全 文 ：第 34卷 第 3期 生 态 科 学 34(3): 712
2015 年 5 月 Ecological Science May 2015

收稿日期: 2014-06-15; 修订日期: 2014-10-11
基金项目: 国家自然科学基金项目(21102049); 广东省科技计划项目(2012B020310003)。
作者简介: 陈敏(1967—), 女, 硕士, 高级实验师, 从事化学生态学及天然产物化学研究, E-mail: chenmin@scau.edu.cn
*通信作者: 曾任森, E-mail: rszeng@scau.edu.cn

陈敏, 郭旭文, 李春远, 等. 解淀粉芽孢杆菌 SC1150 的抑菌活性及其液体发酵条件的优化[J]. 生态科学, 2015, 34(3): 712.
CHEN Min, GUO Xuwen, LI Chunyuan, et al. Studies on fungicidal activity and liquid fermentation optimization of Bacillus
amyloliquefaciens strain SC1150[J]. Ecological Science, 2015, 34(3): 712.

解淀粉芽孢杆菌SC1150的抑菌活性及其液体发酵条
件的优化
陈敏 1, 郭旭文 2, 李春远 2, 张晖 3, 宋圆圆 3,4, 曾任森 3,4,*
1. 华南农业大学公共基础课实验教学中心, 广州 510642
2. 华南农业大学理学院, 广州 510642
3. 华南农业大学农学院, 广州 510642
4. 福建农林大学作物科学学院, 福州 350002

【摘要】 通过比较解淀粉芽孢杆菌 SC1150 菌株发酵液对香蕉枯萎病菌 4 号生理小种的抑菌活性, 对解淀粉芽孢杆菌
SC1150 菌株液体发酵条件进行了优化研究。结果显示: 在固体培养条件下解淀粉芽孢杆菌 SC1150 菌株对测试的 8 种
作物病原菌均有抑制作用, 其中对香蕉枯萎病菌 4 号生理小种的抑制作用特别强烈, 其抑菌圈直径达到 23.31 mm。以
香蕉枯萎病菌 4号生理小种为指示菌, 对该活性 SC1150菌株的液体发酵条件进行优化, 液体发酵培养基各组分的最佳
配比为 0.5%可溶性淀粉(碳源)、1.5%蛋白胨+酵母粉(1︰1)的混合氮源、0.1%NaCl; 最佳培养条件: pH 6.5、30 ℃、摇
床转速确 180 rmin–1。优化后 SC1150 菌株对香蕉枯萎病菌 4 号生理小种的抑菌圈直径达到 28.33 mm。

关键词：解淀粉芽孢杆菌 SC1150; 液体发酵; 抑菌活性
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2015.03.002 中图分类号：S476.1 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2015)03-007-06
Studies on fungicidal activity and liquid fermentation optimization of Bacillus
amyloliquefaciens strain SC1150
CHEN Min1, GUO Xuwen2, LI Chunyuan2, ZHANG Hui3, SONG Yuanyuan3,4, ZENG Rensen3,4*
1. Center of Experimental Teaching for Common Basic Courses, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
2. College of Sciences, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
3. College of Agriculture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
4. College of Crop Science, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China
Abstract: Fungicidal activity and liquid fermentation optimization of Bacillus amyloliquefaciens strain SC1150 were
investigated. The liquid fermentation conditions of the bacterium were optimized based on its fungicidal activity of
fermented broth against Fusarium oxysporum f.sp. cubense race 4 (FOC 4), the causal agent of Panama disease in banana.
The bacterium showed antifungal activities against all eight tested crop pathogens in solid culture. It displayed strongest
antifungal activity against FOC 4 with diameter of inhibitory cycle of 23.31 mm. Optimal fermentation conditions and
medium of liquid culture for the bacterial strain were investigated. The optimal fermentation conditions are as follow, 0.5%
starch, 1.5% tryptone and yeast powder mix (1:1), 0.1% NaCl, pH 6.5, and temperature 30 °C. Under the optimal
fermentation conditions, the diameter of inhibitory cycles against FOC 4 was 28.33 mm.
Key words: Bacillus amyloliquefaciens; liquid fermentation; fungicidal activity
8 生 态 科 学 34 卷

