石斛内生菌的筛选和培养优化
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
用少 量氯仿溶解后,得到石斛总生物碱,备用¨1。
3.2菌株发酵液的薄层层析(TLC)检测 将分离 得到的菌株分别接种发酵培养基中30℃,180 r·rain“振荡培养。培养24和48 h分别取20 mL发 酵液8 000 r·rain“离心10 rain,将发酵液上清用氨 水碱化后再用等体积氯仿萃取,氯仿蒸发后得浸膏。 以少量氯仿溶解后,用微量注射器点于硅胶薄层层 析板上,以空白发酵培养基提取物和石斛总生物碱 为对照。展开剂为正丁醇:冰醋酸:水(4:l:5)的上 层液,显色剂为改良碘化铋钾试液。 4培养条件的优化 4.1培养方法将斜面培养物接种到液体马铃薯 培养基在30℃培养12 h作为种子液,按5%体积转 接30 mL液体培养基后在30℃空气摇床培养2 d, 转速180 r·min~;每个试验均做3个平行样品,最 后结果取均值。 4.2液体发酵培养基中氨源的确定 分别选用蛋 白胨、亚硝酸钠、硫酸铵以及蛋白胨+硫酸铵 (1:1),酵母粉+硫酸铵(1:1)为氮源,试验浓度为 0.5%,其他组分同液体马铃薯培养基。 4.3液体发酵培养基中碳源的确定 分别选用葡 萄糖、果糖、蔗糖、可溶性淀粉为碳源,实验浓度为 2%,氮源选择氮源优化后的最佳者,其他组分同液 体马铃薯培养基。
£!!!!堕』!!巴!!!!塑!!旦型g!!!Q!!!!!:!!塑!:1
1空白液体马铃薯培养基;2发酵液粗提总生物碱的TLC比较
生垦堑堑盘查!塑!生箜!!鲞筮!塑 表2菌株CPU0029的生理生化试验
实验名称 过氧化氢酶 厌氧生长 甲基红试验 v.P反应 V.P中的pH值 卵磷脂酶 耐盐生长 淀粉水解 枸橼酸盐利用 苯丙氨酸脱氨 酪氨酸分解
3最佳培养条件 3.1 氦源CPU0029不能利用无机氮源亚硝酸钠 和硫酸铵生长;但能利用有机氮源或复合氮源生长 并合成生物碱,并且以蛋白胨+硫酸铵(1:1)为氮 源发酵时生物碱的产量明显高于以其他氮源发酵时 的产量。结果见表3。
表3有机氮源的优化
3.2碳源 CPU0029对碳源的利用相当广泛,从生 物碱产量的角度考虑选择葡萄糖最佳。结果见表4。 表4碳源的优化
[关键词] 石斛;植物内生菌;次生代谢产物;培养优化 [中图分类号】R282.71;R915.13 [文献标识码]A [文章编号】1003—3734(2008)09—0753—05
Selection and optimum fermentation of endophytes in Dendrobium nobile Lindl
一754一
万方数据
生垦堑垫苤查!塑!笙箜!!鲞笙!塑 4.4液体发酵培养基中碳氮比的确定 采用双因 素三水平的正交试验,如表1。
表1碳氮比正交试验表
4.5不同微量元素对生物碱产量的影响 本实验 考虑的无机离子有Mg“,Mn2+和Fe3+等,碳氮源选 择优化后的最佳者,考察的对应无机盐浓度分别为 0.5%硫酸镁、0.1%氯化锰和0,l%三氯化铁,其他 组分同液体马铃薯培养基。 5 其他发酵条件的优化 5.1最佳初始pH 初始pH分别选择7.5,7.0, 6.5,6.0,5.5进行实验。 5.2最佳装液量分别取30,50,80,100和120 mL 培养基装入250 mL三角瓶中,按5%接种培养。 5.3最佳发酵温度 温度分别设为25,28,30,32 和35℃进行实验。 5.4最佳发酵时间 在250 mL的三角烧瓶中装入 已经确定的最佳发酵培养基并接人菌种,进行培养, 分别于不同生长阶段在600 am波长处测定菌液的 吸收度(稀释5倍)并提取测定生物碱含量。 5.5 确定最佳接种量 分别按2%,4%,6%,8% 和10%的比例接种种子液后进行培养。 6生物碱含量测定
3.3碳氮比 氮源的浓度过高,不利于生物碱的产 生,可能是因为营养丰富不利于次生代谢产物的积 累。因此确定碳源、氮源的浓度分别为2%和0.5%。 结果见表5。
表5碳氮比的确定
A。:。
3.4 微量元素 M92+和Mn2+对生物碱的产量有 显著影响,而Fe3+影响不大,故确定添加MgSO。和 MnCI:,而不必添加FeCI,。结果见表6。
