含复合贝莱斯芽孢杆菌和γ-聚谷氨酸的功能性育苗基质混配工艺优化_穆文强.pdf

中国农业大学学报 nullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 穆文强 尚庆茂 武瑞赟 康慎敏 李平兰 null含复合贝莱斯芽孢杆菌和 nullnull 聚谷氨酸的功能性育苗基质混配工艺优化 null null中国农业大学学报 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 含复合贝莱斯芽孢杆菌和 null 聚谷氨酸的功能性育苗基质 混配工艺优化 穆文强 null null 尚庆茂 null null 武瑞赟 null null 康慎敏 null null 李平兰 nullnull nullnull中国农业大学 食品科学与营养工程学院 北京 nullnullnullnullnullnull nullnull中国农业科学院 蔬菜花卉研究所 北京 nullnullnullnullnullnull 摘 null 要 null 针对目前功能性育苗基质生产工艺中存在固态菌剂直接添加到育苗基质中分布不均匀的问题 基于两步 混配法对以 nullnull 聚谷氨酸为菌剂载体与传统基质混合制备功能性育苗基质的工艺进行研究 采用单因素试验和响 应面分析试验 考察载体添加量 育苗基质水分质量分数 混合转速和混合时间对贝莱斯芽孢杆菌在育苗基质中均 匀性的影响 结果表明 功能性育苗基质制备的最佳混合工艺参数为 nullnull 聚谷氨酸添加量 nullnullnull null null 育苗基质水分 质量分数 nullnullnull 混合转速 nullnullnull nullnullnull 混合时间 nullnullnullnull 在此条件下 贝莱斯芽孢杆菌的变异系数为 nullnullnullnullnull 优化后的 功能性育苗基质容重和孔隙度与传统基质无显著差异 基质的持水孔隙和最大持水量分别提升了 nullnullnullnullnull和 nullnullnullnullnull 关键词 null 复合贝莱斯芽孢杆菌菌剂 功能性育苗基质 响应面分析 变异系数 中图分类号 nullnullnullnullnullnullnullnull 文章编号 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull文献标志码 nullnull 收稿日期 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 基金项目 国家重点研发计划项目 nullnullnullnullnullnullnullnullnull 第一作者 穆文强 nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 硕士研究生 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 通讯作者 李平兰 nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 教授 主要从事食品微生物和发酵工程研究 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null nullnull null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null nullnull null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 中 国 农 业 大 学 学 报 nullnullnullnull年 第 nullnull卷 null nullnull 功能性育苗基质是在传统育苗基质基础上通过 添加各种植物根际促生菌制备的一类对幼苗具有抗 病促生功能的育苗基质 该类育苗基质中富含的植 物根际促生菌可以在植物根际聚集并分解难溶的矿 物质 null 可预防和控制植物病害 促进幼苗生长 null nullnull 减少农药和化肥的使用 null nullnull 使用植物根际促生菌 是一种提高蔬菜产量和质量的新型方法 null 芽孢杆菌是公认的植物根际促生菌 贝莱斯芽 孢杆菌 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 是芽孢杆菌属的一个 新种 null 已报道有多株性能优良植物根际促生菌 如 贝莱斯芽孢杆菌 nullnullnullnullnull 对甜菜 黄瓜 辣椒等蔬菜 具有促进幼苗生长作用 null 贝莱斯芽孢杆菌 nullnullnullnull 可促进植物生长 能够分泌植物激素 铁载体等 null 贝莱斯芽孢杆菌 nullnullnullnull 可提高茄子对氮 磷 钾的吸 收并促进其生长 nullnull 目前多数研究仍集中在优良 菌株筛选 鉴定 发酵工艺优化和小规模的苗期应用 效果上 对其协同育苗基质的大规模应用和如何有 效的与传统育苗基质复配来最大限度发挥其有益作 用的研究较少 芽孢杆菌促生菌菌剂主要有液体和固体 null 种剂 型 液体菌剂和水溶性强的固体菌剂在实际生产中 可通过混合搅拌机中的湿润喷雾装置将其喷洒至育 苗基质中 达到混合均匀的目的 nullnull 该工艺操作相 对简单方便 但存在芽孢易萌发 产品保质期短等问 题 水溶性相对弱的固体菌剂则多采用固体混拌的方 式进行混配 育苗基质中促生菌含量为 nullnull nullnull nullnullnull nullnull 时 对蔬菜幼苗的生长有显著的促进作用 