CN107937301B - 一种解淀粉芽孢杆菌及其在水产养殖中的应用 - Google Patents

一种解淀粉芽孢杆菌及其在水产养殖中的应用 Download PDF

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    • A61K2035/11Medicinal preparations comprising living procariotic cells
    • A61K2035/115Probiotics

Abstract

本发明公开了一种解淀粉芽孢杆菌及其在水产养殖中的应用,属于水产微生物技术领域,本发明的解淀粉芽孢杆菌为解淀粉芽孢杆菌(Bacillu samyloliquefaciens)NC58,于2017年4月10日保藏于:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCC NO:14009,地址为:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,请求保藏单位为青岛农业大学。本发明的解淀粉芽孢杆菌NC58可有效防治多种水产动物病害,减少抗生素及消毒剂的用量及其在水体中的累积,防止环境污染,有利于提高水产品的质量和产量,经济效益和社会效益十分显著。

Description

一种解淀粉芽孢杆菌及其在水产养殖中的应用
技术领域
本发明属于水产微生物技术领域,具体涉及一种解淀粉芽孢杆菌及其在水产养殖中的应用。
背景技术
刺参被称为“海产八珍”之首,具有很高的营养价值和药用价值,目前已成为我国北方地区最重要的名贵水产养殖品种之一。近年来由于对刺参的需求增加,养殖面积不断加大,刺参病害加重、产量下降。由灿烂弧菌和假交替单胞菌引起的刺参“腐皮综合症”,是危害刺参严重的病害之一,越冬保苗期幼参和养成期刺参一旦引起感染,死亡率高达到90%以上,给养殖户带来了严重的经济损失,制约着刺参养殖业的健康发展。目前,养殖户在养殖过程中主要是采用抗生素、水体消毒方法进行防治。但是抗生素及消毒剂的长期使用,不仅对环境造成污染,使病原菌产生耐药性、防病效果下降,同时影响刺参生长和刺参抗生素残留超标。因此生产中急需一种有效、安全、环保的控制刺参等水产养殖病害新技术。应用微生物制剂控制刺参病害是一种新途径,它主要是利用具有拮抗作用的益生菌与刺参病原微生物之间的拮抗作用,抑制引起刺参病害的病原菌生长,有效防治刺参病害。
发明内容
针对现有技术中化学防治存在的环境污染和食品安全等问题,本发明的目的是提供一种可有效防治多种水产动物病害的解淀粉芽孢杆菌NC58及其在水产养殖中的应用。
为实现上述发明目的,本发明采用下述技术方案予以实现:
解淀粉芽孢杆菌为解淀粉芽孢杆菌(Bacillu samyloliquefaciens)NC58,于2017年4月 10日保藏于:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCCNo.14009,地址为:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,请求保藏单位为青岛农业大学。
在上述方案的基础上,所述的解淀粉芽孢杆菌在防治水产动物病原菌中的应用。
在上述方案的基础上,所述水产动物为刺参、虾和鱼。
在上述方案的基础上,所述病原菌为刺参腐皮综合征病原菌、虾病原弧菌、鱼腐病病原菌。
解淀粉芽孢杆菌菌剂,由保藏编号为CGMCC No.14009的解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)NC58制成。
在上述方案的基础上,所述解淀粉芽孢杆菌菌剂为液体菌剂、固体菌剂或者粉体菌剂。
在上述方案的基础上,所述的解淀粉芽孢杆菌菌剂在防治水产动物病原菌中的应用。
在上述方案的基础上,所述水产动物为刺参、虾和鱼。
在上述方案的基础上,所述病原菌为刺参腐皮综合征病原菌、虾病原弧菌、鱼腐病病原菌。
防治水产动物病原菌的方法,将保藏编号为CGMCC No.14009的解淀粉芽孢杆菌(Bacillu samyloliquefaciens)NC58或其菌剂添加到水体中。
本发明的有益效果:
本发明的解淀粉芽孢杆菌NC58能有效抑制刺参腐皮综合征病原菌灿烂弧菌和假交替单胞菌、虾腐病病原菌假单胞菌与鱼腐病病原菌哈维氏弧菌的生长,本发明的解淀粉芽孢杆菌 NC58制成的菌剂可有效预防刺参腐皮综合征病害;NC58可以产生多种酶,改善水质。使用本发明所述NC58预防水产动物病害,可以减少抗生素及消毒剂的用量及其在水体中的累积,防止环境污染,有利于提高水产品的质量和产量,经济效益和社会效益十分显著。
