CN108841749A - 一株耐盐耐碱的具有广抑菌谱的枯草芽孢杆菌 - Google Patents
一株耐盐耐碱的具有广抑菌谱的枯草芽孢杆菌 Download PDFInfo
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Abstract
一株耐盐耐碱的具有广抑菌谱的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis,B.subtilis)是从黑龙江大兴安岭林区土样分离得到的,其保藏编号为CGMCC15534。本发明的菌株可耐受高浓度盐(≤3%)和高pH(≤pH9.5),并在此条件下能够发挥生物拮抗的功效,可替代化学药剂进行生物防治,解决设施大棚盐渍化土壤土传病害的问题,而且不污染环境对人畜也无害,具有较强的抗菌活性,低毒、安全,其可作为理想的生物防治资源,在盐碱地生物防治方面具有潜在的应用价值。在菌株的培养和生产方面,芽孢杆菌对营养的要求简单,形成抗逆的芽孢后易于保持活性和产品的储存,同时可制成可湿性粉剂、粉剂和液体等剂型便于使用。
Description
技术领域 本发明涉及一种微生物。
背景技术
设施大棚的不合理肥料和栽培管理措施不当及设施大棚的自身特征,导致设施大棚土壤盐渍化日趋严重(盐渍土是盐土和碱土以及各种盐化、碱化土壤的总称),同时由于不合理的轮作也导致了严重土传病害的发生。设施大棚由于温度较高,虫害发生较少,主要是土传病害发生严重,普遍发生的病害有:枯萎病、灰霉病、白粉病和角斑病等,这些土传病原菌可以通过植物残体越冬越夏,设施大棚的不合理轮作致使土壤中残留了大量的植物病害病原菌,植物病原菌由根部向茎尖发展,病原菌在维管束内繁殖,阻塞其输送营养物质,致使植株枯萎死亡,严重地影响了农业生产过程。目前,快速防治设施大棚病害的主要手段为泼洒化学杀菌剂,化学药剂的大量使用可导致长期的环境污染和对人体健康的危害。
发明内容
本发明的目的是提供一株能够耐盐耐碱且具有较广土传病害抑菌谱的枯草芽孢杆菌Z58(Bacillus subtilis,B.subtilis)。本发明主要是提供一株枯草芽孢杆菌及其可耐盐耐碱并具有抑制多种植物病原菌的特征。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明提供的一株B.subtilis Z58已于2018年3月30日在北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏,其保藏号为CGMCC15534:
本发明所述的芽孢杆菌是从黑龙江大兴安岭林区土样分离得到的,其步骤如下:
1、菌株分离及鉴定
本发明提供的菌株分离自黑龙江大兴安岭林区土样,无菌取样袋带回,称取土样1g并加入到50ml无菌水中,最好无菌水中加入直径为20mm玻璃珠20粒,180rpm振荡20min。将振荡后的样品静置5min取上清,将上清转移至2ml灭菌离心管中,将离心管置于75℃-80℃水浴中热激处理10-15min,将热激后的溶液逐级梯度稀释到10-1-10-7,取100μl涂布于LB固体平板上,LB固体培养基配方为:酵母浸膏粉5g/L,蛋白胨10g/L,氯化钠10g/L,琼脂20g/L,pH7.2-7.4,32℃培养48h,选取每个平板上生长50-100个单菌落的稀释梯度的平板,用牙签挑取320个菌落,三段划线纯化菌落。将纯化后的菌落点接种于已接种草莓根腐病的LB固体培养基上,选择对草莓根腐病具有较强拮抗作用的Z58菌株,对其进行菌株鉴定及后续研究。该菌株呈现革兰氏阳性、杆状、能产生芽孢,营养体大小为(0.6-1.0)╳1.2-2.5μm。将该菌株在LB液体培养基中培养(LB液体培养基配方为:酵母浸膏粉5g/L,蛋白胨10g/L,氯化钠10g/L,pH7.2-7.4),32-37℃ 180rpm,培养20-24h,10000g离心收集菌体,按照Tiangen细菌DNA提取试剂盒方法提取Z58菌株的总DNA,并进行PCR扩增16srDNA,扩增使用的引物分别为:
正向引物27F:AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG;
反向引物1492r:TAC GGY TAC CTT GTT ACG ACT T
PCR反应体系:DNA模板1μl、2×MastarMix10μl、27F 1μl、1492R 1μl,超纯水补足至20μl。
PCR扩增程序:
