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木霉菌是目前使用最广泛的生防真菌之一,其生防机制有竞争作用、重寄生作用、拮抗作用等。其中,产生拮抗物质是其重要生防机制,研究发现其生防作用也具有多机制性。Tr31菌株可以产生一类酸性、非极性、非挥发性拮抗物质,稳定性高,不同于目前已知的木霉菌抗生素,其对Rhizoctonia solani有较强抑制作用。但是Tr31菌株发酵周期较长,抗生素生产能力较低,本试验首先通过紫外诱变对菌种加以改良,缩短发酵时间,提高抗生素生产能力,再对发酵液中的活性物质进行分离提取。
菌种诱变利用在培养基中加入高浓度木霉菌代谢产物作为选择压力,通过紫外线诱变,以立枯丝核菌作为主要指示菌,结合平板对峙法、发酵产物平板活性测定法,选育高产抗生素木霉菌株。经初筛、复筛,得到抑制作用明显增强的突变株6个,进一步对突变株的发酵液进行抑菌活性测定,选育出了两株遗传稳定的高产抗生素木霉菌突变株Tr31-UV-4和Tr31-UV-13,生长速度分别是出发菌株的1.86倍和1.95倍,发酵产物抑菌活性显著增强,发酵产物对立枯丝核菌的抑制生长活性均在80%以上,并且对其它植物病原菌有一定抑制作用。两突变株生物学特性及代谢产生抑菌活性物质的机制有所不同。菌株Tr31-UV-4发酵6d,发酵液抑菌活性最强。
将发酵液100℃煮沸10min后,以5000r/min离心30min,取上清液进行活性物质分离提取。分别以1000NMWC、5000NMWC、10000NMWC、50000NMWC超滤柱在不同条件下对发酵液进行超滤,试验结果表明,发酵液以1000NMWC超滤柱处理后,活性物质有损失,而以5000NMWC超滤柱在泵速230r/min,入口压力25psi,出口压力22.5psi条件下超滤,活性物质无损失,且可以基本消除萃取过程中的杂蛋白影响,具体收率与发酵液处理总体积有关。研究了萃取剂种类、萃取pH、相比和萃取次数对萃取效果的影响,结果表明,在正己烷、环己烷、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯5种沸点较低的常用萃取剂中,以三氯甲烷在pH2.0条件下较适宜目的活性物质的萃取,静置萃取次数超过5次后,萃取效率大幅降低,需对发酵液进行浓缩后再次萃取。采用小试管分配系数法对高速逆流色谱分离体系进行初步筛选,试验表明,活性物质在有机相富集,分配系数随两相极性差异减小而减小。通过薄层层析试验分析,三氯甲烷-甲醇-水分离体系对萃取物分离效果较好,活性物质迁移率较高,但在高速逆流色谱系统分离时会产生大量气泡,影响分离效果;正己烷-乙酸乙酯-乙醇-水体系对萃取物分离效果也较好。经高速逆流色谱系统验证,以正己烷∶乙酸乙酯∶乙醇∶水=1∶1∶1∶1.2体系对萃取物分离效果最好,活性物质在该体系中分离保留时间70min。
活性物质提取流程为超滤—有机溶媒萃取—高速逆流色谱分离。先将发酵液100℃煮沸10min后,5000r/min离心30min,取上清液以5000NMWC超滤柱进行超滤,将滤过液在pH2.0条件下以发酵液∶三氯甲烷=2∶1比例静置24h萃取5次,最后以正己烷∶乙酸乙酯∶乙醇∶水=1∶1∶1∶1.2体系在高速逆流色谱系统分离。