胶质芽孢杆菌的培养条件研究

科技创新基金项目申报表项目名称：胶质芽孢杆菌培养条件的研究
一、项目基本情况
项目名称胶质芽孢杆菌培养条件的研究
项目类别自然科学类学术论文
研究期限5个月申请经费500元
项目简介
胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)是一种能分解硅酸盐矿物的细菌，也称为硅酸盐细菌。

本项目通过从硅酸盐菌肥中分离获得试验菌株，通过形态鉴定，筛选获得胶质芽孢杆菌；利用单因子实验探讨培养碳源和氮源、温度、pH、装液量、不同接种量等条件对胶质芽抱杆菌培养的影响；分析比较得到胶质芽孢杆菌的最佳培养条件。

为胶质芽孢杆菌菌肥的生产提供科学参考。

二、立论依据（项目的意义、现状分析、参考文献等）
项目的研究意义
胶质芽孢杆菌能够分解含钾硅酸盐矿物，因此以此菌剂为主要活性成分的生物钾肥在国内外被广泛地应用[1-4]。

研究表明胶质芽孢杆菌能够分解土壤中的硅酸盐矿物，释放被矿物晶格包裹着的K离子和SiO2[5]。

而且，土壤矿物K 一般占土壤全K的90 % -98 %[6]，实验也证明胶质芽孢杆菌对棉花等植物有明显的增产效果[7]。

因此开发以胶质芽孢杆菌为主要成份的生物K肥具有很大的应用前景。

作为微生物肥料，其在根际的定殖及在作物生长周期保持较多数量的成活，这是人工接种菌剂能否有效提高作物产量的重要因素。

此课题通过对胶质芽孢杆菌的培养条件的研究，筛选出最适于胶质芽孢杆菌生长的条件。

通过对胶质芽孢杆菌发酵培养基的优化试验，我们可以找出最佳的适合于胶质芽孢杆菌生长的液体培养环境，提高原料的利用率，增加效益。

对胶质芽孢杆菌生长条件改善之后，还能够为我们对于它的进一步研究提供很好的条件，如对矿物质的分解作用，处理活性淤泥[8]，处理污水，净化水质，多糖、有机酸和蛋白质等代谢产物的研究[9]等。

国内外现状分析
由于胶质芽孢杆菌在生产中的广泛应用，因此为降低成本，提高产量，许多人在菌体发酵方面进行了研究。

李华的研究表明，在分别以葡萄糖、甘露糖、淀粉、蔗糖四种为碳源的培养液中细菌在葡萄糖中生长最快；在以鼓皮汁、豆饼粉汁、酵母膏、牛肉膏四种为氮源的培养液中，鼓皮汁为最佳氮源。

另外他还认为金属离子、培养温度、pH、气液比也对菌株的生长有一定影响[10]。

俄国学者Glukhova通过硅酸盐细菌在液体培养液中发酵实验发现，在以蔗糖为碳源，以铵盐为氮源时，代时最短，生物量最高[11]。

Erygin则在接种前用磁场处理培养基，发现此处理后，经对照在生长速率、生物量方面均有较大增加[12]。

Krinarii则发现芽孢杆菌核糖核酸酶的加入，会明显地促进营养细胞的生长和芽孢的萌发[13]。

殷永娴的研究表明该菌为好氧细菌，摇床培养比静置培养的菌量多；在有氮培养基中的菌量明显多于无氮培养基，故生产菌肥应采用有氮培养基，而在淀粉培养基中可形成较多的芽孢，适于制干菌粉[14]。

