全 文 :林业科技开发 2013 年第 27 卷第 4 期 111
doi:10. 3969 / j. issn. 1000-8101. 2013. 04. 030
红绒盖牛肝菌发酵培养基筛选及液体培养条件
张扬1,2,赵阳1,范克胜1,3,叶建仁1*
(1.南京林业大学,江苏省有害生物入侵预防与控制重点实验室,南京 210037;
2.江西农业大学园林与艺术学院;3.山东省德州市林业局)
摘 要:在摇瓶液体培养条件下,研究了 14 种不同成分培养基对红绒盖牛肝菌菌丝体生长的影响及液体培养条
件,结果表明,红绒盖牛肝菌最适发酵培养基为:蔗糖 2%、玉米粉 2%、黄豆粉 1. 5%、酵母膏 0. 5%、MgSO4 0. 05%、
KH2PO4 0. 1%。培养基中添加有机硅类消泡剂对红绒盖牛肝菌菌丝体生长没有影响;液体发酵的适宜初始 pH 为
5 ~ 6;液体培养周期为 10 d,菌丝体生物量可达 5. 7 g /L。
关键词:红绒盖牛肝菌; 发酵培养基;液体发酵;培养条件
Screening of fermentation medium and the conditions of liquid submerged culture for Xerocomus
chrysenteron∥ZHANG Yang,ZHAO Yang,FAN Ke-sheng,YE Jian-ren
Abstract:We studied 14 different components of the medium on mycelial growth of Xerocomus chrysenteron and liquid cul-
ture conditions in the shake-flask liquid culture conditions,the results showed that the optimum fermentation medium of X.
chrysenteron included 2% sucrose,2% corn flour,1. 5% soybean meal,0. 5% yeast extract,0. 05% MgSO4 and 0. 1%
KH2PO4 . There were no effects on mycelial growth of X. chrysenteron,when silicone defoamer was added. The suitable ini-
tial pH of liquid fermentation was 5 to 6,the cycle of liquid culture was 10 d,the mycelia biomass achieved 5. 7 g /L.
Key words:Xerocomus chrysenteron;fermentation medium;liquid fermentation;culture conditions
First author’s address:Nanjing Forestry University,Jiangsu Key Laboratory for Prevention and Management of Invasive
Specie,Nanjing,210037,China
收稿日期:2013-03-08 修回日期:2013-04-14
基金项目:国家“十二五”科技支撑专题(编号:2012BAD19B0703) ;国
家林业公益性行业科研专项项目(编号:201004061)。
作者简介:张扬(1984 -) ,男,助教,主要从事森林资源微生物研究工
作。通讯作者:叶建仁,男,教授。E-mail:jrye@ njfu. com. cn
红绒盖牛肝菌(Xerocomus chrysenteron,简称 Xc)
是优良的外生菌根真菌,可与林木形成菌根,提高林
木的根系吸收养分的能力、增强宿主抗旱性、抗病性
及抗盐碱能力[1-5],并且具有较好的溶磷能力[6],从
而提高林木对不溶磷元素的吸收。红绒盖牛肝菌在
育苗和逆境造林等方面发挥着重要的作用,但有关红
绒盖牛肝菌液体深层培养的研究报道比较少,其菌剂
的工业化开发及生产由此较难实现。为此,本试验对
红绒盖牛肝菌液体发酵培养基进行了初步的筛选,并
对其液体深层培养条件进行了探讨,进而筛选出红绒
盖牛肝菌最适配方和培养条件,为其液体发酵提供参
数,也为其工业化生产提供理论参考。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
1. 1. 1 供试菌株及消泡剂
红绒盖牛肝菌菌株保存于南京林业大学江苏有
害生物入侵预防与控制重点实验室。将红绒盖牛肝
菌纯培养接到 ZPD 培养基(马铃薯 200 g,葡萄糖 20
g,MgSO4·7H2O 1. 5 g,KH2PO4 3 g,VB1 0. 05 g,蒸馏
水 1 000 mL,琼脂 20 g)上,于 30℃下培养,待菌丝长
满平板后备用。消泡剂采用有机硅消泡剂,型号为
WX-gs530,苏州百斯盾化工有限公司生产。
1. 1. 2 培养基
基础培养基为 ZPD 培养基。试验液体培养基:
分别选取天然培养基、半合成培养基及合成培养基等
