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镉胁迫对屎肠球菌CX2-6生理代谢及胞外多糖合成的影响

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环境科学学报 2024年第2期44卷 441-452页

作者：李敏罗晟鄢祖旋万娟娟卢时康程新江西农业大学应用微生物研究所南昌330045 江西农业大学生物科学与工程学院南昌330045

过量合成胞外多糖是微生物在抵御外界不良环境时重要的应激手段,探索不同胁迫条件对微生物合成胞外多糖的影响对于理解微生物应激代谢至关重要.本研究对屎肠球菌CX2-6所产胞外多糖进行分离纯化和初步结构解析,进而探索了镉胁迫对屎肠球... 详细信息

过量合成胞外多糖是微生物在抵御外界不良环境时重要的应激手段,探索不同胁迫条件对微生物合成胞外多糖的影响对于理解微生物应激代谢至关重要.本研究对屎肠球菌CX2-6所产胞外多糖进行分离纯化和初步结构解析,进而探索了镉胁迫对屎肠球菌CX2-6生理代谢及其产胞外多糖结构的影响,并采用动力学模型探索了不同多糖对镉吸附性能的差异.结果表明,CX2-6所产胞外多糖主要单糖组成为葡萄糖、甘露糖等,且由3个单一组分构成,其中,含量较高的EPS-1组分为粗糙的片状,而EPS-2组分为不规则扭曲的片状.镉胁迫下屎肠球菌CX2-6胞外多糖产量明显增加,其中,培养基中镉浓度为200 mg·L^(-1)时胞外多糖产量最高,达到1110.89 mg·g^(-1),较胁迫前增加了51.71%,且此时胞外多糖对镉的吸附能力最高.镉胁迫条件下所产生的胞外多糖对镉的吸附能力显著提高,且其吸附过程符合二级动力学,其中,Langmuir等温模型可以更好地拟合胞外多糖对重金属镉的吸附.综上所述,屎肠球菌CX2-6所产生的胞外多糖对重金属离子具有良好的吸附作用,并且在镉胁迫下胞外多糖的产量和吸附性能明显增加,这一特性使得该胞外多糖在重金属污染防治领域显示出巨大的应用前景.

关键词：胞外多糖屎肠球菌CX2-6 镉胁迫吸附

凯氏拟小球藻Z6利用葛渣水解液合成油脂的工艺优化研究

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江西农业大学学报 2024年

作者：白格李敏朱彪丁欢欢邓志成李汉广江西农业大学生物科学与工程学院/应用微生物研究所

【目的】筛选获得适合凯氏拟小球藻Z6（Parachlorella kessleri Z6）利用的木质纤维原料，通过单因素及响应面法优化该藻株培养条件，提高其油脂产量。【方法】通过探究葛渣、甘蔗渣、稻草秸秆及菌糠等4种水解液培养条件下凯氏拟小球藻Z... 详细信息

【目的】筛选获得适合凯氏拟小球藻Z6（Parachlorella kessleri Z6）利用的木质纤维原料，通过单因素及响应面法优化该藻株培养条件，提高其油脂产量。【方法】通过探究葛渣、甘蔗渣、稻草秸秆及菌糠等4种水解液培养条件下凯氏拟小球藻Z6生物量与油脂产量变化，获得最优木质纤维原料；通过单因素、PB以及中心组合试验获得凯氏拟小球藻Z6最优培养工艺，并通过GC-MS技术分析优化前后凯氏拟小球藻Z6脂肪酸成分。【结果】以葛渣水解液为发酵原料时，凯氏拟小球藻Z6的生物量与油脂产量最高；利用PB试验获得葛渣水解液、硝酸钠、磷酸氢二钾和柠檬酸等4种成分为显著影响因素；通过CCD中心组合试验确定凯氏拟小球藻Z6的最佳培养条件为70%葛渣水解液、0.70 g/L硝酸钠、0.02 g/L磷酸氢二钾、0.075 g/L七水硫酸镁、0.04 g/L二水氯化钙、0.008 g/L柠檬酸，其余成分与BG11培养基一致。在最优组合条件下，凯氏拟小球藻Z6的油脂产量可达到2.22 g/L，相较于初始葛渣水解液培养基和异养培养基分别提升了43.23%和12.69%。【结论】葛渣水解液可作为凯氏拟小球藻Z6的发酵原料，经响应面法优化后的藻株Z6总脂量有显著提高，研究结果可为其他木质纤维素原料利用以及提高微藻产油性能提供有益的参考。

