贝莱斯芽胞杆菌YL2021高产嗜铁素的摇瓶发酵工艺优化

doi:10.16409/j.cnki.2095-039x.2023.02.037

中国生物防治学报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (4): 861-874.DOI: 10.16409/j.cnki.2095-039x.2023.02.037

贝莱斯芽胞杆菌YL2021高产嗜铁素的摇瓶发酵工艺优化

沈佳慧^1,2, 乔俊卿², 左杨², 刘永锋², 刘邮洲^1,2

1. 南京农业大学植物保护学院, 南京 210095;
2. 江苏省农业科学院植物保护研究所, 南京 210014

收稿日期:2023-03-22 出版日期:2023-08-25 发布日期:2023-08-25
通讯作者: 刘邮洲, 博士, 研究员, E-mail:shitouren88888@163.com
作者简介:沈佳慧，硕士研究生，E-mail：1123816096@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目（32272624）；江苏省农业科技自主创新资金项目（CX(21)3096）

Optimization of Shake-flask Fermentation Condition for Siderophore Production of Bacillus velezensis YL2021

SHEN Jiahui^1,2, QIAO Junqing², ZUO Yang², LIU Yongfeng², LIU Youzhou^1,2

1. College of Plant Protection, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China;
2. Institute of Plant Protection, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China

Received:2023-03-22 Online:2023-08-25 Published:2023-08-25

摘要/Abstract

摘要： 贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis YL2021是一株对多种植物病原菌具有良好防治效果的生防菌,其基因组中含有完整的儿茶酚型嗜铁素合成基因簇,在缺铁条件下能产生具有抑菌作用的嗜铁素。为了提高贝莱斯芽胞杆菌YL2021嗜铁素的产量,采用摇瓶培养发酵,通过Plackett-Burman(PB)试验、中心组合试验(central composite design,CCD)和响应曲面法(response surface methodology,RSM)分析,优化菌株YL2021高产嗜铁素的发酵培养基成分和培养条件。结果表明,菌株YL2021高产嗜铁素的最优培养基配方:葡萄糖 19.43 g/L、NH₄Cl 1.93 g/L、KH₂PO₄ 9.02 g/L、谷氨酸钠 6.00 g/L、MgSO₄ 1.75 g/L和CaCl₂ 0.08 g/L;最优培养条件为:温度30℃、初始pH值7.0、接种量5%、培养时间36.5 h、转速200 r/min和装液量75 mL(250 mL三角瓶中)。菌株YL2021在优化条件下嗜铁素产量达到734.86 μmol/L,较优化前提高了10.34倍,优化效果明显。本文结果表明,已成功建立了适用于YL2021 高产嗜铁素的摇瓶发酵体系,为嗜铁素的生防应用提供理论基础和技术支撑。

关键词: 贝莱斯芽胞杆菌, 嗜铁素, 发酵优化, 抑菌作用

Abstract: Bacillus velezensis YL2021 has extensive antimicrobial activities against phytopathogens, and its genome harbors a catechol-type siderophore biosynthesis gene cluster. Strain YL2021 can produce siderophore in low-iron M9 medium, which demonstrated a wide range of antimicrobial activity in vitro. Using M9 medium as the basal fermentation medium, Plackett-Burman experiment, central composite design and response surface methodology were used to optimize the medium composition and culture conditions of strain YL2021 for high yield of siderophore in this study. The optimal medium composition of strain YL2021 for siderophore production was obtained as follows (g/L):glucose 19.43, NH₄Cl 1.93, KH₂PO₄ 9.02, sodium glutamate 6.00, MgSO₄ 1.75 and CaCl₂ 0.08. The optimal culture condition was as follows:culture temperature 30.0℃, initial pH value 7.0, culture time 36.5 h, rotation rate 200 r/min, 75 mL operational volume in 250 mL shake flask with inoculum 5%. Based on the fermentation condition as described above, the value of siderophore production reached 734.86 μmol/mL. Compared with that before optimization, siderophore production increased by 10.34 times. Together, our studies established an effective fermentation condition of strain YL2021 for siderophore production, which provide the theoretical basis and technical support for the efficient fermentation and application of siderophore in the future.

Key words: Bacillus velezensis, siderophore, optimization of fermentation, antimicrobial activity

中图分类号:

S476

沈佳慧, 乔俊卿, 左杨, 刘永锋, 刘邮洲. 贝莱斯芽胞杆菌YL2021高产嗜铁素的摇瓶发酵工艺优化[J]. 中国生物防治学报, 2023, 39(4): 861-874.

SHEN Jiahui, QIAO Junqing, ZUO Yang, LIU Yongfeng, LIU Youzhou. Optimization of Shake-flask Fermentation Condition for Siderophore Production of Bacillus velezensis YL2021[J]. Chinese Journal of Biological Control, 2023, 39(4): 861-874.

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贝莱斯芽胞杆菌YL2021高产嗜铁素的摇瓶发酵工艺优化

Optimization of Shake-flask Fermentation Condition for Siderophore Production of Bacillus velezensis YL2021

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