CN113025534A - 一株具有较强抑菌作用的新种芽孢杆菌x901株及其应用 - Google Patents
一株具有较强抑菌作用的新种芽孢杆菌x901株及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一株具有较强抑菌作用的新种芽孢杆菌X901株及其应用。菌种保藏号为GDMCC No:61472。芽孢杆菌X901株是国内首次分离鉴定具有抑菌活性的新种芽孢杆菌菌株,培养整个过程都可产生抑菌性物质。抑菌产物粗品和胞外多糖提取物对革兰氏阴性细菌(大肠杆菌、副猪嗜血杆菌和维氏气单胞菌)和革兰氏阳性细菌(金黄色葡萄球菌、猪链球菌和枯草杆菌)均产生较为明显的抑菌作用。菌株本身不具有耐药性或抗药性,口服无致病性,安全。在畜禽、水产等动物养殖生产中,可以作为益生素菌种或饲用微生物添加剂使用,减少抗生素的使用,提高动物的抗病力,具有非常高的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及微生物领域,特别涉及一株具有较强抑菌作用的新种芽孢杆菌X901株及其应用。
背景技术
目前,因抗生素滥用导致的畜禽产品药物残留超标、耐药致病菌株大量增加等问题引起人们高度重视。我国是世界上最大的抗生素生产国和使用国,同时也是抗生素滥用和细菌耐药性的重灾区,特别是畜牧业领域最为严重,严重危害人们的食品健康。在国家减抗限抗的倡导下,养殖场尝试使用替抗产品,但是效果并不显著,所以,寻求饲用抗生素替代品迫在眉睫。
目前,现有饲料添加剂中,使用的芽孢杆菌有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌等,其具有耐高温、耐酸碱、耐压等优点,随着芽孢杆菌在饲料添加剂中的应用越来越广泛,抑菌活性较高的芽孢杆菌的研究与开发意义重大,市场前景广阔。
芽孢杆菌(Bacillus)是一类好氧或兼性厌氧、革兰氏染色阳性、产芽孢的杆状细菌。芽孢杆菌由于产生芽孢,具有较强的抵抗外界环境压力的能力,能够抵抗所生存的环境中由于干燥、热和紫外线辐射等所造成的伤害,维持自身能力不受影响。芽孢杆菌种类繁多、数量庞大,是自然界中广泛存在的非致病性细菌,对人畜无害,自然环境友好。鉴于芽孢杆菌的生物学特性使芽孢杆菌具有良好的应用前景,特别是在使用活菌制剂及其产物应用中表现出强大的生命力。芽孢杆菌在农业方面有着广泛的应用,很多生物农药是用芽孢杆菌制成的;有些菌株可用于养殖业上,提高畜禽产品的品质,由于芽孢的耐热性,又可以耐受胃中pH较低的酸性环境,芽孢杆菌作为饲料添加剂等可提高饲料利用率,降低饲养成本,同时可预防和减少疾病发生。养猪生产中减少抗生素生长促进剂或减少某些抗生素的使用,以不影响生猪生产又保证产品质量,有些芽孢杆菌是重要的候选者,目前已有较多成功的例证。
发明内容
本发明的目的在于提供一株新种芽孢杆菌X901株及其应用。
本发明所采取的技术方案是:
本发明的第一个方面,提供:
一株新种芽孢杆菌X901,其保藏在位于广东省广州市先烈中路100号大院59号楼5楼的广东省微生物菌种保藏中心,菌种保藏号为GDMCC No:61472,保藏日期2021年1月28日。该菌株已经于2021年1 月29日鉴定存活,提议的分类学名称为Bacillus sp.