14 种不同的菌根真菌液体培养基(表 1)[7-10]。
表 1 液体培养基成分
培养基 培养基组分
1 土豆 200 g、蔗糖 20 g、水 1000 mL
2
玉米粉 6. 25 g、黄豆粉 2 g、MgSO4 1. 5 g、Na2HPO4 6 g、
CaCl2 5 g、NH4Cl 7 g、水 1 000 mL
3
玉米粉 50 g、麸皮 40 g、土豆 300 g、MgSO4 1. 5 g、
KH2PO4 3 g、VB1 0. 000 8 g、水 1 000 mL
4
蔗糖 20 g、玉米粉 10 g、酵母粉 20 g、黄豆粉 20 g、MgSO4
0. 5 g、KH2PO4 1 g、水 1 000 mL
5
蔗糖 20 g、MgSO4 0. 5 g、KH2PO4 0. 5 g、KNO3 1 g、NaCl
0. 5 g、水 1 000 mL
6
蔗糖 20 g、蛋白胨 2 g、MgSO4 0. 5 g、KH2PO4 1 g、水 1
000 mL
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 技术开发
112 林业科技开发 2013 年第 27 卷第 4 期
表 1(续)
培养基 培养基组分
7
土豆 200 g、蔗糖 20 g、MgSO4·7H2O 1. 5 g、KH2PO4 3 g、
VB1 0. 05 g、水 1 000 mL
8
玉米粉 20 g、蔗糖 20 g、黄豆粉 10 g、酵母膏 5 g、MgSO4·
7H2O 0. 5 g、KH2PO4 1 g、水 1 000 mL
9 蔗糖 10 g、麸皮 40 g、土豆 200 g、水 1 000 mL
10
玉米粉 50 g、蔗糖 10 g、MgSO4 1. 5 g、KH2PO4 3 g、VB1
0. 05 g、水 1 000 mL
11
土豆 200 g、葡萄糖 20 g、MgSO4·7H2O 1. 5 g、KH2PO4 3
g、VB1 0. 05 g、水 1 000 mL
12
蔗糖 30 g、MgSO4 0. 5 g、KH2PO4 1 g、NaNO3 2. 22 g、
FeSO4 0. 01 g、KCl 0. 5 g、水 1 000 mL
13
葡萄糖 10 g、蔗糖 10 g、蛋白胨 3 g、MgSO4 0. 5 g、
KH2PO4 1 g、水 1 000 mL
14
蔗糖 10 g、KNO3 0. 25 g、CaCl2·2H2O 0. 05 g、NaCl 0. 025
g、KH2PO4 0. 5 g、MgSO4·7H2O 0. 15 g、1% FeCl3 1. 2
mL、VB1 0. 05 g、水 1 000 mL
1. 2 试验方法
1. 2. 1 基础培养基的筛选
在无菌条件下,用打孔器(直径为 7 mm)在培养
好的 Xc平板菌丝边缘上打成一系列菌饼,将菌饼转
接到上述 14 个处理的培养基中(100 mL三角瓶培养
基装液量 50 mL,经 1. 06 × 105 Pa灭菌 20 min) ,每瓶
接 8 块菌饼(干质量 0. 03 g) ,30℃下在摇床上以 121
r /min暗培养 10 d,各处理 8 个重复。各处理在培养
第 6 天时,分别取 4 瓶,用布氏漏斗抽滤出菌丝体,并
用蒸馏水冲洗 3 次,55℃烘干至质量恒定,用电子天
平称量菌丝干质量。培养第 10 天对余下各处理重复
上述操作,并记录称量结果。
1. 2. 2 基础培养基组分的优化
采用 L9(3
4)正交试验对筛选出来的基础培养基
各组分进行优化,筛选出每种组分的最适量。正交试
验因子水平表如表 2。
表 2 培养基组分正交试验因素水平
水平 蔗糖 /% 玉米粉 /% 黄豆粉 /% 酵母膏 /%
1 1. 0 1. 5 0. 5 0. 3
2 1. 5 2. 0 1. 0 0. 4
3 2. 0 2. 5 1. 5 0. 5
1. 2. 3 消泡剂对 Xc菌丝体生长的影响
以筛选出的最适发酵培养基为液体培养基,设置
不加消泡剂接菌和加消泡剂接菌 2 种处理。各处理
接菌量、加消泡剂量一致,重复 3 次,分别在第 4、9 天
时取样,过滤,烘干后称量菌丝体干质量。
1. 2. 4 Xc在发酵培养基中最适初始 pH
参照本课题组前期研究结果[11],采用 0. 1 mol /L
的盐酸和 0. 1 mol /L的 NaOH溶液,准确调节发酵培
养基的 pH 3、4、5、6、7,5 个梯度,100 mL 三角瓶装
液 50 mL,灭菌后接菌。摇床恒温培养(30℃,121
r /min)。以菌丝体干质量为指标,定期测量每个梯度
下 Xc的生长情况。
1. 2. 5 培养时间对 Xc菌丝体生长的影响
100 mL三角瓶装入发酵培养基,装液量 50 mL,
经 1. 06 × 105 Pa灭菌 20 min,在无菌条件下,将 Xc菌
饼接种到培养基中,每瓶 4 块菌饼,30℃下在摇床上
以 121 r /min培养,从第 2 天开始,连续取样 15 d,每
处理 3 重复,测量菌丝体干质量,并记录称量结果。
2 结果与分析
2. 1 基础培养基的筛选
分别采用 14 种培养基进行摇瓶振荡培养 Xc,筛
选出其最适生长培养基。结果表明,Xc 培养 5 d 和
