Aislamiento e identificación de bacterias endofíticas, optimización de las condiciones de fermentación e inhibición del patógeno del marchitamiento del algodón en shidoulan
Las bacterias endofíticas de las plantas se refieren a microorganismos como bacterias, hongos y actinomicetos que parasitan los tejidos y órganos vivos de las plantas. Casi todas las plantas contienen abundante material microbiano, y las bacterias endofíticas forman gradualmente una relación simbiótica con el huésped a través de una evolución a largo plazo, sin causar síntomas obvios de infección externa de la planta huésped. La investigación ha demostrado que los metabolitos secundarios de las bacterias endofíticas no sólo pueden inhibir los microorganismos patógenos, sino también activar el sistema de respuesta inmunitaria de la planta huésped, mejorar el perfil de expresión de los genes relacionados con la defensa de la planta, y son una importante fuente de medicina natural. Los plaguicidas microbianos se han convertido en una nueva industria de plaguicidas en el siglo XXI debido a sus ventajas de protección ecológica del medio ambiente y mínimo impacto en la calidad de los subproductos agrícolas, representando la dirección de la protección de las plantas. Las plantas de orquídeas tienen bacterias endofíticas más abundantes en su hábitat. Chen et al. aislaron 241 bacterias endofíticas de cinco plantas medicinales de la familia de las orquídeas (Paeonia lactiflora, Panax ginseng, Dendrobium nobile, Dendrobium chrysotoxum y Dendrobium chrysotoxum). El autor descubrió durante el cultivo in vitro de Bulbophyllum sp. que sus tejidos eran ricos en bacterias endofíticas, y algunas bacterias podían coexistir simbióticamente con los tejidos in vitro del huésped. La marchitez es una enfermedad común durante el periodo de plantación del algodón, que se da ampliamente en las principales zonas productoras de algodón de todo el país y causa graves daños. Se calcula que cada año se pierden 100 millones de kilogramos de algodón debido a la marchitez. La marchitez por Fusarium está causada por Fusarium oxysporum, que se clasifica en diferentes tipos de especialización basados en la especificidad del huésped, como la especialización del algodón, la especialización del pepino, la especialización del plátano, etc. Algunos tipos de especialización se dividen a su vez en diferentes razas fisiológicas basadas en las variedades de hospedante, formando razas fisiológicas únicas y diferentes de otros países. La enfermedad de marchitez causada por diferentes tipos especializados y razas fisiológicas requiere diferentes métodos de prevención y control, por lo que es particularmente importante identificar los agentes de biocontrol para diferentes tipos especializados y razas fisiológicas de Fusarium oxysporum. En este experimento se utilizó la especialización de Fusarium oxysporum en el marchitamiento del algodón como bacteria indicadora, y se buscaron bacterias de biocontrol con efectos inhibidores a partir de bacterias endofíticas de plantas del género Solanum. Se optimizaron las condiciones de fermentación y las principales sustancias antibacterianas, los lipopéptidos, se observaron al microscopio electrónico para comprobar sus efectos sobre la morfología de las bacterias patógenas. Este experimento sienta una base práctica para la preparación de sustancias antibacterianas y el control biológico de la enfermedad del marchitamiento del algodón.

Fusarium oxysporum puede causar la pudrición de la raíz de la planta, marchitez y enfermedades de amarilleamiento. Las principales bacterias de biocontrol utilizadas para la enfermedad del marchitamiento del algodón incluyen Trichoderma harzianum TH1, Trichoderma viride GY20, Streptomyces marino ZW-1, Streptomyces espectacular SC11, Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens SN06, Bacillus cereus YUPP-10, etc. Debido a la existencia de diferentes tipos especializados y razas fisiológicas de Fusarium oxysporum, el patógeno utilizado en este estudio se aisló de plantas de algodón enfermas en el campo experimental de nuestra escuela, perteneciente al tipo especializado de marchitamiento del algodón. El objetivo del cribado era inhibir las bacterias antagonistas de este patógeno. Se seleccionó una bacteria con buen efecto inhibidor a partir de plantas del género Cymbidium y se la denominó BBs-27. La identificación molecular mostró la mayor similitud con la subespecie Bacillus subtilis. Muchas especies de Bacillus tienen actividad antibacteriana de amplio espectro, entre ellas Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus cereus, Bacillus amyloliquefaciens y Bacillus cereus.
La fermentación de sustancias antibacterianas está muy influenciada por el medio de cultivo y los factores ambientales. Optimizar la composición del medio de cultivo y las condiciones de fermentación puede aumentar el rendimiento de las sustancias antibacterianas. Liu et al. fermentaron Mohewei J7 con un medio optimizado, y el rendimiento de sustancias antibacterianas aumentó en 38,89%. Chen et al. optimizaron el medio de fermentación de la cepa Bacillus amyloliquefaciens SC1150, y el diámetro de la zona antibacteriana contra la raza fisiológica 4 de la enfermedad de marchitez del banano aumentó de 23.31 a 28.33. En este estudio, excepto para el medio que contiene 2.5% a 3.0% xilosa, que no produjo ninguna sustancia antibacteriana, todas las otras adiciones de azúcar fueron capaces de promover la producción de sustancias antibacterianas; LB sólo contiene nitrógeno orgánico, y la adición de 0.05% fuente de nitrógeno inorgánico (NH4) 2HPO4 puede mejorar la actividad antibacteriana. Tras la optimización, la tasa antibacteriana aumentó de 51,57% a 88,06%, y el rendimiento de lipopéptidos fue de 0,6 g (peso seco)/L, superior al de Bacillus subtilis HS-A38 y la cepa mutante. Zhang et al Se optimizaron las condiciones para producir lipopéptidos en Subtilis ATCC2133, y se determinó que el contenido era de 4,885 g/L por HPLC, lo que puede estar relacionado con la cepa y el método de detección.
Existen varios microorganismos que producen lipopéptidos antimicrobianos, como bacterias, actinomicetos, hongos, etc. Entre ellos, Bacillus es el género que más lipopéptidos produce. Diferentes microorganismos producen lipopéptidos con diferentes estructuras, características y efectos antibacterianos. Las sustancias antibacterianas producidas por BBs-27 utilizadas en este estudio tienen cierta resistencia a altas temperaturas y cierta desactivación a altas temperaturas, lo que indica que hay múltiples tipos de sustancias antibacterianas, pero la principal sustancia antibacteriana es resistente al tratamiento a alta temperatura a 121 ℃. Sobre la base de las propiedades fisicoquímicas de los lipopéptidos y el efecto antibacteriano de los lipopéptidos en este experimento, se especula que la sustancia antibacteriana producida por BBs-27 es principalmente lipopéptidos. Otra parte de la investigación que se ha llevado a cabo sugiere que otras sustancias antibacterianas inactivadas a alta temperatura pueden ser proteínas, y es necesario seguir investigando sobre las proteínas antibacterianas y las estructuras peptídicas.