本发明的第二个方面,提供:
一种微生物制剂,其添加有本发明第一个方面所述的芽孢杆菌X901株或其发酵物。
在一些实例中,还添加有载体。
在一些实例中,所述芽孢杆菌X901株的活菌数≥2.3×109cfu/g。
在一些实例中,所述载体选自淀粉、羧甲基淀粉钠、农作物副产物、葡萄糖、麦芽糊精、脱脂奶粉、海藻糖、二氧化硅、碳酸钙。
在一些实例中,所述农作物副产物选自米糠、中草药粉、大豆粉、玉米粉、麸皮。
在一些实例中,所述淀粉为可溶性淀粉。
本发明的第三个方面,提供:
一种饲料,其添加有本发明第一个方面所述的芽孢杆菌X901株,或本发明第二个方面所述的微生物制剂。
在一些实例中,以制剂的活菌数为100亿/克计,所述微生物制剂的添加量为:
饲料加工:0.2%~0.6%;
拌料饲喂:0.04%~0.06%;
饮水饲喂:0.02%~0.03%。
饲料可以是各种养殖动物用的饲料,包括但不限于禽类、反刍动物、猪、水产品等养殖动物饲料。
本发明的第四个方面,提供:
本发明第一个方面所述芽孢杆菌X901株的应用,所述应用包括:制备抑菌剂中、制备饲料添加剂、环境净化剂、水体净化剂、免疫促进剂。
在一些实例中,所述抑菌剂用于抑制大肠杆菌、副猪嗜血杆菌、维氏气单胞菌、金黄色葡萄球菌、猪链球菌、枯草杆菌、沙门氏菌及弧菌等致病菌或有害菌。
在一些实例中,水体净化剂用于养殖水处理,以制剂的活菌数为100亿/克计,按100~ 200g/亩水体,先用适量水溶解后均匀泼洒。
本发明的有益效果是:
本发明的新种芽孢杆菌X901株(Bacillus sp.X901),是国内首次分离鉴定具有抑菌活性的新种芽孢杆菌菌株,在培养后12h左右进入对数生长期,快速繁殖,菌体浓度增加;培养到30h左右进入稳定期;在培养过程中具有持续性耐酸生长的特性;培养整个过程都可产生抑菌性物质。抑菌产物粗品和胞外多糖提取物对6种指示菌,革兰氏阴性细菌(大肠杆菌、副猪嗜血杆菌和维氏气单胞菌)和革兰氏阳性细菌(金黄色葡萄球菌、猪链球菌和枯草杆菌) 均产生较为明显的抑菌作用。
与枯草芽孢杆菌相比,新种芽孢杆菌X901株(Bacillus sp.X901)对所选择的7种常用的代表性药物均在敏感水平以上,不具有耐药性或抗药性;口服新种芽孢杆菌X901株对小白鼠无致病性,安全。
本发明新种芽孢杆菌X901株(Bacillus sp.X901)的抑菌试验和安全性试验的结果表明其在畜禽、水产等动物养殖生产中,可以作为益生素菌种或饲用微生物添加剂使用,减少抗生素的使用,提高动物的抗病力,具有非常高的应用价值。
本发明新种芽孢杆菌X901株(Bacillus sp.X901)的发酵产物添加到饲料中,可以有效提高蛋鸡的生产性能。
附图说明
图1是新种芽孢杆菌X901株涂片的显微照片;
图2是新种芽孢杆菌X901株接种血清琼脂培养基37℃培养24h的照片;
图3是新种芽孢杆菌X901株基因组DNA16S rRNA区域PCR扩增结果;
图4是新种芽孢杆菌X901与其他芽孢杆菌16S rRNA序列同源性比较分析;
图5是新种芽孢杆菌X901 16S rRNA序列遗传发育树;
图6是新种芽孢杆菌X901株生长曲线;
图7是新种芽孢杆菌X901株的pH变化曲线;
图8是新种芽孢杆菌X901株抑菌产物的抑菌曲线;
图9是新种芽孢杆菌X901株的培养菌液和抑菌产物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌图片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过实施例,对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
