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Isolation, purification and inhibitive effect of antifungal protein of Bacillus amyloliquefaciens HRH317

解淀粉芽胞杆菌HRH317抗菌蛋白的分离纯化及其抗菌作用



全 文 :植物保护学报 Journal of Plant Protectionꎬ 2015ꎬ 42(5): 813 - 819 DOI: 10􀆰 13802 / j. cnki. zwbhxb. 2015􀆰 05􀆰 017
基金项目:国家科技支撑计划(2012BAD38B07)ꎬ山西省高等学校 131 领军人才工程
∗通讯作者(Author for correspondence)ꎬ E ̄mail: sxhaolin2014@ 163. com
收稿日期: 2015 - 01 - 23
解淀粉芽胞杆菌 HRH317 抗菌蛋白的
分离纯化及其抗菌作用
秦  楠1ꎬ2   郝  林1∗  李  鑫1
(1.山西农业大学食品学院ꎬ 太谷 030801ꎻ 2.山西农业大学信息学院ꎬ 太谷 030801)
摘要: 为探究解淀粉芽胞杆菌 Bacillus amyloliquefaciens HRH317 菌株所产抗菌蛋白物质对禾谷镰
孢菌 Fusarium graminearum 的抑制机理ꎬ采用硫酸铵分级沉淀菌株发酵液ꎬDEAE Sepharose Fast
Flow柱和 Sephadex G ̄200 柱层析分离纯化抗菌蛋白ꎬ聚丙烯酰胺凝胶电泳检测抗菌蛋白分子量ꎻ
并采用平板计数法和扫描电子显微镜观察病原菌孢子萌发和菌丝生长情况ꎮ 结果表明ꎬ硫酸铵饱
和度为 50%时 HRH317 菌株发酵液的抑菌活性最大ꎬ抑菌圈直径可达 2􀆰 02 cmꎬ显著大于其它饱和
度处理ꎻ2 次柱层析可纯化出抗菌蛋白ꎬ分子量约为 36􀆰 0 kDꎮ 禾谷镰孢菌经该抗菌蛋白处理后 12
hꎬ病原菌孢子萌发率为 55􀆰 8% ꎬ显著低于对照ꎬ且 2 ~ 12 h间其孢子萌发率平均下降了 57􀆰 3% ꎻ该
抗菌蛋白还可造成病原菌菌丝变细、畸形与扭曲ꎬ且末端膨大等现象ꎮ 表明解淀粉芽胞杆菌
HRH317 菌株产生的抗菌蛋白对禾谷镰孢菌孢子萌发和菌丝发育具有较强的抑制作用ꎮ
关键词: 解淀粉芽胞杆菌ꎻ 抗菌蛋白ꎻ 分离纯化ꎻ 抗菌机理
Isolationꎬ purification and inhibitive effect of antifungal protein of
Bacillus amyloliquefaciens HRH317
Qin Nan1ꎬ2   Hao Lin1∗   Li Xin1
(1. College of Food Science and Engineeringꎬ Shanxi Agricultural Universityꎬ Taigu 030801ꎬ Shanxi Provinceꎬ Chinaꎻ
2. College of Informationꎬ Shanxi Agricultural Universityꎬ Taigu 030801ꎬ Shanxi Provinceꎬ China)
Abstract: In order to investigate the inhibitive mechanism of the antifungal protein produced by Bacillus
amyloliquefaciens HRH317 against the fungus Fusarium graminearumꎬ the antifungal protein was
precipitated fractionally by ammonium sulphate after fermentationꎬ and purified by sequential column
chromatography using DEAE Sepharose Fast Flow and Sephadex G ̄200 as column filling matrix.
Molecular weight of the purified protein was determined by SDS ̄PAGE. The growth of hyphae and
germination of spores were observed with scanning electron microscopy and checked by plate counting.
