本文關鍵詞：新疆極端環(huán)境放線菌多相分類及抑菌活性物質研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：新疆東部的吐魯番盆地和南部的塔里木盆地由于長期干旱少雨,形成了戈壁、沙漠、鹽湖等極端環(huán)境。前期微生物多樣性研究發(fā)現這些極端環(huán)境中分布著豐富而獨特的放線菌。本研究以分離自吐魯番盆地和塔里木盆地極端環(huán)境中的放線菌為研究對象,對其中的放線菌新物種進行多相分類鑒定。以對新疆棉花生產具有嚴重威脅的棉花黃萎病菌(大麗輪枝菌)為指示菌,篩選獲得了高抑菌活性的放線菌。對抑菌活性好的放線菌進行了代謝產物的分離鑒定和活性追蹤,獲得了高抑菌活性的單體化合物和新結構類型的化合物。通過優(yōu)化發(fā)酵工藝大幅提高了活性化合物的產量,并開展了活性化合物對大麗輪枝菌抑菌機理的初步研究。具體研究結果包括:1.通過形態(tài)、系統發(fā)育、生理生化和化學分類特征的描述和比較,對3株分離自新疆極端環(huán)境中的放線菌進行了多相分類。放線菌TRM 46004為假諾卡氏菌科的新物種,命名為吐魯番長絲菌(Longimycelium tulufanense),并建立了長絲菌屬;嗜鹽放線菌TRM 46074為假諾卡氏菌科的新物種,命名為艾丁湖鏈多孢菌(Streptopolyspora aydingkolensis),與近源菌株一起建立了鏈多孢菌屬;放線菌TRM 155-22為鏈霉菌屬的新物種,命名為阿拉爾鏈霉菌(Streptomyces alarensis)。2.以對新疆棉花生產具有嚴重威脅的棉花黃萎病菌(大麗輪枝菌)為指示菌,對分離自吐魯番盆地和塔里木盆地的86株放線菌進行了抑菌活性篩選,獲得了11株對大麗輪枝菌具有較強抑制活性的放線菌。在抑菌活性指導下對鏈霉菌新物種TRM 155-22進行了代謝產物的分離和鑒定,獲得了對大麗輪枝菌有強抑菌活性的蒽酮類化合物氧蒽酮霉素和2個新結構化合物。經活性檢測,氧蒽酮霉素還對尖孢鐮刀菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌等多種動、植物病原菌具有強抑制作用。3.通過單因素實驗、Plackett-Burman實驗和響應面實驗設計,對放線菌TRM155-22產氧蒽酮霉素的發(fā)酵工藝進行了優(yōu)化。摸索出放線菌TRM 155-22產氧蒽酮霉素的最佳發(fā)酵培養(yǎng)基和發(fā)酵條件,使氧蒽酮霉素的產量提高了4.6倍,達到128.5 mg/L。使用蔗糖為碳源、大豆粉為氮源,降低了發(fā)酵成本,為氧蒽酮霉素的開發(fā)利用奠定了基礎。4.開展了氧蒽酮霉素對大麗輪枝菌抑菌機理的初步研究。氧蒽酮霉素能夠明顯抑制大麗輪枝菌的孢子萌發(fā)、菌絲生長和生物量累積。經氧蒽酮霉素處理后,大麗輪枝菌的孢子和菌絲表面凹陷皺縮,內部細胞器被破壞。氧蒽酮霉素還能明顯增加大麗輪枝菌細胞的通透性,造成線粒體膜電位的紊亂,并且能夠抑制細胞膜的主要成分麥角固醇的合成。因此推斷氧蒽酮霉素作用于細胞膜,導致細胞膜結構的損傷,使細胞內容物泄漏,從而表現出抑菌活性。研究結果表明,新疆極端環(huán)境不僅蘊含著大量放線菌新物種資源,很多菌株還具有較高的生物活性和豐富的次級代謝產物。極端環(huán)境放線菌新物種的多相分類增加了人們對極端環(huán)境微生物的認識,為研究放線菌對高鹽極端環(huán)境的適應機制提供了新材料。極端環(huán)境放線菌活性篩選、代謝產物的分離鑒定以及活性菌株發(fā)酵工藝的優(yōu)化促進了新疆放線菌資源的開發(fā)和利用,為農業(yè)病害的防治、新型生物農藥的創(chuàng)制提供了高活性菌株和先導化合物。首次報道了氧蒽酮霉素對大麗輪枝菌的抑菌活性和作用機理,使人們對氧蒽酮霉素有了更全面的認識,為后續(xù)的開發(fā)應用奠定了基礎。
【關鍵詞】：新疆極端環(huán)境 放線菌 分類鑒定 代謝產物 氧蒽酮霉素 抑菌機理 發(fā)酵工藝優(yōu)化
【學位授予單位】：華中農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S182
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 文獻綜述11-29
• 1.1 新疆極端環(huán)境放線菌資源11-15
• 1.2 微生物源生物農藥15-20
• 1.3 放線菌產生的活性代謝產物20-24
• 1.4 抗真菌生物農藥的抑菌機理24-27
• 1.5 研究目的和思路27-28
• 1.6 技術路線28-29
• 第二章 新疆3株放線菌新物種多相分類29-71
• 引言29
• 2.1 實驗材料29-31
• 2.1.1 供試菌株29-30
• 2.1.2 相關培養(yǎng)基30
• 2.1.3 主要實驗儀器30-31