新种芽孢杆菌X901株分离
发明人在金黄色葡萄球菌培养时,发现在平皿边缘有一抑菌的类似芽孢杆菌菌落,随即进行了简单的重复试验。在此基础上,分离获得新种芽孢杆菌X901株。
新种芽孢杆菌X901株鉴定研究
1材料与方法
1.1试验材料
1.1.1鉴定菌株:新种芽孢杆菌X901株。本室在动物病原菌的分离鉴定的研究过程中,发现了一种具有抑菌作用的芽孢杆菌,命名为:X901,用于进行分离鉴定菌株。抑菌试验用病原细菌:金黄色葡萄球菌和大肠杆菌,均为本室分离保存菌种。
1.1.2培养基:血清琼脂培养基(0.5%血清,0.5%NAD)。牛血清、NAD、营养琼脂、营养肉汤、MRS液体培养基:广东环凯微生物科技有限公司。
1.1.3细菌生化反应试剂:广东环凯微生物科技有限公司。
1.1.4细菌基因组DNA提取试剂盒:青岛海博生物技术有限公司。
1.2试验方法
1.2.1细菌基因组DNA制备:
(1)将血清琼脂平板活化的X901菌株接种于BSA培养基,37℃恒温培养18~24h,取1.5mL,5000g离心2min,保留菌泥;
(2)菌泥沉淀物加入567μL的TE缓冲液,吹打悬浮。加入3μL 10%SDS和3μL 20mg/mL蛋白酶K,混匀,于37℃温育1h;
(3)加入100uL 5mol/L NaCL,充分混匀,加入80uL CTAB/NaCL溶液,混匀,于65℃温育10min;
(4)加入等体积的氯仿/异戊醇,混匀,10000g,离心5min,将上清移入一个新离心管中;
(5)加入等体积的酚|氯仿/异戊醇,混匀,10000g,离心5min,将上清移入一个新离心管中;
(6)加入0.6倍体积的异丙醇,轻轻混匀,直到DNA沉淀下来,离心沉淀,70%乙醇洗涤2次;
(7)小心吸出乙醇,真空冷冻稍加干燥,重悬于100μL TE缓冲液,~20℃保存备用。
1.2.2细菌16S rRNA PCR扩增:设计合成细菌16S rRNA PCR引物,进行PCR扩增。产物在3%琼脂糖凝胶电泳,观察记录结果。
16S rRNA PCR扩增反应体系如下:
2.结果
2.1 X901染色、菌落观察
将X901菌接种于血清琼脂培养基,37℃恒温培养24h,观察菌落形态特点。菌落涂片,革兰氏染色,显微镜观察菌体形态、染色特性。
图1是X901芽孢杆菌涂片的显微照片。结果显示革兰氏染色阳性,多单在、短直、中等大小杆菌。形成圆形或椭圆形中立芽孢。图2是X901芽孢杆菌接种血清琼脂培养基37℃培养24h的照片,可见其形成圆形或近圆形,直径2~3mm,灰白色、半透明菌落。菌落中间形成皱纹,边缘不整齐,似雪片状。
2.2 X901芽孢杆菌生化反应鉴定结果
按细菌生化鉴定说明书,将X901菌株接种反应管,37℃,24h培养,判定结果。
2.3芽孢杆菌X901的16S rRNA PCR扩增、测序分析结果
2.3.1 16S rRNA PCR扩增结果
按照方法中所述,提取芽孢杆菌X901基因组DNA,设计引物,对16S rRNA基因片段进行PCR扩增,采用3%琼脂糖凝胶电泳,凝胶成像系统拍照、观察,见图3(图中,A:marker;B:“+”对照;C:“-”对照D、E:细菌DNA基因组)。结果显示,芽孢杆菌X901的16S rRNA的PCR扩增产物,在约1453bp处出现目的条带。
2.3.2芽孢杆菌X901的16S rRNA基因测序与分析
通过对16S rDNA基因片段测序,建立系统发育树(见图4和图5)。并与GenBank数据库进行序列同源性比较。结果表明:X901芽孢杆菌菌株为新种芽孢杆菌X901株(Bacillussp.X901)。因此,X901芽孢杆菌菌株确定为新种芽孢杆菌X901株(Bacillus sp.X901)。
新种芽孢杆菌X901株抑菌活性及安全性试验研究
