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芽孢杆菌属(Bacillus spp.)是一种革兰氏阳性菌,好氧或兼性厌氧,可以产生多种次生代谢产物,具有抗病和促生的作用,是一类重要的植物根围促生细菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)。本研究表明短小芽孢杆菌GBSW19能够在低温条件下高效降解秸秆;GBSW19处理组秸秆还田后,对土壤的pH,全氮、速效氮、全钾、速效钾、速效磷的含量进行了检测,还探究了 GBSW19在逆境下的生长特性。完成了 GBSW19全基因组测序和生物信息学分析,从GBSW19基因组中成功克隆和表达2个p450细胞色素酶基因。为后续研究奠定了基础,主要研究结果如下:为探究GBSW19菌株在大田中对秸秆的降解效果,于2013年12月进行了田间实验,调查施用菌株GBSW19对秸秆的降解情况,以及对田间土壤的影响;在冬季小麦实验田中,施用菌株GBSW19后作物秸秆在30 d的相对降解率为39.7%,而对照菌为24.4%;表明菌株GBSW19在田间降解效果要显著优于对照。另一方面,通过对土壤pH和土壤养分检测分析发现,喷施GBSW19的土壤pH会逐渐由酸性变至中性,且土壤中全氮、速效氮、速效磷的含量均高于对照,因此,该菌不仅能够加速田间作物秸秆降解,还能有效调控土壤pH,增加土壤养分含量。为探究GBSW19菌株在逆境下的生长特性,分别在初始pH为4.0-10.0的培养基中、4℃和10℃培养温度下培养GBSW19以及用0.5%的过氧化氢处理GBSW19。当初始pH为4.0时,培养72h后,GBSW19发酵液中的活菌数可以达到109CFU/ml,明显高于对照菌株,发酵液的pH明显上升。当初始pH为10.0时,培养12h后,GBSW19发酵液的pH值变化显著并趋于中性。综合来看,GBSW19在酸碱培养液具有更强的生长能力。无论是在4 ℃还是在10 ℃培养条件下,GBSW19的活菌数都高于对照菌株,表明该菌株在低温条件下具有更好的生长能力。GBSW19还具有抵御过氧化氢胁迫的能力,因此具有很好的应用潜力。通过对GBSW19全基因组测序和生物信息学分析发现,全基因组大小为3643817bp,共有3835个ORF,对短小芽孢杆菌GBSW19全基因组数据进行KEGG、COG、GO功能的注释。通过生物信息学分析,短小芽孢杆菌GBSW19有340个特有基因,2个特有基因家族,9个次生代谢物质基因簇。在短小芽孢杆菌GBSW19中,存在14个基因与GBSW19抗酸碱有关,17基因参与编码应激蛋白,41个开放阅读框与Spore coats的形成有关。这些基因与短小杆菌GBSW19抗酸碱和低温胁迫都有着一定的关联,可作为极其重要的后续研究内容。此外,存在着21个基因片段与GBSW19抗氧化胁迫有关,GBSW19有9个基因与纤维素酶、半纤维素酶合成有关。对全基因组数据分析发现,基因组中存在3个P450细胞色素酶基因,分别设计引物进行常规PCR扩增,克隆至pMD18-T载体片段测序正确后,连接到表达载体pET30a(+),转化至大肠杆菌BL21并验证,得到正确的表达载体,经0.2mM的IPTG诱导表达后,超声波破碎得到蛋白,SDS-PAGE电泳检测只有2个蛋白被诱导表达,大小与理论值符合。用镍柱亲和层析方法纯化粗蛋白,电泳结果表明纯单一条带与理论值大小符合,并进一步检测了 p450细胞色素酶对DON毒素的降解作用。