CN112725195B - 一种蜡素木霉及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蜡素木霉,拉丁学名为Trichoderma cerinum,菌株号TR1186A,保藏号为CGMCC No.21427。本发明还公开了一种大量元素水溶肥,含有本发明蜡素木霉发酵产生的蜡素木霉发酵上清液。本发明通过发酵工艺,既解决了蜡素木霉发酵工业废水的环境污染问题,又使废物得到再利用,产生了环境与经济的双重效益。本发明制备的大量元素水溶肥不仅可以明显提高农作物的产量,改善农作物的品质,长期使用可以改良土壤环境以及增强植物的抗逆性和抗病性。
Description
技术领域
本发明涉及微生物技术领域,尤其涉及一种蜡素木霉及其应用。
背景技术
木霉菌(包括“蜡素”木霉)是自然界中对多种植物病原菌有抑制和灭杀功能的微生物。人类利用木霉菌的优良特性,通过特定的加工工艺和技术,将其制成不同剂型的生物农药和生物肥料。木霉菌分布广、易分离培养、能产生抗逆性较强的厚垣孢子、具有易贮藏和使用方便等特点,并且具有以下功效:防治多种植物病害,促进植物生长。
水溶性肥料是一种能够完全溶解于水的多元素复合型肥料,相对于传统的过磷酸钙、造粒复合肥等非全水溶性肥料和缓释品种,水溶性肥料更具有速溶、吸收率高、见效快、无残渣、施用方便等显著优点,得到了现代农业的高度重视和迅猛发展。尤其是在温室效应所带来的日趋严重的环境保护及水资源匮乏的情况下,滴灌系统、喷施喷灌等具有显著节水、节肥功能的新型施肥方式开始得到推广应用,使农业施肥者对肥料的认识发生了根本的变化。截止到2015年6月1日,在农业部登记的水溶肥料品种有6545个,其中大量元素水溶肥料1383个,微量元素水溶肥料1668个,含氨基酸的水溶肥料1630个,含腐植酸水溶肥料1527个,中量元素水溶肥料240个,有机水溶肥料97个。国内各种水溶肥料的产量相差较大,其中大量元素水溶肥料占68%,中量元素的占10%,腐植酸水溶肥料占12%,其他类型的占10%。
近年来,随着我国生物农药行业的迅猛发展,与木霉菌相关的产品增长势头强劲。目前生物农药企业多采用液体发酵技术,批量生产木霉菌制剂。在木霉菌等活体微生物制剂的生产过程中,会产生大量的发酵上清液。每生产1kg的木霉菌产品就有1.5kg的发酵上清液产生。这些上清液中含有多种微量元素,以及发酵过程中产生的小分子和大分子活性物质活性物质,如多种氨基酸、蛋白酶等。这些活性物质再配以腐植酸,能促进作物根系生长,增强作物抗逆能力,促进土壤中有益微生物代谢和生长,缓冲土壤酸碱度,提高土壤保水、保肥和通气能力,提高作物对土壤水肥的吸收,使植株生长健壮,根深叶茂,增加植株干重;促进叶片光合作用,使得果实光亮,促进中微量元素吸收,增加果实重量。然而目前木霉菌制剂生产工厂处理发酵上清液的正常流程是其经过三废处理排放进入环境,这样“简单粗暴”的处理方式,不仅造成一定程度的资源浪费,而且存在污染环境的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足,提供一种蜡素木霉及其应用。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:
本发明的第一方面是提供一种蜡素木霉,所述蜡素木霉的拉丁学名为Trichoderma cerinum,菌株号TR1186A,保藏号为CGMCC No.21427。
本发明的蜡素木霉(Trichoderma erinaceum)菌株保藏于于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC),保藏地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号;保藏日期2021年01月13日。
本发明的第二方面是提供一种蜡素木霉发酵上清液,采用上述蜡素木霉(Trichoderma erinaceum)发酵,蜡素木霉发酵上清液的制备方法,包括如下步骤:
步骤一,将所述蜡素木霉菌种接于PDA培养基中,恒温培养;
步骤二,将经步骤一培养后的菌种转移至培养液中进行摇瓶培养24-30h,得到一级种子液;
步骤三,将中级发酵罐中的培养液高温高压灭菌,然后向所述中级发酵罐中倒入步骤二所得的所述一级种子液,加压通入无菌空气进行发酵6-7天,得到蜡素木霉发酵液;
步骤四,使用离心机将所述蜡素木霉发酵液进行离心,即得所述蜡素木霉发酵上清液。
进一步地,步骤二和步骤三中,所述培养液包括如下重量比的组分:
进一步优选地,步骤二和步骤三中,所述培养液包括如下重量比的组分:
进一步地,步骤三中,所述发酵的条件为:28~30℃、0.4~0.5kg压力、1500~1800L/H空气流量和120~150rpm转速。
进一步地,步骤三中,所述高温高压灭菌的具体为:121℃、15磅压力下灭菌20min。
进一步地,步骤三中,所述高温高压灭菌后,所述中级发酵罐保持正压,冷却至28~30℃。
进一步优选地,步骤三中,所述高温高压灭菌后,所述中级发酵罐保持正压,冷却至30℃。
进一步地,所述中级发酵罐指的是大于1L而小于1吨规格的发酵罐,所述规格为本技术领域公知常识。
进一步地,在所述高温高压灭菌之前,向所述中级发酵罐内投入消泡剂;在100L规格发酵罐中消泡剂加入体积优选为50ml。
本发明的第三方面是提供一种大量元素水溶肥料,含有上述的蜡素木霉发酵上清液,包括如下重量百分比的组分:
上述大量元素水溶肥料采用如下方法制备:按照配比,将所述蜡素木霉发酵上清液投入配料罐中,然后开启搅拌装置,待搅拌彻底溶解后;再加入所述硝酸钾,待搅拌彻底溶解后;再加入所述尿素、磷酸氢二钾、聚磷酸铵、糖蜜粉和海藻酸,搅拌完全溶解后,过滤即得所述大量元素水溶肥料。
本发明采用以上技术方案,与现有技术相比,具有如下技术效果:
本发明通过发酵工艺,既解决了蜡素木霉工业废水的环境污染问题,又使废物得到再利用,产生了环境与经济的双重效益。
本发明制备的大量元素水溶肥料不仅可以明显提高农作物的产量,改善农作物的品质,长期使用可以改良土壤环境以及增强植物的抗逆性和抗病性。
附图说明
图1为本发明蜡素木霉的分生孢子梗的电镜照片;
图2为本发明蜡素木霉的分生孢子形态的电镜照片;
图3为本发明蜡素木霉的平板(PDA)培养的照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例提供了一种蜡素木霉,从云南省丽江市广玉兰根围土壤中采集并分离得到,上述蜡素木霉的拉丁学名为Trichoderma erinaceum,菌株号TR1186A,保藏号为CGMCCNo.21427。
本发明的蜡素木霉(Trichoderma erinaceum)菌株保藏于于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC),保藏地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号;保藏日期2021年01月13日。
蜡素木霉的分类鉴定:
上述的蜡素木霉于20℃在MA培养基上生长,菌落直径72小时后为56~60mm,36℃、65小时后直径为26~32mm,40℃不生长,没有气生菌丝,如有则为绒毛状,灰白色。在PDA上,菌落为绒毛状或者毡状,尤其在菌落边缘部位,灰白色。在PDA上,分生孢子梗开始为弥散状,为短的分枝,着生在未分化的气生菌丝上,产孢也呈弥散状;在MA上一般9~12天以后形成产孢簇,起初为半球状,浅绿色,以后为不规则形状,外缘常有不规则菌丝,直径约为2mm,不规则分布在菌落上或者相对集中在菌落边缘,最终产孢簇汇合,菌落表明由于大量产孢而呈现颗粒状,慢慢变为黑绿色,或者灰色。在MA上渗出物较少,在PDA上较多,在气生菌丝上形成小的无色液滴。反面明显着色,灰黄色(MA),在PDA上以及在PDA上以及在MA的老龄菌落反面为灰橙色。
