【摘要】：植物生長調節(jié)劑是一類調控作物生長發(fā)育的物質,在提高作物產(chǎn)量、改善作物品質、增強作物抗逆性及延長農(nóng)產(chǎn)品儲藏期和保鮮等方面發(fā)揮著重要的作用。目前我國市場上使用的植物生長調節(jié)劑大部分是化學合成的,容易造成食品安全和環(huán)境污染等問題,因此,新型、綠色、高效的微生物源植物生長調節(jié)劑的研究迫在眉睫。本研究分離獲得一株放線菌NKZ-259,生測試驗發(fā)現(xiàn)該菌株發(fā)酵液對番茄、辣椒的生長具有明顯的促進作用。在此基礎上對該菌株進行全基因組比較分析,并通過液相色譜-質譜聯(lián)用技術對其次級代謝產(chǎn)生的植物生長調節(jié)劑類物質進行檢測,最后通過發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化來提高菌株次級代謝產(chǎn)生IAA的含量。研究結果如下:1、從青海省祁連山地區(qū)土壤中分離獲得一株能產(chǎn)生吲哚乙酸(IAA)的放線菌NKZ-259,經(jīng)16S rDNA鑒定,初步鑒定為玫瑰黃鏈霉菌NKZ-259(Streptomyces roseoflavus NKZ-259)。溫室生物測定試驗顯示:使用NKZ-259發(fā)酵液灌根,番茄根長比對照增加了73%,鮮重和干重也有一定增加;大田生物測定試驗顯示:與對照相比,澆灌菌株發(fā)酵液后番茄的株高、莖粗、冠幅和果實最大直徑分別增加了11.29%,21.05%,29.68%和14.86%,辣椒的株高、莖粗、冠幅和果實最大直徑分別增加了13.58%,14.57%,16.04%和14.07%,由此表明NKZ-259菌株發(fā)酵液對番茄、辣椒的生長具有顯著的促進作用。2、利用PacBio平臺對NKZ-259菌株進行全基因組測序,得到該菌株全基因組為8081455bp,G-C含量為72.13%。將全基因組序列于antiSMASH數(shù)據(jù)庫中進行比對分析,發(fā)現(xiàn)其全基因組共有35個次級代謝基因簇,包括非核糖體肽類、核苷類、丁內酯類、細菌素類、聚酮類、萜烯類和四氫嘧啶類。對該菌株全基因組進行KEGG基因注釋及比較基因組分析,預測該菌株次級代謝可產(chǎn)生玉米素(zeatin,ZA)、水楊酸(salicylic acid,SA)和脫落酸(abscisic acid,ABA)。3、制備NKZ-259菌株發(fā)酵液,采用有機溶劑萃取,硅膠柱層析和薄層層析法分離,液相色譜-質譜聯(lián)用進行檢測分析,發(fā)現(xiàn)該發(fā)酵液中有IAA、ABA和SA。從而驗證了NKZ-259菌株次級代謝能夠產(chǎn)生IAA、ABA和SA三種植物生長調節(jié)劑類物質,可能會產(chǎn)生ZA。4、采用單因子試驗、Plackett-Burman試驗設計、Central Composite Design結合響應面法對NKZ-259菌株發(fā)酵產(chǎn)生IAA的培養(yǎng)基進行優(yōu)化,得到最優(yōu)培養(yǎng)基為:L-色氨酸2.24 g/L,葡萄糖20.7 g/L,磷酸氫二鉀0.5 g/L,可溶性淀粉10 g/L,蛋白胨3 g/L,硝酸鉀4.5 g/L;采用優(yōu)化后的培養(yǎng)基發(fā)酵產(chǎn)生IAA的含量為45.3774μg/mL,原始發(fā)酵培養(yǎng)基產(chǎn)生IAA的含量為11.64μg/mL,使用優(yōu)化后的發(fā)酵培養(yǎng)基IAA含量提高了三倍。綜上,本研究中分離得到的玫瑰黃鏈霉菌NKZ-259(Streptomyces roseoflavus NKZ-259),其發(fā)酵液對番茄、辣椒的生長具有明顯的促進作用,經(jīng)過全基因組注釋、預測及比較分析結合液質聯(lián)用檢測,發(fā)現(xiàn)該菌株次級代謝能產(chǎn)生IAA、ABA和SA三種植物生長調節(jié)劑類物質,通過發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化,明顯提高了菌株次級代謝產(chǎn)生IAA的含量,為新型、綠色、高效的微生物源植物生長調節(jié)劑的開發(fā)奠定了基礎。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TS201.6
【圖文】：

圖 1.1 近四十年全球植物生長調節(jié)劑銷售額Fig 1.1 the sales of global plant growth regulators in recent forty years（世界農(nóng)化網(wǎng)）我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，人口眾多而耕地面積卻在逐年減少。為了滿足人們日益增長，單位面積作物產(chǎn)量的提高尤為重要。一方面我們可以通過施用殺蟲劑、殺菌劑、除草預防或減輕作物生長過程中病蟲草害的影響，通過農(nóng)業(yè)措施來降低自然災害帶來的損失方面調控好作物自身的生長發(fā)育十分關鍵。隨著世界植物生長調節(jié)劑的迅速發(fā)展，我國長調節(jié)劑的研究也迅速開展，在 70 年代就已經(jīng)取得了較大的成果（陶龍興等，2001） 世紀末，我國每年使用植物生長調節(jié)劑的種植面積已經(jīng)位居世界之首。據(jù)中國農(nóng)藥協(xié)會統(tǒng)12 年我國植物生長調節(jié)劑的原藥產(chǎn)量已達到 20,424.5 噸（折百），植物生長調節(jié)劑的制達到 12 萬噸左右。至 2013 年底，“三證”齊全的植物生長調節(jié)劑生產(chǎn)企業(yè)有 147 家，藥 10 個；2017 年底植物生長調節(jié)劑原藥登記數(shù)量 22 個，比 2016 年明顯增多，僅制劑有 100 個；2018 年 11 月 27 日，植物生長調劑原藥登記較上年基本持平，制劑登記數(shù)量9 個（張成亮，2018），自 2013-2018 年我國植物生長調節(jié)劑登記數(shù)量處于不斷增加的圖 1.2），登記作物遍及糧食作物、經(jīng)濟作物、蔬菜、水果等方面（表 1.2）。

圖 1.2 2013-2018 年（截止 11 月 27 日）我國植物生長調節(jié)劑登記數(shù)量Fig 1.2 Number of registrations of plant growth regulators from 2013 to 2018 in China（中國農(nóng)藥信息網(wǎng)）表 1.2 我國植物生長調節(jié)劑已登記的作物種類Table 1.2 Registered crop species of plant growth regulators in China稱 登記作物霉酸 菠菜 柑橘 梨 葡萄 芹菜 水稻 甘蔗 棗樹 棉花哌摀 甘薯 馬鈴薯 棉花烯利 番茄 柿子 香蕉乙酸 豆類 番茄 甘薯 蘋果 葡萄壯素 番茄丁靈 煙草苯隆 黃瓜 葡萄 甜瓜氰胺 葡萄誘抗素 葡萄 水稻 番茄 小麥 柑橘苯胺靈 馬鈴薯酰蕓苔素內酯 黃瓜 葡萄苔素內酯 草莓 白菜 番茄 柑橘 黃瓜 辣椒 梨 荔枝 蘋果 葡萄 香蕉

NKZ-259DNA提取

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本文編號：2771067