生防菌盾壳霉双相发酵工艺的优化及放大

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核盘菌[Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary]引起的作物菌核病是一种世界性分布的顽固性病害。近年来,菌核病的生物防治研究引起了国内外许多研究者的重视,重寄生菌盾壳霉(Coniothyrium minitans)是一种应用前景广阔的生防菌。将其应用于生产实践的前提条件是制备大量而且有活性的盾壳霉分生孢子。本研究以野生型盾壳霉菌株Zs-1为研究对象,以分生孢子萌发率及分生孢子产量为指标,并综合考虑生产成本等问题,进行了盾壳霉发酵的一级种、液体及固体发酵培养基的筛选试验。本课题采用液-固双相发酵生产生物农药盾壳霉(Coniothyrium minitans),对液体及固体发酵培养基及其发酵条件进行优化,最后对半开放式浅盘发酵条件进行优化,并对浅盘发酵进行放大。结果如下:在盾壳霉液体发酵试验中,以小麦粒培养基为一级种,培养15天后,将其接种于二级发酵液中,使其孢子浓度达106个孢子/ml。在三角瓶(250ml)培养的条件下,以盾壳霉分生孢子萌发率和芽管长度为指标,对二级液体发酵培养基的碳源、pH值、装样量、接种体浓度和培养时间等5个因子进行优化。该试验结果表明:以蔗糖为碳源,在pH4的条件下,每三角瓶装液体培养基100 ml(在250 ml三角瓶中),接种体浓度为106个孢子/ml,培养时间为24h,盾壳霉分生孢子萌发率即可达到68%。在盾壳霉固体发酵试验中,通过全因子试验和中心组合优化法,在三角瓶(250 ml)培养的条件下,获得了盾壳霉三级固态发酵的最佳培养基基质配方为(重量百分比):麸皮42%、玉米粉37%、稻壳21%、含水量85%,发酵15天后孢子产量可达9.5×109个孢子/干基质。从试验结果发现,培养基的成份及其用量对盾壳霉产孢具有很大影响。在浅盘优化试验中,采用小浅盘(17.5cm×14cm×5cm)对发酵条件进行优化。结果表明,每浅盘装发酵料120 g,厚度为2 cm,接种量为2×105个孢子/g发酵料,种龄为24h,培养三天后半敞开,发酵9天后孢子产量即可达到6.8×109个孢子/g干基质。在盾壳霉的放大试验中,采用大浅盘(60 cm×40 cm×7 cm)进行放大发酵。结果表明,每浅盘内装料1651g,厚度为2cm,接种200ml二级发酵液,种龄为24h,培养三天后半敞开,发酵9天后孢子产量即可达到5.2×109个孢子/g干基质。同时,对盾壳霉产孢过程中的影响因子进行了分析。结果发现发酵浅盘周围环境温度稳定在22℃左右时,随着培养时间的延长发酵袋内的温度逐渐上升,基本上恒定在22~24℃范围内,而20℃是盾壳霉生长的最适温度,据重复测定此温度范围正好与盾壳霉生长产孢所要求的温度范围一致;发酵基质中的含水量对盾壳霉产孢有明显影响,在培养期间盾壳霉由于呼吸不断加强、代谢热的产生及浅盘的半敞开状态,培养料中的水分不断蒸发,随着培养时间的延长基质含水量逐渐下降,但变化都比较平缓;测定了发酵期间盾壳霉对底物的消耗状况,经方差分析发现培养9~15天期间,发酵底物减重与盾壳霉产孢量的变化基本-致,由此说明到培养后期(9天后),盾壳霉生长开始减慢,代谢减弱,发酵温度与基质含水量基本保持不变,对基质营养的利用也开始下降。采用稀释涂PDA平板法测定了不同发酵期间(6-15天)盾壳霉孢子的萌发率,发现发酵的盾壳霉分生孢子24h的平均萌发率均在85%~90%左右,但最终萌发水平(36h的孢子萌发率)均达90-100%,经方差分析各发酵期间彼此差异性不明显。
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