10 d时,其在 8 号培养基中菌丝体浓度最高,均高于
其他培养基,菌丝体干质量可达 8. 4 g /L,故选用 8 号
养基作为 Xc液体发酵的基础培养基(图 1)。
图 1 Xc菌株在 14 种培养基中的生物量变化
2. 2 基础培养基组分的优化
采用 L9(3
4)正交试验对 8 号基础培养基各组分
进行优化,由表 3 极差分析可得:氮源对菌丝体生长
影响最大,影响菌丝体得率的大小关系为:酵母膏 >
蔗糖 >黄豆粉 >玉米粉,各因子的最佳水平组合为
A3B2C3D3。
技术开发 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2013 年第 27 卷第 4 期 113
表 3 L9(3
4)正交试验结果
编号
蔗糖
(A)/%
玉米粉
(B)/%
黄豆粉
(C)/%
酵母膏
(D)/%
菌丝体生物量
/(g·L -1)
1 1. 0 1. 5 0. 5 0. 3 13. 90
2 1. 0 2. 0 1. 0 0. 4 14. 36
3 1. 0 2. 5 1. 5 0. 5 15. 26
4 1. 5 1. 5 1. 0 0. 5 15. 00
5 1. 5 2. 0 1. 5 0. 3 14. 60
6 1. 5 2. 5 0. 5 0. 4 14. 20
7 2. 0 1. 5 1. 5 0. 4 15. 26
8 2. 0 2. 0 0. 5 0. 5 15. 86
9 2. 0 2. 5 1. 0 0. 3 14. 40
K1 43. 52 44. 16 43. 96 42. 90
K2 43. 80 44. 82 43. 76 43. 82
K3 45. 52 43. 86 45. 12 46. 12
k1 14. 51 14. 72 14. 65 14. 30
k2 14. 60 14. 94 14. 59 14. 61
k3 15. 17 14. 62 15. 04 15. 37
R 0. 66 0. 32 0. 45 1. 07
2. 3 消泡剂对红绒盖牛肝菌摇瓶菌丝生物量的影响
由表 4 可知,培养基中添加消泡剂对红绒盖牛肝
菌的菌丝生物量并没有显著影响。
表 4 消泡剂对 Xc生物量的影响 /(g·L -1)
处理
不同生长时间的生物量
4 d 9 d
不加消泡剂接菌 2. 94 ± 0. 46 a 5. 14 ± 0. 41 b
加消泡剂接菌 2. 86 ± 0. 27 a 5. 12 ± 0. 32 b
2. 4 初始 pH值对菌丝生物量的影响
初始 pH分别为 4、5、6 时,菌丝体生物量随着培
养时间的延长而逐渐增加,并且在初始 pH 5 和 pH 6
这 2 个梯度下,菌丝生物量的增加较快,而初始 pH 3
和 pH 7 这 2 种处理,生物量增长较慢,在培养后期甚
至有所下降(图 2)。结果表明,初始 pH 为 5 ~ 6 时,
比较适宜 Xc菌体生长及其生物量积累。
图 2 不同初始 pH下 Xc摇瓶培养菌丝生物量的变化
2. 5 培养时间对菌丝生物量的影响
随着培养时间的延长,菌丝的生物量不断增加,
培养到第 10 天时,Xc 的菌丝体生物量最大,此后菌
丝生物量开始下降。这可能与培养后期营养物质匮
乏、培养环境恶化和菌体自身的老化有关。同时,在
发液体培养期间,三角瓶内培养液的 pH 值由初始值
5. 32 降至 3. 09,酸性明显变强(表 5)。这可能与培
养过程中酸性代谢物质的产生有关。
表 5 培养时间对菌丝生长的影响
指标
时间 /d
0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
菌丝体干质量
/(g·L -1)
1. 25 ± 0. 12 1. 96 ± 0. 17 2. 30 ± 0. 18 3. 30 ± 0. 21 3. 50 ± 0. 16 3. 80 ± 0. 27 4. 10 ± 0. 24 4. 66 ± 0. 31 5. 24 ± 0. 27 5. 70 ± 0. 34 5. 53 ± 0. 37
pH值 5. 32 ± 0. 29 4. 69 ± 0. 36 4. 4 ± 0. 15 4. 05 ± 0. 25 3. 75 ± 0. 29 3. 63 ± 0. 18 3. 42 ± 0. 13 3. 13 ± 0. 21 3. 13 ± 0. 22 3. 12 ± 0. 19 3. 09 ± 0. 12
3 结论与讨论
试验表明,在“蔗糖-玉米粉-黄豆粉-酵母膏”基
础培养基中,Xc 菌丝生长快,生长点多,菌球大小一
致,相同培养时间下菌丝生物量最高,可达8. 4 g /L。
同时,研究发现氮源对 Xc 菌丝体生长影响最大,故
Xc最适液体发酵培养基为:蔗糖 2%、玉米粉 2%、黄
豆粉 1. 5%、酵母膏 0. 5%、MgSO4 0. 05%、KH2PO4
0. 1%。在真菌发酵过程中,为了防止产生泡沫,常在
发酵过程中加入消泡剂。为确定本试验所加消泡剂
是否对菌体生长有影响,在摇瓶条件下进行对比试
验,结果表明,培养基中添加有机硅类消泡剂对 Xc
菌丝体生长没有影响。
在液体深层培养过程中,pH 值的变化是微生物
在发酵过程中代谢活动的综合反映,其变化的根源取
