全 文 ：25 (3)239 一 中国生物防治 日 年 月
硅藻土和滑石粉作为荧光假单胞菌
菌剂的载体研究
李 慧 , 王 平 , 肖 明 `
上海师范大学生命与环境科学学院 , 上海
摘要 从菌体的吸附和释放两方面 ,研究了硅藻土和滑石粉在不同条件下作为生防菌荧光假
单胞菌 菌剂载体的可能性 。结果表明 ,在温度为 ℃, 时 ,两种材料对 菌剂有良
好的吸附效果 ,且吸附速率较快 。扫描电镜分析表明 ,吸附过程可能与硅藻土表面和微孔结
构 ,滑石粉片层结构以及菌体形态有关 。在制备干粉状菌剂时 ,硅藻土和滑石粉与溶剂比例分
别为 和 。 时 ,菌体释放率较高 。表明硅藻土和滑石粉是良好的载体
材料且具有应用前景 。
关 键 词 硅藻土 滑石粉 荧光假单胞菌 吸附作用 释放率
中图分类号 文献标识码 文章编号 一 一 一。
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二 刀
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荧光假单胞菌 由 刀 是一类革兰 氏阴性杆状细菌 ,能分泌噬铁素
、藤黄绿菌素 , 、毗咯菌素 , 、盼嗓类物质 、 , 一二乙
收稿日期 一 一
基金项目 上海市科学技术委员会项目 , 上海市教委重点项目 上海师范大学项目
上海师范大学重点学科项 目
作者简介 李慧 一 ,女 ,硕士 , 通讯作者 ,电话 一 , 一 · ·
中 国 生 物 防 治 第 卷
酞藤黄酚 一 , 、卵菌素 、氢氰酸 、几丁质酶等 多
种有抗菌作用的次生代谢产物 一` ,这些次生代谢产物对某些植物病原菌具有较好的拮抗效
果川 。本试验选取的荧光假单胞菌 菌株对多种常见植物病害具有广谱拮抗作用 ,尤其对
油菜菌核病菌 、 表现较强的拮抗能力 〔 ,具备开发为微生物农药的潜质 。
由于微生物农药主要成分为活体微生物 “, 」,菌剂载体的选择显得尤为重要 ,载体的性质
是影响微生物菌剂质量的关键因素 。硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩 ,比重轻 、分散性
好 、具微孔结构 ,孔洞排列均匀 、孔径大 、比面积大 ,滑石粉呈片层状结构 ,表面积大 ,它们都具
有吸附能力强 、理化性质稳定 、资源丰富 、成本低廉等优点 ,已被广泛用于农业 、化工 、医药 、食
品等部门以及制浆造纸 、水处理等行业 〔一“ 〕。 目前 ,国内外已有报道使用这两种材料制备生
物农药 ` , 〕,但对其作为生物农药载体的性质研究报道较少 。本试验选用硅藻土和滑石粉作
为载体 ,研究了载体材料对荧光假单胞菌 菌体的吸附作用 、载体材料的吸水率 、不同干粉
状菌剂中有效菌体释放率 ,并通过扫描电镜分析影响吸附过程的可能因素 ,旨在为更好地将这
些材料用于生物农药开发 、荧光假单胞菌 菌剂的研制 、优化及大规模生产提供理论依据 。
材料与方法
材料
硅藻土由上海市奉贤奉城试剂厂提供 滑石粉购于航天药用滑石有限责任公司 。载体材
料均经两次高压灭菌 ,每次 ℃处理 ,烘干备用 。供试菌为荧光假单胞菌 菌株 ,由
上海师范大学微生物分子生物学实验室分离 、纯化获得困 ,用 培养液 〔川活化 、培养 。油菜
菌核病菌由国家南方农药创制中心 上海 提供 ,用 培养基 `培养 。
载体吸附作用的测定
不同载体用量对菌体吸附作用的影响 在 ℃、 时 ,分别称取 、 、 、 、
、 和 载体 ,在无菌条件下 ,将载体分别加人装有 血 培养基的 锥形瓶中 ,
混合均匀 ,再加人培养 的荧光假单胞菌 菌悬液 间 ,在 一型恒温磁力搅拌器上进行
吸附试验 。吸附时间为 ,各处理 次重复 。
不同吸附时间对菌体吸附作用的影响 在 ℃、 时 ,取 摊 载体进行吸附试验
方法同 。吸附时间依次为 、 、 、 、 、 而 ,各处理 次重复 。
分析方法 采用菌体去除率和载体负载量来评价载体对菌体的吸附能力 。 菌量的
计量以离心分离后的细胞湿重为标准 。 菌体去除率 一 、 其中 , 、
分`别为吸附前后溶液中的 菌体的质量浓度 留 载体负载量 群 一 ,
其中 , 。为载体用量 。
