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极地由于其干燥、酷寒、强辐射的自然环境特征,使其在研究和开发生物活性物质方面具有明显的优势和特点。极地不仅是发现微生物新物种和基因资源的的宝库,也是发现新的药物先导化合物等活性物质的资源宝库。本文分别以大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、青枯假单胞菌、铜绿假单胞菌、苏云金芽孢杆菌为指示菌,采用琼脂平板扩散法对国家海洋局海洋生物活性物质重点实验室低温微生物资源库保存的580株极地细菌进行了抗菌活性菌株的筛选与活性验证,从中筛选出了4株低温条件下(10℃)对上述指示菌株均有明显抗菌效果的活性菌株,其编号分别为97、Z11、Z18及Z19;并对其抗菌谱、生长曲线、抗菌活性曲线和系统发育地位进行了研究。结果表明,4株活性菌株均在培养24 h后进入指数生长期,菌株97在培养48 h后达到生长稳定期,而菌株Z11、Z18及Z19在培养60 h后达到生长稳定期;4株活性菌株的抗菌活性分别在培养84 h、96 h、72 h和72 h时达到最高。分子鉴定与系统发育分析表明,4株菌株分别属于伦黑墨氏菌属(Rheinheimera),嗜冷杆菌属(Psychrobacter),假单胞菌属(Pseudomonas),嗜冷杆菌属(Psychrobacter)。选取具有较强抗菌活性的南极适冷菌Rheinheimera sp. 97为研究对象,通过单因子实验和正交设计试验对其发酵培养基进行了优化,并对主要发酵因子如温度、pH、接种量、装液量等进行了研究。结果表明,菌株Rheinheimera sp. 97产抗菌活性物质的最佳氮源为硫酸铵,最佳碳源为淀粉,最佳NaCl浓度为15 g/L。正交设计实验表明,菌株Rheinheimera sp. 97产抗菌活性物质的较佳培养基为蛋白胨3 g/L,硫酸铵1 g/L,淀粉2 g/L,NaCl 15 g/L。发酵条件优化结果表明,发酵培养基初始pH值为8,发酵温度10℃,摇瓶装液量30% (V/V),接种量1% (V/V)利于抗菌活性物质的产生。经培养基和发酵条件优化后,菌株Rheinheimera sp. 97发酵液的抗菌活性较优化前提高了22.2%。对菌株Rheinheimera sp. 97产生的活性物质的酸碱稳定性、热稳定性和极性进行了初步研究。结果表明,该菌产生的抗菌活性物质具有较好的酸碱稳定性,在pH5-pH8范围内抗菌活性较稳定;在40℃条件下保温1 h,抗菌活性不变;在50℃条件下保温30 min,抗菌活性为原来的98%,基本不变;在70℃的条件下保温30 min,抗菌活性会降低50%;用乙酸乙酯萃取时抗菌活性最佳。利用发酵罐发酵,对发酵液(约110 L)进行减压浓缩后利用乙酸乙酯进行萃取,萃取液经减压蒸干,对获得的乙酸乙酯浸膏进行多级硅胶柱层析,然后通过正相和反相柱高效液相色谱柱反复纯化和活性跟踪检测,初步得到了4个具有明显抗菌效果的活性化合物;利用质谱和核磁共振等现代技术对其进行了结构鉴定。结果表明获得的活性化合物分别为苯乙酸(Benzeneacetic acid)、β-谷甾醇(β-Sitosterol)和1-Formyl-2,5-dimethoxy-6,9,10-trimethyl-anthracene,化合物T-4-6-3的结构正在解析中。