海绵共附生微生物抗硅藻附着活性筛选及其活性产物研究

来源 :扬州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kaji2009
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海洋生物污损是全球范围内的普遍现象,现行的抗污损毒性化合物,已经对海洋环境和人类健康造成严重危害。天然无毒的抗污损化合物的开发是解决这一环境难题的主要途径。海洋自身特殊的生态环境,使得生活其中的微生物代谢产物与陆源微生物不同,化合物结构独特,生物活性多样。海绵由于其独特的化学防御机制,其共附生微生物的多样性高,可产生具有显著抗污损活性的次生代谢产物,成为抗污损活性天然产物的重要潜在来源。本文从美国华盛顿州圣璜岛海域的8种海绵样品分离的120株共附生微生物中,筛选出了11株细菌,其粗提物能有效抑制硅藻附着。对其中两株活性菌株No.683和No.333进行了菌种鉴定和发酵条件优化,并对菌株No.683的活性产物进行分离鉴定,为寻找抑制硅藻附着的活性海绵共附生微生物提供依据。本文的主要研究结果如下:1.采用显微计数法对120株海绵共附生微生物进行了抗硅藻附着活性的筛选,结果显示,11株菌有较好的活性,占总测试菌株的9.2%。在测试浓度为100μg/mL时,对5种测试硅藻的抑制率均大于90.0%。在所有活性菌株中,菌株No.683的效果最好,平均抑制率高达98.0%;No.333次之,平均抑制率为96.3%,而且此2株菌的抑制活性非常稳定。2.对菌株No.683和No.333进行形态观察和16S rDNA序列分析,结果表明,菌株No.683与Bacillus pumilus JQ428828同源性达99%,菌株No.333与Bacillus pumilusGU191914同源性达74%。因此鉴定菌株No.683和No.333均为短小芽孢杆菌Bacillus pumilus。3.通过正交试验,优化了菌株No.683培养基条件。对菌株No.683设计了四因素三水平正交试验,发现蛋白胨浓度、NaCl浓度、pH、发酵温度这四种因素对抗硅藻附着活性的影响都是极显著的,影响的显著性次序为:蛋白胨浓度>NaCl浓度>pH>发酵温度。确定了菌株No.683最佳发酵条件为:发酵温度25℃,pH7.5,NaCl浓度19.45g/L,蛋白胨浓度5g/L。4.通过正交试验,优化了菌株No.333培养基条件。对菌株No.333的培养基设计了四因素三水平正交试验,发现蛋白胨浓度、NaCl浓度、pH、发酵温度这四种因素对抗硅藻附着活性的影响都是极显著的,影响的显著性次序为:蛋白胨浓度>pH>NaCl浓度>发酵温度。确定了菌株No.333最佳发酵条件为:发酵温度25℃,pH9.5,NaCl浓度24.45g/L,蛋白胨浓度7g/L。5.采用优化后的培养条件对菌株No.683进行规模化培养,培养总体积为100L,经乙酸乙酯-丙酮萃取后,得到粗提物9.9g。菌株No.683发酵产物的分离过程为:1)初步分离:将粗提物初步分成极性不同的三相:正己烷相、二氯甲烷相和65%甲醇水相,运用显微计数法进行活性测试。结果显示,活性组分主要集中于二氯甲烷相中。2)硅胶柱色谱分离溶剂体系的选择:采用薄层层析法选择分离No.683菌活性产物的溶剂体系、溶剂比例及代谢物质的极性范围。结果表明,二氯甲烷和甲醇体系适于No.683二氯甲烷相的分离。3)硅胶柱色谱分离:分离条件为二氯甲烷:甲醇,分别为纯二氯甲烷、50:1、40:1、30:1、20:1、15:1、10:1、5:1、1:1、纯甲醇。对柱分离产物进行活性追踪,结果表明40:1时洗脱下的物质具有最强的抗硅藻附着活性。4)反向减压柱色谱分离:分离条件分别为10%、30%、45%、60%、80%、95%和100%甲醇水,对洗脱下的物质进行活性追踪,结果显示95%甲醇水洗脱下的物质具有最强的抗硅藻附着活性。5)半制备色谱分离:用恒定90%的甲醇作流动相洗脱,得到三个片段,片段1和片段2有着较高的质量和纯度。对洗脱下的物质进行活性追踪,结果表明三个片段活性都较高。6.对分离得到的片段1和片段2进行结构鉴定。核磁共振波谱分析和气质联用分析结果显示,片段1和片段2由于其中的化合物极性相近且较小,难以达到彻底分离的目的。根据气质联用谱库检索推测出的化合物纯品活性测定,并结合气质联用和核磁共振谱图分析,推断出活性物质极有可能是脂肪酸类化合物。通过脂肪酸成分和含量分析,最终证实了活性成分中脂肪酸类化合物的存在。
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