决于培养基的成分和微生物的代谢特性[12]。本试验
结果表明,Xc液体发酵的适宜初始 pH 值范围为 5 ~
6,菌丝生物量可达 5. 12 g /L。不同初始 pH 值对 Xc
的菌丝体生物量有显著的影响,pH 值对 Xc 的新陈
代谢有很大的影响,pH值过高或过低,对于菌体酶的
活力、细胞膜的通透性、物质的运输和呼吸作用都有
一定影响,原因需要进一步研究。
在最适发酵培养基培养过程中,菌丝体生物量随
培养时间不断增加,第 10 天至最大值为 5. 7 g /L,第
10 天后,由于培养液中营养物质的缺乏,菌体老化,
菌丝体自溶等原因,菌丝量开始降低,可判定 Xc 液
体培养周期约为 10 d。李敏[13]研究表明接种量对菌
丝体的生长有重要影响,本试验发现在培养过程中由
于接种量不同而使得菌丝体生物量也具有明显差异,
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 技术开发
114 林业科技开发 2013 年第 27 卷第 4 期
说明接种量的多少对菌丝体的产量也具有明显的影
响,这还有待于进一步的研究。
本试验采用了来源广、价格低的原料黄豆粉、酵
母膏、玉米粉、蔗糖作为氮碳源,加以适量其他成分,
提高了菌丝体的最优化的产量,也为工业生产应用提
供了可能性。同时,摇瓶液体发酵条件的确立也为工
业化生产提供了理论依据。
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( 责任编辑 史 洁
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
)
doi:10. 3969 / j. issn. 1000-8101. 2013. 04. 031
黄脊竹蝗无公害防治技术
洪宜聪
(福建省沙县林业局,福建 沙县 365500)
摘 要:黄脊竹蝗是毛竹林的主要食叶害虫,为了探索其无公害防治的方法和措施,2012 年在福建省沙县选用
1. 2%苦参碱·烟碱乳油800 倍液、3%高渗苯氧威乳油 4 000 倍液、1%苦参碱可溶性液剂 1 200 倍液喷雾防治跳蝻,
用药量均为 600 mL /hm2,以及施放苦参·烟碱烟剂,用药量为 15 kg /hm2。采用喷烟技术施放苦参碱类烟雾剂,用药
量均为 750 mL /hm2,防治黄脊竹蝗成虫,用药后 2 d,防治效果均可达 90%以上,这种方法可在黄脊竹蝗相应虫态
危害时应用。
关键词:黄脊竹蝗;无公害防治;毛竹;苦参碱
收稿日期:2012-12-23 修回日期:2013-04-10
基金项目:国家星火计划项目(编号:2012GA720007) ;中央财政林业
科技推广示范资金跨区域重点推广示范项目(编号:[2010]TK25)。
作者简介:洪宜聪(1966 -) ,男,高级工程师,主要从事有害生物控制
研究工作。E-mail:honghyc_886@ sina. com
A harmless prevention and control technique of Ceracris kiangsu (Tsai)∥HONG Yi-cong
Abstract:Ceracris kiangsu (Tsai)is a primary and serious leaf eating pest of Phyllostachys pubescens forest. To explore
pollution-free control measurements,an experiment was carried out to control C. kiangsu at Shaxian county,Fujian Prov-
ince. The results indicated that control effect was more than 90% after spraying larvaes with 1. 2% matrine-nicotine,3%
high penetrable fenoxycarb and 1% matrine,and spraying adults with the matrine. Control efficiency was more than 90%
after spraying powder or smoke two days later. So popularization and application of this new control measures was applied
while C. kiangsu damaged in Rh. pubescens forest.
Key words:Ceracris kiangsu (Tsai ) ;harmless
prevention;Phyllostachys pubescens;matrine
First author’s address:Forestry Bureau of Shaxian
County of Fujian,Shaxian 365500,Fujian,China
技术开发 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