耐高盐枯草芽孢杆菌XP合成球形纳米硒及其抑制草莓病原真菌生物活性

作者：朱燕云; 孔祥平; 吴娥娇; 朱宁; 梁栋; 娄梦函; 周朱梦; 靳红梅

来源：生物工程学报, 2021, 37(08): 2825-2835.

DOI：10.13345/j.cjb.200581

• 枯草芽孢杆菌
• 生物纳米硒
• 物理化学表征
• 抑菌活性

生物方法合成纳米材料具有低能耗、高安全性以及环境友好等优良特点,因而备受人们关注。利用细菌将硒酸盐或亚硒酸盐还原为单质硒,不仅可以降低硒毒性,而且还能获得价值更高的生物纳米材料。文中选用可耐受高盐环境胁迫的枯草芽孢杆菌亚种Bacillus subtilis subspecies stercoris strain XP构建生物模型,分别以LB液体培养基和亚硒酸钠为介质和底物(电子受体),解析菌株XP合成纳米硒的基本规律。通过扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)观察、X射线能谱分析(X-ray energy dispersive spectral analysis,EDAX)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析、傅里叶红外变换光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)技术对合成的纳米硒进行物理化学表征分析,同时选用草莓枯萎、红叶、紫斑病病原真菌对其抗菌活性进行分析。结果表明,菌株XP介导合成的单质硒为球形纳米颗粒(Selenium nanoparticles,Se NPs),其生成量与反应时间呈正相关(0–48 h),且细胞形态未发生褶皱或破损等变化(耐受力强);Se NPs为非晶态,粒径范围在135–165 nm,表面元素组成以Se为主,同时存在C、O、N、S等有机元素;颗粒表面包裹生物大分子物质,-OH、C=O、N-H、C-H等官能团与Se NPs稳定性和生物活性密切相关;高浓度纳米硒对枯萎、红叶、紫斑病病原真菌均有显著抑制活性(P<0.05),其中对草莓红叶病与枯萎病病原真菌的抑制活性明显优于对紫斑病病原真菌的抑制活性。总而言之,菌株XP不仅耐受高盐胁迫能力强,同时还可介导合成生物Se NPs,其合成的纳米硒颗粒具有良好的稳定性和生物活性,在草莓病害防治以及绿色富硒草莓种植等领域具有潜在的应用价值。

• 单位
  江苏省农业科学院; 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所