世界Ĵ微生物生物工程（2012）28：985-991DOI10.1007/s11274-011-0896–Y菜粕通过新分离的枯草芽孢杆菌株3-10进行固态发酵实现伊枯草菌素A和γ-聚谷氨酸的联产DehuiYao•Zhixia激•ChangjunWang•GaofuQi•LiliZhang•XinMa•ShouwenChenReceived:22March2011/Accepted:16September2011/Publishedonline:29October2011©SpringerScience+BusinessMediaB.V.2011摘要该3-10菌株是从土壤中分离获得，根据形态及生理学特征和16SrRNA基因序列鉴定,确定为枯草芽孢杆菌。它通过菜粕的固态发酵联合生产抗真菌的伊枯草菌素A和肥料增效剂γ-聚谷氨酸。伊枯草菌素A和γ-PGA的联产每1Kg干重培养物分别达到了5.3和51.3g，而且存活的细胞数每克干重培养物达到了1.9*1010CFU。在盆栽试验中，西瓜幼苗的芽长和干重通过固态发酵物的处理与参照组对比分别提高了48.0和30.8%；固态发酵物对西瓜枯萎病的生物控制效果达到了89.6%。这些结果凸显了一种通过枯草芽孢杆菌的固态发酵利用低成本和广泛使用的菜粕作为多功能生物有机肥的策略。关键词:枯草芽孢杆菌菜粕多功能生物有机肥伊枯草菌素γ-PGA引言根据联合国粮农组织(FAQ)，每年全世界损失农作物的10-15%是土壤里的微生物引起的疾病所导致的。在不久的将来，这对于微生物学家和植物病理学家发展用于防治多种作物病害化学农药的环境友好型替代品是一个重大的生态挑战(OngenaandJacques2008)。在未来，生物防治代表着一种极具吸引力的替代方法。芽孢杆菌菌株被广泛用于微生物的生物防治，其中很多都能产生生物活性物质来抑制植物病原体的生长，例如有枯草芽孢杆菌(Gongetal.2006;Mizumotoetal.2006)，短小芽孢杆菌(Choetal.2009)或者解淀粉芽孢杆菌(Yuetal.2002)，枯草芽孢杆菌的表面活性肽(Joshietal.2008)，巨大芽孢杆菌(Pueyoetal.2009)或者地衣芽孢杆菌(Tendulkaretal.2007)，枯草芽孢杆菌的芬枯草菌素(Wangetal.2007)，苏云金芽孢杆菌(Kimetal.2004)等等的伊枯草菌素。伊枯草菌素A，伊枯草菌素家族的一员，是一种环状脂肽抗生素。它是一个具有14-17个碳长连接于β氨基脂肪酸链的环七肽(OngenaandJacques2008)。其结构的七个氨基酸残基顺序连接如下：L-Asn-D-Tyr-D-Asn-L-Gln-L-Pro-D-Asn-L-Ser。7-丝氨酸的-COOH和β氨基脂肪酸链的-NH2缩合成环状结构。几乎可以肯定，依靠其膜渗透性(Bonmatinetal.2003)，特殊的结构赋予其较强的抗真菌作用。因此，它是一种防止植物病原真菌引起的植物病害的潜在性武器。据报道，伊枯草菌素A在最佳条件下的产量达到了14克每千克干豆渣（豆腐渣），这比深层发酵约高出10倍(Mizumotoetal.2007)。在固态发酵下，这是芽孢杆菌菌株利用农业或工业副产品来生产伊枯草菌素A一个更好的方式。枯草芽孢杆菌也能在合适的培养基中，并在适当的条件下生产γ-PGA(Chenetal.2005)。γ-PGA，一种同聚物，由D-和L-谷氨酸两个单元构成。它具有水溶性，可生物降解，不含毒性(Shihandvan2001)。这些吸引人的特性赋予它作为一种环境友好型肥料增效剂的潜在应用(Zhuetal.2010)。另外，γ-PGA可以促进植物生长，提高作物的质量和产量(Wangetal.2008)。在过去的几十年里，农业和工业的有机残留物越来越多地被利用于生物工程，因为他们是为微生物生长提供必需的营养物质良好的基质(Ramachandranetal.2007)。据报道，枯草芽孢杆菌菌株B6-1在豆腐渣和甘薯渣的固态发酵下同时生产γ–PGA和，此外，该发酵物增加了黄瓜幼苗根和地上部的干重，抑制了黄瓜枯萎(Wangetal.2008)。考虑到芬枯草菌素狭窄的抗真菌谱以及成本高和有限的大豆，这对于大规模生产生物肥料是不切实际的。相较于芬枯草菌素，伊枯草菌素A具有更广泛的抗菌谱和较强的抗菌活性。此外，它成本低，在中国有丰富的大豆菜粕。因此，利用多功能生物有机肥新的战略和要求是挑选合适的进行菜粕固态发酵实现伊枯草菌素A和γ–PGA联产的菌株。材料和方法培养基生产伊枯草菌素A和γ-PGA的深层发酵培养基:葡萄糖35.0g/L，豆粕60.0g/L，K2HPO41.0g/L，MgSO40.5g/L谷氨酸钠8.0g/L，硫酸锰5.0mg/L，pH值7.5。生产伊枯草菌素A和γ-PGA的固态发酵培养基：菜粕/麦麸=7:3（W/W），K2HPO4·3H2O0.5g/k...