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利用地衣芽孢杆菌发酵生产细胞分裂素

刘伟  
【摘要】:细胞分裂素(Cytokinin,CTK)是目前人们已经知道的六大天然植物激素(即生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯和芸苔素内酯)之一。其生理作用是:(1)对细胞分裂与分化有明显刺激效果;(2)促进细胞生长;(3)能解除顶端优势,促进侧芽生长;(4)对某些种子和芽有促进萌发打破休眠的作用;(5)减少叶绿素的水解,延迟叶片衰老。细胞分裂素可广泛应用于大田作物,蔬菜、水果等经济作物,能显著提高产量和改善品质。细胞分裂素在植物体内普遍存在、含量极微,但它是植物生长所必需的物质。 从北京地区的土壤中分离到一株芽孢杆菌,该菌株经中科院微生物所鉴定,为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。该菌株通过发酵可产生细胞分裂素物质。用苋红素合成法,即利用尾穗苋黄化苗在供给细胞分裂素和酪氨酸的条件下,子叶能合成苋红素,然后经反复冰冻浸出全部苋红素用于比色测定,来进行活性跟踪定量,选取玉米粉、棉饼粉、酵母浸提物和CaCO_3作为试验因素,采用L_9(3~4)正交表设计四因素、三水平的正交试验,确定了最适发酵培养基,其组成为豆饼粉0.8%,玉米粉1%,酵母浸粉0.2%。 本文利用溶剂萃取、薄层层析对发酵液中的细胞分裂素进行了初步提取和分离,通过薄层层析的相对迁移率(R_f值)、红外吸收光谱(IR)、高效液相色谱(HPLC)及核磁共振光谱(NMR)得到了该组分的相关信息。其流程为:用薄层色谱法(TLC)作先导,采用荧光硅胶GF_(254)来确定柱层析分离条件。粉剂经过80%甲醇浸提后减压浓缩,再用正丁醇进行萃取,有效成分被分配到正丁醇相中。浓缩正丁醇相,得到的粗提物上硅胶层析柱,用氯仿/甲醇按体积比92:8~90:10进行梯度洗脱,相同组分合并得到有效活性流份B,把流份B再上一次硅胶柱,按氯仿/甲醇体积比9:1的比例进行洗脱,用苋红素合成法跟踪活性,得到比活性高的细胞分裂素。 为了考察含有此类细胞分裂素的发酵液对黄瓜产量的影响,对发酵液在黄瓜上进行田间应用试验。黄瓜生长期用发酵液100、200、300倍液进行叶面喷雾三次,结果表明对黄瓜安全无药害,不仅有很好的促生长作用,而且还具有很好的防病作用。其中处理区对对照区分别增产34.8%、25.3%、19.8%,与对照区差异显著。对黄瓜霜霉病的抑制率最高可达到36.1%,对黄瓜炭疽病抑制率最高可达61.5%,均达显著水平。


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