海洋生物强拮抗活性枯草芽孢杆菌3512A调研报告

1海洋生物强拮抗活性枯草芽孢杆菌3512A调研报告一.题目的由来:我公司每年生物产业在生产中产生大量的发酵废水，仅济南工业园就有一万吨左右，而在济宁工业园，大约是济南工业园的十倍以上，在这些水里面，含有丰富的糖、蛋白质、有机酸、维生素等有机物料，也含有微生物没有利用完全的培养基。是再生产和利用的有效资源，因此对我们有效地利用废水，开发新的产品。今年四月七日，我们生物化工研究院马景武院长，胡江林副院长一起去中科院沈阳分院调研，与多名专家会谈。并到中科院沈阳应用生态研究所了解情况，带回现有的项目和其他几个项目，在此基础上，我们对利用发酵废液生产该所产品枯草芽孢杆菌3512A进行了调研。中国科学院沈阳应用生态研究所的前身是中国科学院林业土壤研究所，成立于1954年，由东北林业研究所筹备处、东北土壤研究所筹备处、中国科学院长春综合研究所农产化学研究室土壤微生物部分合并组成，是以林业、土壤、植物、微生物与环境科学为基础的生物学、地学研究所；1987年更改为现名。半个世纪来，该所积极投身于国民经济建设主战场，为国家林业和农业发展、生态环境保护和经济建设做出了重大贡献，共获得科技成果518项，其中：国家级科技奖30项，省、部级科技奖186项，出版专著297部，发表论文8100余篇，其中SCI收录论文1157篇，授权专利272项。22001年，生态所被中国科学院批准为国家知识创新工程试点单位，进一步凝炼了学科发展方向：围绕国家农业、林业可持续发展及生态环境建设中急需解决的重大问题和应用生态学的发展需要，在森林生态与林业生态工程、土壤生态与农业生态工程、污染生态与环境生态工程领域开展应用基础性研究工作，丰富和发展森林生态学、农田生态学和污染生态学的基础理论，为我国主要退化生态系统恢复与重建，改善生态环境，保障食物安全提供科学依据与关键技术。该所二十一世纪的发展目标是：建设成为国家应用生态学研究基地和高级人才培养基地，成为国际上有重要影响的应用生态学研究中心。生态所设有森林生态与林业生态工程、土壤生态与农业生态工程、污染生态与环境工程三个研究单元；是国家土肥资源高效利用工程实验室、中国科学院陆地生态过程重点实验室、中国科学院污染生态与环境工程重点实验室、辽宁省陆地生态过程与区域生态安全重点实验室、辽宁省生态公益林重点实验室、辽宁省植物资源与利用重点实验室、辽宁省土壤环境质量与农产品安全重点实验室、辽宁省肥料工程技术中心等的依托单位；在不同地带、不同类型地区设有七个研究基地，其中长白山森林生态系统定位研究站、沈阳农业生态系统实验站、会同森林生态系统研究站为国家级野外观测研究站、乌兰敖都荒漠化试验站为国家林业局荒漠化防治监测站、清原森林生态试验站、大青沟生态研究站、沈阳树木园为所级野外研究平台；此外，还拥有东北地区最大的生物标本馆。3为进一步提升整体研究水平和国内外影响力，研究所于2005年开始在沈阳市沈北新区建设占地346亩的新园区，现已建成14500平方米的实验大楼和4000平方米研究生公寓，并投入使用，目前正在积极筹备建设森林与土壤生态国家重点实验室。生态所现有职工402人，其中中国工程院院士1人、研究员49人、副研究员与高级工程师95人、中初级专业技术人员186人；本所设有生态学、微生物学、土壤学、植物学、森林培育、环境科学硕士学位授予点，生态学、土壤学、微生物学、环境科学博士学位授予点，并设有生态学、微生物学、土壤学博士后流动站，目前在学研究生309人，其中：博士研究生136人、硕士研究生173人、在站博士后27人。生态所与美国、英国、德国、比利时、俄罗斯、瑞士、日本等40多个国家的近百个科研机构开展卓有成效的合作研究与学术交流，与国内知名高校和相关企业建立了产学研联盟。生态所研究人员从广西南海柳珊瑚中分离得到具强拮抗活性枯草芽孢杆菌3512A，特别对黄瓜枯萎病致病菌具有强烈活性，活性物质成分为脂肽，共有十几个组分，其中4个主组分含量较高，组分之间有协同作用。课题组开发目标是发酵生产枯草芽孢杆菌3512，制成微生物菌剂（新型绿色生物农药），用于黄瓜根际土壤高密定殖，有效抑制病原微生物，防治黄瓜枯萎病，促进黄瓜生长，增加产量。