预变性:94℃ 5min
扩增:94℃ 1min,53℃ 1min,72℃ 10min(共30个循环)
延伸:72℃ 10min
扩增产物经0.7%琼脂糖凝胶电泳检测其序列约1400bp,将扩增产物送至北京三博远志公司测序,序列见附录1,得到的测序结果在NCBI网站进行比对,并利用GEGA6建立其***进化树,结合菌落特征、菌体形态特征及分子生物学特性,从而鉴定该菌株的分类地位,该菌株与Bacillus subtilis同源性为100%,因此将该菌株命名为Bacillus subtilisZ58,并于2018年3月30日在北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏,其保藏号为CGMCC15534。
B.subtilis Z58具有以下生物学特性
1)形态特征
革兰氏染色后采用光学显微镜镜检B.subtilis Z58该菌株呈现革兰氏阳性、杆状、能产生芽孢,营养体大小为(0.6-1.0)╳1.2-2.5μm。B.subtilis Z58在LB固体培养基上恒温培养24h,菌落大小中等,菌落为白色。
2)生理生化特征
B.subtilis Z58可利用葡萄糖、蔗糖和甘露糖,接触酶呈阳性。
2、溶血实验:挑取B.subtilis Z58单菌落划线接种于哥伦比亚血琼脂培养基上,30℃培养箱中倒置培养2-3天,检测其溶血特性(溶血特性是农用微生物菌剂行业标准的检测项,是能否安全释放到环境中的指标之一)。
3、拮抗实验:用灭菌的打孔器取病原菌菌块并置于LB固体培养基上,将B.subtilis Z58置于LB固体培养基上植物病原菌菌块的两侧,距离病原菌菌块约30mm,将培养皿置于28℃培养箱中正置培养5-6天,测定植物病原菌菌苔直径大小,并计算B.subtilis Z58对植物病原菌的抑菌能力大小,对照植物病原菌菌苔直径为D1,拮抗平板上与B.subtilis Z58菌落平行位置的植物病原菌直径为D2,则抑≤菌率大小为
4、B.subtilis Z58的耐盐耐碱性:将B.subtilis Z58接种于LB液体培养基中,37℃ 180rpm培养至对数生长期得到B.subtilis Z58种子液,按照2%的接种量将B.subtilisZ58接种于不同pH或含有不同盐浓度的LB培养基中,LB液体培养基的pH和盐浓度分别调整至5.5-9.5和1-3%,37℃ 180rpm振荡培养48h,利用紫外可见分光光度计测定B.subtilisZ58培养液在600nm处的吸光值。
本发明具有如下优点:
1、本发明的菌株可耐受高浓度盐(≤3%)和高pH(≤pH9.5),并在此条件下能够发挥生物拮抗的功效,可替代化学药剂进行生物防治,解决设施大棚盐渍化土壤土传病害的问题,而且不污染环境对人畜也无害,具有较强的抗菌活性,低毒、安全,其可作为理想的生物防治资源,在盐碱地生物防治方面具有潜在的应用价值。
2、在菌株的培养和生产方面,芽孢杆菌对营养的要求简单,形成抗逆的芽孢后易于保持活性和产品的储存,同时可制成可湿性粉剂、粉剂和液体等剂型便于使用。
附图说明
图1是本发明B.subtilis Z58***进化树图。
图2是本发明B.subtilis Z58溶血特性图。
图3是本发明B.subtilis Z58对草莓根腐病及茶叶白星病的拮抗对比图。
具体实施方式
实施例1分离纯化及鉴定
本发明提供的菌株分离自黑龙江大兴安岭林区土样,无菌取样袋带回,称取1g于50ml无菌水中,无菌水中加入直径为20mm玻璃珠20粒,180rpm振荡20min。将振荡后的样品静置5min取上清,将上清转移至2ml灭菌离心管中,将离心管置于75℃-80℃水浴中热激处理10min,将热激后的溶液逐级梯度稀释到10-1-10-7,取100μl涂布于LB固体平板上,LB固体培养基配方为:酵母浸膏粉5g/L,蛋白胨10g/L,氯化钠10g/L,pH7.2,32℃培养48h,选取每个平板上生长50-100个单菌落的稀释梯度的平板,用牙签挑取320个菌落,三段划线纯化菌落。将纯化后的菌落点接于已接种草莓根腐病病菌的PDA固体培养基上,选择对草莓根腐病病菌具有拮抗作用的Z58株菌株,对其进行鉴定及后续研究。该菌株呈现革兰氏阳性、杆状、能产生芽孢,营养体大小为(0.6-1.0)╳1.2-2.5μm;将该菌株在LB液体培养基中培养,32℃180rpm,培养24h,10000g离心收集菌体,按照Tiangen细菌DNA提取试剂盒方法提取Z58总DNA,并进行PCR扩增16srDNA,扩增使用的引物分别为:
正向引物27F:AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG;
反向引物1492r:TAC GGY TAC CTT GTT ACG ACT T
PCR反应体系:DNA模板1μl、2×MastarMix10μl、27F 1μl、1492R 1μl,超纯水补足至20μl。
PCR扩增程序:
预变性:94℃ 5min
扩增:94℃ 1min,55℃ 1min,72℃ 10min(共30个循环)
延伸:72℃ 10min
扩增产物经0.7%琼脂糖凝胶电泳检测其序列约1400bp,将扩增产物送至北京三博远志测序,测序后将序列拼接,共1451bp(序列见附录1),将测序的结果在NCBI网站进行比对,并利用GEGA6建立其***进化树,如图1所示,图1结果表明B.subtilis Z58与B.subtilis CS10的16S rDNA同源性为100%,,结合菌落特征、菌体形态特征及分子生物学特性,从而鉴定该菌株的分类地位,分离得到的菌株为Bacillus subtilis,并命名为B.subtilis Z58,并于2018年3月30日在北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏,其保藏号为CGMCC15534。将活化好的B.subtilis Z58接种于哥伦比亚血琼脂平板上,32℃培养箱中正置培养3天,结果表明该菌株没有溶血特性,如图2所示,符合可用于植物病原菌的生物防治。
实施例2分离纯化及鉴定
本发明提供的菌株分离自黑龙江大兴安岭林区土样,无菌取样袋带回,称取1g于50ml无菌水中,180rpm振荡20min。将振荡后的样品静置5min取上清,将上清转移至2ml灭菌离心管中,将离心管置于75℃-80℃水浴中热激处理15min,将热激后的溶液逐级梯度稀释到10-1-10-7,取100μl涂布于LB固体平板上,LB固体培养基配方为:酵母浸膏粉5g/L,蛋白胨10g/L,氯化钠10g/L,pH7.2,32℃培养48h,选取每个平板上生长50-100个单菌落的稀释梯度的平板,用牙签挑取320个菌落,三段划线纯化菌落。将纯化后的菌落点接于已接种草莓根腐病病菌的PDA固体培养基上,选择对草莓根腐病病菌具有拮抗作用的Z58株菌株,对其进行鉴定及后续研究。该菌株呈现革兰氏阳性、杆状、能产生芽孢,营养体大小为(0.6-1.0)╳1.2-2.5μm;将该菌株在LB液体培养基中培养,37℃ 180rpm,培养20h,10000g离心收集菌体,按照Tiangen细菌DNA提取试剂盒方法提取Z58总DNA,并进行PCR扩增16srDNA,扩增使用的引物分别为:
正向引物27F:AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG;
反向引物1492r:TAC GGY TAC CTT GTT ACG ACT T
PCR反应体系:DNA模板1μl、2×MastarMix10μl、27F 1μl、1492R 1μl,超纯水补足至20μl。PCR扩增程序:
预变性:94℃ 5min
扩增:94℃ 1min,55℃ 1min,72℃ 10min(共30个循环)
延伸:72℃ 10min
扩增产物经0.7%琼脂糖凝胶电泳检测其序列约1400bp,将扩增产物送至北京三博远志测序,测序后将序列拼接,共1451bp(序列见附录1),将测序的结果在NCBI网站进行比对,并利用GEGA6建立其***进化树,如图1所示,图1结果表明B.subtilis Z58与B.subtilis CS10的16S rDNA同源性为100%,,结合菌落特征、菌体形态特征及分子生物学特性,从而鉴定该菌株的分类地位,分离得到的菌株为Bacillus subtilis,并命名为B.subtilis Z58,并于2018年3月30日在北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏,其保藏号为CGMCC15534。将活化好的B.subtilis Z58接种于哥伦比亚血琼脂平板上,32℃培养箱中正置培养2天,结果表明该菌株没有溶血特性。
实施例3