The results showed that the protein precipitated by ammonium sulphate of 50% saturation degree
exhibited the highest inhibitive activity with an inhibitive circle of 2􀆰 02 cm in diameterꎬ which was
significantly stronger than proteins harvested at other saturation degrees and later being purified through
sequential column chromatography. SDS ̄PAGE results showed that the molecular weight of the purified
antifungal protein was 36􀆰 0 kD. The rate of spore germination of pathogens was 55􀆰 8% when F.
graminearum were treated by antifungal protein for 12 hꎻ the average rate of spore germination was
decreased by 57􀆰 3% ꎬ which was significantly lower than the control in 2 - 12 h. Hyphae of F.
graminearum were caused to be witheredꎬ distortedꎬ with swollen ends by the antifungal protein. The
results indicated that the antifungal protein produced by B. amyloliquefaciens HRH317 had a high
capacity to inhibit the spore germination and hyphal growth of F. graminearum.
Key words: Bacillus amyloliquefaciensꎻ antifungal proteinꎻ isolation and purificationꎻ antifungal mechanism
    小麦赤霉病和玉米茎基腐病都是世界性流行土
传病害ꎬ在我国引发这 2 种病害的主要病原菌为禾
谷镰孢菌 Fusarium graminearumꎬ每年造成巨大的经
济损失(秦子惠ꎬ2014)ꎮ 目前上述病害主要依靠化
学防治ꎬ但由于环境污染、农药残留、病原菌抗药性
等问题日益突出ꎬ使得防治重点逐步转向环境友好
的生物防治ꎬ该防治方法具有广谱、无毒、无污染等
优点(Someyaꎬ2008ꎻ孙卓和杨利民ꎬ2015)ꎮ 自 John ̄
son et al. (1945)报道枯草芽胞杆菌可产生抗菌物质
后ꎬ开发微生物源抗菌物质拮抗真菌病害已成为研
究热点ꎮ 从芽胞杆菌中可分离得到多种抗菌物质ꎬ
包括多肽类、脂肽类及抗菌蛋白等ꎬ不仅能抑制多种
植物病原真菌ꎬ还可抑制某些食品腐败真菌与致病
菌(Wang et al. ꎬ2002ꎻBeatty & Jensenꎬ2006ꎻBhaskar
et al. ꎬ2007)ꎮ
近几年ꎬ包括农杆菌属 Agrobacterium、芽胞杆菌
属 Bacillus等细菌在国内外生防领域的应用较普遍
(邱德文ꎬ2010)ꎮ 解淀粉芽胞杆菌 Bacillus amyloliq ̄
uefaciens 作为一类生防资源ꎬ在植物病害防治中发
挥着重要作用ꎬ如 Lisboa et al. (2006)从巴西森林中
分离得到能抑制曲霉属 Aspergillus 真菌和麦根腐离
蠕孢菌 Bipolaris sorokinianum 的解淀粉芽胞杆菌
LBM 5006 菌株ꎻSutyak et al. (2008)从益生菌乳制
品中分离出 l 株解淀粉芽胞杆菌ꎬ可对李斯特菌
Listeria monocytogenes产生抑制作用ꎻAlvindia & Nat ̄
suaki(2009)从香蕉表面分离的解淀粉芽胞杆菌
DGA14 菌株对香蕉冠腐病有较强的抑制效果ꎻ王英
国等(2007)从堆肥中分离得到 1 株对尖镰孢菌 F.
