涇陽鏈霉菌代謝產(chǎn)物生物活性研究

摘要：對涇陽鏈霉菌（Streptomyces jingyangensis）代謝產(chǎn)物的生物活性進(jìn)行了研究。考察了涇陽鏈霉菌的發(fā)酵液和菌絲體對小麥發(fā)芽、生長的影響，及對土壤固氮、解磷、解鉀性能和有機(jī)質(zhì)含量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，涇陽鏈霉菌發(fā)酵液對小麥發(fā)芽有一定的抑制作用，對小麥生長有較強(qiáng)的促進(jìn)作用；菌絲體對小麥發(fā)芽和生長均有一定的促進(jìn)作用；發(fā)酵液和菌絲體處理后，小麥呼吸強(qiáng)度均較強(qiáng)；發(fā)酵液和菌絲體均有一定的固氮、解鉀、解磷作用；經(jīng)發(fā)酵液和菌絲體能使土壤有機(jī)質(zhì)含量提高，增加土壤的肥力。

關(guān)鍵詞：涇陽鏈霉菌（Streptomyces jingyangensis）；代謝產(chǎn)物；生物活性

中圖分類號(hào)：S—3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439—8114（2012）19—4254—03

涇陽鏈霉菌（Streptomyces jingyangensis）的代謝產(chǎn)物能促進(jìn)有機(jī)物分解，轉(zhuǎn)化土壤中氮、磷元素，提高農(nóng)作物對肥料的利用能力，使養(yǎng)分有效化，同時(shí)還具有促進(jìn)腐殖質(zhì)的形成和產(chǎn)生多糖的能力。以涇陽（細(xì)黃）鏈霉菌為目的菌株，經(jīng)深層發(fā)酵而形成的液體或固體微生物制劑中所含微生物能促進(jìn)農(nóng)作物生長與根系發(fā)育，有利于農(nóng)作物吸收營養(yǎng)和抗旱、保水，抑制病原微生物的生長，減少植物病害，達(dá)到增產(chǎn)、增質(zhì)的功效，是集肥、藥、生長調(diào)節(jié)劑于一身的多功能生物制劑，是生產(chǎn)綠色食品的好肥料。涇陽鏈霉菌作為一種新型的微生物菌肥被施用，可減少化肥施入量，減少環(huán)境污染[1—4]。為提高涇陽鏈霉菌穩(wěn)定性，完善質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性與抗逆性，本研究對涇陽鏈霉菌發(fā)酵產(chǎn)物生物活性進(jìn)行了研究。本研究對開發(fā)新型微生物肥料，減少環(huán)境污染、節(jié)約能源、促進(jìn)自然界的物質(zhì)循環(huán)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 菌株 涇陽鏈霉菌由陜西科技大學(xué)制藥工程教研室提供。

1.1.2 發(fā)酵培養(yǎng)基 豆餅粉20 g，葡萄糖20 g， NaCl 3 g，CaCO3 1 g，去離子水1 000 mL，調(diào)節(jié)pH 至7.2～7.5。

1.1.3 試驗(yàn)樣液 涇陽鏈霉菌發(fā)酵液（A0液）：將涇陽鏈霉菌接種于發(fā)酵培養(yǎng)基，接種量為1.5%，28 ℃、120 r/min搖床培養(yǎng)5 d，收集培養(yǎng)液，4 000 r/min離心15 min，取上清液稀釋10倍，記為A0液；空白發(fā)酵液（B0液）：取相同量涇陽鏈霉菌發(fā)酵培養(yǎng)基，28 ℃、120 r/min搖床培養(yǎng)5 d，收集培養(yǎng)液，4 000 r/min離心15 min，取上清液稀釋10倍，記為B0液；菌絲懸浮液（C0液）：將涇陽鏈霉菌接種于發(fā)酵培養(yǎng)基，接種量為1.5%，28 ℃、120 r/min搖床培養(yǎng)5 d，收集培養(yǎng)液，4 000 r/min離心15 min，取沉淀菌絲體5 g配成50 mL懸浮液，記為C0液；空白菌絲懸浮液（D0液）：取相同量涇陽鏈霉菌發(fā)酵培養(yǎng)基，28 ℃、120 r/min搖床培養(yǎng)5 d，收集培養(yǎng)液，4 000 r/min離心15 min，取沉淀5 g配成50 mL懸浮液，記為D0液。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 植物生長指標(biāo)測定 取平皿12個(gè)，各裝土30 g，每皿點(diǎn)小麥種子20粒，再覆蓋10 g土于小麥種子上。定期分別向各平皿澆入15 mL A0、B0、C0、D0液，室溫條件下培養(yǎng)[5，6]。植物發(fā)芽率測定：測試各個(gè)平皿中小麥的發(fā)芽個(gè)數(shù)，計(jì)算小麥的發(fā)芽率（小麥的發(fā)芽率=小麥的平均發(fā)芽個(gè)數(shù)/播種的總個(gè)數(shù)）；植物生長速率測定：在小麥生長后的5 d、8 d、11 d分別測量小麥麥苗高度，計(jì)算小麥的生長速率R（mm/d）（R=小麥的生長高度變化/小麥生長的天數(shù)）；植物呼吸強(qiáng)度測定：分別取上述小麥苗中生長狀況基本相同的小麥苗6株，各剪取2.00 g莖葉組織，懸掛于裝有100 mL 1 mol/L NaOH溶液的500 mL輸液瓶中，將其密封，從瓶塞中部引出一支直徑約1 mm的透明軟管，插入滴有紅墨水的水中，測量并記錄12 h后水柱上升的高度。

