Isolering og identifikation af endofytiske bakterier, optimering af fermenteringsbetingelser og hæmning af bomuldspatogen i shidoulan
Endofytiske bakterier i planter henviser til mikroorganismer som bakterier, svampe og actinomyceter, der parasiterer på levende væv og organer i planter. Næsten alle planter indeholder rigeligt med mikrobielt materiale, og endofytiske bakterier danner gradvist et symbiotisk forhold til værten gennem langsigtet udvikling uden at forårsage åbenlyse eksterne infektionssymptomer på værtsplanten. Forskning har vist, at sekundære metabolitter fra endofytiske bakterier ikke kun kan hæmme patogene mikroorganismer, men også aktivere værtsplantens immunresponssystem, forbedre ekspressionsprofilen for planteforsvarsrelaterede gener og er en vigtig kilde til naturmedicin. Mikrobielle pesticider er blevet en ny pesticidindustri i det 21. århundrede på grund af deres fordele ved grøn miljøbeskyttelse og minimal indvirkning på kvaliteten af landbrugets biprodukter, der repræsenterer retningen for plantebeskyttelse. Orkidéplanter har flere endofytiske bakterier i deres habitat. Chen et al. isolerede 241 endofytiske bakterier fra fem lægeplanter i orkidéfamilien (Paeonia lactiflora, Panax ginseng, Dendrobium nobile, Dendrobium chrysotoxum og Dendrobium chrysotoxum). Forfatteren fandt under in vitro-kulturen af Bulbophyllum sp., at dens væv var rigt på endofytiske bakterier, og nogle bakterier kunne symbiotisk sameksistere med værtens in vitro-væv. Visnesyge er en almindelig sygdom i bomuldsplanteperioden, som forekommer i store bomuldsproducerende områder i hele landet og forårsager alvorlig skade. Det anslås, at 100 millioner kg bomuld går tabt hvert år på grund af visnesyge. Fusarium-visnesyge forårsages af Fusarium oxysporum, som klassificeres i forskellige specialiseringstyper baseret på værtsspecificitet, såsom bomuldsspecialisering, agurkespecialisering, bananspecialisering osv. Nogle specialiseringstyper er yderligere opdelt i forskellige fysiologiske racer baseret på værtssorter og danner unikke fysiologiske racer, der adskiller sig fra andre lande. Visnesyge forårsaget af forskellige specialiserede typer og fysiologiske racer kræver forskellige forebyggelses- og kontrolmetoder, så det er især vigtigt at identificere biokontrolmidlerne til forskellige specialiserede typer og fysiologiske racer af Fusarium oxysporum. Dette eksperiment brugte Fusarium oxysporum bomuldsvisnesyge som indikatorbakterie og søgte efter biokontrolbakterier med hæmmende virkninger fra endofytiske bakterier fra planter af Solanum-slægten. Fermenteringsbetingelserne blev optimeret, og de vigtigste antibakterielle stoffer, lipopeptider, blev observeret under elektronmikroskopi for deres virkninger på de patogene bakteriers morfologi. Dette eksperiment danner et praktisk grundlag for fremstilling af antibakterielle stoffer og biologisk bekæmpelse af bomuldsvisnesyge.

Fusarium oxysporum kan forårsage rodbrand, visnesyge og gulfarvning af planter. De vigtigste biokontrolbakterier, der bruges til bomuldsvisnesyge, omfatter Trichoderma harzianum TH1, Trichoderma viride GY20, Marine Streptomyces ZW-1, Streptomyces spectacular SC11, Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens SN06, Bacillus cereus YUPP-10 osv. På grund af eksistensen af forskellige specialiserede typer og fysiologiske racer af Fusarium oxysporum blev patogenet, der blev brugt i denne undersøgelse, isoleret fra syge bomuldsplanter i vores skoles forsøgsfelt, der tilhørte den specialiserede type af bomuldsvisnesyge. Screeningsmålet var at hæmme de antagonistiske bakterier i dette patogen. En bakterie med god hæmmende effekt blev udvalgt fra planter af slægten Cymbidium og navngivet BBs-27. Molekylær identifikation viste den største lighed med Bacillus subtilis underarter. Mange arter af Bacillus har bredspektret antibakteriel aktivitet, herunder Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus cereus, Bacillus amyloliquefaciens og Bacillus cereus.
Fermenteringen af antibakterielle stoffer påvirkes i høj grad af kulturmediet og miljøfaktorerne. Optimering af kulturmediets sammensætning og fermenteringsbetingelserne kan øge udbyttet af antibakterielle stoffer. Liu et al. fermenterede Mohewei J7 med optimeret medium, og udbyttet af antibakterielle stoffer steg med 38,89%. Chen et al. optimerede fermenteringsmediet for Bacillus amyloliquefaciens SC1150-stammen, og diameteren af den antibakterielle zone mod fysiologisk race 4 af bananvisnesyge steg fra 23,31 til 28,33. I denne undersøgelse var alle andre sukkertilsætninger i stand til at fremme produktionen af antibakterielle stoffer, bortset fra mediet, der indeholdt 2,5% til 3,0% xylose, som ikke producerede nogen antibakterielle stoffer; LB indeholder kun organisk kvælstof, og tilsætning af 0,05% uorganisk kvælstofkilde (NH4) 2HPO4 kan forbedre den antibakterielle aktivitet. Efter optimering steg den antibakterielle hastighed fra 51,57% til 88,06%, og udbyttet af lipopeptider var 0,6 g (tørvægt)/L, hvilket var højere end for Bacillus subtilis HS-A38 og mutantstammen. Zhang et al Betingelserne for produktion af lipopeptider i Subtilis ATCC2133 blev optimeret, og indholdet blev bestemt til at være 4,885 g/L ved HPLC, hvilket kan være relateret til stammen og detektionsmetoden.
Der er forskellige mikroorganismer, som producerer antimikrobielle lipopeptider, f.eks. bakterier, actinomyceter, svampe osv. Blandt dem er Bacillus den slægt, der har vist sig at producere flest lipopeptider. Forskellige mikroorganismer producerer lipopeptider med forskellige strukturer, egenskaber og antibakterielle virkninger. De antibakterielle stoffer produceret af BBs-27, der blev brugt i denne undersøgelse, har en vis modstandsdygtighed over for høje temperaturer og en vis deaktivering ved høje temperaturer, hvilket indikerer, at der er flere typer antibakterielle stoffer, men det vigtigste antibakterielle stof er modstandsdygtigt over for højtemperaturbehandling ved 121 °C. Baseret på de fysisk-kemiske egenskaber ved lipopeptider og den antibakterielle effekt af lipopeptider i dette eksperiment spekuleres der i, at det antibakterielle stof, der produceres af BBs-27, hovedsageligt er lipopeptider. En anden del af den udførte forskning tyder på, at andre højtemperaturinaktiverede antibakterielle stoffer kan være proteiner, og der er behov for yderligere forskning i antibakterielle proteiner og peptidstrukturer.