关键词：凯氏拟小球藻Z6 木质纤维素响应面优化油脂产量

藻株X发酵动力学模型及肌醇对其生理影响研究

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江西农业大学学报 2022年

作者：谢丽娜田璐毅周秋香桂媛媛陶俊恒李汉广江西农业大学生物科学与工程学院/江西农业大学应用微生物研究所江西农业大学医院

【目的】构建藻株X在不同培养条件下的生长动力学和油脂合成动力学模型，阐释外源添加肌醇提高藻株X油脂产量的生理调节机制。【方法】设置自养培养、异养培养和混养培养三种培养模式，探究其对藻株X生长特性的影响；通过研究藻株X生长...

【目的】构建藻株X在不同培养条件下的生长动力学和油脂合成动力学模型，阐释外源添加肌醇提高藻株X油脂产量的生理调节机制。【方法】设置自养培养、异养培养和混养培养三种培养模式，探究其对藻株X生长特性的影响；通过研究藻株X生长(生物量、葡萄糖浓度和油脂产量)和生理(蛋白质、总糖、丙二醛和超氧阴离子自由基)指标的变化，探究外源添加肌醇对藻株X油脂合成的影响。【结果】构建了不同培养模式的动力学模型(Logistic、Luedeking Piret以及Luedeking-Piret修正方程)，结果表明藻株X的油脂合成是部分生长偶联型。当肌醇添加浓度为2.5 mg/L时其油脂含量达到最大值1.70 g/L，相较于对照组提高了10.22%，外源添加肌醇的处理组与对照组相比丙二醛、超氧阴离子自由基和可溶性蛋白质含量均降低，总糖含量增加。【结论】藻株X的油脂合成是部分生长偶联型且在混养条件下更适合其油脂的积累，肌醇可在一定程度上保护微藻细胞免受外界胁迫因素的毒害作用，促进藻株X的生长及积累油脂。

关键词：

农抗211对水稻纹枯病菌细胞膜和抗氧化酶活性的影响

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核农学报 2021年第5期35卷 1084-1090页

作者：魏丽梅邹小文徐婷璐袁文涛魏赛金江西农业大学应用微生物研究所江西南昌330045

为探究链霉菌JD211所产活性物质农抗211抑制水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)的作用机制,采用不同浓度(0.46、0.63、1.26、2.53、4.00、5.06μg·mL^(-1))农抗211作用纹枯病菌,检测纹枯病菌菌丝细胞膜透性和抗氧化系统的变化。结果表明... 详细信息

为探究链霉菌JD211所产活性物质农抗211抑制水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)的作用机制,采用不同浓度(0.46、0.63、1.26、2.53、4.00、5.06μg·mL^(-1))农抗211作用纹枯病菌,检测纹枯病菌菌丝细胞膜透性和抗氧化系统的变化。结果表明,与对照相比,处理组荧光染料碘化丙啶(PI)染色呈现明显荧光,胞外电导率增加,菌丝总脂质含量降低,表明活性物质处理增加了纹枯病菌细胞膜通透性,导致细胞膜结构遭受破坏。低浓度(0.63μg·mL^(-1))农抗211处理,病菌的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性增强,显示为了减少氧化损伤,病原菌抗氧化系统开始作用。随着农抗211浓度增加,菌体SOD、CAT、POD、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性受到抑制,脂氧合酶(LOX)活性和丙二醛(MDA)含量升高,说明菌丝体内抗氧化系统被破坏,膜脂质过氧化损伤严重,菌体生长受到影响。本研究可为链霉菌JD211的生物防治应用提供理论指导。

