藍光和黑暗培養淡紫擬青霉形態及產孢量差異

李貴正 張營 鄭樹林 劉永慶

摘要：實驗室完全黑暗和持續藍光培養淡紫擬青霉（Paecilomyces lilacinus），觀察營養生長及無性生殖形態差異。結果表明，藍光對擬青霉營養生長影響較小，藍光感光期為培養36～96 h，藍光使產孢期提前20 h，使分生孢子產量增加145.9%；中試對實驗室結論進行了初步驗證，藍光使分生孢子產量增加36.8%，藍光和黑暗發酵產品分生孢子成活率無差異。

關鍵詞：藍光；淡紫擬青霉（Paecilomyces lilacinus）；形態差異；分生孢子產量

中圖分類號：S432.4+4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）04-0036-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.04.009

The Form and Spore Yield Differentia of Paecilomyces lilacinus

under Blue Light and Darkness

LI Gui-zheng， ZHANG Ying， ZHENG Shu-lin， LIU Yong-qing

（Kingenta Ecological Engineering Group Co.，Ltd.， Linyi 276700，Shandong，China）

Abstract： The form and spore yield differentia under total darkness and continuous blue light were observed in laboratory. The results showed that the continuous blue light had little affection on the growth period，while the blue photophase was between 36～96 h，and it was 20 h earlier to produce spore than darkness and the yield of spore increased 145.9% under blue light； Pilot tests were experimented to prove the conclusion，and the yield of spore increased 36.8% under blue light. The spore rate of survival under total darkness and continuous blue light was no difference.

Key words： blue light； Paecilomyces lilacinus； form differentia； spore yield

淡紫擬青霉（Paecilomyces lilacinus）是土壤中植物線蟲的一種兼性寄生真菌，它主要通過分生孢子寄生于線蟲卵使其不能孵化出幼蟲而達到殺蟲目的，因此其有效成分是活性分生孢子[1]。藍光是一種很重要的環境信號，它能調節大多數微生物尤其是真菌的生長和代謝。研究發現藍光主要影響真菌的新陳代謝、生長、有性和無性生殖過程、色素形成和向性運動等[2]。藍光能顯著提高真菌分生孢子產量，玫煙色擬青霉持續藍光培養產生的分生孢子量較完全黑暗培養提高109倍[3]。淡紫擬青霉作為生物肥藥已在世界范圍內用于線蟲防治，但行業普遍存在發酵產孢量不高的問題，用傳統手段大幅度提高產孢量較困難，如何大幅度提高產孢量仍是一個迫切需要解決的難題。本試驗嘗試將藍光應用于擬青霉發酵，既為擬青霉發酵引入光調控提供依據，又為采用科學合理工藝條件提高真菌分生孢子產量找到新的技術突破口。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種 淡紫擬青霉購于中國農業微生物菌種保藏中心。

1.1.2 培養基及培養條件 PDA培養基（單孢子培養觀察時原配方用無菌水稀釋3倍，目的是調整培養基硬度和降低營養物濃度）：馬鈴薯200 g，葡萄糖20 g，瓊脂20 g，水1 000 mL，pH 7.0，26 ℃培養。

中試搖瓶培養基：馬鈴薯200 g，葡萄糖20 g，水1 000 mL，pH 7.0，160 r/min，28 ℃培養36 h。

中試液體培養基：3%玉米粉（質量分數，下同），0.5%葡糖糖，0.4%硝酸鈉，0.1%磷酸二氫鉀，0.3%七水硫酸鎂，0.05%氯化鈣；pH 6.5；接種量0.5%（V/V）；通氣比：0～15 h，0.6 m3/（m3·min），16～30 h，1 m3/（m3·min），31～48 h，0.8 m3/（m3·min）；28 ℃培養72 h，使液體菌絲體產孢[4]。

中試固體培養基：玉米秸稈、玉米粉和麩皮質量比1∶1∶1，1%蔗糖（質量分數，下同），1.5%硫酸銨，0.15%硫酸鎂，0.1%碳酸鈣；物料121 ℃滅菌40 min；接種量48%（V/m）；調整含水量60%～64%；通氣比：0～24 h不通氣，25～72 h 0.6 m3/（m3·min），73～144 h 0.3 m3/（m3·min）；26 ℃培養144 h。

1.1.3 光源 20 W藍色熒光燈，由廣州燈泡廠生產，將藍色光源通過藍色濾膜（#73）（日本株式會社生產的截止型濾膜）獲得較純凈的藍光，藍光最強波長450 nm，放于瓊脂表面20 cm處或固體培養基表面30 cm處，光密度約10～12 μmol/（m2·s）；實驗室黑暗培養時培養皿用鋁箔包扎，固態發酵黑暗培養過程培養箱用黑布完全遮蓋，培養溫度為（26±1）℃[5]。

1.1.4 主要試劑、儀器和設備 Whatman濾紙（孔徑10 μm，England），凹玻片，玻璃點樣毛細管（長度100 mm，內徑0.3 mm，四川大學華西醫學中心），直徑9 cm的布氏漏斗，U形玻璃棒，乳酸石碳酸棉蘭染色液，20%甘油，0.03%Tween-80，Nikon-ECLIPSE-50i光學顯微鏡（日本），Nikon數碼相機（日本），哈東聯DLHR-X250搖床，液體發酵罐（200 L，江蘇科海生物工程設備有限公司），固體滅菌罐（2 000 L，江蘇科海生物工程設備有限公司），固體培養箱（自制；長、寬、高分別為450、220、200 cm；內裝8輛物料車；每車裝24個盤；培養箱內每面裝藍光燈管2根），淺盤（自制，長、寬、高分別為64、46、3 cm）。