oxysporum具有强烈抗性的解淀粉芽胞杆菌ꎻ孙燕霞
等(2010)和陈成等(2011)分别发现解淀粉芽胞杆
菌菌株 SYX ̄2 和 HN06 对黄瓜枯萎病菌 F. oxyspo ̄
rum f. sp. cucumerinum与水稻纹枯病菌 Rhizoctorzia
solani 有很好的抑制作用ꎮ 目前ꎬ生防细菌筛选研
究多针对单一病害ꎬ而获得具有广谱抑菌的新类型
菌株较少ꎮ 本课题组从山西农业大学玉米农田土壤
中分离获得了 1 株解淀粉芽胞杆菌菌株 HRH317ꎬ
经前期研究发现该菌株发酵液具有优良的广谱抑菌
活性ꎬ可以抑制革兰氏阴性、阳性细菌、酵母和霉菌ꎬ
是微生物中十分难得的生防资源ꎬ在生物防治与食
品防腐领域具有广阔的应用前景(任淑娟ꎬ2013)ꎮ
在此基础上ꎬ本试验采用层析法从 HRH317 菌株发
酵液中分离纯化出抗菌蛋白ꎬ以期揭示其抗菌机理ꎬ
为其作为一种潜在的生防资源提供理论依据ꎮ
1 材料与方法
1􀆰 1 材料
供试菌种:解淀粉芽胞杆菌 HRH317 菌株现保
藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中
心(编号:CGMCC No. 7314)ꎬ指示菌为禾谷镰孢菌ꎬ
均由山西农业大学生物工程实验室提供ꎮ
培养基:营养琼脂( nutrient agarꎬNA)培养基:
牛肉膏 0􀆰 5 g、蛋白胨 1 g、NaCl 0􀆰 5 g、琼脂 1􀆰 5 g、水
100 mLꎻ马铃薯葡萄糖琼脂 ( potato dextrose agarꎬ
PDA)培养基:马铃薯 200 g、葡萄糖 20 g、琼脂 20 g、
水 1 Lꎻ营养肉汤(nutrient brothꎬNB)培养基:牛肉膏
0􀆰 5 g、蛋白胨 1 g、NaCl 0􀆰 5 g、水 100 mLꎻ马铃薯葡
萄糖液体 ( potato dextrose brothꎬ PDB)培养基:即
PDA培养基中不加琼脂ꎮ
试剂:DEAE Sepharose Fast Flowꎬ上海紫一试剂
公司ꎻSephadex G ̄200ꎬ美国 GE公司ꎻ考马斯亮蓝 G ̄
250ꎬ北京中生瑞泰科技有限公司ꎻ标准蛋白分子量ꎬ
上海生物化学研究所ꎻ其余试剂均为国产分析纯ꎮ
仪器:JDG型真空冷冻干燥机ꎬ兰州科近真空冻
干技术有限公司ꎻDYCZ ̄24DN 型垂直电泳仪ꎬ北京
六一仪器厂ꎻJY04S ̄3C 型电泳凝胶成像分析系统ꎬ
北京君意东方电泳设备有限公司ꎻIB ̄3 型离子镀膜
仪ꎬ日本 EIKO 公司ꎻJSM ̄6490LV 型扫描电子显微
镜ꎬ日本 JEOL公司ꎮ
1􀆰 2 方法
1􀆰 2􀆰 1 HRH317 菌株无菌体发酵液抑菌活性测定
挑取活化后的 HRH317 菌株 3 环接种到装有
50 mL NB培养基的 250 mL 三角瓶中ꎬ37℃、180 r /
min振荡培养 24 hꎮ 4℃、10 000 r / min 条件下离心
20 minꎬ去沉淀ꎬ上清液即为粗提液ꎮ 该粗提液经孔
径 0􀆰 22 μm 细菌过滤器过滤ꎬ即得无菌体培养滤
液ꎮ 采用牛津杯法检测滤液抑菌活性( Schnürer &
Magnussoꎬ2005)ꎮ 在灭菌培养皿中加 15 mL PDA培
养基ꎬ待其凝固后ꎬ加入 10 - 6 CFU / mL 禾谷镰孢菌
孢子悬浮液 0􀆰 2 mLꎬ然后用灭菌涂布棒涂匀ꎬ待孢
子悬浮液被充分吸收后ꎬ在培养皿中等距离放置牛
418 植  物  保  护  学  报 42 卷
津杯ꎬ每个牛津杯中加 0􀆰 2 mL的菌株 HRH317 无菌
体培养滤液ꎬ于 4℃冰箱内放置 24 hꎬ待发酵液充分
扩散后于 30℃培养 5 dꎬ观察抑菌圈情况ꎮ 以无菌
水为对照ꎮ
1􀆰 2􀆰 2 HRH317 菌株抗菌粗蛋白的制备
采用硫酸铵分级沉淀菌株 HRH317 发酵液ꎮ 首