1.2.2 固氮、解鉀、解磷能力測定 固氮能力測定：37 ℃干燥至恒重的土壤過篩（100目），稱3.00 g土樣共4份。分別用40 mL A0、B0、C0、D0液浸泡，每天添加一定的去離子水，確保體積不變，15 d后將4份土壤處理液4 000 r/min離心15 min，所得沉淀37 ℃干燥至恒重，利用凱氏定氮法測定土壤中氮的含量W[6，7]。解鉀能力測定：分別用A0、B0、C0、D0液處理鉀長石礦粉，離心后取上清液，加入質(zhì)量濃度為100 g/L的檸檬酸溶液，攪拌后再加0.1%甲基橙指示劑溶液2滴，再用質(zhì)量濃度為80 g/L的氫氧化鈉溶液滴定至黃色，用去離子水稀釋。攪拌下滴加四苯硼酸鉀溶液，蓋上表面皿靜置沉淀15 min，觀察其渾濁程度[8]。解磷能力測定：分別采用解磷透明圈法和鉬藍(lán)比色法測定涇陽鏈霉菌代謝產(chǎn)物解磷透明圈直徑和土壤中磷含量[9]。

1.2.3 土壤有機(jī)質(zhì)含量的測定 稱取過60目篩的土樣10.00 g于平皿中，每個(gè)平皿中再加入0.50 g小麥苗及綠豆苗（用研缽研碎混勻）作為有機(jī)質(zhì)，分別用10 mL A0、B0、C0、D0液浸泡，室溫條件下浸泡10 d后，置于離心機(jī)中4 000 r/min離心18 min，將沉淀物于37 ℃下干燥至恒重。利用重鉻酸鉀容量法測定土壤中有機(jī)質(zhì)含量[10]。

2 結(jié)果與分析

試驗(yàn)結(jié)果如表1、表2、表3所示（用A0、B0、C0、D0液處理的試樣分別記為1#、2#、3#、4#）。由表1可知，涇陽鏈霉菌菌絲體對小麥發(fā)芽有一定促進(jìn)作用，而發(fā)酵液對小麥發(fā)芽有抑制作用，表明涇陽鏈霉菌代謝過程中可產(chǎn)生某種胞外產(chǎn)物，對小麥發(fā)芽有一定毒性；涇陽鏈霉菌的菌絲體及發(fā)酵液均對小麥生長有一定促進(jìn)作用，其中發(fā)酵液對小麥生長的促進(jìn)作用強(qiáng)于菌絲體?？赡苁怯捎跊荜栨溍咕诖x過程中產(chǎn)生了植物生長激素或者促進(jìn)生長激素合成的物質(zhì)，從而促進(jìn)了小麥生長，并且這種代謝產(chǎn)物是胞外產(chǎn)物。

由表2可知，涇陽鏈霉菌的發(fā)酵液與菌絲體均有固氮作用。由（W1#—W2#）/W2#=0.187，（W3#—W4#）/W4#=0.233可知，涇陽鏈霉菌的菌絲體的固氮能力略強(qiáng)于發(fā)酵液的固氮能力，表明涇陽鏈霉菌在代謝過程中能夠產(chǎn)生固氮酶，且為胞內(nèi)產(chǎn)物。涇陽鏈霉菌發(fā)酵液有一定的解鉀作用，而菌絲體幾乎沒有解鉀作用，表明涇陽鏈霉菌代謝產(chǎn)物可促使礦物質(zhì)鉀轉(zhuǎn)化為水溶性鉀。涇陽鏈霉菌代謝產(chǎn)物有一定的解磷性能，表明涇陽鏈霉菌在生長過程中可產(chǎn)生磷酸酶使有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷。同時(shí)通過鉬藍(lán)比色法可知，涇陽鏈霉菌的發(fā)酵液及菌絲體均有一定的解磷效果，其中發(fā)酵液的解磷效果遠(yuǎn)高于菌絲體的解磷效果，表明涇陽鏈霉菌代謝過程可能產(chǎn)生有機(jī)酸或者磷酸酶使難溶性磷釋放出來，并且這種有機(jī)酸或磷酸酶可能是胞外產(chǎn)物。

由表3可知，涇陽鏈霉菌發(fā)酵液和菌絲體處理土樣均能加速綠豆苗和小麥苗的腐爛，增加土樣的腐殖質(zhì)，使土壤中的有機(jī)質(zhì)含量升高，使土壤肥沃。表明涇陽鏈霉菌代謝產(chǎn)物可能能夠加速農(nóng)家肥或秸稈的腐爛，增加土壤腐殖質(zhì)。

3 小結(jié)與討論

本研究結(jié)果表明，涇陽鏈霉菌代謝產(chǎn)物在促進(jìn)植物生長，轉(zhuǎn)化土壤中氮、磷元素，提高作物對肥料的利用能力，使養(yǎng)分有效化，促進(jìn)腐殖質(zhì)的形成等方面具有較強(qiáng)的作用，在開發(fā)新型微生物肥料、減少環(huán)境污染、節(jié)約能源方面具備很大潛力。通過本研究可以了解其具體作用方式及作用物質(zhì)，進(jìn)而有針對性地進(jìn)行應(yīng)用，大大提高其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。因此對于提高其性能穩(wěn)定、完善其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)具有顯著意義。

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