编辑推荐:
为解决化学农药和化肥带来的生态问题,研究人员借助 Biolog MT2 微孔板,探究果胶组分(WSP、DASP、OSP)、细菌纤维素(BC)及无机盐对深绿木霉 G79/11 生长和代谢的影响。发现 WSP、BC 等可显著提升其活性,为生物防治和农业应用提供依据。
在农业生产面临气候变化、病原菌抗药性及化学污染等多重挑战的当下,如何实现可持续的作物保护与增产成为亟待解决的难题。传统依赖化学农药和化肥的模式不仅破坏生态平衡,还威胁人类健康。在此背景下,利用微生物进行生物防治的研究备受关注,木霉属(
Trichoderma)真菌因其在促进植物生长和抑制病原菌方面的潜力,成为该领域的研究热点。然而,如何高效提升木霉菌株的生长强度和代谢活性,挖掘其作为生物防治剂的最大效能,仍需深入探索新型营养源和优化培养条件。
波兰科学院农业物理研究所的研究人员针对这一问题,开展了以深绿木霉(Trichoderma atroviride)G79/11 为对象的研究,相关成果发表在《International Biodeterioration》。研究旨在评估果胶组分(水溶性果胶 WSP、稀碱溶性果胶 DASP、草酸盐溶性果胶 OSP)、细菌纤维素(BC)及金属盐、碳水化合物等添加剂对菌株生长和代谢的影响,以期为木霉的实际应用提供理论和技术支持。
研究采用了以下关键技术方法:通过微生物培养技术合成细菌纤维素,从苹果中提取果胶组分;利用高效液相色谱(HPLC)分析单糖组成;借助流变仪测定溶液黏度;运用 Biolog MT2 微孔板系统评估菌株在不同添加剂中的生长强度(以 750nm 光密度衡量生物量)和代谢活性(以 490nm 光密度衡量化合物利用能力),并结合统计学方法分析数据差异。
3.1 果胶组分和细菌纤维素的单糖组成
HPLC 分析表明,果胶组分中半乳糖醛酸(GalA)占主导,OSP、WSP、DASP 中 GalA 含量分别为 84.53%、77.56%、71.70%。BC 主要由葡萄糖(Glc,99.4%)组成,还含少量半乳糖、木糖等。不同果胶组分的阿拉伯糖、半乳糖等含量差异显著,反映出其结构差异,如 DASP 中鼠李糖含量较高,提示鼠李半乳糖醛酸聚糖 I 结构较多。
3.2 添加剂溶液的黏度测定
灭菌前后添加剂黏度变化明显。灭菌前,OSP 及其与金属盐的组合黏度较高,ZnCl?与 DASP 结合可增加黏度;灭菌后,BC 黏度显著上升,而 WSP、OSP 黏度下降。黏度变化可能与多糖的热稳定性及金属离子交联作用有关,BC 的高持水性使其在灭菌后仍保持较高黏度。
3.3 深绿木霉 G79/11 生长强度分析
在马铃薯葡萄糖肉汤(PDB)中,菌株生长强度高于 FF-IF 接种液。BC 和 WSP 促进作用显著,DASP 效果较差。金属盐中 ZnCl?提升生长强度效果最佳,OSP 与 CaCl?组合表现突出。碳水化合物中蔗糖、葡萄糖、淀粉等有效促进生长,海藻酸钠效果不佳。热图分析显示,多数添加剂在培养 5-8 天生长趋势显著,WSP 在 PDB 中持续促进生长。
3.4 深绿木霉 G79/11 代谢潜力分析
菌株在 PDB 中的代谢活性高于 FF-IF,BC 和 WSP 显著提升代谢活性。ZnCl?及 OSP 与 FeCl?、CaCl?的组合分别在 PDB 和 FF-IF 中表现优异。碳水化合物中蔗糖、葡萄糖等有效促进代谢,海藻酸钠和甘露醇效果有限。热图显示,多数添加剂在 7-8 天代谢活性达峰值,WSP 和 BC 在两种接种液中均表现良好。
研究表明,果胶组分、细菌纤维素及金属盐等添加剂可显著影响深绿木霉 G79/11 的生长和代谢。其中,WSP、BC、ZnCl?、OSP 与 CaCl?组合及葡萄糖、蔗糖等碳水化合物是高效促进剂。灭菌过程对添加剂黏度有显著影响,但 BC 表现出良好的热稳定性。Biolog MT2 微孔板系统为快速筛选高效添加剂提供了有效工具。
该研究不仅揭示了新型多糖和金属盐对木霉的激活机制,为开发基于木霉的生物肥料和生物防治剂提供了优化配方,还为农业废弃物(如果胶丰富的果蔬加工废料)的资源化利用开辟了新途径,有助于推动可持续农业的发展,减少对化学投入品的依赖,在环境保护和农业生态平衡维护方面具有重要意义。