1 前言
香蕉枯萎病是由真菌引起的一种土传香蕉维管
束病害, 其病原菌为尖孢镰刀菌古巴专化型 Fusar-
iumoxysporum f.sp.cubense(FOC)[1], 是香蕉产区最
严重的毁灭性病害之一[2], 该病的出现使全球香蕉
产业蒙受了巨大的经济损失[3]。目前, 防治香蕉枯萎
病的方法主要有生物防治[4–5]、化学防治[6]、抗病品种
选育[7]等。解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)
是一种与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)亲缘性很
高的细菌, 其代谢产物能抑制多种植物病原菌的生
长[8–11], 其生长代谢的菌质具有丰富的生物学活性
和广泛的抗致病菌功能[12–17]。本实验室从土壤中分离
得到一株解淀粉芽孢杆菌 SC1150 菌株, 该菌株具有
广谱抗真菌活性, 对香蕉枯萎病菌等八种植物病原
菌具有不同程度的抑制作用, 该株解淀粉芽孢杆菌
SC1150 菌株及其代谢产物有望开发为植物病害生防
制剂, 用于多种植物真菌和细菌病害的防治。为了进
一步提高该菌株的抑菌活性, 本研究对该解淀粉芽
孢杆菌 SC1150 菌株的液体发酵培养基成分和培养
条件进行优化, 为该生防菌株的产业化奠定基础。
2 材料与方法
2.1 材料
从土壤中分离到一株活性菌株, 经鉴定该菌
株属解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。
番茄早疫病菌(Alternaria solani)、玉米纹枯病菌
(Rhizoctonia solani), 和黄瓜枯萎病菌 (Fusarium
oxysporum.sp.cucumebrium)由华南农业大学农业部
华南热带农业环境重点实验室提供, 水稻纹枯病菌
(Rhizoctorzia solani)、荔枝炭疽病菌(Colletotrichum
gloeosporioides) 、荔枝霜疫霉菌 (Peronophythora
litchii)和香蕉炭疽病菌(Colletotrichun musae)由华南
农业大学周而勋教授提供, 香蕉枯萎病菌 4 号生理
小种(Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4)由华
南农业大学姜子德教授提供。
PDA培养基: 每升含马铃薯200 g, 葡萄糖20 g,
琼脂 15 g, 用于培养和保存植物病原菌。BG 固体培
养基(w): 细菌学蛋白胨 1%, 水解酪蛋白 0.1%, 酵
母提取物 0.1%, 葡萄糖 0.5%, 琼脂 2%。BG 发酵培
养基(w): 细菌学蛋白胨 1%, 水解酪蛋白 0.1%, 酵
母提取物 0.1%, 葡萄糖 0.5%, 用蒸馏水定容至
1000 mL。
2.2 种子液制备及发酵产物处理
将４℃保存的菌种转接到 BG 平板培养基, 28 ℃
培养24 h, 配制菌悬液, 取2 mL菌悬液于含有100 mL
发酵培养基的 500 mL三角瓶中, 30℃, 200 rmin–1培
养 48 h, 即得到种子液。
取液体种子培养液 10 mL 接种于装有 100 mL
BG 发酵液的 500 mL 三角瓶中, 在 30℃、180 rmin–1
的恒温摇床中振荡培养 4 d 后, 用布氏漏斗减压抽
滤得发酵液和菌丝, 发酵液用于抗菌活性测定。
2.3 抑菌活性测定方法
在固体培养条件下采用琼脂移块法测定供试菌
的抗菌活性, 3 个重复; 在液体培养条件下, 采用滤
纸片法测定发酵液对指示菌的抑制活性[14], 3 个重
复。采用十字交叉法测量抑菌圈直径。
2.4 发酵培养基的筛选
2.4.1 碳源种类的筛选
在 BG 发酵培养液中原有成分不变的前提下,
分别添加 0.5%的葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、可溶性淀
粉为单一碳源和葡萄糖+蔗糖、蔗糖+麦芽糖、麦芽
糖+可溶性淀粉(1︰1)作为混合碳源加入到培养基
中, 筛选最佳碳源。
2.4.2 碳源浓度的筛选
根据 2.4.1 选出的最佳碳源, 在相同条件下考察
其不同浓度(0%、0.25%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、
4.0%) 碳源的发酵液对指示菌的抑制活性, 筛选最
佳碳源的浓度。
2.4.3 氮源种类的筛选
在碳源筛选的基础上, BG 发酵培养液中原有其
它成分不变的前提下, 分别添加 1%的细菌学蛋白
胨、黄豆饼粉浸液、玉米粉浸液、酵母粉和氯化铵
作为单一氮源和蛋白胨+酵母粉、酵母粉+黄豆饼粉
浸液、黄豆饼粉浸液+氯化铵(1︰1)作为混合氮源加
入到培养基中, 筛选最佳氮源。
2.4.4 氮源浓度的筛选
根据 2.4.3 选出的最佳氮源, 在相同条件下考察
其不同浓度(0%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%)
氮源的发酵液对指示菌的抑制活性, 筛选最佳氮源
的浓度。
2.4.5 无机盐的筛选
在碳源、氮源优化的基础上分别加入 0.1%的硫
3 期 陈敏, 等. 解淀粉芽孢杆菌 SC1150 的抑菌活性及其液体发酵条件的优化 9