附图说明
图1菌株NC58的菌落形态;
图2解淀粉芽孢杆菌NC58对刺参病原菌-灿烂弧菌的抑制作用;
图3解淀粉芽孢杆菌NC58对刺参病原菌-假交替单胞菌的抑制作用;
图4解淀粉芽孢杆菌NC58对鱼腐病原菌-哈维氏弧菌的抑制作用;
图5解淀粉芽孢杆菌NC58对虾腐病原菌-假单胞菌的抑制作用;
图6NC58对刺参腐皮综合征的防治效果分析;
图7解淀粉芽孢杆菌NC58产酶鉴定。
具体实施方式
在本发明中所使用的术语,除非有另外说明,一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实施例,并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明,而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
菌株的分离
试验所用2216E培养基:蛋白胨5g,酵母提取物1g,磷酸高铁0.01克g,氯化钠30g,琼脂粉18g,调节pH至7.6,加热使其溶解,最后定容到1000mL,121℃灭菌20min。
采用10倍系列梯度稀释分离法在2216E营养平板上对2014年5月采集自山东省青岛市红岛刺参养殖池的底泥进行微生物分离,通过分区划线法纯化。在2216E平板上,纯化的菌株采用滤纸片法,分别与常见水产动物病原菌进行平板拮抗试验,最终筛选得到对常见水产动物病原菌具有强烈抑制作用的菌株NC58。
实施例2菌株的鉴定
1、形态学鉴定和生理生化特性检测
将菌株NC58接种到2216E平板上,25℃恒温培养48h,观察菌落生长情况,挑取菌体制备涂片,进行革兰氏染色,显微观察菌体形态和芽孢形成情况,进行形态学鉴定。采用常规方法进行生理生化特性检测(东秀珠,蔡妙英.常见细菌系统鉴定手册,第一版.北京,科学出版社,2001)。
结果如图1所示:菌株NC58菌落圆形,边缘整齐,不透明;革兰氏反应阳性,菌体杆状,形成芽孢;芽孢中生,芽孢卵圆形,胞囊膨大。该菌株硝酸盐还原、接触酶、淀粉水解、 L-阿拉伯糖产酸、D-木糖产酸、D-甘露醇产酸实验反应为阳性,柠檬酸盐利用、酪朊水解实验反应为阴性。
2、分子生物学鉴定
挑取NC58菌株单菌落接种于2216E液体培养基中28℃、200rpm振荡培养18h,采用DNA提取试剂盒(北京百泰克生物技术有限公司生产)提取细菌基因组。
2.1 16S rRNA基因序列的测定
利用16S rRNA基因通用引物,进行16S rRNA基因的PCR扩增,引物序列如下:
27F:5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′(SEQ ID NO:1)
1492R:5′-TACGGYTACCTTGTTACGACTT-3′(SEQ ID NO:2)
PCR反应体系(50μL):
Figure BDA0001461147820000031
PCR反应条件:94℃预变性4min;94℃变性0.5min、51℃退火0.5min、72℃延伸1.5min,共35个循环;72℃延伸10min;4℃保存。
PCR扩增产物在0.8%琼脂糖凝胶中进行电泳鉴定,切胶回收目的条带,与pMD18-Tvector 连接,转化大肠杆菌DH5α感受态细胞,菌落PCR鉴定筛选阳性克隆测序,测序由上海生工生物工程有限公司完成。
获得菌株NC58的16S rRNA基因序列(1514bp)如SEQ ID NO:3所示:
SEQ ID NO:3:
Figure BDA0001461147820000032
Figure BDA0001461147820000041
该序列与解淀粉芽孢杆菌模式菌株NBRC 15535的16S rRNA(Bacillusamyloliquefaciens strain NBRC 15535 16S ribosomal RNA gene,GenBank:NR_041455)序列相似性为99.86%。
2.2gyrB基因序列的测定
促旋酶亚基B基因(gyrase subunit B gene,gyrB)扩增引物为:
gyrB1F:5'-CAYGCNGGNGGNAARTTYGA-3'(SEQ ID NO:4)
gyrB2R:5'-CCRTCNACRTCNGCRTCNGTCAT-3'(SEQ ID NO:5)
PCR反应体系(50μL):
Figure BDA0001461147820000042
Figure BDA0001461147820000051