参照图1~图3,上述的蜡素木霉株分生孢子梗在培养基表面从粗糙菌丝(直径4.5~7.0μm)上一不规则间距产生;主轴较粗,一般弯曲,在基部宽度为4.0~5.5μm,逐渐变细,在不育延伸物下面宽度为3.5~4.2μm;初次分枝一般对生,有时3个排列为轮状,或者有时候对单生,出生角度一般为直角,但是通常稍微向主轴尖端方向弯曲,基部分枝较长,也与主轴一样再次分枝,向顶端部位的分枝较短;尖端产生瓶梗的细胞短圆柱形,有时稍有膨大,大小为4.8~8.2×2.8~4.8μm;分生孢子梗一般具有短细的波形不育延伸物,长度多为40~90μm,紧靠可育部分的宽度为3.2~4.2μm,向顶逐渐变细,顶部尖锐,在紧靠可育部分通常分枝一次或者两次,靠近顶部部分一般可育,具有一小簇瓶梗,有时最尖端只有一个细长瓶梗,通常在不育部分融合。
瓶梗一般为安瓿形,大小为3.8~7.6×3.0~4.0μm,突然变细成为直径1μm长2μm的颈部,3~5个在分生孢子梗顶部分枝上形成假涡状排列,或者对生,或者以不规则间距散生于分枝或者分生孢子梗侧面;不育延伸物顶端的瓶梗细长,长度可达24μm,其下方瓶梗大多细长,但也有的为烧瓶形。分生孢子亚球形至短圆柱形,大小为2.4~3.5×2.0~2.5μm(平均为2.8~2.3μm),两端钝圆,光滑,壁薄,单个时为亮绿色,成团时为黑绿色。菌丝宽度一般为0.4~4.5μm,但基内菌丝宽度可达12μm,壁薄。厚垣孢子少,产生于基内菌丝,气生菌丝上没有厚垣孢子产生,多数端生,单个,亚球形,直径为3.5~7.5μm。
蜡素木霉的分子生物学菌种鉴定:
将引物ITS4和ITS5扩增到ITS1-5.8S-ITS2区序列得到的序列段,通过NCBIGenBank建立的DNA序列数据库中数据进行比对,该序列段与蜡素木霉的相似度达到99%。
ITS序列如下:
TTGATATGCTTAAGTTCAGCGGGTATTCCTACCTGATCCGAGGTCAACATTTCAGAAGTTGGGTGTTTAACGGCTGTGGACGCGCCGCGCTCCCGATGCGAGTGTGCAAACTACTGCGCAGGAGAGGCTGCGGCGAGACCGCCACTGTATTTCGGAGACGGCCCCCGCAAGAGGAGGGCCGATCCCCAACGCCGACCCCCCGGAGGGGTTCGAGGGTTGAAATGACGCTCGGACAGGCATGCCCGCCAGAATACTGGCGGGCGCAATGTGCGTTCAAAGATTCGATGATTCACTGAATTCTGCAATTCACATTACTTATCGCATTTCGCTGCGTTCTTCATCGATGCCAGAACCAAGAGATCCGTTGTTGAAAGTTTTGATTCATTTTCGAAACGCCTACGAGAGGCGCCGAGAAGGCTCAGATTATAAAAAACCCGCGAGGGGGTATACAAAAAGAGTTTTGGTTGGTCCTCCGGCGGGCGCCTTGGTCCGGGGCTGCGACGCACCCGGGGCATGAGTTCCCGCCGAGGCAACAGTTTGGTAACGTTCACATTGGGTTTGGGAGTTGTAAACTCGGTAATGATCCCTCCGCTGGTTCACCAACGGAGACCTTGTTACG
提供采用引物Ef728和Tef1αR扩增Tef1α序列得到的序列段,通过NCBI GenBank建立的DNA序列数据库中数据进行比对,Tef1α序列与蜡素木霉的相似度达到98%。
Tef1α序列如下:
TCGAGAAGGTAAGCTTTATCGACTGATTTTCGCCTCGAATCACCCTTCACATTCAATTGTGCTCGACAATTCTGAATAGAATTTTCGTGTCAACAATTTTTCATCACCCCGCTTTCCATTACCCCTCCTTTGCAGCGACGCAAATTTTTTTTGCTGTCTTTTTGTTTTAGTGGGGTTCTCTGCGTACCCCACTAACTCACTGCTTTTTTTCTGTTTCGCTCTCACTACCCAGTCGTCATTCAACGCGCTTTATGTCTACTCACTTCCAGCGATGCTAACCACTTTTCCATCAATAGGAAGCCGCCGAACTCGGCAAGGGTTCCTTCAAGTACGCATGGGTTCTTGACAAGCTCAAGGCCGAGCGTGAGCGTGGTATCACCATCGACATTGCCCTGTGGAAGTTCGAGACTCCCAAGTACTATGTCACCGTCATTGGTATGTCTGATTCATCAATTTCATGCAGCAATTGCAAGTCAGCGCTAACAGAAGTTTTACAGACGCTCCCGGCCACCGTGATTTCATCAAGAACATGATCACTGGTACTTCCCAGGCCGATTGCGCTATCCTCATCATTGCCGCCGGTACTGGTGAGTTCGAGGCTGGTATCTCCAAGGGGATGGC
通过分子生物学菌种鉴定并结合形态特征,可确定本发明分离的菌株为蜡素木霉株。
上述蜡素木霉菌株的分生孢子阶段为半知菌门(Deuteromycotina),丝孢纲(Hyphomycetes),丝孢目(Hyphomycetales),丛梗孢(Moniliaceae),木霉属(Trichoderma),其有性态是属于子囊菌亚门(Ascomycotina)、肉座目(Hypocreales)、肉座科(Hypocreaceae)、肉座菌(Hypocrea)。
实施例2
本实施例提供一种蜡素木霉发酵上清液,上述蜡素木霉发酵上清液的制备方法,包括如下步骤:
步骤一,将实施例1分离得到的蜡素木霉菌种接于PDA培养基中,恒温培养;
步骤二,将经步骤一培养后的菌种转移至培养液中进行摇瓶培养24h,得到一级种子液;
步骤三,将中级发酵罐中的培养液121℃、15磅压力下灭菌20min后,保持正压,冷却至30℃,然后向中级发酵罐中倒入步骤二所得的一级种子液,加压通入无菌空气,在28~30℃、0.4~0.5kg压力、1500~1800L/H空气流量和120~150rpm转速条下进行发酵6天,得到蜡素木霉发酵液;
步骤四,使用离心机将蜡素木霉发酵液进行离心,即得蜡素木霉发酵上清液。
步骤二和步骤三中,上述培养液包括如下重量比的组分:
优选地,上述培养液包括如下重量比的组分:
实施例3
本实施例提供一种大量元素水溶肥料,分别对应含有上述实施例2中采用组别1-3培养液所得的蜡素木霉发酵上清液,分别包括如下(表1)重量百分比的组分:
表1
实施例3-1 | 实施例3-2 | 实施例3-3 | |
蜡素木霉发酵上清液 | 42.48% | 40.82% | 44.89% |
硝酸钾 | 10.6% | 9.66% | 10.21% |
尿素 | 12.8% | 13.5% | 9.55% |
磷酸氢二钾 | 10.5% | 12.4% | 11.85% |
聚磷酸铵 | 9.5% | 8.5% | 10.0% |
糖蜜粉 | 9.12% | 12.12% | 8.5% |
海藻酸 | 5% | 3% | 5% |
上述大量元素水溶肥料采用如下方法制备:按照配比,将蜡素木霉发酵上清液投入配料罐中,然后开启搅拌装置,待搅拌彻底溶解后;再加入硝酸钾,待搅拌彻底溶解后;再加入尿素、磷酸氢二钾、聚磷酸铵、糖蜜粉和海藻酸,搅拌完全溶解后,过滤即得大量元素水溶肥料,包装后避光存贮在阴凉干燥处。
应用例
田间肥效试验:使用上述实施例3-1制备的大量元素水溶肥料开展对黄瓜的肥效试验。试验地点在云南省巍山巍山大仓镇进行,黄瓜品种为德瑞特,示范面积200亩,示范时间:2020年1月,试验方法:20升/亩/季。共设3种处理,分别是:无施肥对照、大量元素水溶肥(本发明制备的大量元素水溶肥料)、氮磷钾复合肥(南通三实农业科技有限公司),施肥后对黄瓜的长势、产量、品质等方面进行检测。
实验结果表明:
(1)本发明的大量元素水溶肥料在黄瓜上处理后,长势均匀有光泽,对黄瓜的叶片厚度,植株的健壮度等方面,有非常明显的促进作用(具体见以下附图1),使用了本发明大量元素水溶肥的黄瓜在产量及产值上面均高于氮磷钾复合肥及无施肥处理(如表2所示):