万方数据
用,因而近年来受到了全世界的广泛关注并取得了 极大进展。本实验从新鲜石斛外植体中筛选分离得 到一株可能产与石斛相同次生代谢产物的内生菌 CPU0029,并对其培养条件进行初步优化,以期提高 单位发酵液中次生代谢产物的含量。
材料与方法
l 实验材料 1.1 供试材料与试剂 野生石斛假鳞茎和叶片,由 南京金陵药业提供。0.2 tool·L~pH值4.5邻苯二 甲酸氢钾缓冲液:在0.2 tool·L~pH值4.0的邻苯 二甲酸氢钾中滴加0.2 tool·L。1 NaOH调节pH值至 4.5。0.04%溴甲酚绿试液:40 mg溴甲酚绿溶解于 100 mL上述缓冲液。0.01 tool·L。1 NaOH/无水乙 醇:0.04 g NaOH溶于100 mL无水乙醇。
一753—
鱼!!!!竺』!!翌型型塑!!望竺g!!塑!:!!!:!!塑!:1
1.2培养基斜面和分离培养基为固体马铃薯培 养基。种子培养基、发酵培养基和原始液体培养基 均为液体马铃薯培养基"1。 2石斛内生菌的分离
鲜石斛假鳞茎和叶片用自来水洗净,经无菌水冲 洗后用无菌滤纸吸干水分。在常规无菌操作下,先用 75%乙醇浸泡l rain,无菌水冲洗3次,滤纸吸干水 分;0.1%的升汞浸泡8 rain,无菌水冲洗5次,滤纸吸 干水分。用无菌解剖刀将已表面消毒的石斛假鳞茎 和叶片切块:假鳞茎沿剖面切成2—4 mm厚的片段, 叶片切成5 mm×5 mm的方块,置于分离培养基平板 上,在30℃培养2—5 d。另将表面消毒的植物组织 不经切割,直接放置平板上相同条件培养,检验该法 表面消毒是否彻底。待平板长出菌落或菌苔后,平板 划线纯化,直至得到单菌落,用斜面保存备用【61。 3发酵液的初步鉴定 3.1石斛总生物碱的制备将石斛假鳞茎阴干,取 2 g剪碎后置于锥形瓶中,用氨水浸润30 min,加入 氯仿20 mL,超声振荡提取2次(各20 min);将氯仿 层合并后用脱脂棉过滤,将氯仿蒸发后得到浸膏,再
石斛内生茵的筛选和培养优化
廖晨阳,吕炜锋,姚文兵 (中国药科大学生命科学与技术学院,南京210009)
[摘要】 目的:筛选石斛假鳞茎中产生物碱的内生菌并通过培养优化提高次生代谢产物的含量。方 法:从新鲜石斛中分离生物碱产生菌,并对其发酵条件进行研究。结果:筛选到一株产生物碱的内生细菌,属 于蜡状芽胞杆菌。初步确定了最适的发酵培养基组成为:去皮土豆20%,葡萄糖2%,蛋白胨0.25%,硫酸 铵0.25%,磷酸二氢钾0.1%,硫酸镁0.05%,氯化锰0.01%,pH值6.5;最适的发酵条件为:接种量6%一8%, 温度28—30℃,培养时间48 h。结论:通过初步优化,单位体积发酵液的生物碱含量较原始条件大幅提高。
培养反应
+ +
+ 5.6
5%NaCI不生长
+
+
+表示能够正常生长;一表示不能生长
2菌种培养特征 菌株CPU0029,属于G+性大杆菌,宽度在l/xm
以上,呈链状排列在肉汤中生长混浊,有明显菌膜或 壁环;在固体PDA培养基上生成的菌落不透明,灰 白色,表面粗糙,微有褶皱,边缘毛玻璃状或融蜡状。 生理生化实验见表2,表明该菌为蜡状芽胞杆菌。
isolated from Dendrobium nobile Lindl,and the fermentative conditions were also studied.Results:A strain of Ba—
cillus cereus was isolated,which probably produce the same secondary metabolite as the hosts do.It was proved that
the optimum fermentative conditions for producing alkaloids were the improved potato medium which contained 2%