PCR扩增条件为:95℃4min;94℃30s,48℃0.5min,72℃2min,35个循环;72℃10min。扩增结束后,取5μL PCR扩增产物在0.8%琼脂糖凝胶中进行电泳检测,回收目的条带后转化DH5α感受态细胞,挑取阳性克隆送由上海生工生物工程有限公司进行测序。
获得菌株NC58的gyrB基因序列(1136bp)如SEQ ID NO:6所示:
SEQ ID NO:6:
Figure BDA0001461147820000052
将测序所获得的gyrB序列与GenBank数据库中的已有序列进行BLAST比对分析,发现该序列与解淀粉芽孢杆菌LM2303菌株、解淀粉芽孢杆菌BCRC 14193菌株和解淀粉芽孢杆菌MBE1283菌株的促旋酶亚基B基因序列相似性均为99%。
结合菌株的形态学特征和基因序列比对结果,最终将菌株NC58鉴定为解淀粉芽孢杆菌 (Bacillus amyloliquefaciens)。将筛选到的解淀粉芽孢杆菌NC58于2017年4月10日保藏于:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCC No.14009,地址为:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,请求保藏单位为青岛农业大学。
实施例3解淀粉芽孢杆菌NC58抑菌作用。
菌株的活化:将灿烂弧菌(Vibiro splendidus)(刺参腐皮综合征病原菌)、假交替单胞菌 (Pseudoalteromonas nigrifaciens)(刺参腐皮综合征病原菌)、哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)(鱼腐病病原菌)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)(虾腐病病原菌)分别和解淀粉芽孢杆菌NC58 接种于2216E固体平板培养基上,28℃恒温培养48h。
种子液的制备:用接种环分别刮取上述活化的菌体2环,接种到装有100mL LB液体培养中,150r/min,28℃培养20h左右。
发酵液的制备:上述种子培养液培养至OD600大于1.0时,按5%接种量接种于2216E液体培养基进行发酵培养20h左右。
拮抗试验方法:采用滤纸片法,将上述4种病原菌发酵液(OD600大于1.0)各5mL分别加入到100mL熔化的2216E培养基中,然后制成含菌平板;将3片直径为6mm的无菌滤纸片等距置于含菌平板贴上,在2个纸片上分别滴加10μL解淀粉芽孢杆菌NC58发酵液,第3 个纸片滴加10μL无菌水,作为对照组,三次重复。28℃恒温箱培养48h后,测定抑菌圈直径的大小。结果如表1和附图2~5所示。
表1 NC58对几种病原菌的抑菌性
Figure BDA0001461147820000061
结果表明NC58对4种病原菌均有较好的抑菌性。其中对灿烂弧菌的抑制性最强,抑菌圈直径为21.2mm;对哈维氏弧菌的抑制性相对较弱,抑菌圈直径为10.3mm。
实施例4安全性评价
在10L水槽中加入6L过滤海水。选取体长4~6cm的健康刺参苗,每槽放入10头。用75%酒精消毒刀片,对每头刺参进行背部横向划伤,每头刺参苗划伤口2条。将培养20h的解淀粉芽孢杆菌NC58(2.3×1011cfu/mL),分别按2mL、4mL、6mL的量加入水体,对照添加等量过滤海水,每组做3次重复。
每天清理刺参粪便并喂食,每3天更换1/3海水并补充相应量的解淀粉芽孢杆菌NC58,共饲养10天。保持水体温度在20℃左右,光照度在40LX以下。观察并记录海参苗吐肠和死亡情况。
刺参划伤、接种后,各处理均有吐肠现象发生,3天后刺参生长正常、趋于稳定,各处理与对照相比,没有显著差异,说明菌株NC58对刺参刺激很小;试验期间,处理组刺参与对照组相比未见异常和死亡,因此解淀粉芽孢杆菌NC58对刺参安全。
实施例5解淀粉芽孢杆菌NC58对刺参腐皮综合征的防治
感染试验于预先消毒的盛有6L砂滤海水的养殖水槽中进行,选取个体大小一致的刺参用于试验,每10头刺参为1组,每个处理设3个平行感染组。在水体按照表2量加入 3.8×1010cfu/mL的解淀粉芽孢杆菌NC58,对照1不加菌液;用无菌注射器将病原菌混合液(灿烂弧菌:假交替单胞菌=1:1混合;均为1.3×1011cfu/mL)注射接种刺参(200μL/头),对刺参进行感染,对照组2注射等量的无菌生理盐水。