将B.subtilis Z58在LB固体培养基(酵母浸膏粉5g/L,蛋白胨10g/L,氯化钠10g/L,琼脂20g/L,pH7.2-7.4)上活化,32℃培养30h至菌落直径2mm;同时将5种植物病原菌分别接种于PDA固体培养基上,长满90mm培养皿,用无菌打孔器取5mm菌饼置于LB固体培养基中央,在距离菌饼30mm处接种B.subtilis Z58菌株,接种后将90mm培养皿正置培养,培养温度为28℃,培养时间为5天,测量植物病原菌的菌苔直径,并计算抑菌率大小,同时接种对照植物病原菌于LB固体培养基上,待对照植物病原菌长满培养皿则进行拮抗抑菌率的计算,对照植物病原菌直径为D1,拮抗平板上与B.subtilis Z58菌落平行位置的植物病原菌直径为D2,则抑菌率大小为B.subtilis Z58对5种植物病原菌的抑菌率如表1,B.subtilisZ58对草莓根腐病和茶叶白星病的拮抗活性如图3所示。结果表明,B.subtilis Z58可抑制这两种植物病原微生物的生长,因此对草莓根腐病和茶叶百姓病均具有显著的抑制作用。
表1 B.subtilis Z58对5种植物病原菌抑制率
实施例4
将B.subtilis Z58在LB固体培养基(酵母浸膏粉5g/L,蛋白胨10g/L,氯化钠10g/L,琼脂20g/L,pH7.2)上活化,32℃培养30h,至菌落直径约2-3mm;挑取单菌落至液体LB培养基(酵母浸膏粉5g/L,蛋白胨10g/L,氯化钠10g/L,pH7.2)中振荡培养,培养条件为37℃,180rpm培养至对数生长期,得到B.subtilis Z58发酵培养的种子液,将B.subtilis Z58种子液按照2%的接种量(v/v)接种至pH为7.2的LB液体培养基中(LB培养基的盐浓度为1%),振荡培养,培养条件为37℃ 180rpm培养48h,利用紫外可见分光光度计测定发酵液OD600(以OD600表示细胞生长的生物量),在pH7.2的LB培养基中培养B.subtilis Z58的OD600值为6.30。
实施例5
将B.subtilis Z58在LB固体培养基(同例4)上活化,32℃培养30h,挑取单菌落至液体LB培养基(同例4)中振荡培养,培养条件为37℃,180rpm培养至对数生长期,得到B.subtilis Z58发酵培养的种子液,将B.subtilis Z58种子液按照2%的接种量(v/v)接种至pH为9.5的LB液体培养基中,振荡培养,培养条件为37℃ 180rpm培养48h,利用紫外可见分光光度计测定OD600,在pH9.5的LB培养基中培养B.subtilis Z58的OD600值为5.61。
实施例6
将B.subtilis Z58在LB固体培养基(同例4)上活化,32℃培养30h,挑取单菌落至液体LB培养基(同例4)中振荡培养,培养条件为37℃,180rpm培养至对数生长期,得到B.subtilis Z58发酵培养的种子液,将B.subtilis Z58种子液按照2%的接种量(v/v)接种至pH为5.5的LB培养基中,振荡培养,培养条件为37℃、180rpm培养48h,利用紫外可见分光光度计测定OD600,在pH5.5的LB培养基中培养B.subtilis Z58的OD600值为5.92。
实施例7
将B.subtilis Z58在LB固体培养基(同例4)上活化,32℃培养30h;挑取单菌落至液体LB培养基(同例4)中振荡培养,培养条件为32℃,180rpm培养至对数生长期,得到B.subtilis Z58发酵培养的种子液,按照2%的接种量(v/v)接种至NaCl盐浓度为3%的LB培养基(pH7.2)中,振荡培养,培养条件为37℃ 180rpm培养48h,利用紫外可见分光光度计测定OD600,在盐浓度为3%的LB培养基中培养B.subtilis Z58的OD600值为4.702。
实施例8
将B.subtilis Z58在LB固体培养基(同例4)上活化,32℃培养30h,挑取单菌落至液体LB培养基(同例4)中振荡培养,培养条件为32℃,180rpm培养之对数生长期,得到B.subtilis Z58发酵培养的种子液,按照2%的接种量(v/v)接种至盐浓度为2%的LB培养基中,振荡培养,培养条件为37℃ 180rpm培养48h,利用紫外可见分光光度计测定OD600,在盐浓度为2%的LB培养基中培养B.subtilis Z58的OD600值为5.645。
从实施例4-8可以看出,B.subtilis Z58在盐碱性条件下与正常pH条件下细胞生长没有太大区别,说明B.subtilis Z58耐盐碱。
Claims (5)