1材料与方法
1.1试验材料
1.1.1试验用菌种:新种芽孢杆菌X901株:本室分离鉴定菌株。抑菌等试验用指示细菌:金黄色葡萄球菌、猪链球菌、枯草芽孢杆菌和大肠杆菌、副猪嗜血杆菌、维氏气单胞菌均为本室分离或保存菌种。
1.1.2培养基:血清琼脂培养基(0.5%血清,0.5%NAD)。牛血清、NAD、营养琼脂、营养肉汤、MRS液体培养基:广东环凯微生物科技有限公司。
1.1.3细菌药敏试纸片:广东环凯微生物科技有限公司。
1.1.4试验动物:BALB/c小白鼠,购自广东省实验动物中心。
1.2试验方法
1.2.1新种芽孢杆菌X901株的抑菌试验
1.2.1.1菌种活化及培养:自超低温冰箱中取出本实验室保存的新种芽孢杆菌X901株,于血清琼脂培养基上划线接种培养,37℃条件下,培养24h,培养皿中挑取单一菌落,接种于MRS液体培养基中,37℃条件下培养18~24h。
1.2.1.2指示菌的培养:按2%的接种量接种在营养肉汤培养基中,37℃,培养24h。
1.2.1.3新种芽孢杆菌X901株抑菌产物粗品的制备:将活化的新种芽孢杆菌X901株,接种于200mL MRS液体培养基中,37℃摇床培养18~24h的MRS液体培养物,高速冷冻离心(12000r/min,20min,4℃),取上清液,即为抑菌产物粗品,4℃保存备用。
1.2.1.4抑菌效果的测定采用牛津杯法:利用0.85%的生理盐水将指示菌制成约1×107cfu/mL的菌悬液(OD600nm≈0.3),备用。待营养琼脂培养基凝固后,吸取200μL指示菌菌悬液于平板上,用涂布棒涂布均匀,倒置培养1h后,放置牛津杯,在杯中加入抑菌产物粗品200μL,每一样品3个重复,每批次试验以培养基作为对照。在4℃冰箱中扩散12h,将培养皿移到37℃下恒温培养24h,取出,测定抑菌圈直径(mm),评价抑菌活性。
1.2.2试验设计
1.2.2.1生长曲线、pH、抑菌活性
将活化的新种芽孢杆菌X901株接种到MRS培养基中,37℃培养,每隔2h取样,以未接种的MRS液体培养基做空白对照,测定OD600nm和pH,24h后,每隔4h测定一次,至36h。同时,测定每个时间点的抑菌活性能力。
1.2.2.2抑菌谱
分别取新种芽孢杆菌X901株24h和48h的抑菌产物粗品,采用牛津杯法对各指示菌做抑菌试验,以抑菌圈平均直径(mm),描述抑菌效果。
1.2.4细菌胞外多糖(EPSs)提取方法
参照文献方法,活化菌种,挑取单个菌落,接种于50mL MRS液体培养基,37℃,摇床(120rpm)培养48h,5000rpm离心15min,收集上清,保留10mL上清,做平行试验。余下上清与4倍体积的冰冷无水乙醇充分混合,放置4℃10min,7000rpm离心10min,收集沉淀,以丙酮和二乙基乙醚分别洗涤2次,50℃干燥,溶于5mL无菌水中,即为初提细菌胞外多糖。保存于4℃备用。
新种芽孢杆菌X901株初提细菌胞外多糖与菌液的平行抑菌试验,参照本文1.2.1.4的方法进行。
1.2.5新种芽孢杆菌X901株药敏试验
应用1.2.1.1制备的新种芽孢杆菌X901株菌液,采用平皿药敏试纸片扩散法,进行药敏试验,37℃,培养24h,测量抑菌圈直径(mm),记录结果。
1.2.6新种芽孢杆菌X901株小白鼠安全性试验
1.2.6.1喂饲菌液:活化菌种,挑取单个菌落,接种于MRS液体培养基,37℃,摇床(120rpm) 培养18~24h,置4℃备用。
1.2.6.2喂饲试验:选取BALB/c小白鼠,随机分成3组,每组5只。A组第一天口服菌液0.1mL/只;B组口服菌液0.2mL/只;C组口服MRS液体培养基,作为对照组。自第二天起,每天取菌液,按A组0.1mL/只;B组0.2mL/只,均匀拌于饲料中,自由采食。试验7天,每天观察记录临床状况,称量体重,观察粪便情况,记录结果。