1.2 方法

1.2.1 菌落形態觀察法 淡紫擬青霉培養7 d，紅光燈下培養皿內加入滅菌的0.03% Tween-80溶液，玻璃涂布器刮下菌落，用10 μm孔徑的Whatman濾紙過濾，血球板計數得到106個孢子/μL的孢子懸液；每皿接種5 μL孢子懸液；藍光培養時，培養皿放于培養箱藍光管下20 cm處，調整培養箱溫度使瓊脂表面溫度為26 ℃。黑暗培養時，鋁箔包扎好后置于培養箱中26 ℃培養；培養6 d后拿出用Nikon數碼相機拍照。

1.2.2 單孢子生長觀察法 采用凹玻片法[6]獲得單孢子，完全黑暗和藍光分別培養，菌落用乳酸石碳酸棉蘭染色，光學顯微鏡下觀察拍照。

1.2.3 分生孢子計數法 采用顯微鏡直接計數法[7]，培養皿中加入滅菌的0.03% Tween-80溶液，用玻璃涂布器刮下菌落，稀釋50～100倍顯微計數；稱取5 g固態發酵物料，加滅菌的0.03% Tween-80溶液，稀釋500～2 500倍顯微計數。

1.2.4 藍光光敏期確定法 按照“1.2.1”方法接種36個培養皿；接種后3個培養皿進行12 h藍光照射，其余33個培養皿用鋁箔紙包扎好使完全黑暗培養，藍光照射后3個培養皿用鋁箔包扎使完全黑暗培養；每隔12 h依次給予3個培養皿藍光照射，這3個培養皿其余時間完全黑暗培養；培養6 d后拿出培養皿，刮下菌落進行顯微鏡直接計數，參考完全黑暗和藍光培養的分生孢子數確定光敏期。

1.2.5 驗證黑暗和藍光產品成活率差異法 采用萌發率來衡量，萌發率=涂布平板計數結果/顯微鏡直接計數結果。涂布平板計數法按GB 20287-2006農用微生物菌劑執行。固態發酵物料常溫保存，取2～6個月的保存物料，采取多點取樣法稱取物料5 g，分別用顯微鏡直接計數和涂布平板計數。

2 結果與分析

2.1 菌落形態

藍光對菌落生長影響不大，藍光和黑暗培養的菌落直徑無明顯差別（表1）。兩種條件培養的菌落形態差別明顯，藍光培養的菌落中央有明顯突起，突起部分菌絲直立向上生長，呈花蕊狀，菌落表面絨毛狀氣生菌絲體較多（圖1A），這與Miyake等[2]對紅曲霉（Monascus）的觀察結果基本一致；黑暗培養的菌落中央圓形突起呈扁平狀，表面絨毛狀菌絲體較少（圖1B）。

2.2 單孢子生長觀察結果

藍光對分生孢子萌發無影響，藍光、黑暗兩種條件培養的分生孢子均在8～12 h萌發（圖2A、圖2B）；藍光培養菌絲較粗，且致密，48 h菌落產生大量分生孢子（圖3A）；黑暗培養菌絲較細，且較疏松，68 h才有分生孢子產生（圖3B）。

2.3 分生孢子計數結果

藍光能明顯促進產孢，實驗室培養皿培養計數藍光比黑暗增產145.9%（表2），中試固態發酵培養藍光比黑暗增產36.8%（表3）。

2.4 藍光光敏期結果

由圖4可知，完全黑暗培養產孢量3.51億/g，持續藍光培養產孢量8.63億/g，與各階段藍光照射后產孢量對比得出淡紫擬青霉感光期。表明淡紫擬青霉光敏期在36～96 h。

2.5 黑暗與藍光發酵產品成活率差異

黑暗與藍光發酵產品經6個月室溫保存后萌發率無明顯差異，表明通過藍光提高分生孢子產量的方法是可行的（表4）。黃永兵等[8]用玉米秸稈生產淡紫擬青霉，發酵產品室溫貯存2～11個月，孢子萌發率達90%左右，與本試驗結果一致。

3 小結與討論

實驗室藍光促進產孢效果明顯好于中試，推測藍光穿透力差導致培養箱內物料接受藍光照射不均勻和光照強度小。持續藍光和完全黑暗發酵產品成活率無明顯差異，表明通過藍光培養提高產孢量的方法是可行的。微生物農藥使用時分生孢子數量僅是一個方面，分生孢子寄生活性相當關鍵，發酵產品進行線蟲寄生試驗還需進一步驗證。

生物肥藥擬青霉與化學殺蟲劑相比，具有對人畜安全無毒和不污染環境等優點，對植物生長有一定促進作用，因此有著廣闊的應用前景，是很具有發展前途的產業[9]。藍光對淡紫擬青霉營養生長影響不大，能明顯增加產孢量，并能促使產孢期明顯提前，推測藍光可能創造一個單純而均一的脅迫環境，促使菌絲體營養生長轉向生殖生長。本試驗將藍光作為一種有效的手段應用于淡紫擬青霉發酵生產，可為真菌提高分生孢子產量找到一種新的技術突破口。

參考文獻：

[1] 姜培增，李宏園，陳鐵保.淡紫擬青霉防治植物線蟲研究進展[J].中國農業科技導報，2006，8（6）：38-41.

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