glucose,0.25%tryptone,0.25%ammonium sulfate,0.1%potassium dihydrogen phosphate,0.05%magnesium sulfate,and 0.01%manganese chloride at pH 6.5;inoculation with 12 h’seed-age and 6%一8%of inocula;and culturing for 48 h at 28—30℃.Conclusion:With the optimized culture conditions。the yield of alkaloids increa— ses obviously compared with the original cultural condition.
采用酸性染料法将发酵液的氯仿提取浸膏用氯 仿稀释至10 mL,加入邻苯二甲酸氢钾缓冲液5 mL, 溴甲酚绿试液2.0 mL,震摇3 min,静置30 min。将 氯仿层过滤,取滤液5 mL,加入0.0l tool·L。1 NaOH/无水乙醇溶液1 mL,混匀后测620 am波长处 的吸收度;另用10 mL氯仿同上操作,作为空白¨1。
植物内生菌(plant endophyte)是指那些在其生 活史的一定阶段或全部阶段生活于健康植物的各种 组织和器官内部的微生物¨。。自从1993年从红豆 杉韧皮部分离到紫杉醇产生菌以来,不断发现有内 生菌能够产生与宿主(尤其是药用植物)相同或类 似的化合物,如从川八角莲、桃儿七等植株中分离到 产长春新碱和鬼臼毒素类似物的内生真菌等¨一1。 由于植物内生菌在自然界中具有重要的生态学作
表6微量元素的影响
万方数据
.-——755—-——
曼!!!!苎!!!堡坐坚堕!!旦里墅!塑!!∑!!:!!塑!:1 4其他培养条件 4.1 初始pH 从图2可知,初始pH值对发酵最 终pH值和生物碱产量影响不大;初始pH值为6.5 时最佳。
[Key words]Dendrobium nobile Lindl;plant endophytes;secondary metabolite;optimum fermentation
石斛(Dendrobium nobile Lindl)是中国传统中 药,应用历史悠久。现代药理研究表明,石斛具有抗 肿瘤、抗衰老、增强机体免疫力、扩张血管及抗血小 板凝集等作用,因此在临床上及中药复方中被广泛 应用…。由于多年来的掠夺性采挖和无序开发,野 生石斛已经濒临灭绝,寻找新的、可再生的石斛替代 资源成为必然。
结
果
1发酵液的初步鉴定 共分离得到16个菌株,其中真菌2株,细菌14
株。经TLC检测,菌株CPU0029的发酵液提取物与 石斛总生物碱有显色相同、迁移率相当的层析斑点, 扫描结果见图1。发酵液的氯仿提取物经TLC检 测,与石斛总生物碱有显色相同、迁移率相当的层析 斑点。石斛总生物碱有3个生物碱斑点,相对迁移 率(R,)分别为0.403,0.474和0.579;该菌株的发 酵液提取物中有一生物碱斑点,R,为0.474。
LIAO Chen—yang,LU Wei—feng,YAO Wen-bing (School of L咖Science and Technology,China Pharmaceutical Univeni@,Nanjing 2 1 0009,China)
[Abstract]0bjective:To select the endophytes in Dendrobium nobile Lindl and increase the yield of alka— loids by improving fermentative conditions.Methods:The strain of endophytes which could produce alkaloids was