2.结果及分析
2.1生长曲线、pH、抑菌活性
2.1.1生长曲线
新种芽孢杆菌X901株在培养后12h左右进入对数生长期,快速繁殖,菌体浓度增加;培养到30h左右进入稳定期。从所得到的生长曲线分析,新种芽孢杆菌X901株生长速度较慢,各时期维持时间较长(图6)。
2.1.2 pH值变化
新种芽孢杆菌X901株培养菌液的pH变化曲线见图7。图中可以看出,培养菌液pH自2h后开始缓慢下降,至36h维持在5.0左右。结合生长曲线分析,新种芽孢杆菌X901株在培养过程中持续产酸,对菌体繁殖影响不明显,说明新种芽孢杆菌X901株具有耐酸性生长的特性。
2.1.3抑菌活性曲线
新种芽孢杆菌X901株抑菌粗产物活性试验的抑菌曲线见图8。图中可以看出,培养菌液自2h产生开始具有抑菌活性物质,8h左右活性达到高峰,至12h开始下降,以后维持在一定水平至36h。综合分析认为新种芽孢杆菌X901株抑菌产物产生较快,且与菌体的繁殖相关性不明显。培养菌液在8~16h的pH维持在pH5.6左右,且在此期间X901抑菌产物活性维持在高水平。说明pH环境与X901抑菌产物活性相关,从本试验分析,X901抑菌产物在pH 5.6~6.0维持在较高水平。
2.2抑菌产物粗品及胞外多糖的抑菌谱
新种芽孢杆菌X901株抑菌产物胞外多糖的抑菌谱见表1。结果表明新种芽孢杆菌X901 株的24h、48h抑菌产物粗品和胞外多糖提取物对6种指示菌,革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌均产生较为明显的抑菌作用。参照抑菌圈直径(mm)≧12判为“++”;6~12判为“+”;无抑菌圈为“-”的判定方法,24h、48h抑菌产物粗品均在“++”;胞外多糖均在“+”。比较分析,胞外多糖的抑菌活性水平总体低于抑菌产物粗品。用于提取胞外多糖的菌液上清也同样低于抑菌产物粗品,可能与菌液上清保存在4℃时间较长有关。
表1、新种芽孢杆菌X901株抑菌产物胞外多糖的抑菌谱 单位:mm
2.3药敏试验结果
新种芽孢杆菌X901株的药敏实验结果见表2。结果表明:与枯草芽孢杆菌相比,新种芽孢杆菌X901株对所选择的7种常用的代表性药物均在敏感水平以上,说明新种芽孢杆菌X901 株不具有对常用抗菌药的抗药性。
表2新种芽孢杆菌X901株药敏实验结果 抑菌圈直径:mm
2.4小白鼠安全性试验
试验小白鼠试验期间食欲明显提高,粪便正常。无死亡、发病。表明:口服新种芽孢杆菌X901株对小白鼠无致病性,安全。鉴于喂饲试验时间较短,具体增重及相关指标与对照组差异不明显。
研究结果表明:
新种芽孢杆菌X901株在培养后12h左右进入对数生长期,快速繁殖,菌体浓度增加;培养到30h左右进入稳定期;在培养过程中具有持续性耐酸生长的特性;培养整个过程都可产生抑菌性物质,且抑菌物质是以细菌胞外多糖为主发挥作用。新种芽孢杆菌X901株在24h、 48h抑菌产物粗品和胞外多糖提取物对6种指示菌,革兰氏阴性细菌(大肠杆菌、副猪嗜血杆菌和维氏气单胞菌)和革兰氏阳性细菌(金黄色葡萄球菌、猪链球菌和枯草杆菌)均产生较为明显的抑菌作用。
与枯草芽孢杆菌相比,新种芽孢杆菌X901株对所选择的7种常用的代表性药物均在敏感水平以上,不具有耐药性或抗药性;口服新种芽孢杆菌X901株对小白鼠无致病性,安全。
综上,实验室分离获得的新种芽孢杆菌X901株具备益生素优良菌株的要求,在畜禽、水产等动物养殖生产中,可以作为作为益生素菌种或饲用微生物添加剂研究、开发与应用。
新种芽孢杆菌X901株对蛋鸡生产性能的影响
一、材料和方法
1.试验材料
