玫瑰黄链霉菌NKZ-259菌株的分离鉴定及其次级代谢产物的分析.docx

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1、玫瑰黄链霉菌NKZ-259菌株的分离鉴定及其次级代谢产物的分析植物生长调节剂是一类调控作物生长发育的物质,在提高作物产量、改善作物品质、增强作物抗逆性及延长农产品储藏期和保鲜等方面发挥着重要的作用。目前我国市场上使用的植物生长调节剂大部分是化学合成的,容易造成食品安全和环境污染等问题,因此,新型、绿色、高效的微生物源植物生长调节剂的研究迫在眉睫。本研究分离获得一株放线菌NKZ-259,生测试验发现该菌株发酵液对番茄、辣椒的生长具有明显的促进作用。在此基础上对该菌株进行全基因组比较分析,并通过液相色谱-质谱联用技术对其

2、次级代谢产生的植物生长调节剂类物质进行检测,最后通过发酵培养基的优化来提高菌株次级代谢产生IAA的含量。研究结果如下:1、从青海省祁连山地区土壤中分离获得一株能产生吲哚乙酸(IAA)的放线菌NKZ-259,经16SrDNA鉴定,初步鉴定为玫瑰黄链霉菌NKZ-259(StreptomycesroseoflavusNKZ-259)。温室生物测定试验显示:使用NKZ-259发酵液灌根,番茄根长比对照增加了73%,鲜重和干重也有一定增加;大田生物测定试验显示:与对照相比,浇灌菌株发酵液后番茄的株高、茎粗、冠幅和果实最大直径分

3、别增加了11.29%,21.05%,29.68%和14.86%,辣椒的株高、茎粗、冠幅和果实最大直径分别增加了13.58%,14.57%,16.04%和14.07%,由此表明NKZ-259菌株发酵液对番茄、辣椒的生长具有显著的促进作用。2、利用PacBio平台对NKZ-259菌株进行全基因组测序,得到该菌株全基因组为8081455bp,G-C含量为72.13%。将全基因组序列于antiSMASH数据库中进行比对分析,发现其全基因组共有35个次级代谢基因簇,包括非核糖体肽类、核苷类、丁内酯类、细菌素类、聚酮类、萜烯类和

4、四氢嘧啶类。对该菌株全基因组进行KEGG基因注释及比较基因组分析,预测该菌株次级代谢可产生玉米素(zeatin,ZA)、水杨酸(salicylicacid,SA)和脱落酸(abscisicacid,ABA)。3、制备NKZ-259菌株发酵液,采用有机溶剂萃取,硅胶柱层析和薄层层析法分离,液相色谱-质谱联用进行检测分析,发现该发酵液中有IAA、ABA和SA。从而验证了NKZ-259菌株次级代谢能够产生IAA、ABA和SA三种植物生长调节剂类物质,可能会产生ZA。4、采用单因子试验、Plackett-Burman试验设计

5、、CentralCompositeDesign结合响应面法对NKZ-259菌株发酵产生IAA的培养基进行优化,得到最优培养基为:L-色氨酸2.24g/L,葡萄糖20.7g/L,磷酸氢二钾0.5g/L,可溶性淀粉10g/L,蛋白胨3g/L,硝酸钾4.5g/L;采用优化后的培养基发酵产生IAA的含量为45.3774μg/mL,原始发酵培养基产生IAA的含量为11.64μg/mL,使用优化后的发酵培养基IAA含量提高了三倍。综上,本研究中分离得到的玫瑰黄链霉菌NKZ-259(StreptomycesroseoflavusN

6、KZ-259),其发酵液对番茄、辣椒的生长具有明显的促进作用,经过全基因组注释、预测及比较分析结合液质联用检测,发现该菌株次级代谢能产生IAA、ABA和SA三种植物生长调节剂类物质,通过发酵培养基优化,明显提高了菌株次级代谢产生IAA的含量,为新型、绿色、高效的微生物源植物生长调节剂的开发奠定了基础。