3.2菌株发酵液的薄层层析(TLC)检测 将分离 得到的菌株分别接种发酵培养基中30℃,180 r·rain“振荡培养。培养24和48 h分别取20 mL发 酵液8 000 r·rain“离心10 rain,将发酵液上清用氨 水碱化后再用等体积氯仿萃取,氯仿蒸发后得浸膏。 以少量氯仿溶解后,用微量注射器点于硅胶薄层层 析板上,以空白发酵培养基提取物和石斛总生物碱 为对照。展开剂为正丁醇:冰醋酸:水(4:l:5)的上 层液,显色剂为改良碘化铋钾试液。 4培养条件的优化 4.1培养方法将斜面培养物接种到液体马铃薯 培养基在30℃培养12 h作为种子液,按5%体积转 接30 mL液体培养基后在30℃空气摇床培养2 d, 转速180 r·min~;每个试验均做3个平行样品,最 后结果取均值。 4.2液体发酵培养基中氨源的确定 分别选用蛋 白胨、亚硝酸钠、硫酸铵以及蛋白胨+硫酸铵 (1:1),酵母粉+硫酸铵(1:1)为氮源,试验浓度为 0.5%,其他组分同液体马铃薯培养基。 4.3液体发酵培养基中碳源的确定 分别选用葡 萄糖、果糖、蔗糖、可溶性淀粉为碳源,实验浓度为 2%,氮源选择氮源优化后的最佳者,其他组分同液 体马铃薯培养基。
£!!!!堕』!!巴!!!!塑!!旦型g!!!Q!!!!!:!!塑!:1
1空白液体马铃薯培养基;2发酵液粗提总生物碱的TLC比较
生垦堑堑盘查!塑!生箜!!鲞筮!塑 表2菌株CPU0029的生理生化试验
实验名称 过氧化氢酶 厌氧生长 甲基红试验 v.P反应 V.P中的pH值 卵磷脂酶 耐盐生长 淀粉水解 枸橼酸盐利用 苯丙氨酸脱氨 酪氨酸分解
3最佳培养条件 3.1 氦源CPU0029不能利用无机氮源亚硝酸钠 和硫酸铵生长;但能利用有机氮源或复合氮源生长 并合成生物碱,并且以蛋白胨+硫酸铵(1:1)为氮 源发酵时生物碱的产量明显高于以其他氮源发酵时 的产量。结果见表3。
表3有机氮源的优化
3.2碳源 CPU0029对碳源的利用相当广泛,从生 物碱产量的角度考虑选择葡萄糖最佳。结果见表4。 表4碳源的优化
[关键词] 石斛;植物内生菌;次生代谢产物;培养优化 [中图分类号】R282.71;R915.13 [文献标识码]A [文章编号】1003—3734(2008)09—0753—05
Selection and optimum fermentation of endophytes in Dendrobium nobile Lindl
一754一
万方数据
生垦堑垫苤查!塑!笙箜!!鲞笙!塑 4.4液体发酵培养基中碳氮比的确定 采用双因 素三水平的正交试验,如表1。
表1碳氮比正交试验表
4.5不同微量元素对生物碱产量的影响 本实验 考虑的无机离子有Mg“,Mn2+和Fe3+等,碳氮源选 择优化后的最佳者,考察的对应无机盐浓度分别为 0.5%硫酸镁、0.1%氯化锰和0,l%三氯化铁,其他 组分同液体马铃薯培养基。 5 其他发酵条件的优化 5.1最佳初始pH 初始pH分别选择7.5,7.0, 6.5,6.0,5.5进行实验。 5.2最佳装液量分别取30,50,80,100和120 mL 培养基装入250 mL三角瓶中,按5%接种培养。 5.3最佳发酵温度 温度分别设为25,28,30,32 和35℃进行实验。 5.4最佳发酵时间 在250 mL的三角烧瓶中装入 已经确定的最佳发酵培养基并接人菌种,进行培养, 分别于不同生长阶段在600 am波长处测定菌液的 吸收度(稀释5倍)并提取测定生物碱含量。 5.5 确定最佳接种量 分别按2%,4%,6%,8% 和10%的比例接种种子液后进行培养。 6生物碱含量测定
3.3碳氮比 氮源的浓度过高,不利于生物碱的产 生,可能是因为营养丰富不利于次生代谢产物的积 累。因此确定碳源、氮源的浓度分别为2%和0.5%。 结果见表5。
表5碳氮比的确定
A。:。
3.4 微量元素 M92+和Mn2+对生物碱的产量有 显著影响,而Fe3+影响不大,故确定添加MgSO。和 MnCI:,而不必添加FeCI,。结果见表6。
万方数据
用,因而近年来受到了全世界的广泛关注并取得了 极大进展。本实验从新鲜石斛外植体中筛选分离得 到一株可能产与石斛相同次生代谢产物的内生菌 CPU0029,并对其培养条件进行初步优化,以期提高 单位发酵液中次生代谢产物的含量。
材料与方法
l 实验材料 1.1 供试材料与试剂 野生石斛假鳞茎和叶片,由 南京金陵药业提供。0.2 tool·L~pH值4.5邻苯二 甲酸氢钾缓冲液:在0.2 tool·L~pH值4.0的邻苯 二甲酸氢钾中滴加0.2 tool·L。1 NaOH调节pH值至 4.5。0.04%溴甲酚绿试液:40 mg溴甲酚绿溶解于 100 mL上述缓冲液。0.01 tool·L。1 NaOH/无水乙 醇:0.04 g NaOH溶于100 mL无水乙醇。