酸锌、硫酸二氢钾、硫酸铁、氯化钠、碳酸钙到培
养基中, 筛选最佳无机盐。
2.5 最佳培养条件的筛选
在前面的碳源、氮源和无机盐筛选的基础上,
接种量为 10%和培养时间为 4 d 的条件下, 研究培
养基的初始 pH (5.5、6.0、6.5、7.0、7.5 和 8.0)、培
养温度(24、26、28、30、32 和 34 ℃)和转速(120、
140、160、180、200 和 220 rmin–1)等发酵条件下发
酵液对指示菌的抑制活性。
2.6 统计分析方法
数据以平均值±标准误差表示, 采用 SPSS11.5
版统计采用软件进行统计分析, 使用邓肯氏新复极
差测验法(Duncans Multiple Range Test, 简称 DMRT
法)进行差异显著性检验。
3 结果
3.1 SC1150 菌株在固体培养条件下的抑菌活性
该活性菌株在固体培养条件下对八种植物病原
菌的抑制活性如表 1 示。从表 1 可以看出, 解淀粉
芽孢杆菌 SC1150 菌株对八种植物病原菌有不同程
度的拮抗作用, 其对水稻纹枯病菌的抑制作用较弱,
对荔枝炭疽病菌、香蕉炭疽病菌和荔枝霜霉病菌的
抑菌圈直径都超过 15 mm, 对香蕉枯萎病菌 4 号生
理小种的抑制作用最为强烈, 其抑菌圈直径达到
23.3 mm。因此, 对该活性菌株液体发酵培养基和培
养条件的优化均以香蕉枯萎病菌 4 号生理小种作为
指示病原菌。
表 1 在固体培养条件下 SC1150 菌株对 8 种植物病原菌的
抑菌活性
Tab. 1 Fungicidal activity of Bacillus amyloliquefaciens
strain SC1150 against eight plant pathogenic bacteriain in
solid culture condition
植物病原菌 抑菌圈直径/mm
香蕉枯萎病菌 4 号生理小种
F.graminearum race 4 23.31±0.39a
番茄早疫病菌 A.solani 14.62±0.70c
荔枝炭疽病菌 C.gloeosporioides 15.86±0.95b
水稻纹枯病菌 R.solani 8.73±0.10e
黄瓜枯萎病菌 F.oxysporum 13.60±0.22d
香蕉炭疽病菌 C.musae 15.02±0.41c
玉米纹枯病菌 R.solani 13.47±0.28d
荔枝霜霉病菌 P. litchii 15.27±0.15bc
注: 同列数据后具有相同字母者表示在 0.05 水平上差异不显
著(DMRT 法)。
3.2 发酵培养基的筛选
3.2.1 碳源种类的筛选
选择 7 种不同的碳源液体培养 SC1150 菌株, 测
定其发酵液对指示菌香蕉枯萎病菌 4 号生理小种的
抑制活性, 结果如图 1。不同碳源对指示菌的抑制作
用影响很大, 最适合SC1150菌株液体发酵培养产生
抑制香蕉枯萎病菌 4 号生理小种活性物质的碳源为
可溶性淀粉, 其抑菌圈直径为 24.13 mm, 所以在后
续试验中以可溶性淀粉作为碳源作进一步的研究。
3.2.2 可溶性淀粉浓度的优化
不同浓度的可溶性淀粉对 SC1150 菌株发酵液
产生抑菌物质有一定影响(如图 2), 可溶性淀粉的浓