关键词：链霉菌JD211 水稻纹枯病菌细胞膜抗氧化功能膜脂过氧化

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南方红豆杉悬浮细胞超低温保存体系的建立

江西农业大学学报 2024年第1期46卷 118-127页

作者：俞嘉卿邱涵余文捡钱宇星黄林魏赛金江西农业大学生物科学与工程学院江西南昌330045 江西农业大学应用微生物研究所江西南昌330045

【目的】紫杉醇具有广谱抗癌作用,但其在红豆杉中含量极低,已无法满足日益增长的临床需求。目前,红豆杉悬浮细胞培养技术被认为是解决紫杉醇稀缺的有效途径之一,然而细胞经过连续不断传代后容易发生遗传性变异,导致细胞生长状态不佳,合... 详细信息

【目的】紫杉醇具有广谱抗癌作用,但其在红豆杉中含量极低,已无法满足日益增长的临床需求。目前,红豆杉悬浮细胞培养技术被认为是解决紫杉醇稀缺的有效途径之一,然而细胞经过连续不断传代后容易发生遗传性变异,导致细胞生长状态不佳,合成紫杉醇的能力下降。研究提出一个优化的超低温保存南方红豆杉悬浮细胞的方法以解决这一难题。【方法】以南方红豆杉悬浮细胞为材料,采用单因素试验,研究预培养温度、预培养时间、预处理剂、脱水时间、冷冻保护剂及解冻温度对细胞存活的影响,并在此基础上以细胞存活率为优化目标对超低温保存条件进行响应面优化。【结果】根据单因素试验筛选出3个显著影响因素,分别为蔗糖浓度、脱水时间、解冻温度;通过响应面优化获得细胞最佳保存条件为:南方红豆杉悬浮细胞首先在B5培养基中预培养12 d,预培养温度为5℃,然后室温下用6.6%蔗糖预处理30 min,去除预处理剂,加入20%乙二醇+35%甘油+10%DMSO+10%山梨醇作为冷冻保护剂,在0℃条件下脱水处理31 min,0℃冰浴30 min,-20℃放置2 h,最后放入-80℃冰箱中保存14 d。冷冻后的悬浮细胞在41℃水浴60 s迅速解冻,接着用含1.2 mol/L蔗糖的B5培养基洗涤去除保护剂,最后在B5培养基上对悬浮细胞进行恢复性培养。经过上述冻存处理的南方红豆杉悬浮细胞存活率可达68.19%。【结论】建立了南方红豆杉悬浮细胞的超低温保存体系,并对其进行了优化,取得了一定的冻存效果,这为南方红豆杉及其他药用植物细胞的长期维持提供了技术参考。

关键词：南方红豆杉悬浮细胞超低温保存

生防菌剂链霉菌JD211对水稻土壤微生物群落结构及碳代谢的影响

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江西农业大学学报 2023年第2期45卷 384-394页

作者：彭海龙徐天宇钟秉峰李涛孟丽媛魏赛金江西农业大学生物科学与工程学院江西南昌330045 江西农业大学应用微生物研究所江西南昌330045

【目的】水稻土作为重要的耕地土壤,但由于近些年来化肥和杀菌剂的过度使用已严重破坏水稻土壤的生态平衡。随着生物防治的推广应用,该难题得以控制,其中具抑菌潜力的植物内生菌已被广泛应用于土壤病害防治中。链霉菌JD211是一株自珙桐... 详细信息