nullnull 对于 nullnull nullnullnull nullnullnull null 的固体菌剂 通过和传统育苗基质直接 混配达到基质含菌量为 nullnull nullnull nullnullnull nullnull 时 因菌剂添 加量少 稀释倍数高 易造成固体菌剂在育苗基质中 的分布不均匀 在实际育苗过程中造成幼苗长势不 一 形态差异大等育苗事故 nullnull 因此 对功能性育 苗基质生产中固体促生菌剂与育苗基质的混配方式 及影响因素开展研究具有重要意义 nullnull nullnull 聚谷氨酸是一种由 nullnull 胺基和 nullnull 羧基经酰胺键 连接构成的同型聚酰胺的聚合物 nullnull nullnullnull 具有水溶性 粘着性 易被生物降解 不含毒性和对环境友好等特 点 nullnull nullnullnull nullnull 聚谷氨酸在育苗基质中能够通过整合作 用和吸附作用减少矿质养分的冲淋率 提髙肥料的 利用效率 起到肥料增效剂的作用 nullnull nullnullnull nullnull 聚谷氨 酸在小青菜 小白菜 草莓 油菜等 nullnull nullnullnull 的应用上 表 现出明显促进生长的效果 是现代农业生产中常用 的肥料辅助剂 本研究以育苗基质中贝莱斯芽孢杆菌的变异系 数 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 为评价指标 拟通 过单因素试验 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 试验和响应面优化 试验 优化载体 nullnull 聚谷氨酸添加量 育苗基质水分 质量分数 混合转速和混合时间等参数 提升菌剂在 育苗基质中的均匀性 并测定混配后育苗基质的理 化性质 探究载体 nullnull 聚谷氨酸添加量和混配方式对 育苗基质品质的影响 为开发富含复合贝莱斯芽孢 杆菌的功能性育苗基质及其工业化生产提供基础 数据 nullnull 材料与方法 nullnullnullnull 试验材料 nullnullnullnullnullnull 菌剂及试剂 供试复合贝莱斯芽孢杆菌菌剂含菌量为 nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull null 由贝莱斯芽孢杆菌 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 和 nullnullnullnullnullnullnull 菌株 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 和 nullnullnullnull 混合发酵制备 菌株来自中国农业大学食品科学与 营养工程学院应用微生物实验室 nullnull 聚谷氨酸来自 北京元嘉禾农业科技有限公司 nullnull 肉汤 琼脂等购 于北京奥博星生物技术有限责任公司 nullnullnullnullnullnull 育苗基质原料及穴盘 草炭土购自黑龙江桦美泥炭有限公司 蛭石和 珍珠岩购自河北省灵寿县京石矿产工厂 采用粒径 为 nullnullnullnullnull 园艺级 草炭土 蛭石和珍珠岩在使用 前经 nullnullnullnull 灭菌 nullnullnullnullnull 穴盘使用 nullnullnullnull nullnull 孔 的塑料穴盘 单穴容积 nullnullnullnull null 试验中每个穴盘加入约 nullnull 育苗基质 穴盘 购自浙江台州隆基塑业有限公司 nullnullnullnullnullnull 仪器及设备 垂直流洁净工作台 nullnullnullnullnullnullnullnull 北京赛伯乐实验 仪器有限公司 电热恒温培养箱 nullnullnullnullnullnullnullnull 上海精 宏实验设备有限公司 微型漩涡混合仪 nullnullnullnull 上海 沪西分析仪器厂 组合摇床 nullnullnullnullnullnullnull 上海旻泉仪 器有限公司 酸度计 nullnullnullnull 梅特勒 null 托利多仪器 上 海 有限公司 混合搅拌机 郑州科勒机械设备有限 公司 nullnullnullnull 试验方法 nullnullnullnullnullnull 根际促生菌变异系数的测定 试验采用的育苗基质按 null 草炭土 nullnull 蛭石 null null 珍珠岩 nullnullnullnullnullnull 复配制备 将育苗基质和携带 菌剂的 nullnull 聚谷氨酸载体填装至混合搅拌机中进行 混配 混配后的育苗基质填装于 nullnull 孔穴盘中 随机 nullnullnull null 第 null期 穆文强等 含复合贝莱斯芽孢杆菌和 nullnull 聚谷氨酸的功能性育苗基质混配工艺优化 挑选 null 个穴孔取样 每个样品 nullnullnullnull 将样品加入 到含有 nullnullnullnullnull 灭 菌 的 生 理 盐 水 的 锥 形 瓶 中 以 nullnullnullnull nullnullnull 低温震荡 nullnullnullnullnull 进行梯度稀释 涂布 培养 对微生物菌落计数 每个梯度重复 null 次 计算 微生物菌落数的平均值 null 和标准差 null 贝莱斯芽 孢杆菌的变异系数 nullnull 计算公式为 nullnullnull null null nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull 育苗基质理化性质的测定 育苗基质的物理性质包括容重 总孔隙度 通气 孔隙度 持水孔隙度和最大持水量等 测定方法参照 nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 土壤容重的测定 nullnull 育苗基 质 nullnull 测定采用 nullnullnullnull 稀释法 nullnullnullnullnullnull 单因素试验 基于固体分步混配的相关研究 nullnull nullnullnull 及本课题组 前期研究发现 nullnull nullnullnull nullnullnull null 的固体芽孢杆菌菌剂采 用两步混配方式可达到混合均匀的效果 第 null 次混 合 将菌粉与定量的 nullnull 聚谷氨酸载体混合 这个过 程菌粉和载体量相对较少 易混合均匀 第 null 次混 合 将含有菌剂的 nullnull 聚谷氨酸载体加入传统育苗基 质中进行机械搅拌混合 在两步混配的前提下 采用单因素试验 探究载 体 nullnull 聚谷氨酸添加量 nullnull 育苗基质水分质量分数 nullnull 混合转速 nullnull 和混合时间 nullnull null 个因素对贝 莱斯芽孢杆菌变异系数的影响 nullnull 聚谷氨酸载体的 添加量选取 null 个水平 分别为 null null null null null nullnull null 基 质水分质量分数选取 null 个水平 分别为 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull 混合转速选取 null 个水平 分别为 nullnull nullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnull 混合时间选取 null 个水平 分 别为 null null null null nullnullnullnull 进行每组试验时只改变 null 个 因素的水平 其他因素保持不变 每组试验在前面因 素最佳的情况下进行 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 试验 试验使用 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 软件 选用 nullnull nullnull 的 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 试验设计 以育苗基质中贝 莱斯芽孢杆菌的变异系数为响应值 因素和水平选 取见表 null 通过对 null 个因素效应值 方差和贡献率 的分析 选出贡献率前 null 的因素进行最陡爬坡试验 表 null null 贝莱斯芽孢杆菌变异系数 nullnull试验因素和水平 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 水平值 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 因素 nullnullnullnullnullnull nullnull null null nullnull null nullnull null nullnullnull nullnull null nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 注 null null nullnull nullnull 和 nullnull 分别表示 nullnull聚谷氨酸添加量 育苗基质水分质量分数 混 合转速和混合时间 下表同 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 最陡爬坡试验 根据 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 试验结果 对具有显著 性载体 nullnull 聚谷氨酸添加量 nullnull 混合转速 nullnull 和混 合时间 nullnull 的 null 因素进行最陡爬坡试验 使试验因 素水平快速逼近最优范围 以进行 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 响 应面试验 最陡爬坡试验设计见表 null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 响应面试验 根据最陡爬坡试验结果 以 nullnull 聚谷氨酸添加量 nullnull 混合转速 nullnull 和混合时间 nullnull 为自变量 贝 莱斯 芽 孢 杆 菌 的 变 异 系 数 为 响 应 值 进 行 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 响应面试验 探究变量对响应值的影响 试 验因素和水平见表 null 表 null null 贝莱斯芽孢杆菌变异系数最陡爬坡试验设计 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 编号 nullnullnullnullnullnull nullnull null null nullnull null nullnullnull nullnull null nullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull 中 国 农 业 大 学 学 报 nullnullnullnull年 第 nullnull卷 null 表 null null 贝莱斯芽孢杆菌变异系数 nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull 试验因素和水平 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 水平值 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 因素 nullnullnullnullnullnull nullnull null null nullnull null nullnullnull nullnull null nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull 数据分析 试验 数 据 采 用 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 软件进行分析 结果以 平均值 null 标准差 表示 nullnull 结果与分析 nullnullnullnull 单因素试验 变异系数是指数据的离散程度 变异系数越低 表示数据离散程度越小 nullnull 就功能性育苗基质而 言 传统育苗基质中添加植物根际促生菌剂后 基质 中植物根际促生菌的变异系数越低 说明根际促生 菌在育苗基质中分布越均匀 试验得到的 null 个的单 因素试验结果见图 null 由图 null null 可知 当不使用载体 直接将菌粉与 育苗基质混配时 变异系数为 nullnullnullnullnull 贝莱斯芽孢 杆菌在基质中分布极不均匀 将菌剂和载体 nullnull 聚 谷氨酸复配后再与基质混配 随着 nullnull 聚谷氨酸添加 量的增加 育苗基质的变异系数呈现先降低后又升 高的趋势 当 nullnull 聚谷氨酸载体添加量为 nullnullnullnull null 时 变异系数达到最低 响应区间为 nullnullnullnullnullnullnullnull null 当育苗基质水分质量分数为 nullnullnullnullnullnullnull 时 变 异系数随水分质量分数的增加而降低 水分质量分 数超过 nullnullnull 时 变异系数开始降低 响应区间 为 nullnullnullnullnullnullnull 图 null null 变异系数降低是因为 nullnull 聚 谷氨酸是由 nullnull 胺基和 nullnull 羧基经酰胺键连接构成的 同型聚酰胺 具有亲水性 nullnull 易吸潮结块 nullnull 当育 苗基质水分质量分数 nullnullnullnull 时 含贝莱斯芽孢杆菌 nullnull 竖直线表示标准偏差 不同小写字母表示处理间差异显著 null nullnullnullnullnull 图 null同 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 图 null null 单因素对贝莱斯芽孢杆菌变异系数的影响 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull null 第 null期 穆文强等 含复合贝莱斯芽孢杆菌和 nullnull 聚谷氨酸的功能性育苗基质混配工艺优化 的 nullnull 聚谷氨酸吸收育苗基质中的水分形成块状 使 菌剂无法均匀分布在育苗基质中 在确定 nullnull 聚谷氨酸添加量和育苗基质水分质 量分数的条件下 贝莱斯芽孢杆菌的变异系数是随 着混合转速的升高先降低再趋于不变 当转速为 nullnull nullnull 和 nullnullnull nullnullnull 时 变异系数没有显著性差异 响 应区间为 nullnullnullnullnullnull nullnullnull 图 null null 随着转速的升 高 单位时间内搅拌次数提升 可加快不同物料间的 相互渗透 有利于快速混合 此时物料混配为对流混 合阶段 易达到宏观上的混配均匀 nullnull 当转速达到 nullnullnull nullnullnull 后 均匀性趋于稳定 物料的混配进入扩 散混合阶段 nullnull 变异系数在 nullnull 上下波动 随着混合时间的延长 贝莱斯芽孢杆菌的变异 系数同样表现为先降低后趋于稳定 在混合 nullnullnullnull 时 变异系数达到最低值 nullnullnullnullnull 响应区间为 nullnullnullnullnullnull 图 null null 随着混合时间的延长 变异系数不会显 著下降 而是趋于稳定 nullnull 由单因素试验结果得到 最适 nullnull 聚谷氨酸添加量为 nullnull null 育苗基质水分质 量分数为 nullnullnull 混合转速为 nullnullnull nullnullnull 混合时间为 nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 试验 使用 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 软件进行 nullnullnullnull 的 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 试验 各因素试验组合下贝莱斯芽 孢杆菌的变异系数结果见表 null 表 null null 贝莱斯芽孢杆菌变异系