扫描 电镜分析 称取一定质量 已灭菌 的干燥硅藻土和滑石粉与培养 的 菌悬
液混合均匀 ,室温干燥 。 场 型扫描电镜分别对硅藻土和滑石粉进行表面观测定 。
不同载体吸水率的测定
在无菌条件下 ,将无菌水与各载体材料充分混匀 ,每次加人无菌水的用量按照一定梯度逐
渐增加 ,使载体材料湿润 ,保持疏松 ,不结块 。以 摊 载体所含的液体量为载体吸水率 ,测定
次重复试验的平均值 。
第 期 李慧等 硅藻土和滑石粉作为荧光假单胞菌 菌剂的载体研究
菌剂中有效菌体释放率的测定
将制备好的干粉状菌剂分别命名为菌剂 、菌剂 、菌剂 和菌剂 ,放置在阴凉处室温保
存 。 后取 样品加人到装有玻璃珠的 无菌水中 ,在 一型恒温磁力搅拌器上振荡
,然后立即稀释涂布 ,测定菌剂中释放的活菌数 ,统计 次重复的平均值 。释放率 二接
种细菌密度 释放细菌密度 。其中 ,释放细菌密度反映了载体中活体细菌的量 。
菌剂中活菌数的测定
由本实验室自行研制的干粉状菌剂放置于室温下保存 ,分别于第 、 、 、 称取菌剂
加人到带玻璃珠的盛有 耐无菌水的 时锥形瓶中 。在 一型恒温磁力搅拌器上振
荡 ,然后稀释涂布 ,测定不同贮存期菌剂中的活菌数 ,统计 次重复试验的平均值 。
结果与分析
不同载体用量对菌株 吸附的效果
从图 可以看出 ,随着硅藻土用量的增加 , 不断增加 , 不断减小 。硅藻土用量从 酬
增加到 岁 时 , 变化不大 ,仅从 增大到 ,而 则从 骤降至 岁
当用量从 酬 增加到 酬 时 , 变化较大 ,从 增长至 , 呈缓慢下降趋势 ,从
降至 当硅藻土用量为 时 , 达到 , 仅为 。
从图 可以看出 ,随着滑石粉用量的增加 , 也呈增长趋势 , 呈下降趋势 。当滑石粉用
量从 增加到 时 , 从 增长到 ,此后增长缓慢 滑石粉用量从 增
加到 岁 时 , 变化较大 从 骤减到 ,随着滑石粉用量继续增加 , 下降缓
慢 。当滑石粉用量为 『 时 , 为 , 为 岁
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︸口工,︼、内`· 一空 云除,
认 负载量
︵岁︶褂渔报︵谕加日︶喇燕瞩︵岁︶米铃渔
硅藻土用量
图 硅藻土用 对吸附效果的影响
滑石粉用量 留
图 滑石粉用且对吸附效果的影响
结果表明 ,硅藻土和滑石粉对 菌体的去除能力相当 ,而负载能力略有差异 。当载体用
量为 岁 时 ,硅藻土的负载能力优于滑石粉的负载能力 当用量继续增加时 ,二者差别不大 。
从整个吸附过程来看 ,两种载体对 菌体都有较好的吸附作用 ,用量的多少影响载体对
菌体的吸附效果 。在 菌体质量浓度一定时 ,硅藻土和滑石粉用量增加 , 增加 。与此相
反 ,载体用量增多 ,可供菌体吸附的面积也相应增大 ,当菌体质量浓度一定时 ,单位质量的载体
负载量下降 , 呈下降趋势 。
中 国 生 物 防 治 第 卷
不同吸附时间对吸附效果的影响
图 表明 ,在吸附过程初期 ,硅藻土对 菌体的吸附速率很快 ,当吸附时间为 时 ,
为 , 为 。随着吸附时间延长 ,吸附速率减慢 ,吸附时间从 延长至
时 , 从 增加到 , 从 增加到 。
图 表明 ,在吸附初期 ,滑石粉对 菌体的吸附速率相当快 , 中内 , 达到 ,
达到 。随着吸附时间延长 ,吸附缓慢 , 和 变化都不大 ,在 。左右吸附达到平
衡 ,吸附时间为 而 时 , 为 , 为
从图 和图 可以看出 ,在吸附过程的前 ,滑石粉对 菌体的去除率和负载量都大
于硅藻土对 的去除率和负载量 当吸附时间超过 时 ,硅藻土的 值和 值均大于滑
石粉的 值和 值 。从整个吸附过程看 ,两种载体对 的吸附都是一个快速的过程 ,菌体去
除率和载体负载量变化较大 。随着吸附时间延长 ,由于载体用量恒定 ,大量 菌体占据载体
材料的微孔和表面 ,载体吸附位点不断减少 ,导致吸附速率逐渐降低 。
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凸,乙`,、去除率
负载量︸卜
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己一一 — 一` 一 一一一目