【目的】水稻土作为重要的耕地土壤,但由于近些年来化肥和杀菌剂的过度使用已严重破坏水稻土壤的生态平衡。随着生物防治的推广应用,该难题得以控制,其中具抑菌潜力的植物内生菌已被广泛应用于土壤病害防治中。链霉菌JD211是一株自珙桐植株分离的潜在生防菌,通过探究其对水稻土壤微生物群落及碳代谢的影响为微生物肥料的作用机制提供研究思路。【方法】本研究以链霉菌JD211作为外源施加微生物,不加菌剂的水稻土为对照,分别添加占土壤总重的2%(B2)和4%(B4)菌剂为处理,采用气相色谱法测定土壤中CO_(2)的排放速率,低温外热重铬酸钾氧化-比色法测定土壤有机碳含量,并通过Biolog-ECO法分析土壤微生物群落代谢功能多样性。【结果】相较于对照组,不同含量生防菌剂的添加都显著增加了水稻土壤CO_(2)的排放速率和有机碳含量,B2、B4处理组土壤有机碳含量相较于CK组分别提高了19.25%、23.10%;三组处理的平均颜色变化率(AWCD)总体趋势都是逐渐增加,变化规律符合“S”型曲线,但对比CK组生防菌剂的添加提高了土壤微生物群落的AWCD值;在生态板上培养48 h时,B_(2)、B_(4)组的Shannon指数、Mclntosh指数和Simpson指数显著高于CK组(P微生物群落对碳源的利用方式存在差异,在主成分分析中起主要作用的是氨基酸类、胺类和酸类碳源。【结论】研究表明,添加链霉菌JD211有助于提高水稻土壤有机碳固存,优化稻田微生物群落碳代谢,使土壤微生物群落对碳源的利用更加均衡。对于微生物源农药调控微生物群落结构,明确其生态功能具有重要指导意义。

关键词：链霉菌JD211 Biolog-ECO 微生物群落结构碳源代谢

菌糠多糖-纳米硒复合物的制备及其对水稻促生效果的研究

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核农学报 2022年第11期36卷 2275-2285页

作者：闫佼任新宇魏宏宇彭帅英程新江西农业大学应用微生物研究所江西南昌330045 江西农业大学生物科学与工程学院江西南昌330045

为探究菌糠多糖-纳米硒复合物对水稻的促生效果,以茶树菇菌糠多糖为原料,采用抗坏血酸为还原剂制备菌糠多糖-纳米硒复合物,并初步探索其对水稻种子萌发及水稻幼苗生长的影响。结果表明,当茶树菇菌糠多糖占比为10%、Vc与亚硒酸钠的配比为... 详细信息

为探究菌糠多糖-纳米硒复合物对水稻的促生效果,以茶树菇菌糠多糖为原料,采用抗坏血酸为还原剂制备菌糠多糖-纳米硒复合物,并初步探索其对水稻种子萌发及水稻幼苗生长的影响。结果表明,当茶树菇菌糠多糖占比为10%、Vc与亚硒酸钠的配比为4∶1、反应时间为4 h、反应温度为50℃时,可以获得粒径最小且稳定的菌糠多糖-纳米硒复合物。该条件制备的茶树菇菌糠多糖-纳米硒复合物有一定的体外抗氧化能力,对水稻生长具有明显促进作用,且其促生效果高于单一的菌糠多糖,其中对水稻根部发育的影响尤为显著。进一步研究表明,当水稻幼苗叶面喷施菌糠多糖-纳米硒复合物浓度为20 mg·L^(-1)时,根和叶中可溶性蛋白含量比对照分别提高了72.62%和27.80%,叶中可溶性糖含量增加了180.87%,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量分别增加了67%、58%、21%。叶面喷施对水稻的促生效果显著高于根部添加处理。本研究为菌糠多糖在农业领域的推广应用提供了理论与实践参考,同时也为利用外源性物质提高农作物生长提供了依据。