试验用新种芽孢杆菌X901株制剂由佛山市南海东方澳龙制药有限公司提供。由实验室小型发酵设备发酵,加入载体混合均匀干燥粉碎而成,新种芽孢杆菌X901株制剂活菌数≥2.3×109cfu/g。
2.试验设计
试验选用海蓝褐蛋鸡,选取体质健康、体重相近的40周龄产蛋鸡180只,随机分为3组,每组10个重复,每个重复6只。对照组饲喂基础日粮,试验组在基础日粮中添加新种芽孢杆菌X901株制剂1000g。各组间在试验期间统一饲喂基础日粮,预饲期10d,试验期30d。
3.饲养管理
试验蛋鸡饲养于同一鸡舍中,各笼之间环境相似,自由饮水和采食,自动给集蛋,连续光照16小时,正常通风,保证鸡舍卫生,每天检查蛋鸡的健康状况并做好记录。
4.测定指标及方法
在正试期内每天记录各组中蛋鸡的采食量、产蛋数、蛋重、不合格蛋数。试验结束后统计计算全期的产蛋率、料蛋比、平均蛋重、不合格蛋数。
产蛋率=产蛋总数/总饲养只数×100%
料蛋比=总采食量/总蛋重
平均蛋重=总蛋重/产蛋总数
不合格蛋率=不合格蛋数/产蛋总数×100%
5.数据统计及分析
试验数据用SPSS软件处理,用t检验进行统计分析。结果采用平均值+标准差表示,用 P<0.05表示差异显著。
二、结果分析及讨论
表3芽孢杆菌X901株制剂对蛋鸡生产性能的影响
注:不同组别间字母不同表示差异显著(P<0.05),相同表示差异不显著(P>0.05)
从表1可知,试验结束后,与对照组相比,试验组的产蛋率显著提高了2.47%(P<0.05);料蛋比显著降低了8.48%(P<0.05);平均蛋重显著提高了5.44%(P<0.05);不合格蛋率显著降低了33.76%(P<0.05)。
以上是对本发明所作的进一步详细说明,不可视为对本发明的具体实施的局限。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的简单推演或替换,都在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一株新种芽孢杆菌X901,其保藏在广东省微生物菌种保藏中心,菌种保藏号为GDMCCNo:61472。
2.一种微生物制剂,其特征在于:其添加有权利要求1所述的芽孢杆菌X901株或其发酵物。
3.根据权利要求2所述的微生物制剂,其特征在于:还添加有载体。
4.根据权利要求2所述的微生物制剂,其特征在于:所述芽孢杆菌X901株的活菌数≥2.3×109cfu/g。
5.根据权利要求3所述的微生物制剂,其特征在于:所述载体选自淀粉、羧甲基淀粉钠、农作物副产物、葡萄糖、麦芽糊精、脱脂奶粉、海藻糖、二氧化硅、碳酸钙。
6.根据权利要求5所述的微生物制剂,其特征在于:
所述农作物副产物选自米糠、中草药粉、大豆粉、玉米粉、麸皮;
所述淀粉为可溶性淀粉。
7.一种饲料,其特征在于:其添加有权利要求1所述的芽孢杆菌X901株或添加有权利要求2所述的微生物制剂。
8.根据权利要求7所述的饲料,其特征在于:以制剂的活菌数为100亿/克计,所述微生物制剂的添加量为:
饲料加工:0.2%~0.6%;
拌料饲喂:0.04%~0.06%;
饮水饲喂:0.02%~0.03%。
9.权利要求1所述新种芽孢杆菌X901株的应用,其特征在于:所述应用包括:制备抑菌剂中、制备饲料添加剂、环境净化剂、水体净化剂、免疫促进剂。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于:所述抑菌剂用于抑制大肠杆菌、副猪嗜血杆菌、维氏气单胞菌、金黄色葡萄球菌、猪链球菌、枯草杆菌、沙门氏菌及弧菌。
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