研究阶段：完成活性成分分离和结构4鉴定，确定活性成分的HPLC指纹图谱。完成小试样品制备。完成盆栽试验，证明其能够在黄瓜根际土壤高密度定殖，防治黄瓜枯萎病，防病效果70%以上。已申请国家发明专200810011342.8“防治黄瓜枯萎病海洋枯草芽孢杆菌制剂”。二、产品介绍1、海洋微生物海洋微生物分布在海洋中的个体微小、形态结构简单的单细胞或多细胞生物。海洋中个体微小，构造简单的低等生物的总称。包括细菌、放线菌、霉菌、酵母、病毒、衣原体、支原体、噬菌体和微型藻及微型原生动物等。海洋微生物的特性作为分解者它促进了物质循环；在海洋沉积成岩及海底成油成气过程中，都起了重要作用。还有一小部分化能自养菌则是深海生物群落中的生产者。海洋细菌可以污损水工构筑物，在特定条件下其代谢产物如氨及硫化氢也可毒化养殖环境，从而造成养殖业的经济损失。但海洋微生物的颉颃作用可以消灭陆源致病菌，它的巨大分解潜能几乎可以净化各种类型的污染，它还可能提供新抗生素以及其他生物资源，因而随着研究技术的进展，海洋微生物日益受到重视。与陆地相比，海洋环境以高盐、高压、低温和稀营养为特征。海洋微生物长期适应复杂的海洋环境而生存，因而5有其独具的特性。低营养性海水中营养物质比较稀薄，部分海洋细菌要求在营养贫乏的培养基上生长。在一般营养较丰富的培养基上，有的细菌于第一次形成菌落后即迅速死亡，有的则根本不能形成菌落。这类海洋细菌在形成菌落过程中因其自身代谢产物积聚过甚而中毒致死。这种现象说明常规的平板法并不是一种最理想的分离海洋微生物方法。趋化性与附着生长海水中的营养物质虽然稀薄，但海洋环境中各种固体表面或不同性质的界面上吸附积聚着较丰富的营养物。绝大多数海洋细菌都具有运动能力。其中某些细菌还具有沿着某种化合物浓度梯度移动的能力，这一特点称为趋化性。某些专门附着于海洋植物体表而生长的细菌称为植物附生细菌。海洋微生物附着在海洋中生物和非生物固体的表面，形成薄膜，为其他生物的附着造成条件，从而形成特定的附着生物区系。多形性在显微镜下观察细菌形态时，有时在同一株细菌纯培养中可以同时观察到多种形态,如球形椭圆形、大小长短不一的杆状或各种不规则形态的细胞。这种多形现象在海6洋革兰氏阴性杆菌中表现尤为普遍。这种特性看来是微生物长期适应复杂海洋环境的产物。海洋微生物的作用在海洋环境中的作用。海洋堪称为世界上最庞大的恒化器，能承受巨大的冲击（如污染）而仍保持其生命力和生产力；微生物在其中是不可缺少的活跃因素。自人类开发利用海洋以来，竞争性的捕捞和航海活动、大工业兴起带来的污染以及海洋养殖场的无限扩大，使海洋生态系统的动态平衡遭受严重破坏。海洋微生物以其敏感的适应能力和快速的繁殖速度在发生变化的新环境中迅速形成异常环境微生物区系，积极参与氧化还原活动，调整与促进新动态平衡的形成与发展。从暂时或局部的效果来看，其活动结果可能是利与弊兼有，但从长远或全局的效果来看，微生物的活动始终是海洋生态系统发展过程中最积极的一环。海洋中的微生物多数是分解者，但有一部分是生产者，因而具有双重的重要性。实际上，微生物参与海洋物质分解和转化的全过程。海洋中分解有机物质的代表性菌群是：分解有机含氮化合物者有分解明胶、鱼蛋白、蛋白胨、多肽、氨基酸、含硫蛋白质以及尿素等的微生物；利用碳水化合物类者有主要利用各种糖类、淀粉、纤维素、琼脂、褐藻酸、几丁质以及木质素等的微生物。此外，还有降解烃类化合物以及利用芬香化合物如酚等的微生物。海洋微生物分7解有机物质的终极产物如氨、硝酸盐、磷酸盐以及二氧化碳等都直接或间接地为海洋植物提供主要营养。微生物在海洋无机营养再生过程中起着决定性的作用。某些海洋化能自养细菌可通过对氨、亚硝酸盐、甲烷、分子氢和硫化氢的氧化过程取得能量而增殖。在深海热泉的特殊生态系中，某些硫细菌是利用硫化氢作为能源而增殖的生产者。另一些海洋细菌则具有光合作用的能力。不论异养或自养微生物，其自身的增殖都为海洋原生动物、浮游动物以及底栖动物等提供直接的营养源。这在食物链上有助于初级或高层次的生物生产。