以上研究只涉及对培养基的碳、氮源的探究，未能从整个培养基的营养配比上进行探讨。

本文通过从硅酸盐菌肥中分离筛选得到一株细菌，并通过单因子实验对其
最佳生长条件进行了探讨，从而得到胶质芽孢杆菌的最佳培养条件。

以提高菌体的生成和对原料的利用，运用于生物钾肥的生产上提高生产效益。

参考文献
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[3] 宋未. 植物根际促生细菌研究进展[J]. 北京: 全国微生物肥料专业会议论文集，
1995，179-185
[4] 陈廷伟. 钾细菌[M]. 北京：农业出版社：1999, 5-11
[5] 连宾. 硅酸盐细菌的解钾作用研究. 贵阳: 贵州科技出版社, 1998, 106
[6] 北京农业大学主编. 农业化学总论. 北京: 农业出版社,1991, 152-153
[7] 盛下放, 黄为一, 殷永娴. 硅酸盐细菌的解钾作用及对棉花的增产效果. 土壤, 2001, 33 (3): 163-165
[8] 盛下放，黄为一. 硅酸盐细菌NBT菌株在小麦根际定植的初步研究[J].南京，江苏青年
微生物学学术报告会议论文集，2000，31-33
[9] 蒋先军，黄昭贤，谢德体等. 硅酸盐细菌代谢产物对植物生长的促进作用[J]. 西南农
业大学学报，2000，22(2)：116-119
[10] Mel’nikova E O，Avakyan-ZA. Karavaiko，G，1.et al. microbiological destruetion
of silicate minerals containing beryllium.[J].Mikrobiologia，1990，59(l)：63-69 [11]中国科学院南京土壤研究所微生物室编.土壤微生物研究法[M]. 北京：科学出版社，
1985
[12] Glukhova，A. A. Physilogical and biological characteristics of growth of
Bacillus mucilaginosus[J] Microbiol., 1993，29(6)：862-868
[13] 李华，陈万仁. 胶质芽孢杆菌及其突变株生理特性的初步研究[J]. 土壤肥料，
2001(2)：28-32
[14] Erygin，G.D.Pchelkina，V.V. Influence of nutritional medium Treatment of
microorganisms by a magnetic field on growth and Development Prikl.Biokhim[J].Mikrobiol.1995，24(2)：257-263
[15] 惠明,王慧,田青,等.一株脱硅胶质芽孢杆菌的分离与初步鉴定[J].河南科技学院学
报(自然科学版), 2007,35(3):15-18
[16] 李顺鹏.微生物学实验指导[M].北京:中国农业出版社,2003:33-38
三、研究方案
a)研究目标、研究内容和拟解决的关键问题
b)拟采取的研究方法及可行性分析
c)本项目的特色与创新之处
d)预期的研究进展和成果
研究目的
通过实验研究，找出适合于胶质芽孢杆菌生长的最佳条件，从而提高原料的利用率，增加经济效益。

研究内容
1、菌株的分离与纯化，并对菌株进行扩大培养。

2、在不同的培养条件下，对菌株进行培养。

3、从菌株生长状况，对不同培养条件下的菌株进行对比分析。

拟解决的关键性问题
1、胶质芽孢杆菌菌株的分离
2、筛选出最适的培养基配方
拟采取的研究方法
1、胶质芽孢杆菌的分离与培养
胶质芽孢杆菌从硅酸盐肥中分离筛选，参照文献[15]在胶质芽孢杆菌培养基上观察菌落形态，采用Gram染色法[16]光学显微镜下观察菌体形态，在淀粉琼脂培养基上采用芽孢染色法光学显微镜下观察菌体形态，确认为胶质芽孢杆菌。

分离与纯化胶质芽孢杆菌采用胶质芽孢杆菌培养基：1%葡萄糖, 0. 15% (NH4)2SO4,0.01%酵母膏, 0.01%KCl,0.2%Na2HPO4,0.01%MgSO4·7H2O, 0.1%CaCO3 , pH值为7.5。

121 ℃灭菌2 h 。

活细菌计数采用平板计数法进行测定。

2、单因子实验进行培养基的筛选
利用所分离鉴定得到的胶质芽孢杆菌，通过培养基培养进行单因子实验。

对不同的培养温度、pH、装液量、碳源和氮源、不同接种量等条件对胶质芽孢杆菌培养的影响，并记录数据。

3、对比分析法
对以上数据进行分析，得出最佳培养基配方。

可行性分析
1、我系拥有专门的微生物实验室，实验器材较全面，实验条件较完善，
为该课题实验的顺利进行打下了基础。

2、此项目的指导老师长期从事微生物的研究工作，有丰富的工作经验，
能够为我们进行此项研究提供宝贵的指导意见。

3、此项目的负责人及其合作伙伴学习积极性高，且对微生物的研究有一
定的认识和求知欲，对工作热情、严肃、负责、认真。

且项目组成人
员具有吃苦耐劳精神，能很好分担各项任务。

项目特色和创新之处
目前对于胶质芽抱杆菌的研究主要集中在解钾强度及作物生产实际应用效果方面，而对于培养优化条件的研究报道相对较少。

本文正是通过单因子系列实验来探讨胶质芽孢杆菌的最佳培养优化条件。

预期的研究进展
2011年5月对胶质芽孢杆菌进行分离与纯化，并鉴定菌株。

2011年6月对胶质芽孢杆菌进行培养，扩大菌株数量。

2011年7—8月将菌株在不同生长条件下进行培养，并观察菌株生长
状况。

2011年9月根据菌种生长情况，分析总结出最佳培养条件，撰写
一份学术论文。

预期的研究成果
1、得到最佳培养条件，撰写一份研究报告。

2、为生物菌肥发展方面提供一定的理论依据。

创作过程中的问题
试验过程中需要多种碳源和氮源以及对多种因素的控制等生物试剂和用品等，因此试验需要较大的花费和一定的条件。

本实验的工作量较大，需要进行较多的对比实验。

指
导
老
师
意
见（一）
该项目以胶质芽孢杆菌为研究对象，研究其在不同的外界环境条件下的胶质芽孢杆菌的生长状况，探索其最佳培养条件。

项目目标明确，方法可行，有一定的实践价值，建议立项资助。

指
导
老
师
意
见（二）
所
在
系
（院）
意
见
（公章）
负责人：年月日
团
委
审
核
意
见
（公章）
负责人：年月日学
院
专
家
评
审
委
员会意见
（公章）
负责人：年月日。