表2
处理 | 用量(kg/季/亩) | 平均株挂果数(根) | 平均单果重(克) | 亩产(公斤) |
大量元素水溶肥 | 20 | 24 | 191.3 | 9840.87 |
氮磷钾复合肥 | 20 | 22 | 187.4 | 9412.01 |
无施肥对照 | / | 17 | 184.4 | 9217.30 |
(2)从表3可以看出,使用过本发明大量元素水溶肥的黄瓜其糖分、维生素C、有机酸都要高于市售的氮磷钾复合肥和无施肥对照,说明含蜡素木霉发酵上清液的大量元素水溶肥对黄瓜品质的提升有非常好的作用。
表3
(3)从土壤检测数据(表4)可以看出,使用了本发明大量元素水溶肥,土壤内的有机质含量、有效磷、速效钾、水解氮、阳离子交换量等都明显的增加,同时土壤容重降低,说明对土壤的疏松度、透气性更好,在使用含蜡素木霉发酵上清液的大量元素水溶肥后能够有效的改善土壤换,增加土壤养分,提高作物吸收养分能力。
表4
检测项目 | 大量元素水溶肥 | 氮磷钾复合肥 | 无施肥对照 |
PH | 6.4 | 5.7 | 6.1 |
有机质(g/Kg) | 79.1 | 58.1 | 43.0 |
水解性氮(mg/kg) | 319 | 288 | 194 |
有效磷(mg/kg) | 35.4 | 29.8 | 22.8 |
速效钾(mg/kg) | 714 | 658 | 352 |
阳离子交换量(cmol/kg(+)) | 14.08 | 12.1 | 11.9 |
容重(g/cm<sup>3</sup>) | 0.89 | 1.1 | 1.23 |
(5)本发明的大量元素水溶肥在黄瓜生长过程中进行液面喷施,对黄瓜灰霉病具有一定的防治效果(如表5所示)。
表5
处理 | 用量 | 病情指数 | 防效 |
大量元素水溶肥 | 300-500倍 | 3.95 | 45.05 |
氮磷钾复合肥 | 300-500倍 | 5.66 | / |
无施肥对照 | / | 5.29 | / |
上所述仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书内容及图示所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种蜡素木霉,其特征在于,所述蜡素木霉的拉丁学名为Trichoderma cerinum,菌株号TR1186A,保藏号为CGMCC No.21427。
2.一种如权利要求1所述蜡素木霉发酵产生的蜡素木霉发酵上清液,其特征在于,所述蜡素木霉发酵上清液的制备方法,包括如下步骤:
步骤一,将所述蜡素木霉菌种接于PDA培养基中,恒温培养;
步骤二,将经步骤一培养后的菌种转移至培养液中进行摇瓶培养24-30h,得到一级种子液;
步骤三,将中级发酵罐中的培养液高温高压灭菌,然后向所述中级发酵罐中倒入步骤二所得的所述一级种子液,加压通入无菌空气进行发酵6-7天,得到蜡素木霉发酵液;
步骤四,使用离心机将所述蜡素木霉发酵液进行离心,即得所述蜡素木霉发酵上清液。
5.根据权利要求2所述的蜡素木霉发酵上清液,其特征在于,步骤三中,所述发酵的条件为:28~30℃、0.4~0.5kg压力、1500~1800L/H空气流量和120~150rpm转速。
6.根据权利要求2所述的蜡素木霉发酵上清液,其特征在于,步骤三中,所述高温高压灭菌后,所述中级发酵罐保持正压,冷却至28~30℃。
8.根据权利要求7所述的大量元素水溶肥料,其特征在于,采用如下方法制备:按照配比,将所述蜡素木霉发酵上清液投入配料罐中,然后开启搅拌装置,待搅拌彻底溶解后;再加入所述硝酸钾,待搅拌彻底溶解后;再加入所述尿素、磷酸氢二钾、聚磷酸铵、糖蜜粉和海藻酸,搅拌完全溶解后,过滤即得所述大量元素水溶肥料。
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