在深海底部，硫细菌实际上负担了全部初级生产。在海洋动植物体表或动物消化道内往往形成特异的微生物区系，如弧菌等是海洋动物消化道中常见的细菌，分解几丁质的微生物往往是肉食性海洋动物消化道中微生物区系的成员。某些真菌、酵母和利用各种多糖类的细菌常是某些海藻体上的优势菌群。微生物代谢的中间产物如抗生素、维生素、氨基酸或毒素等是促进或限制某些海洋生物生存与生长的因素。某些浮游生物与微生物之间存在着相互依存的营养关系。如细菌为浮游植物提供维生素等营养物质，浮游植物分泌乙醇酸等物质作为某些细菌的能源与碳源。由于海洋微生物富变异性，故能参与降解各种海洋污染物或毒物，这有助于海水的自净化和保持海洋生态系统的稳定。82、枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌是一种典型的微生态制剂枯草芽孢杆菌，是芽孢杆菌属的一种。单个细胞0.7～0.8×2～3微米，着色均匀。无荚膜，周生鞭毛，能运动。革兰氏阳性菌，芽孢0.6～0.9×1.0～1.5微米，椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，在液体培养基中生长时，常形成皱醭。需氧菌。可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。在遗传学研究中应用广泛，对此菌的嘌呤核苷酸的合成途径与其调节机制研究较清楚。广泛分布在土壤及腐败的有机物中，易在枯草浸汁中繁殖，故名。、基本资料编号StrainNumberACCC11060拉丁学名Bacillussubtilis(Ehrenberg)Cohn中文菌名ChineseName枯草芽孢杆菌拉丁别名OtherStrainName9菌株来源History←ISF←AS1.210分离基物Habitat参考文献reference用途UsageTheorganismusedforproducesα－amylase培养温度Temperature30摄氏度培养基MediaNumber51备注Note即“枯草杆菌”有的菌株是α-淀粉酶和中性蛋白酶的重要生产菌；有的菌株具有强烈降解核苷酸的酶系，故常作选育核苷生产菌的亲株或制取5'-核苷酸酶的菌种。作用机理（1）、枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用；（2）、枯草芽孢杆菌迅速消耗环境中的游离氧，造成肠道低氧，促进有益厌氧菌生长，并产生乳酸等有机酸类，降低肠道PH值，间接抑制其它致病菌生长；（3）、刺激动物免疫器官的生长发育，激活T、B淋巴细胞，提高免疫球蛋白和抗体水平，增强细胞免疫和体液免疫功能，提高群体免疫力；10（4）、枯草芽孢杆菌菌体自身合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类，在消化道中与动物体内的消化酶类一同发挥作用；（5）、能合成维生素B1、B2、B6、烟酸等多种B族维生素，提高动物体内干扰素和巨噬细胞的活性。成份含量枯草芽孢杆菌及生物酶、维生素、微量元素等辅助剂，活菌数≥250亿／克。【性状】浅黄色粉末功效特点（1）、本品对特殊菌体进行促芽孢和微胶囊包被处理，在孢子状态下稳定性好，能耐氧化；耐挤压；耐高温，能长期耐60°C高温，在120°C温度下能存活20分钟；耐酸碱，在酸性胃环境中能保持活性，可以耐唾液和胆汁的攻击，是饲料微生物中可100%直达大小肠的活菌。（2）、枯草芽孢杆菌以孢子状态进入消化道后，迅速由休眠状态复活，在短期内繁殖成高含菌量的优势种群，消耗掉肠道内大量氧气，并能产生过氧化氢、细菌素，建立微生态平衡，促进有益厌氧微生物的繁殖，抑制有害细菌（大肠11杆菌、沙门氏杆菌）的生长，从而预防腹泻、下痢等肠胃道疾病。（3）、在快速繁殖过程中，产生大量多种维生素、有机酸、氨基酸、蛋白酶（特别是碱性蛋白酶）、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶，能降解植物性饲料中复杂的有