先取 1 L上述 HRH317 菌株无菌体培养滤液ꎬ缓慢
加入硫酸铵至 20%饱和度ꎬ4℃静置 2 hꎬ10 000 r /
min、4℃离心 30 minꎬ分别收集上清液和沉淀ꎮ 向收
集的上清液中继续加入硫酸铵ꎬ同法调节到 30% 、
40% 、50% 、60% 、70%和 80%饱和度ꎮ 收集每个饱
和度下的沉淀蛋白ꎬ用原 1 / 10 体积 0􀆰 02 mol / L pH
6􀆰 8 的 Tris缓冲液溶解ꎬ装入透析袋后采用浓度相
同的 Tris缓冲液透析过夜ꎮ 以禾谷镰孢菌为指示
菌ꎬ采用牛津杯法按 1􀆰 2􀆰 1 步骤测定各组分的抑菌
活性ꎬ活性最强的组分即为最适饱和度硫酸铵制备
的抗菌粗蛋白ꎬ用于后续研究ꎮ
1􀆰 2􀆰 3 HRH317 菌株抗菌蛋白的分离纯化
以最适饱和度硫酸铵沉淀后的沉淀复溶物进行
DEAE Sepharose Fast Flow 离子交换层析ꎮ 将预处
理的 DEAE Sepharose Fast Flow 手动装填ꎬ用 0􀆰 05
mol / L pH 6􀆰 8 的 Tris缓冲液洗脱平衡柱床ꎬ样品上
样ꎬ先用 pH 6􀆰 8 的 Tris缓冲液洗脱ꎬ然后用 0 ~ 1􀆰 0
mol / L NaC1 溶液进行梯度洗脱ꎬ洗脱速度为 1􀆰 0
mL / minꎬ按每管 4 mL 收集ꎬ在紫外波长 280 nm 处
检测抗菌蛋白吸光度值ꎮ 洗脱液冻干浓缩ꎬ检测有
抑菌活性的蛋白峰ꎬ供 Sephadex G ̄200 凝胶层析进
一步分离纯化抗菌蛋白ꎮ Sephadex G ̄200 凝胶溶胀
后装柱ꎬ用 0􀆰 05 mol / L pH 6􀆰 8 的 Tris缓冲液平衡至
A280 nm基线ꎮ 将 DEAE 纯化得到的冻干浓缩样品上
样ꎬ并用 Tris缓冲液洗脱ꎬ洗脱速度为 0􀆰 5 mL / minꎬ
按每管 2 mL收集ꎬ紫外波长 280 nm 处检测抗菌蛋
白吸光度值ꎮ 收集吸收峰ꎬ冻干浓缩后分别做抑菌
试验ꎬ选取最大抑菌活性峰用于电泳检测ꎮ
1􀆰 2􀆰 4 HRH317 菌株抗菌蛋白分子量测定
采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测 HRH317 菌株抗
菌蛋白分子量(Arrebola et al. ꎬ2010)ꎬ浓缩胶和分
离胶浓度分别为 4% 和 12% ꎬ恒压 6 V / cmꎬ采用
DYCZ ̄24DN型垂直电泳仪电泳 3 hꎮ 采用考马斯亮
蓝染色过夜ꎬ7%冰醋酸固定后ꎬ置于摇床轻摇 20 ~
30 minꎬ待条带清晰ꎬ拍照记录ꎮ 以牛血清白蛋白为
标准蛋白质样本ꎮ
1􀆰 2􀆰 5 HRH317 菌株抗菌蛋白对病原菌的抑制作用
对病原菌孢子萌发的抑制作用:取 PDA 平板中
培养 5 d的禾谷镰孢菌菌丝悬浮于无菌水中ꎬ6 层纱
布过滤ꎬ室温下 10 000 r / min离心 5 min收集孢子ꎬ用
PDB培养液制备孢子悬浮液并调节浓度至 106 个 /
mLꎮ 取 10 μL孢子悬浮液与等体积 500 μg / mL抗菌
蛋白液混合ꎬ悬滴法置于无菌载玻片中央ꎬ30℃恒温
培养ꎮ 分别在 2、4、6、8、10、12 h 时镜检(400 × )观察
孢子萌发情况ꎬ每处理低倍镜下检查 100 个孢子ꎬ计
算孢子萌发率ꎮ 以 10 μL 孢子悬浮液与等体积 PDB
培养液混合为对照ꎮ 每个处理 3 次重复ꎮ 孢子萌发
率 =萌发孢子数 /调查孢子总数 ×100%ꎮ
对病原菌菌丝生长的抑制作用:按照牛津杯法
检测ꎬ从开始出现抑菌圈起ꎬ分别挑取生长正常的菌
丝和生长被抑制的菌丝ꎬ加入 3% 戊二醛固定 5
minꎬ二甲苯二氯胺脘脱水干燥后采用 IB ̄3 型离子
镀膜仪镀金ꎬ扫描电子显微镜观察并照相ꎮ
1􀆰 3 数据分析
所有试验数据均采用 Excel 2003 和 SAS 8􀆰 0 统
计软件进行处理分析ꎬ应用最小差异显著法(LSD)