整个试验期间,试验水温保持在18~21℃,光照度在50LX以下。每3天更换1/3海水并补充相应的菌,充气培养。人工感染后,记录刺参的体表变化、运动、摄食及死亡情况,连续观察15d以上。计算免疫保护率。
死亡率(%)=处理死亡头数/处理总试验头数×100
免疫保护率(%)=(对照发病率-处理发病率)/对照发病率×100。
表2 NC58对刺参腐皮综合征的防治试验设计
Figure BDA0001461147820000071
试验观察发现,注射接种后,各处理刺参均表现出应激反应(发生吐肠现象),3天后刺参吐肠现象消失。处理7(CK2)注射接种生理盐水200μL/头刺参,刺参死亡率为0;处理6(CK1)注射接种病原菌混合液死亡率最高,水体施入解淀粉芽孢杆菌NC58的处理随着施入量的增加死亡率逐步下降,免疫保护率随之增加。结果表明如图6所示,拮抗菌对刺参腐皮综合症有明显的防治作用,当水体中解淀粉芽孢杆菌NC58含量为3.17×107cfu/mL时(处理5),免疫保护率达100%。
实施例6解淀粉芽孢杆菌NC58与灿烂弧菌共培养
将灿烂弧菌和解淀粉芽孢杆菌分别发酵培养至菌体浓度OD600=1.0。制备灿烂弧菌∶解淀粉芽孢杆菌NC58菌液体积比分别为:6∶0、5∶1、4∶2、3∶3、2∶4、1∶5的混合菌液,取装有20mL LB培养基的三角瓶,按2%接种量分别接种上述灿烂弧菌和解淀粉芽孢杆菌 NC58的混合菌液,置于130r/min、28℃恒温振荡器内培养,每隔4h吸取0.1mL,2216E平板涂布法,48h观察菌落颜色并计数。灿烂弧菌为淡黄色,而解淀粉芽孢杆菌NC58为透明或污白色。
结果如表3所示:随着共培养时间的延长,分离得到灿烂弧菌的数量愈来愈少;不同处理间随着解淀粉芽孢杆菌NC58加入量增加,拮抗作用明显增加。当加入体积比为2∶4混合菌液时,培养12小时后,只分离到解淀粉芽孢杆菌,未分离到病原菌。加入比例为4∶2混合菌液时,培养16小时后,只分离到解淀粉芽孢杆菌,未分离到病原菌。
表3 不同共培养时间灿烂弧菌存活状况统计
Figure BDA0001461147820000081
注:“+”表示有灿烂弧菌菌落,“-”表示无灿烂弧菌菌落。
实施例7解淀粉芽孢杆菌NC58的产酶性
蛋白酶鉴定培养基(g/L):脱脂奶粉10g,琼脂粉18g,pH自然,蒸馏水100mL,121℃灭菌25min。
淀粉酶鉴定培养基(g/L):可溶性淀粉20g,硫酸铁0.04,磷酸氢二钾0.5g,硝酸钾1g,氯化钠0.5g,硫酸镁0.5g,琼脂20g,蒸馏水1000mL,pH 7.4~7.6,121℃灭菌25min。
刚果红鉴定培养基(g/L):纤维素粉4g,刚果红0.2g,硫酸镁0.5g,磷酸二氢钾1g,氯化钠1g,琼脂18g,pH 7.0,蒸馏水1000mL,121℃灭菌25min。
脂肪酶鉴定培养基(g/L):蛋白胨10g,牛肉膏15g,香油10g,琼脂20g,蒸馏水1000mL, pH 7.2,121℃灭菌25min。
将解淀粉芽孢杆菌NC58分别点接在淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶等4种鉴定培养基平板上,28℃,培养48h后直接观察解淀粉芽孢杆菌NC58菌株的产酶能力,淀粉酶鉴定培养基加入碘液后,置于30℃保温1h后,观察透明圈。
试验结果如表4和图7所示:解淀粉芽孢杆菌NC58在4种鉴定培养基上均生长良好。培养48h后,在蛋白培养基上可产生明显的透明圈,说明能产生蛋白酶。在淀粉鉴定培养基上能产生明显的透明圈,碘液染色后,透明圈更加明显,说明产淀粉酶能力很强。在刚果红鉴定培养基上生长较好,但不能产生水解圈,说明能产生胞内纤维素酶。在脂肪酶鉴定培养上生长良好,且周围产生少量白鄂,说明能产生少量的脂肪酶。
表4 解淀粉芽孢杆菌NC58产酶鉴定
Figure BDA0001461147820000091
注:“+”表示有产酶,“-”表示无酶产生。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其进行限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的普通技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Figure BDA0001461147820000101
Figure BDA0001461147820000111
Figure BDA0001461147820000121
Figure BDA0001461147820000131
序列表
<110> 青岛农业大学