注: A=葡萄糖; B=蔗糖; C=麦芽糖; D=可溶性淀粉; E=葡萄糖+
蔗糖; F=蔗糖+麦芽糖; G=麦芽糖+可溶性淀粉；柱上小写英文字母不
同者示 0.05 水平差异显著(Duncan’s 法)。
图 1 不同碳源液体培养条件下 SC1150 菌株对香蕉枯萎病
菌 4 号生理小种的抑菌活性
Fig. 1 Antifungal activity of fermented broth of Bacillus
amyloliquefaciensstrain SC1150 against FOC 4 in the media
with different carbon sources

注: 柱上小写英文字母不同者示 0.05 水平差异显著。
图 2 不同可溶性淀粉浓度下SC1150菌株对香蕉枯萎病菌 4
号生理小种的抑菌活性
Fig. 2 Antifungal activity of fermented broth of Bacillus
amyloliquefaciensstrain SC1150 against FOC 4 in the media
with different soluble starch concentrations
10 生 态 科 学 34 卷

度为 0.5%、1.0%及 2.0%时, 其抑菌圈直径很接近,
而随着可溶性淀粉浓度的继续增加, 其抑菌圈直径
反而开始减小。所以, 0.5%可溶性淀粉为 SC1150 菌
株发酵产抑菌活性物质的最佳碳源浓度。
3.2.3 氮源种类的筛选
在液体培养条件下, 以 0.5%可溶性淀粉为碳
源, 选择 8 种不同的氮源液体培养 SC1150 菌株,
并测定各自发酵液对香蕉枯萎病菌 4 号生理小种
的抑菌活性, 结果(图 2)所示。使用无机氮源氯化
铵, 发酵液对香蕉枯萎病菌 4 号生理小种抑菌能
力差; 其他 7 种有机氮源培养基发酵液对香蕉枯
萎病菌 4 号生理小种都有较好的抑菌效果, 蛋白
胨和酵母粉作为单一氮源成分可满足 SC1150 菌
株发酵的氮源营养及合成抑菌物质的需要, 而蛋
白胨+酵母粉 (1︰ 1)的加入使解淀粉芽孢杆菌
SC1150 菌株菌株的活性提高, 且抑菌圈透明, 因
此选择蛋白胨+酵母粉(1︰1)为 SC1150 菌株液体
培养的最佳氮源培养基配方, 所以在后续的筛选
中选蛋白胨+酵母粉(1︰1)混合物为基础培养基的
氮源。
3.2.4 最佳氮源浓度的优化
根据 3.2.3 的研究结果, 选择 1︰1 的蛋白胨+
酵母粉混合物氮源培养SC1150菌株, 其抑菌圈活性
随着浓度的提高而增大, 当浓度为 1.5%时达到最大
值, 抑菌圈直径达到 25.50 mm, 之后逐渐降低(图 4)。

注: A=蛋白胨; B=黄豆饼粉浸液; C=玉米粉浸液; D=酵母粉;
E=氯化铵; F=蛋白胨+酵母粉(1︰1); G=酵母粉+黄豆饼粉浸液(1︰1);
H=黄豆饼粉浸液+氯化铵 (1︰1); 柱上小写英文字母不同者示
0.05 水平差异显著(Duncan’s 法)。
图 3 不同氮源下 SC1150 菌株对香蕉枯萎病菌 4 号生理小
种的抑菌活性
Fig. 3 Antifungal activity of fermented broth of Bacillus
amyloliquefaciens strain SC1150 against FOC 4 in the media
with different nitrogen sources