硅藻土吸附时间
图 硅藻土为 岁 时吸附时间对吸附效果的影响
滑石粉吸附时间
图 滑石粉为 岁 时 吸附时 间对吸附效果的影响
扫描电镜分析结果
硅藻土颗粒形态各异 ,有圆盘状 、椭圆状 、筛管状等仁`“, 了,本试验选用的硅藻土微观形态
以圆盘状为主 ,偶见筛管状 ,滑石粉为片层状结构 。扫描电镜分析结果见图 。图 、 为硅
藻土的表面结构 。可以看出硅藻土表面微孔数量丰富 ,排列均匀有序 ,孔洞畅通 ,层次分明 ,可
以提供大量的吸附位点和较大的吸附面积 。图 显示滑石粉的表面结构为片层状 ,表面积
大 ,是一种天然的吸附场所 。图 为 菌体附着于硅藻土颗粒表面 。 菌株是革兰氏阴
性菌 ,菌体短杆状 ,长约 一 拜 ,具鞭毛 。 菌体细胞壁上的各种活性官能团和鞭毛结
构可能也是影响吸附过程的因素 。
、 为硅藻上表面结构 为滑石粉表 面结构 为 菌体附着 于硅藻 土表面 ,箭头指示为 菌体
图 扫描 电镜分析结果
第 期 李慧等 硅藻土和滑石粉作为荧光假单胞菌 菌剂的载体研究
不同载体材料的吸水率和有效菌体释放率
结果 表 表明 ,硅藻土的吸水能力大于滑石粉的吸水能力 。菌剂 、 吸水率相同 ,菌剂
、 吸水率相同 ,均在于制备程序上不同 ,而使用的载体相同 ,所以同一载体菌剂吸水率相同 。
在 种菌剂中 ,以硅藻土为载体制备的菌剂有效菌体释放率差异较大 ,分别为 和
,差异可能是由于菌剂制备方法不同 。以滑石粉为载体的菌剂有效菌体释放率分别
为 和 。两种材料的释放率较高 ,说明硅藻土和滑石粉作为生物农药载体均
有良好的释放作用 。
表 不同载体的吸水率和菌体 的有效释放率
载体类型 菌剂名称 载体吸水率 接种细菌密度 。心 耐 释放细菌密度 。何 耐 有效释放率
硅藻土 菌剂
菌剂 义 的
滑石粉 菌剂 拼
菌剂
不同菌剂中菌体的活菌数
从表 可以看出 菌体在不同菌剂中的存活数量随时间延长有明显差异 。保存 ,以
硅藻土为载体的 种菌剂中活菌数比初始接种菌数均降低了一个数量级 ,但此后又有所增长 。
以滑石粉为载体的菌剂中菌体数目均保持在 数量级 。
表 不同菌荆中 菌体的活菌数
不同时期菌剂中 的活菌数 。似菌剂名称
菌剂
菌剂
菌剂
菌剂
初始菌数
讨论
硅藻土和滑石粉作为吸附剂的研究和应用一直受到广泛关注 ,但是关于硅藻土和滑石粉
用于生物农药 ,特别是活体生物农药制备过程中吸附性能的研究未见报道 。沈岩柏等 〔 曾用
硅藻土吸附水相中的诺卡氏菌 ,朱一民等 〔 〕用硅藻土吸附水相中啤酒酵母菌
用岁 二 诚 ,均发现硅藻土的吸附作用与其结构有关 。 目前还未见有关滑石粉吸附菌
体的报道 ,但在国外有学者将滑石粉用作微生物农药的主要添加剂 〔`么 〕。本试验用硅藻土和
滑石粉吸附包埋 菌体 ·,降低了外界不良因素对活菌体的损害 ,同时菌体吸附于载体上 ,具
有一定的缓释效果 ,在贮藏期内菌体释放率较高 ,菌剂中活菌数保持在 一 `数量级 ,各项
指标优于李永兴等 〔“〕报道的数据 。
硅藻土和滑石粉均属于非金属矿产 ,资源丰富 ,开采成本低 ,目前应用主要局限在水处理 、
造纸等方面 。本试验将宏观的吸附试验研究和扫描电镜分析结合起来 ,发现硅藻土和滑石粉
对生防菌 菌株有较好的吸附效果 ,颗粒状具孔洞的硅藻土和片层状的滑石粉为 菌株
提供了丰富的吸附位点 。同时 ,这两种材料的吸附作用属于物理吸附 ,因此吸附是一个快速的
过程 ,在生产加工过程中能缩短用时 ,提高效率 。当振荡溶解菌剂时 ,菌体也较容易从载体上
分离下来 ,有利于药效的发挥 ,表明这两种材料用于生物农药研制中具有可行性 。如果在农业
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防治上推广应用 ,不仅有助于硅藻土和滑石粉市场的进一步开拓 ,也为环境保护和生态维护起
到不可估量的作用 。本试验对 菌剂载体材料的性质和菌剂的防效进行了初步研究 ,关于
菌剂配方的优化 、货架期的延长 、田间防效的测定以及菌剂施用方式还有待深人研究 。
参 考 文 献
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