<120> 一种解淀粉芽孢杆菌及其在水产养殖中的应用
<130> 2017
<160> 6
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(artificial sequence)
<400> 1
agagtttgat cctggctcag 20
<210> 2
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(artificial sequence)
<400> 2
tacggytacc ttgttacgac tt 22
<210> 3
<211> 1514
<212> DNA
<213> 解淀粉芽孢杆菌(bacillus amyloliquefaciensNC58)
<400> 3
agagtttgat cctggctcag gacgaacgct ggcggcgtgc ctaatacatg caagtcgagc 60
ggacagatgg gagcttgctc cctgatgtta gcggcggacg ggtgagtaac acgtgggtaa 120
cctgcctgta agactgggat aactccggga aaccggggct aataccggat ggttgtttga 180
accgcatggt tcagacataa aaggtggctt cggctaccac ttacagatgg acccgcggcg 240
cattagctag ttggtgaggt aacggctcac caaggcgacg atgcgtagcc gacctgagag 300
ggtgatcggc cacactggga ctgagacacg gcccagactc ctacgggagg cagcagtagg 360
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cggatcgtaa agctctgttg ttagggaaga acaagtgccg ttcaaatagg gcggcacctt 480
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gatgtgaaag cccccggctc aaccggggag ggtcattgga aactggggaa cttgagtgca 660
gaagaggaga gtggaattcc acgtgtagcg gtgaaatgcg tagagatgtg gaggaacacc 720
agtggcgaag gcgactctct ggtctgtaac tgacgctgag gagcgaaagc gtggggagcg 780
aacaggatta gataccctgg tagtccacgc cgtaaacgat gagtgctaag tgttaggggg 840
tttccgcccc ttagtgctgc agctaacgca ttaagcactc cgcctgggga gtacggtcgc 900
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gacgtcccct tcgggggcag agtgacaggt ggtgcatggt tgtcgtcagc tcgtgtcgtg 1080
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atcatgcccc ttatgacctg ggctacacac gtgctacaat ggacagaaca aagggcagcg 1260
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tcgactgcgt gaagctggaa tcgctagtaa tcgcggatca gcatgccgcg gtgaatacgt 1380
tcccgggcct tgtacacacc gcccgtcaca ccacgagagt ttgtaacacc cgaagtcggt 1440
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<212> DNA
<213> 人工序列(artificial sequence)
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caygcnggng gnaarttyga 20
<210> 5
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列(artificial sequence)