注: 柱上小写英文字母不同者示 0.05 水平差异显著。
图 4 不同氮浓度下 SC1150 菌株对香蕉枯萎病菌 4 号生理
小种的抑菌活性
Fig. 4 Antifungal activity of fermented broth of Bacillus
amyloliquefaciens SC1150 against FOC 4 in the media with
different nitrogen concentrations
故确定 SC1150 菌株培养的最佳氮源浓度为 1.5%蛋
白胨+酵母粉(1︰1)混合物。
3.2.5 无机盐的筛选
以 0.5%可溶性淀粉为碳源、1.5%蛋白胨+酵母
粉(1︰1)混合物为氮源, 比较 0.1%的 ZnSO4、NaCl、
CaCO3、KH2PO4、Fe2(SO4)3 等不同无机盐培养
SC1150 菌株, 测试其液体发酵液对香蕉枯萎病菌 4
号生理小种的抑制活性, 结果(图 5)所示。单一的 5
种无机盐之间抑菌活性有显著差别, 其中 Fe2(SO4)3
的加入会抑制 SC1150 菌株的抑菌活性, 而 NaCl 的
加入显著的促进其抑菌活性, 其抑菌圈直径达到了
27.30 mm, 抑菌圈透明。

注: A=ZnSO4; B=KH2PO4; C=Fe2(SO4)3; D=NaCl; E=CaCO3; 柱
上小写英文字母不同者示 0.05 水平差异显著(Duncan’s 法)。
图 5 不同无机盐培养下 SC1150 菌株对香蕉枯萎病菌 4 号
生理小种的抑菌活性
Fig. 5 Antifungal activity of fermented broth of Bacillus
amyloliquefaciens strain SC1150 against FOC 4 in the media
with different inorganic salts
3 期 陈敏, 等. 解淀粉芽孢杆菌 SC1150 的抑菌活性及其液体发酵条件的优化 11

3.3 液体发酵条件的优化
3.3.1 最佳培养温度的筛选
分别在 24、26、28、30、32 和 34 ℃振荡培
养 SC1150菌株 4 d, 离心取上清液, 测定上清液对
指示菌香蕉枯萎病菌 4 号生理小种的抑制活性,
结果(图 6)表明, 培养温度对该 SC1150 菌株抑菌活
性影响明显, 在30 ℃发酵培养条件下, SC1150菌株
发酵液抑菌活性最大, 低于或高于此温度, 均不利
于 SC1150 菌株活性物质的产生。因此, SC1150 菌株
发酵培养的最佳温度为 30 ℃。
3.3.2 液体发酵培养基的初始 pH
培养基的酸碱性对该菌株抑菌活性影响也很明
显, 在 pH=6.5 的发酵培养条件下, SC1150 菌株发酵
液抑菌活性最大, 低于或高于此 pH 值均不利于菌
株活性物质的产生。因此, SC1150 菌株发酵培养基
的最佳 pH 为 6.5(表 2)。