1.一株耐盐碱且具有拮抗植物病原菌的枯草芽孢杆菌,其特征在于:该菌株命名为枯草芽孢杆菌Z58(Bacillus subtilis,B.subtilis),该菌株于2018年3月30日保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心,保藏号为CGMCC15534。
2.根据权利要求1所述的耐盐碱且具有拮抗植物病原菌的枯草芽孢杆菌,其特征在于:B.subtilis Z58具有以下生物学特性:
1)形态特征
革兰氏染色后采用光学显微镜镜检B.subtilis Z58该菌株呈现革兰氏阳性、杆状、能产生芽孢,营养体大小为(0.6-1.0)╳1.2-2.5μm,B.subtilis Z58在LB固体培养基上恒温培养24h,菌落大小中等,菌落为白色;
2)生理生化特征
B.subtilis Z58可利用葡萄糖、蔗糖和甘露糖,接触酶呈阳性。
3.根据权利要求1的耐盐碱且具有拮抗植物病原菌的枯草芽孢杆菌,其特征在于:B.subtilis Z58的分离方法,其步骤如下:
本发明提供的菌株分离自黑龙江大兴安岭林区土样,无菌取样袋带回,称取土样1g并加入到50ml无菌水中,180rpm振荡20min,将振荡后的样品静置5min取上清,将上清转移至2ml灭菌离心管中,将离心管置于75℃-80℃水浴中热激处理10-15min,将热激后的溶液逐级梯度稀释到10-1-10-7,取100μl涂布于LB固体平板上,LB固体培养基配方为:酵母浸膏粉5g/L,蛋白胨10g/L,氯化钠10g/L,琼脂20g/L,pH7.2-7.4,32℃培养48h,选取每个平板上生长50-100个单菌落的稀释梯度的平板,用牙签挑取320个菌落,三段划线纯化菌落,将纯化后的菌落点接种于已接种草莓根腐病的LB固体培养基上,选择对草莓根腐病具有较强拮抗作用的菌株Z58,对其进行菌株鉴定及后续研究,该菌株呈现革兰氏阳性、杆状、能产生芽孢,营养体大小为(0.6-1.0)╳1.2-2.5μm;将该菌株在LB液体培养基中培养(LB液体培养基配方为:酵母浸膏粉5g/L,蛋白胨10g/L,氯化钠10g/L,pH7.2-7.4),32-37℃180rpm,培养20-24h,10000g离心收集菌体,按照Tiangen细菌DNA提取试剂盒方法提取Z58菌株的总DNA,并进行PCR扩增16srDNA,扩增使用的引物分别为:
正向引物27F:AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG;
反向引物1492r:TAC GGY TAC CTT GTT ACG ACT T
PCR反应体系:DNA模板1μl、2×MastarMix10μl、27F 1μl、1492R 1μl,超纯水补足至20μl,
PCR扩增程序:
预变性:94℃5min
扩增:94℃1min,53℃1min,72℃10min(共30个循环)
延伸:72℃10min。
4.权利要求1的耐盐碱且具有拮抗植物病原菌的枯草芽孢杆菌,其特征在于:B.subtilis Z58对植物病原菌的拮抗方法包括如下步骤:
(1)接种B.subtilis Z58于LB固体培养基上(蛋白胨10g/L,酵母浸膏粉5g/L,氯化钠10g/L,琼脂20g/L,pH7.0-7.4)活化,30-37℃恒温培养24-30h,菌落直径约2-3mm备用;同时接种植物病原菌于PDA固体培养基上,待菌落长满整个培养皿待用;
(2)用灭菌的打孔器取植物病原菌菌块,并将其放置于LB固体培养基上,在距离菌饼30mm的菌饼两侧接种B.subtilis Z58菌株,接种后将培养基置于28℃培养箱中正置培养5-6天;同时接种对照植物病原菌于LB固体培养基上,待对照植物病原菌长满培养皿则进行拮抗抑菌率的计算;
(3)拮抗抑菌率的计算:对照植物病原菌直径为D1,拮抗平板上与B.subtilis Z58菌落平行位置的植物病原菌直径为D2,则抑菌率大小为
5.权利要求1的耐盐碱且具有拮抗植物病原菌的枯草芽孢杆菌,其特征在于:B.subtilis Z58用于拮抗草莓根腐病、茶叶白星病、瓜灰霉、终极腐霉和棉花黄枯萎病等植物病原菌。
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CN201810686570.9A CN108841749B (zh) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | 一株耐盐耐碱的具有广抑菌谱的枯草芽孢杆菌 |
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