蘇云金芽孢桿菌毒性研究

李依韋 尹萌萌 袁琴

摘要?以菜青蟲為試驗材料，用蘇云金芽孢桿菌浸泡過的小白菜飼喂菜青蟲，提取菜青蟲體內(nèi)的伴孢晶體，通過生物測定法對蘇云金芽孢桿菌的毒性進行研究，并對出發(fā)菌株進行紫外誘變篩選高毒性菌株。結(jié)果表明，蘇云金芽孢桿菌毒性與伴孢晶體含量有關(guān)，伴孢晶體含量越多，毒力越高;紫外誘變16min時得到菌株B16，伴孢晶體含量比出發(fā)菌株提高8.2%，殺蟲效率比出發(fā)菌株提高77%。該研究為蘇云金芽孢桿菌生產(chǎn)高效率生物農(nóng)藥提供菌種。

關(guān)鍵詞?蘇云金芽孢桿菌;伴孢晶體;毒力測定;紫外誘變

中圖分類號?Q939.96文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）20-0159-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.20.042

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Toxicity Study of Bacillus thuringiensis

LI Yi?wei，YIN Meng?meng，YUAN Qin?（College of Life Science，Inner Mongolia University for Nationalities，Tongliao，Inner Mongolia 028000）

Abstract?Cabbage caterpillar were used as research materials in the experiment，which was fed cabbage caterpillars with cabbage soaked in Bacillus thuringiensis.Parasporal crystals from Pieris rapae was extracted，study on the toxicity of Bacillus thuringiensis by bioassay and screening of highly virulent strains by UV mutagenesis of the starting strains were done.The results showed that the toxicity of Bacillus thuringiensis was related to the content of spore crystals，the more the content of the accompanying spore crystal，the higher the virulence.The strain B16 obtained by UV mutagenesis at 16min raised the content of parasporal crystals by 8.2% compared with the original strain，insecticidal efficiency raised by 77% compared to the original strain.The study provides strains for the production of high?efficiency biological pesticides by Bacillus thuringiensis.

Key words?Bacillus thuringiensis;Parasporal crystal;Virulence determination;UV mutagenesis

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中害蟲防治是一項重要任務，隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，生物農(nóng)藥正引起廣泛關(guān)注[1]。蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis，簡稱Bt）制劑克服了傳統(tǒng)化學農(nóng)藥污染環(huán)境、危害人畜、易產(chǎn)生抗性等缺點，具有選擇性強、安全、原料簡單等優(yōu)點，是目前用途最廣、產(chǎn)量最大的微生物殺蟲劑[2]。

利用蘇云金芽孢桿菌生產(chǎn)的生物農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應用最廣、產(chǎn)量最大[3]。對100多種害蟲有致病和毒殺作用。針對目前蘇云金芽孢桿菌殘效期短、殺蟲譜窄、見效慢的問題，篩選高毒力菌株以提高蘇云金芽孢桿菌生物制劑的殺蟲效果成為研究熱點[4]。筆者對蘇云金芽孢桿菌進行紫外誘變，篩選得到高毒力菌株，為以后生產(chǎn)高毒性生物農(nóng)藥提供菌種。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

1.1.1?菌種。蘇云金芽孢桿菌（內(nèi)蒙古民族大學生命科學學院微生物生物技術(shù)實驗室保存）。

1.1.2?菜青蟲。

在室外人工種植小白菜，使其自然生長，定期進行觀察，會有蟲卵出現(xiàn)[5]，均采用菜青蟲幼蟲，其體征表現(xiàn)為青綠色，體圓筒形，中段較肥大，背部有一條不明顯的斷續(xù)黃色縱線，氣門線黃色，每節(jié)的線上有2個黃斑。密布細小黑色毛瘤，各體節(jié)有4～5條橫皺紋。

1.2?試驗方法

1.2.1?蘇云金芽孢桿菌生長曲線繪制。將純化的蘇云金芽孢桿菌單菌落接種到LB液體培養(yǎng)基中，30 ℃、220 r/min培養(yǎng)1 h，此時測得細胞濃度為93.9%。取此培養(yǎng)物接種于LB液體培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng)。分光光度計在600 nm波長處每隔2 h測定吸光度，繪制生長曲線。每次測完吸光度的菌液番紅染色，顯微鏡下觀察伴孢晶體[6-7]。在伴孢晶體出現(xiàn)期間，每隔2 h從菌液中取8 mL菌液于離心管中，離心管命名為E11、E12、E1 用于后續(xù)測定伴孢晶體。

1.2.2?伴孢晶體制備。

配制溶菌酶溶液500、250、200、100 μg/mL，各取200 μL分別加入含有1 mL菌液的離心管中， 20 min后染色鏡檢觀察細胞的完整性。選擇500 μg/mL的溶菌酶制備孢晶混合液。

在“1.2.1”中每隔2 h取培養(yǎng)物加入配好的500 μg/mL溶菌酶溶液1 mL，溶解20 min后 -20 ℃冷凍30 min，取出立即放入40 ℃水浴中溫浴15 min，反復凍融3次，即為孢晶混合液。將孢晶混合液高速低溫離心20 min，棄上清，蒸餾水懸浮沉淀物，振蕩使懸浮液產(chǎn)生大量泡沫，棄去泡沫，重復幾次，直到產(chǎn)生很少的泡沫為止，重復此操作2次后收集沉淀， 40 ℃烘干得到淡黃色晶體蛋白粗提物，即為伴孢晶體[8]。