一753—
鱼!!!!竺』!!翌型型塑!!望竺g!!塑!:!!!:!!塑!:1
1.2培养基斜面和分离培养基为固体马铃薯培 养基。种子培养基、发酵培养基和原始液体培养基 均为液体马铃薯培养基"1。 2石斛内生菌的分离
鲜石斛假鳞茎和叶片用自来水洗净,经无菌水冲 洗后用无菌滤纸吸干水分。在常规无菌操作下,先用 75%乙醇浸泡l rain,无菌水冲洗3次,滤纸吸干水 分;0.1%的升汞浸泡8 rain,无菌水冲洗5次,滤纸吸 干水分。用无菌解剖刀将已表面消毒的石斛假鳞茎 和叶片切块:假鳞茎沿剖面切成2—4 mm厚的片段, 叶片切成5 mm×5 mm的方块,置于分离培养基平板 上,在30℃培养2—5 d。另将表面消毒的植物组织 不经切割,直接放置平板上相同条件培养,检验该法 表面消毒是否彻底。待平板长出菌落或菌苔后,平板 划线纯化,直至得到单菌落,用斜面保存备用【61。 3发酵液的初步鉴定 3.1石斛总生物碱的制备将石斛假鳞茎阴干,取 2 g剪碎后置于锥形瓶中,用氨水浸润30 min,加入 氯仿20 mL,超声振荡提取2次(各20 min);将氯仿 层合并后用脱脂棉过滤,将氯仿蒸发后得到浸膏,再
石斛内生茵的筛选和培养优化
廖晨阳,吕炜锋,姚文兵 (中国药科大学生命科学与技术学院,南京210009)
[摘要】 目的:筛选石斛假鳞茎中产生物碱的内生菌并通过培养优化提高次生代谢产物的含量。方 法:从新鲜石斛中分离生物碱产生菌,并对其发酵条件进行研究。结果:筛选到一株产生物碱的内生细菌,属 于蜡状芽胞杆菌。初步确定了最适的发酵培养基组成为:去皮土豆20%,葡萄糖2%,蛋白胨0.25%,硫酸 铵0.25%,磷酸二氢钾0.1%,硫酸镁0.05%,氯化锰0.01%,pH值6.5;最适的发酵条件为:接种量6%一8%, 温度28—30℃,培养时间48 h。结论:通过初步优化,单位体积发酵液的生物碱含量较原始条件大幅提高。
培养反应
+ +
+ 5.6
5%NaCI不生长
+
+
+表示能够正常生长;一表示不能生长
2菌种培养特征 菌株CPU0029,属于G+性大杆菌,宽度在l/xm
以上,呈链状排列在肉汤中生长混浊,有明显菌膜或 壁环;在固体PDA培养基上生成的菌落不透明,灰 白色,表面粗糙,微有褶皱,边缘毛玻璃状或融蜡状。 生理生化实验见表2,表明该菌为蜡状芽胞杆菌。
isolated from Dendrobium nobile Lindl,and the fermentative conditions were also studied.Results:A strain of Ba—
cillus cereus was isolated,which probably produce the same secondary metabolite as the hosts do.It was proved that
the optimum fermentative conditions for producing alkaloids were the improved potato medium which contained 2%
glucose,0.25%tryptone,0.25%ammonium sulfate,0.1%potassium dihydrogen phosphate,0.05%magnesium sulfate,and 0.01%manganese chloride at pH 6.5;inoculation with 12 h’seed-age and 6%一8%of inocula;and culturing for 48 h at 28—30℃.Conclusion:With the optimized culture conditions。the yield of alkaloids increa— ses obviously compared with the original cultural condition.