进行差异显著性检验ꎮ
2 结果与分析
2􀆰 1 HRH317 菌株无菌体发酵液的抑菌活性
抑菌活性测定结果表明ꎬHRH317 菌株无菌体
培养液对指示菌—禾谷镰孢菌有很强的抑菌活性
(图 1 ̄a)ꎬ抑菌圈平均直径为 2􀆰 0 cmꎬ而对照则无抑
菌活性(图 1 ̄b)ꎮ
图 1 HRH317 菌株无菌体培养液对禾谷镰孢菌
的抑菌活性比较
Fig. 1 Inhibitory effect of the bacterium ̄free fermentation
supernatant of Bacillus amyloliquefaciens HRH317
against Fusarium graminearum
a: 培养液处理ꎻ b: 无菌水对照ꎮ a: Bacterium ̄free
fermentation supernatant treatmentꎻ b: CK of sterile water.
 
2􀆰 2 HRH317 菌株抗菌粗蛋白的抑菌活性
HRH317 菌株无菌体培养液不同饱和度硫酸铵
沉淀物的抑菌活性检测结果表明ꎬ硫酸铵饱和度为
50%时抑菌活性最大ꎬ抑菌圈直径可达 2􀆰 02 cmꎬ显
5185 期 秦  楠等: 解淀粉芽胞杆菌 HRH317 抗菌蛋白的分离纯化及其抗菌作用
著高于其余处理ꎻ饱和度为 20% 、30% 、40% 、60%
的抑菌圈直径分别为 1􀆰 55、1􀆰 68、1􀆰 72 和 1􀆰 68 cmꎬ
处理间差异不显著(图 2)ꎮ 表明 50%硫酸铵饱和
度时抗菌粗蛋白完全沉淀ꎮ
图 2 HRH317 菌株无菌体培养液不同饱和度硫酸铵
沉淀蛋白对禾谷镰孢菌的抑菌活性
Fig. 2 Inhibitory effects of different ammonium
sulfate ̄precipitated fractions of the fermentation
supernatant of Bacillus amyloliquefaciens HRH317
图中数据为平均数 ±标准差ꎮ 柱上不同小写字母表示
经 LSD 法检验在 P < 0􀆰 05 水平差异显著ꎮ Data are
mean ± SD. Different lowercase letters indicate significant
difference at P < 0􀆰 05 level by LSD test.
 
2􀆰 3 HRH317 菌株抗菌蛋白的分离纯化
HRH317 菌株发酵液经 50%饱和度硫酸铵沉淀
并透析后ꎬ所得到的粗蛋白经 DEAE Sepharose Fast
Flow离子交换层析分离ꎬ出现了 2 个峰(图 3 ̄a)ꎬ分
别收集 2 个吸收峰组分ꎬ冻干浓缩后进行抑菌活性
检测ꎬ结果表明峰 1 没有抑菌活性ꎬ峰 2 具有抑菌活
性ꎮ DEAE收集到的峰 2 冻干浓缩ꎬ经 Sephadex G ̄
200 凝胶层析进一步洗脱得到 2 个峰ꎬ峰 2 ̄1 和峰 2 ̄
2(图 3 ̄b)ꎬ收集 2 个吸收峰组分ꎬ冻干浓缩后检测
发现峰 2 ̄1 没有抑菌活性ꎬ峰 2 ̄2 具有抑菌活性ꎮ
2􀆰 4 HRH317 菌株抗菌蛋白的分子量
HRH317 菌株培养上清液经硫酸铵沉淀获得的
粗蛋白含有多种蛋白组分ꎬ即除抗菌蛋白外还含有
多种不同分子量的杂蛋白ꎬ粗蛋白经 DEAE Sepha ̄
rose Fast Flow 柱层析得到的峰 2 也含有多条条带ꎬ
表明含有多种蛋白组分ꎮ 通过 Sephadex G ̄200 凝胶
柱进一步层析纯化得到峰 2 ̄2ꎬ经过 SDS ̄PAGE检测
呈现出一条单独条带ꎬ表明分离得到了纯的抗菌蛋
白ꎬ其表观分子质量约为 36􀆰 0 kD(图 4)ꎮ
2􀆰 5 HRH317 菌株抗菌蛋白的抑菌作用
2􀆰 5􀆰 1 抗菌蛋白对禾谷镰孢菌孢子萌发的影响