1.2.3?蘇云金芽孢桿菌毒力測定。

1.2.3.1?不同培養(yǎng)時間出發(fā)菌株毒力測定。

通過葉片浸泡飼喂法，在菌液培養(yǎng)到22～30 h時，每2 h取菌液進行毒力測定，將菌液依次命名為A22、A24、A26、A28、A30。將新鮮的白菜嫩葉切割成3～4 cm見方的小塊，并用刀背在葉片上劃成縱橫交錯的刻痕，然后浸入菌懸液中，使葉片各部分比較均勻地接觸菌液然后取出，陰干，最后放入養(yǎng)蟲瓶。不同時間菌液各放入菜青蟲（2～3齡健康幼蟲）9頭，室溫下培養(yǎng)，每天觀察死亡情況，根據(jù)下列公式計算死亡率并進行分析，篩選蘇云金芽孢桿菌產(chǎn)生毒蛋白的最佳時間[9]。

死亡率=死亡菜青蟲數(shù)供試菜青蟲數(shù)×100%

校正死亡率=處理組死亡率-對照組死亡率1-對照組死亡率×100%

1.2.3.2?菜青蟲腸道內(nèi)菌群及其毒力檢測。

為了驗證蘇云金芽孢桿菌導致菜青蟲死亡，把殺死的菜青蟲腸液取出接入液體培養(yǎng)基，30 ℃、220 r/min培養(yǎng)20 h，顯微鏡下觀察。繼續(xù)培養(yǎng)至26 h，以“1.2.3.1”中方法和條件測定毒力，其結(jié)果與出發(fā)菌株毒力相比較[10]。

1.2.3.3?紫外誘變。

將培養(yǎng)26 h的蘇云金芽孢桿菌按照“1.2.2”方法制備孢晶混合液進行紫外誘變，誘變時間為12、14、16、18、20 min，編號B12、B14、B16、B18、B20，誘變菌液用于菌種篩選。

1.2.3.4?誘變菌液毒力測定。

不同誘變時間的菌液按“1.2.3.1”中方法進行毒力測定，分別在12、24、36、48 h計算菜青蟲死亡率。同時對誘變菌液進行培養(yǎng)并按照“1.2.2”中方法提取伴孢晶體，每種誘變菌液設(shè)置3個重復F21、F22、F2 提取結(jié)果與出發(fā)菌株比較篩選高毒力菌株。

2?結(jié)果與分析

2.1?蘇云金芽孢桿菌的生長曲線

由圖1可知，0～8 h為遲緩期，顯微鏡下觀察到此期間菌體形態(tài)細小且數(shù)量較少，8～20 h為對數(shù)生長期，此時菌體增大，數(shù)量急劇增長。20～26 h為穩(wěn)定期，此時菌體生長遲緩。26 h后進入衰退期，菌體數(shù)量下降。

每2 h觀察菌體形態(tài)，在培養(yǎng)20 h后芽孢開始出現(xiàn)，后逐漸增多，22 h有伴孢晶體形成。

2.2?不同培養(yǎng)時間伴孢晶體含量

由表1可知，在培養(yǎng)22～26 h，隨培養(yǎng)時間延長，伴孢晶體增多，26 h時最多，為0.010 5 g/mL。培養(yǎng)26～30 h伴孢晶體數(shù)量呈下降趨勢。

2.3?不同培養(yǎng)時間出發(fā)菌株毒力測定?由表2可知，將各菌株浸泡過的小白菜給菜青蟲飼喂后，殺蟲效率經(jīng)SPSS 22.0軟件分析，殺蟲率有顯著差異（P<0.05）。

由圖2可知，培養(yǎng)不同時間蘇云金芽孢桿菌殺蟲率不同，A26菌株殺蟲率最高，即培養(yǎng)26 h的菌液殺蟲效果最好，毒性最強。

2.4?腸液菌株檢測及毒力測定

由圖3可知，在同一培養(yǎng)時間下，菜青蟲腸液內(nèi)蘇云金芽孢桿菌毒力比出發(fā)菌株低，與腸液內(nèi)的蛋白對菌株毒性有減弱作用有關(guān)，這與邵宗澤等[11]的研究結(jié)果一致。

2.5?誘變菌株毒力測定

由表3可知，用誘變后菌株浸泡過的小白菜飼喂菜青蟲，殺蟲效率經(jīng)SPSS 22.0軟件分析，與出發(fā)菌株比較B16在不同誘變時間殺蟲效果均顯著高于其他菌株（P<0.05）。

由圖4可知，B14、B16、B20菌株的殺蟲率均比出發(fā)菌株高，但B16菌株殺蟲效果最好，與出發(fā)菌株相比，殺蟲率提高77%。

2.6?誘變菌株伴孢晶體含量

分別提取B12、B14、B16、B18、B20在培養(yǎng)26 h時的伴孢晶體，并提取出發(fā)菌株伴孢晶體作對照。由表4可知，B16菌株伴孢晶體含量最高，為0.011 36 g/mL，與出發(fā)菌株相比提高8.2%。

3?結(jié)論

該研究利用蘇云金芽孢桿菌毒殺菜青蟲，并測定不同時間菌株的殺蟲能力以及伴孢晶體含量，通過紫外誘變技術(shù)獲得高毒力誘變菌株。結(jié)果表明菌株毒力的強弱與伴孢晶體含量有關(guān)，伴孢晶體量越多，菌株毒力越強;篩選到一株高毒力菌株B16，其伴孢晶體含量比出發(fā)菌株提高8.2%，毒力比出發(fā)菌株提高77%，為以后蘇云金芽孢桿菌高毒力菌株的選育提供理論依據(jù)。

參考文獻

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