(fā)酵液,以抑菌圈直徑大小確定最佳培養(yǎng)基。
1.4培養(yǎng)基成分的優(yōu)化
在最佳培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上,按L25(56)正交表進(jìn)行培養(yǎng)基成分優(yōu)化試驗(yàn),通過(guò)抑菌圈直徑確定最優(yōu)培養(yǎng)基成分。設(shè)置3因素5水平試驗(yàn)(表1)。
1.5發(fā)酵條件優(yōu)化
將TC-1接種到1.4優(yōu)化得到的最優(yōu)培養(yǎng)基,按L25(56)正交表進(jìn)行發(fā)酵條件優(yōu)化試驗(yàn),以裝瓶量(A)、培養(yǎng)溫度(B)、初始pH(C),發(fā)酵時(shí)間(D)和轉(zhuǎn)速(E)為試驗(yàn)因素,每因素設(shè)5個(gè)水平(表2)。通過(guò)測(cè)定抑菌圈直徑確定最優(yōu)發(fā)酵條件。
2結(jié)果與分析
2.1培養(yǎng)基的篩選結(jié)果
用6種供篩選的培養(yǎng)基培養(yǎng)TC-1得到的無(wú)菌發(fā)酵液對(duì)香蕉枯萎病菌的抑菌圈直徑如表3。從表3中可看出,除BPDB培養(yǎng)基外,其他5種培養(yǎng)基在24 h時(shí)均無(wú)抑菌活性;36和48 h時(shí)BPDB培養(yǎng)基的抑菌圈直徑分別為21.5 mm和20.7 mm;60 h時(shí)BPDB、BPY和IFFI24M的抑菌圈直徑無(wú)顯著差異,分別為16.7、18.5和18.5 mm;72 h時(shí)抑菌圈直徑最大的是IFFI24M,為19.7 mm;而BPDB與BPY的抑菌圈直徑無(wú)顯著差異,分別為15.7 mm和15.2 mm;TC-1在各培養(yǎng)基中培養(yǎng)36、48、60和72 h后得到的無(wú)菌發(fā)酵液平均抑菌活性最大的是BPDB培養(yǎng)基,其平均抑菌圈直徑為18.8 mm。TC-1在BPDB培養(yǎng)基培養(yǎng)36 h后無(wú)菌發(fā)酵液的抑菌圈直徑明顯大于其他培養(yǎng)基。故以BPDB培養(yǎng)基作為基礎(chǔ)培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)基成分優(yōu)化。
2.2培養(yǎng)基的優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果
從培養(yǎng)基優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果(表4)可以看出,各培養(yǎng)基成分對(duì)無(wú)菌發(fā)酵液抑菌活性均有顯著影響,影響主次排序?yàn)镃、B、A,即培養(yǎng)時(shí)間對(duì)抑菌活性影響最大。從表4得到最佳培養(yǎng)條件組合為A4B3C2。
驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明,培養(yǎng)24 h發(fā)酵液的抑菌圈直徑為19.0 mm,36 h為23.0 mm,48 h為19.0 mm,60 h為17.0 mm,72 h為16.0 mm。在36 h時(shí)的抑菌圈直徑最大(圖1),與培養(yǎng)基優(yōu)化所得結(jié)果相符。后續(xù)的試驗(yàn)將7 g玉米粉和7 g蛋白胨加入BPDB培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵。
2.3發(fā)酵條件優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果
發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果如表5,各因素R值排序?yàn)椋海?、A、E、D、C,即最主要的影響因素是培養(yǎng)溫度。最佳發(fā)酵條件為A1、B1、C1、D5、E5,即在裝瓶量20%,培養(yǎng)溫度27 ℃,初始pH 5,發(fā)酵時(shí)間72 h,搖床轉(zhuǎn)速240 r/min培養(yǎng)條件下得到的無(wú)菌發(fā)酵液的抑菌活性最強(qiáng)。最佳發(fā)酵條件下得到的無(wú)菌發(fā)酵液抑菌圈直徑為24.3 mm,比優(yōu)化前抑菌活性(抑菌圈直徑20.7 mm)提高了17.4%。
3小結(jié)與討論
本試驗(yàn)以無(wú)菌發(fā)酵液的抑菌活性作為指標(biāo),篩選和優(yōu)化得到最利于TC-1菌株產(chǎn)抗菌活性物質(zhì)的培養(yǎng)基配方,并進(jìn)行了發(fā)酵條件的優(yōu)化,得到最佳培養(yǎng)條件為:裝瓶量20%,培養(yǎng)溫度27 ℃,初始pH 5,發(fā)酵時(shí)間72 h,搖床轉(zhuǎn)速240 r/min,在最佳培養(yǎng)基和最優(yōu)化發(fā)酵條件培養(yǎng)下,無(wú)菌發(fā)酵液的抑菌活性較高,比優(yōu)化前抑菌活性提高了17.4%。
香蕉枯萎病是土傳性真菌病害,目前通過(guò)化學(xué)防治和選育抗病品種進(jìn)行防治效果并不理想,通過(guò)篩選生防菌對(duì)該病進(jìn)行防治是一條值得探索的途徑[7-12]。許多學(xué)者對(duì)香蕉枯萎病的生物防治進(jìn)行了研究[2,13-15],但是還有許多工作需要深入。本研究對(duì)香蕉枯萎菌有抑制作用的海洋細(xì)菌TC-1發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化,有望為進(jìn)一步開發(fā)利用發(fā)酵液進(jìn)行病害防治提供參考。
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(責(zé)任編輯王貴春)
收稿日期:2011-08-01
基金項(xiàng)目:廣東省農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目(2009B020310016);廣東海洋大學(xué)海洋微生物團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目
作者簡(jiǎn)介:易潤(rùn)華(1973-),男,江西宜春人,副教授,博士,主要從事植物病害生物防治工作,(電話)15812391362(電子信箱)scibyrh@163.com。