经过 HRH317 菌株抗菌蛋白处理的禾谷镰孢菌
图 3 HRH317 菌株抗菌蛋白的 DEAE离子交换柱
和 Sephadex G ̄200 凝胶柱层析纯化结果
Fig. 3 Elution profile of the redissolved ammonium
sulfate ̄precipitated fractions of the fermentation
supernatant of Bacillus amyloliquefaciens HRH317
on DEAE Sepharose Fast Flow and
Sephadex G ̄200 column
 
图 4 HRH317 菌株抗菌蛋白的电泳图谱
Fig. 4 SDS ̄PAGE spectrum of antifungal protein of Bacillus
amyloliquefaciens HRH317
1: 硫酸铵沉淀蛋白ꎻ 2: DEAE Sepharose Fast Flow
层析出的具抑菌活性蛋白ꎻ 3: Sephadex G ̄200 层析出的
具抑菌活性蛋白ꎻ M: 标准蛋白ꎮ 1: Ammonium sulfate ̄
precipitated proteinꎻ 2: antifungal protein purified from DE ̄
AE peak 2ꎻ 3: antifungal protein purified from Sephadex G ̄
200 peak 2ꎻ M: marker.
 
孢子萌发率均显著下降(图 5)ꎮ 12 h时对照的孢子
萌发率达到了 95􀆰 4% ꎬ而抗菌蛋白处理的孢子萌发
率仅为 55􀆰 8% ꎮ 2 ~ 12 h间孢子萌发率平均下降了
57􀆰 3% ꎮ 表明抗菌蛋白对禾谷镰孢菌孢子萌发具有
强烈的抑制作用ꎮ
618 植  物  保  护  学  报 42 卷
图 5 HRH317 菌株抗菌蛋白对禾谷镰孢菌孢子
萌发的抑制作用
Fig. 5 Inhibitory effect of the antifungal protein against the
spore germination rate of Fusarium graminearum
图中数据为平均数 ±标准差ꎮ 不同小写字母表示
经 LSD 法检验在 P < 0􀆰 05 水平差异显著ꎮ Data are
mean ± SD. Different lowercase letters indicate significant
difference at P < 0􀆰 05 level by LSD test.
 
2􀆰 5􀆰 2 抗菌蛋白对禾谷镰孢菌菌丝形态的影响
扫描电子显微镜观察发现ꎬ对照中禾谷镰孢菌
菌丝体生长粗细均一ꎬ表面光滑ꎬ生长正常(图 6 ̄a、
b)ꎬ而经抗菌蛋白液处理 20 h 后菌丝出现变细、畸
形、扭曲ꎬ末端膨大现象(图 6 ̄c)ꎬ放大至 5 000 倍时
可看出菌丝结节ꎬ表面不平滑(图 6 ̄d)ꎮ 说明该抗
菌蛋白能够抑制禾谷镰孢菌菌丝体的生长ꎮ
图 6 扫描电镜下抗菌蛋白对禾谷镰孢菌菌丝生长的效果
Fig. 6 Effects of antifungal protein on the hyphal morphology of Fusarium graminearum under SEM
a ~ b: 对照菌丝 × 500、 × 5 000ꎻ c ~ d: 抗菌蛋白处理菌丝 × 500、 × 5 000ꎮ a - b: Hyphal growth state of CK under
SEM × 500ꎬ × 5 000ꎻ c - d: hyphal growth state after treated with antifungal protein under SEM × 500ꎬ × 5 000.  