• 2.2 實驗方法31-39
• 2.2.1 系統發(fā)育分析31-32
• 2.2.2 形態(tài)特征描述32
• 2.2.3 生理生化特征32-36
• 2.2.4 細胞化學組分分析36-39
• 2.3 結果與分析39-69
• 2.3.1 放線菌新物種Longimycelium tulufanense TRM 46004 多相分類39-50
• 2.3.2 放線菌新物種Streptopolyspora aydingkolensis TRM 46074 多相分類50-60
• 2.3.3 放線菌新物種Streptomyces alarensis TRM 155-22 多相分類60-69
• 2.4 討論69-71
• 第三章 棉花黃萎病拮抗菌篩選及其次級代謝產物分離鑒定71-97
• 引言71
• 3.1 實驗材料71-75
• 3.1.1 供試菌株71-75
• 3.1.2 相關培養(yǎng)基75
• 3.1.3 主要實驗儀器75
• 3.2 實驗方法75-80
• 3.2.1 棉花黃萎病菌抑菌活性檢測75-76
• 3.2.2 活性放線菌發(fā)酵培養(yǎng)76-77
• 3.2.3 發(fā)酵粗提物的獲得77
• 3.2.4 發(fā)酵粗提物抑菌活性檢測77
• 3.2.5 代謝產物的分離77-79
• 3.2.6 單體化合物結構鑒定79
• 3.2.7 單體化合物抑菌活性檢測79-80
• 3.3 結果與分析80-96
• 3.3.1 棉花黃萎病菌拮抗放線菌篩選80-82
• 3.3.2 阿拉爾鏈霉菌TRM 155-22 代謝產物的分離82-86
• 3.3.3 阿拉爾鏈霉菌TRM 155-22 代謝產物的結構鑒定86-94
• 3.3.4 阿拉爾鏈霉菌TRM 155-22 單體化合物的抑菌活性94-96
• 3.4 討論96-97
• 第四章 阿拉爾鏈霉菌TRM 155-22 產氧蒽酮霉素發(fā)酵條件優(yōu)化97-119
• 引言97
• 4.1 實驗材料97-98
• 4.1.1 供試菌株97
• 4.1.2 培養(yǎng)基97-98
• 4.1.3 主要實驗儀器98
• 4.2 實驗方法98-101
• 4.2.1 初始發(fā)酵條件98
• 4.2.2 氧蒽酮霉素的檢測98-99
• 4.2.3 發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化99-100
• 4.2.4 發(fā)酵條件的優(yōu)化100
• 4.2.5 影響氧蒽酮霉素產量關鍵因素的篩選100-101
• 4.2.6 最陡爬坡實驗101
• 4.2.7 響應面試驗設計101
• 4.2.8 驗證實驗101
• 4.3 結果與分析101-117
• 4.3.1 氧蒽酮霉素檢測方法的確定101-104
• 4.3.2 發(fā)酵培養(yǎng)基的確定104-108
• 4.3.3 發(fā)酵條件優(yōu)化108-111
• 4.3.4 Plackett-Burman試驗篩選影響氧蒽酮霉素產量的關鍵因素111-114
• 4.3.5 最陡爬坡實驗結果114
• 4.3.6 響應面試驗設計結果114-117
• 4.3.7 驗證實驗117
• 4.4 討論117-119
• 第五章 氧蒽酮霉素抗棉花黃萎病菌的作用機理119-133
• 引言119
• 5.1 實驗材料119-120
• 5.1.1 供試材料和菌株119
• 5.1.2 培養(yǎng)基119
• 5.1.3 主要實驗儀器119-120
• 5.2 實驗方法120-123
• 5.2.1 氧蒽酮霉素對大麗輪枝菌生長的影響120-121
• 5.2.2 氧蒽酮霉素對大麗輪枝菌形態(tài)結構的影響121-122
• 5.2.3 氧蒽酮霉素對大麗輪枝菌作用方式的檢測122-123
• 5.3 結果與分析123-131
• 5.3.1 氧蒽酮霉素對大麗輪枝菌生長的抑制123-126
• 5.3.2 氧蒽酮霉素對大麗輪枝菌形態(tài)的影響126-128
• 5.3.3 氧蒽酮霉素對大麗輪枝菌的作用方式128-131
• 5.4 討論131-133
• 總結與展望133-135
• 主要結論133
• 創(chuàng)新點及意義133-134
• 展望134-135
• 參考文獻135-146
• 附圖：化合物MS和NMR譜圖146-157
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文157-158
• 致謝158-159

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：新疆極端環(huán)境放線菌多相分類及抑菌活性物質研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：305533