注: 柱上小写英文字母不同者示 0.05 水平差异显著。
图 6 不同发酵温度条件下 SC1150 菌株对香蕉枯萎病菌 4
号生理小种的抑菌活性
Fig. 6 Antifungal activity of fermented broth of Bacillus
amyloliquefaciens strain SC1150 against FOC 4 under
different temperatures
表 2 初始的 pH 和转速对 SC1150 菌株抑制香蕉枯萎病菌 4
号生理小种活性的影响
Tab. 2 Effects initiate pH value and rotation speed on
antifungal activity of fermented broth of Bacillus amylolique-
faciens strain SC1150 against FOC 4
pH 抑菌圈/mm 转速/( rmin–1) 抑菌圈/mm
5.5 17.81±0.39a 120 19.11±0.31d
6.0 23.51±0.25c 140 23.31±0.11c
6.5 27.56±0.20d 160 25.51±0.28b
7.0 23.41±0.35c 180 28.33±0.31a
7.5 20.21±0.27b 200 23.65±0.36c
8.0 18.11±0.38a 220 22.91±0.29c
注: 同列数据后具有相同字母者表示在 0.05 水平上差异不显
著(DMRT 法)。
3.3.3 最佳转速的筛选
在发酵培养 SC1150 菌株时, 180 rmin–1 的摇床
转速对菌体生长抑菌活性物质最有利, 其对指示菌
香蕉枯萎病菌 4 号生理小种的抑菌圈直径最大, 达
到 28.33 mm。转速高于或低于 180 rmin–1, SC1150
菌株发酵液的抑菌活性均显著下降(表 2)。
4 讨论
近年来, 随着人们对环境保护意识日益增强,
微生物及其制剂的研究成为热点, 生物防治病虫害
的研究速度明显加快。对芽孢杆菌的发酵培养基及
其发酵条件的研究较多[19]。不同培养基组分及发酵
条件对微生物的生长繁殖和抑菌活性物质的产生
有很大的影响[20]。有研究表明, 优化解淀粉芽孢杆
菌发酵培养液及发酵条件可以提高菌体的生长速
度[1011,13,21]、抗菌活性物质的产量及防效[20,22]。韩
绍辉等[23]采用单因素实验对棉花黄萎病拮抗细菌
12-47 菌株发酵条件进行优化, 并从抑菌活性单一因
素分析确定其发酵培养基和培养条件。刘京兰等[24]
采用单因子实验研究了碳源、氮源、NaCl 浓度、pH、
温度、转速和装液量等因子对内生解淀粉芽孢杆菌
CC09产 Iturin A能力的影响, 其优化后的培养基及最
佳培养条件使CC09产 Iturin A 的量达到 690 mgL–1,
较优化前的 138 mgL–1 提高了 4 倍。
培养基成分、比例及发酵条件是影响活性菌株
发酵能力的主要因素, 不同来源菌株对营养需求不
同, 每个菌株都有其独特的营养需求[25]。为了进一
步研究解淀粉芽孢杆菌 SC1150 菌株的发酵培养基
成分及发酵条件, 以香蕉枯萎病菌 4 号生理小种为
指示菌, 对活性SC1150菌株的液体发酵条件进行优
化。在培养基氮源的筛选中, 使用无机氮源氯化铵,
发酵液对香蕉枯萎病菌 4 号生理小种的抑菌能力较
差, 而有机氮源培养基发酵液对香蕉枯萎病菌 4 号
生理小种都有较好的抑菌效果, 虽然蛋白胨和酵母
粉作为单一氮源成分已能满足 SC1150 菌株发酵的
氮源营养及合成抑菌物质的需要, 但蛋白胨+酵母
粉按 1︰1 比率的加入使解淀粉芽孢杆菌 SC1150 菌
株的活性提高, 且抑菌圈透明, 因此选择蛋白胨+酵
母粉(1︰1)为菌株 SC1150液体培养的最佳氮源培养
基配方。而在碳源浓度的筛选中, 可溶性淀粉的浓
度为 0.5%、1.0%及 2.0%时, 菌株 SC1150 对香蕉枯
萎病菌 4 号生理小种指示菌的抑菌圈直径很接近(图
12 生 态 科 学 34 卷

2), 而随着可溶性淀粉浓度的继续增加, 其抑菌圈
直径反而开始减小, 所以 0.5%可溶性淀粉作为碳源
已能满足菌株 SC1150 发酵的碳源营养及合成抑菌
物质的需要。
所以, 通过优化确定解淀粉芽孢杆菌SC1150菌
株液体发酵培养基各组分的最佳配比为 0.5%可溶
性淀粉(碳源)、1.5%蛋白胨+酵母粉(1︰1)的混合氮
源、0.1%NaCl (无机盐); 最佳培养条件为: pH 6.5、
30℃、摇床转速确 180 rmin–1。优化后解淀粉芽孢
杆菌SC1150菌株对香蕉枯萎病菌4号生理小种的抑
制活性大大增强, 其抑菌圈直径达到 28.33 mm。该
试验对解淀粉芽孢杆菌 SC1150 菌株的发酵培养基
和培养条件进行了优化, 筛选到发酵成本较低的培
养基, 为进一步的工业发酵提供了参考依据, 为今
后研究该菌株的生物制剂奠定了基础。解淀粉芽孢
杆菌 SC1150 菌株发酵液中有效化学成分及其对植
物病原菌的作用机理有待深入研究。
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