关键词：纳米硒菌糠多糖叶面喷施水稻幼苗

葛渣水解残渣为拜氏梭菌ART25吸附载体发酵生产丁醇的研究

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江西农业大学学报 2022年第3期44卷 706-713页

作者：黄小倩金婷婷周智友经玉洁彭帅英李汉广江西农业大学生物科学与工程学院/应用微生物研究所江西南昌330045

【目的】探究固定化吸附环境对以葛渣水解液为原料进行丙酮丁醇发酵的影响。【方法】以经预处理的葛渣水解残渣为固定化吸附载体,研究不同载体添加量对以葛渣水解液为原料发酵生产丁醇的影响,同时从吸附环境下细胞活性、氧化还原电位及... 详细信息

【目的】探究固定化吸附环境对以葛渣水解液为原料进行丙酮丁醇发酵的影响。【方法】以经预处理的葛渣水解残渣为固定化吸附载体,研究不同载体添加量对以葛渣水解液为原料发酵生产丁醇的影响,同时从吸附环境下细胞活性、氧化还原电位及丁醇代谢途径关键酶活等角度探究添加固定化吸附载体(葛渣水解残渣)提高溶剂产量的内在机理。【结果】当载体添加量为10.0 g/L时,丁醇和总溶剂的产量最高,具体分别达到(9.92±0.05)g/L和(15.79±0.12)g/L,与对照组相比分别提高了13.29%和25.96%。在探究吸附环境影响丁醇合成的生理机制时发现,最佳吸附环境下的乙酸激酶、丁酸激酶、乙醇脱氢酶和丁醇脱氢酶的活性与对照组相比分别提高了33.90%、27.40%、14.53%和38.53%,表明吸附环境可提高丁醇代谢途径中关键酶酶活,从而提高溶剂产量。【结论】葛渣水解残渣可作为丁醇发酵过程固定化吸附载体,吸附环境可为细胞提供适宜生长环境及增强丁醇代谢途径中关键酶酶活,从而提高溶剂产量。

关键词：拜氏梭菌ART25 丙酮丁醇发酵固定化吸附载体葛渣

藻株X6发酵动力学模型及肌醇对其生理影响研究

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江西农业大学学报 2022年第4期44卷 1005-1014页

作者：谢丽娜田璐毅桂媛媛陶俊恒李汉广江西农业大学生物科学与工程学院/应用微生物研究所江西南昌330045

【目的】构建藻株X在不同培养条件下的生长动力学和油脂合成动力学模型,阐释外源添加肌醇提高藻株X油脂产量的生理调节机制。【方法】设置自养培养、异养培养和混养培养3种培养模式,探究其对藻株X生长特性的影响;比较藻株X生长(生物量... 详细信息

【目的】构建藻株X在不同培养条件下的生长动力学和油脂合成动力学模型,阐释外源添加肌醇提高藻株X油脂产量的生理调节机制。【方法】设置自养培养、异养培养和混养培养3种培养模式,探究其对藻株X生长特性的影响;比较藻株X生长(生物量、葡萄糖浓度和油脂产量)和生理(蛋白质、总糖、丙二醛和超氧阴离子自由基)指标的变化,探究外源添加肌醇对藻株X油脂合成的影响。【结果】构建了不同培养模式的动力学模型(Logistic、Luedeking-Piret以及Luedeking-Piret修正方程),结果表明藻株X的油脂合成是部分生长偶联型。当肌醇添加浓度为2.5 mg/L时其油脂含量达到最大值1.70 g/L,相较于对照组提高了10.22%,外源添加肌醇的处理组与对照组相比丙二醛、超氧阴离子自由基和可溶性蛋白质含量均降低,总糖含量增加。【结论】藻株X的油脂合成是部分生长偶联型且在混养条件下更适合其油脂的积累,肌醇可在一定程度上保护微藻细胞免受外界胁迫因素的毒害作用,促进藻株X的生长及积累油脂。

关键词：藻株X6 动力学模型肌醇油脂含量