Изоляция и идентификация эндофитных бактерий, оптимизация условий ферментации и ингибирование патогена увядания хлопчатника в шидулане
Эндофитные бактерии в растениях - это микроорганизмы, такие как бактерии, грибы и актиномицеты, которые паразитируют на живых тканях и органах растений. Почти каждое растение содержит обильный микробный материал, и эндофитные бактерии постепенно формируют симбиотические отношения с хозяином путем длительной эволюции, не вызывая очевидных внешних симптомов инфекции растения-хозяина. Исследования показали, что вторичные метаболиты эндофитных бактерий могут не только подавлять патогенные микроорганизмы, но и активировать систему иммунного ответа растения-хозяина, усиливать профиль экспрессии генов, связанных с защитой растений, и являются важным источником натурального лекарства. Микробные пестициды стали новой отраслью пестицидной промышленности в 21 веке благодаря своим преимуществам в защите окружающей среды и минимальному влиянию на качество побочной сельскохозяйственной продукции, представляя собой направление защиты растений. Растения орхидей имеют более богатую среду обитания эндофитными бактериями. Чен и др. выделили 241 эндофитную бактерию из пяти лекарственных растений семейства орхидных (Paeonia lactiflora, Panax ginseng, Dendrobium nobile, Dendrobium chrysotoxum и Dendrobium chrysotoxum). При культивировании Bulbophyllum sp. in vitro автор обнаружил, что его ткани богаты эндофитными бактериями, а некоторые бактерии могут симбиотически сосуществовать с тканями хозяина in vitro. Болезнь вилт - распространенное заболевание в период посадки хлопчатника, которое широко распространено в основных хлопкосеющих районах страны и наносит серьезный ущерб. По оценкам, ежегодно из-за болезни увядания теряется 100 миллионов килограммов хлопка. Фузариозное увядание вызывается Fusarium oxysporum, который классифицируется на различные типы специализации, основанные на специфичности хозяина, такие как специализация на хлопке, специализация на огурцах, специализация на бананах и т.д. Некоторые типы специализации далее делятся на различные физиологические расы на основе сортов-хозяев, образуя уникальные физиологические расы, отличные от других стран. Болезнь вилт, вызываемая различными специализированными типами и физиологическими расами, требует различных методов профилактики и борьбы, поэтому особенно важно определить агентов биоконтроля для различных специализированных типов и физиологических рас Fusarium oxysporum. В данном эксперименте в качестве индикаторной бактерии использовалась специализация Fusarium oxysporum по увяданию хлопка, а поиск биоконтрольных бактерий с ингибирующим действием осуществлялся на основе эндофитных бактерий растений рода Solanum. Условия ферментации были оптимизированы, а основные антибактериальные вещества - липопептиды - наблюдались при электронной микроскопии на предмет их влияния на морфологию патогенных бактерий. Этот эксперимент закладывает практическую основу для получения антибактериальных веществ и биологической борьбы с болезнью увядания хлопчатника.

Fusarium oxysporum может вызывать корневую гниль, увядание и пожелтение растений. Основные биоконтрольные бактерии, используемые для борьбы с увяданием хлопчатника, включают Trichoderma harzianum TH1, Trichoderma viride GY20, морской Streptomyces ZW-1, Streptomyces spectacular SC11, Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens SN06, Bacillus cereus YUPP-10 и др. В связи с существованием различных специализированных типов и физиологических рас Fusarium oxysporum, патоген, использованный в данном исследовании, был выделен из пораженных растений хлопчатника на опытном поле нашей школы, относящихся к специализированному типу увядания хлопчатника. Целью скрининга было ингибирование бактерий-антагонистов этого патогена. Бактерия с хорошим ингибирующим эффектом была отобрана из растений рода Cymbidium и названа BBs-27. Молекулярная идентификация показала наибольшее сходство с подвидом Bacillus subtilis. Многие виды Bacillus обладают антибактериальной активностью широкого спектра действия, включая Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus cereus, Bacillus amyloliquefaciens и Bacillus cereus.
На процесс ферментации антибактериальных веществ большое влияние оказывают культуральная среда и факторы окружающей среды. Оптимизация состава культуральной среды и условий ферментации может увеличить выход антибактериальных веществ. Лю и др. ферментировали Mohewei J7 с оптимизированной средой, и выход антибактериальных веществ увеличился на 38,89%. Chen et al. оптимизировали среду для ферментации штамма Bacillus amyloliquefaciens SC1150, и диаметр антибактериальной зоны против физиологической расы 4 болезни увядания бананов увеличился с 23,31 до 28,33. В данном исследовании, за исключением среды, содержащей от 2,5% до 3,0% ксилозы, которая не продуцировала никаких антибактериальных веществ, все остальные добавки сахара могли способствовать производству антибактериальных веществ; LB содержит только органический азот, и добавление 0,05% неорганического источника азота (NH4) 2HPO4 может улучшить антибактериальную активность. После оптимизации антибактериальная активность увеличилась с 51,57% до 88,06%, а выход липопептидов составил 0,6 г (сухой вес)/л, что было выше, чем у Bacillus subtilis HS-A38 и мутантного штамма. Zhang et al Условия производства липопептидов в Subtilis ATCC2133 были оптимизированы, и содержание было определено как 4,885 г/л с помощью ВЭЖХ, что может быть связано со штаммом и методом обнаружения.
Антимикробные липопептиды вырабатывают различные микроорганизмы, такие как бактерии, актиномицеты, грибы и т.д. Среди них Bacillus - род, который, как было установлено, производит наибольшее количество липопептидов. Различные микроорганизмы производят липопептиды с разной структурой, характеристиками и антибактериальным действием. Антибактериальные вещества, продуцируемые BBs-27, используемые в данном исследовании, обладают определенной устойчивостью к высоким температурам и деактивацией при высоких температурах, что указывает на наличие нескольких типов антибактериальных веществ, но основное антибактериальное вещество устойчиво к высокотемпературной обработке при 121 ℃. Основываясь на физико-химических свойствах липопептидов и антибактериальном эффекте липопептидов в этом эксперименте, можно предположить, что антибактериальное вещество, продуцируемое BBs-27, в основном состоит из липопептидов. Другая часть проведенных исследований предполагает, что другие антибактериальные вещества, инактивированные высокой температурой, могут быть белками, и необходимы дальнейшие исследования антибактериальных белков и пептидных структур.