采用酸性染料法将发酵液的氯仿提取浸膏用氯 仿稀释至10 mL,加入邻苯二甲酸氢钾缓冲液5 mL, 溴甲酚绿试液2.0 mL,震摇3 min,静置30 min。将 氯仿层过滤,取滤液5 mL,加入0.0l tool·L。1 NaOH/无水乙醇溶液1 mL,混匀后测620 am波长处 的吸收度;另用10 mL氯仿同上操作,作为空白¨1。
植物内生菌(plant endophyte)是指那些在其生 活史的一定阶段或全部阶段生活于健康植物的各种 组织和器官内部的微生物¨。。自从1993年从红豆 杉韧皮部分离到紫杉醇产生菌以来,不断发现有内 生菌能够产生与宿主(尤其是药用植物)相同或类 似的化合物,如从川八角莲、桃儿七等植株中分离到 产长春新碱和鬼臼毒素类似物的内生真菌等¨一1。 由于植物内生菌在自然界中具有重要的生态学作
表6微量元素的影响
万方数据
.-——755—-——
曼!!!!苎!!!堡坐坚堕!!旦里墅!塑!!∑!!:!!塑!:1 4其他培养条件 4.1 初始pH 从图2可知,初始pH值对发酵最 终pH值和生物碱产量影响不大;初始pH值为6.5 时最佳。
[Key words]Dendrobium nobile Lindl;plant endophytes;secondary metabolite;optimum fermentation
石斛(Dendrobium nobile Lindl)是中国传统中 药,应用历史悠久。现代药理研究表明,石斛具有抗 肿瘤、抗衰老、增强机体免疫力、扩张血管及抗血小 板凝集等作用,因此在临床上及中药复方中被广泛 应用…。由于多年来的掠夺性采挖和无序开发,野 生石斛已经濒临灭绝,寻找新的、可再生的石斛替代 资源成为必然。
结
果
1发酵液的初步鉴定 共分离得到16个菌株,其中真菌2株,细菌14
株。经TLC检测,菌株CPU0029的发酵液提取物与 石斛总生物碱有显色相同、迁移率相当的层析斑点, 扫描结果见图1。发酵液的氯仿提取物经TLC检 测,与石斛总生物碱有显色相同、迁移率相当的层析 斑点。石斛总生物碱有3个生物碱斑点,相对迁移 率(R,)分别为0.403,0.474和0.579;该菌株的发 酵液提取物中有一生物碱斑点,R,为0.474。
LIAO Chen—yang,LU Wei—feng,YAO Wen-bing (School of L咖Science and Technology,China Pharmaceutical Univeni@,Nanjing 2 1 0009,China)
[Abstract]0bjective:To select the endophytes in Dendrobium nobile Lindl and increase the yield of alka— loids by improving fermentative conditions.Methods:The strain of endophytes which could produce alkaloids was