<220>
<221> misc_feature
<222> (6)..(6)
<223> n is a, c, g, or t
<220>
<221> misc_feature
<222> (12)..(12)
<223> n is a, c, g, or t
<220>
<221> misc_feature
<222> (18)..(18)
<223> n is a, c, g, or t
<400> 5
ccrtcnacrt cngcrtcngt cat 23
<210> 6
<211> 1136
<212> DNA
<213> 解淀粉芽孢杆菌(bacillus amyloliquefaciensNC58)
<400> 6
atccggcggt cttcacggtg tagggcatcc gtcgtaaacg ccttgtcgac cactcttgac 60
gttacggttc atcgtgacgg aaaaatccat tatcaggcgt acgagcgcgg tgtacctgtg 120
gccgatcttg aagtgatcgg cgaaactgat aagaccggaa cgattacgca cttcgttccg 180
gacccggaaa ttttcaaaga aacaaccgta tatgactatg atctgctttc aaaccgtgtc 240
cgggaattgg ccttcctgac aaaaggcgta aacatcacga ttgaagacaa acgtgaagga 300
caagaacgga aaaacgagta ccactacgaa ggcggaatca aaagctatgt tgagtactta 360
aaccgttcca aagaagtcgt tcatgaagag ccgatttata tcgaaggcga gaaagacggc 420
ataacggttg aagttgcatt gcaatacaac gacagctata caagcaatat ttattctttc 480
acaaataata tcaacacata cgaaggcggc acgcacgagg ccggatttaa aaccggtctg 540
acccgtgtca taaacgacta tgcaagaaga aaagggattt tcaaagaaaa tgatccgaat 600
ttaagcgggg atgatgtgag agaagggctg actgccatta tttcaattaa gcaccctgat 660
ccgcaattcg aagggcagac gaaaaccaag ctcggcaact ccgaagcgag aacgatcact 720
gatacgctgt tttcttctgc gctggaaaca ttccttcttg aaaatccgga ctcagcccgc 780
aaaatcgttg aaaaaggttt aatggccgca agagcgcgga tggcggcgaa aaaagcccgg 840
gaattgaccc ggcgcaaaag tgcgcttgag atttccaatc tgccgggcaa actggcggac 900
tgttcttcta aagatccgag catttccgag ctgtatatcg tagagggtga ctctgcgggc 960
ggatcagcga aacagggacg ggaccgtcat ttccaagcca ttctgccgct gcgcggtaag 1020
attctgaacg ttgagaaagc cagacttgat aagattctct caaacaatga ggtcagatca 1080
atgatcacgg ccctcggaac agggatcgga gaagatttta atcttgaaaa agcgcg 1136

Claims (3)

1.解淀粉芽孢杆菌,其特征在于:为解淀粉芽孢杆菌(Bacillu samyloliquefaciens)NC58,保藏编号为CGMCC NO:14009。
2.解淀粉芽孢杆菌菌剂,其特征在于:由保藏编号为CGMCC NO:14009的解淀粉芽孢杆菌(Bacillu samyloliquefaciens)NC58制成。
3.根据权利要求2所述的解淀粉芽孢杆菌菌剂,其特征在于,所述菌剂为液体菌剂或固体菌剂。
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