3 讨论
芽胞杆菌具有繁殖能力强、抗逆性强、抗菌谱广
等特点ꎬ是植物微生态体系中的优势微生物种群
(李姝江等ꎬ2014)ꎮ 目前ꎬ芽胞杆菌所产抗菌蛋白
大多采用硫酸铵分级沉淀与逐步层析结合等方法分
离纯化得到ꎮ Kim & Chung(2004)利用解淀粉芽胞
杆菌 MET0908 菌株获得了分子量为 40 kD 且可防
治炭疽病的抗菌蛋白ꎻ杨丽荣等(2010)从解淀粉芽
胞杆菌 YN ̄1 菌株中分离纯化到分子量约为 31 kD
且对黄瓜灰霉病菌具有拮抗活性的抗菌蛋白ꎻ本研
究中解淀粉芽胞杆菌 HRH317 菌株发酵液经硫酸铵
分级沉淀ꎬ采用 DEAE Sepharose Fast Flow 柱和
Sephadex G ̄200 柱层析纯化得到 1 种对禾谷镰孢菌
有良好抑制作用的抗菌蛋白ꎬ分子量约为 36 kDꎬ与
上述已报道的抗菌蛋白分子量大小相似ꎮ 目前ꎬ国
内外报道的芽胞杆菌抗菌物质抑菌机制主要是抑制
孢子萌发和破坏细胞壁 (谢栋等ꎬ1998ꎻ李晶等ꎬ
2008)ꎮ 本试验结果表明ꎬ菌株 HRH317 的抗菌蛋
白对病原菌抑制作用主要有 2 种方式:一是抑制孢
子萌发ꎻ二是造成菌丝变细、畸形、扭曲及末端膨大
现象ꎬ影响其正常生长ꎬ这与张宝俊等(2010)报道
LP ̄5 菌株发酵液抑制梨黑斑病菌的作用方式一致ꎬ
在谢栋等(1998)对 BS ̄98 菌株、汪澈等(2005)对
B9601 ̄Y2A菌株的研究中也均有体现ꎮ 本试验中
菌株 HRH317 对禾谷镰孢菌的良好抑制效果表明其
在实际生产应用中具有替代化学农药的潜力ꎬ可作
为小麦赤霉病和玉米茎基腐病生物防治的资源菌被
进一步开发利用ꎮ
理想生防菌除了要求拮抗能力强ꎬ还要能在土
7185 期 秦  楠等: 解淀粉芽胞杆菌 HRH317 抗菌蛋白的分离纯化及其抗菌作用
壤和寄主植株根部定殖ꎮ 目前ꎬ抗菌蛋白还不能直
接施用于田间ꎬ一是因为成本问题ꎬ二是因为抗菌蛋
白在复杂的田间环境中的稳定性需要考虑ꎬ能否稳
定持续地发挥防效还需进一步研究ꎮ 由于本试验中
抗菌物质的分离是根据蛋白质的特性进行分离纯化
的ꎬ因此不排除该菌株同时产生其它非蛋白物质的
可能ꎮ 经 DEAE Sepharose Fast Flow 柱层析纯化得
到的峰 1 冻干浓缩物中就包含多种物质ꎬ可以继续
采用薄层色谱法、高效液相及气质联用色谱法等方
法进行分离纯化ꎬ相关研究有待进一步开展ꎮ
芽胞杆菌产生的抗菌蛋白类物质是其抑制植物
病原真菌生长的一个重要因子ꎬ但是其抑菌作用可
能还依赖于脂肽类物质与微生物代谢过程中产生的
挥发性物质(李宝庆等ꎬ2010)ꎮ 多种生防机理相互
结合、相互补充促进ꎬ才能使生防微生物在病虫害综
合防治中发挥最大作用ꎮ 鉴于本研究中解淀粉芽胞
杆菌 HRH317 菌株对引起小麦赤霉病和玉米茎基腐
病的禾谷镰孢菌有很好的抑制效果ꎬ下一步将对其
产生的抗菌蛋白在氨基酸序列、编码基因、表达调控
等方面进一步分析研究ꎬ为培育高效生防微生物和
抗病转基因植物提供技术支撑ꎮ
参 考 文 献 (References)
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(责任编辑:李美娟)
9185 期 秦  楠等: 解淀粉芽胞杆菌 HRH317 抗菌蛋白的分离纯化及其抗菌作用