【doc】我国地带性土壤中产蛋白酶细菌生态分布研究

【doc】我国地带性土壤中产蛋白酶细菌生态分布研究 我国地带性土壤中产蛋白酶细菌生态分布 研究 ? 应用生态1901年I1月第2卷第4崩 CHINESEJOURNALOFAPPLIEDECOLOGY,Nov.1991,2(4):339,343 我国地带性土壤中产蛋白酶细菌生态分布研究 章亭洲马晓航许光辉(浙江省微生物研究所,杭州3lOO12) 【蕾?1按我国土壤地理地带分布,从北南采土样32个,从中分得细菌491株,并对 每一菌株进 ?行了形态学观察与描述.用透明圈法半定量测定各菌株产蛋自酶的活力.对其中 产酶活性较高的菌 株进行了摇瓶液体培养,定量测定了产蛋白酶的蟠办.根据细菌分布的数量与活性, 分析了生态条 件与产酶细菌分布的规律,得出了一些有蔷义的结果. 关键词蛋白酶生态分布酶活性 Studyono~clogicaldistributionofprotease'producingbacteriainzonalsoils.Zhang Tingzhou,MaXiaohangandXuGuanghui(InstituteofZhejlangMicrobiology,Hang一 曲0u310012).一Chin.J.A.Eco!.,19gl,2(4)339--343. FromDoi~.hChinato$o~thChjna,32sBmesotvarjOilstypesofSOiiweTecoilectedand mainecologicalfactorBwhichmightaffoctthedistributionofprotrase—pcodllcingLacte— riawerl~=studied.ThzP~ghthestudy,491strainsofbactariaWer'eobtainedandparified. producingaetivilywel'e A11ofthemweresystematlea1]yobservedandtheirprotease— halfquantitative:yexamined.Theprolmblehighyie~dingstrainswereckosenoutand culturedtyshaking-f!a~kliquidfcrmcntatlonmethod8ndtheiri2~oteasoactivityWaS quantltativei了moasared.BaRedonthedifferentoteaeactivif7anddistributiOnof bacteria,therelationshiPbetweenoco:ogica1condltionanddistrlLutionofotease-pro— ducingbacteriaWaSstudjedandfolrowingconctusionWaSobtainedltheOCO~OgiCaldis? tributionofpmtease—producingbacteriahasSOiT(epositiverelationWiththeamountsof soilorganicmatterandnitrogen..- KeywordsProtease,Ecologicaldistribution,Enzymeacti~ity. 1鄂言 微生物产生的酶,现已在许多工业部门得 到广泛应用,形成了一个新兴的工业——酶制 剂工业…. 蛋白酶是酶制剂工业中由微生物产生的第 2大酶种,广泛应用于皮革,丝绸和洗涤剂工 业.国内外选育井使甩于生产的一些产蛋白酶 优良菌种,几乎都来自土壤.这类教生物在土 壤有机质和氮的转化中,起着十分重要的作 用.近年来,国内外学者对产蛋白酶菌种的筛 许似舞参加都丹细菌保藏工作. 奉文于【q8q年l0月16日收蓟. Chfn.J.App1.Eco1.,2:4(1991) 选,蛋自酶生化特性,蛋白酶制剂的开发应用 等,都已进行了广泛深入的研究"".但 从生态学角度研究产蛋白酶微生物的生态分 布,产酶条件及其与产酶特性的相关性,在国 内尚不多见.我国幅员辽阔,擞生物资源极为 丰富.这一领域的研究,显然有利于从根本上 改变我国微生物酶制剂菌质资源匮乏的现状, 进一步发掘高产菌种资源,提供生态学的有关 资料. 2材料与方法 2.t土祥 按我国不同土类的地理地带分布,从北到南 ?0应用生态2卷 采集了草甸土,白浆土,黑钙土,黑土,苔原土,山 地生草森林?,碚擦色森林?,棕色森材土,褐土, 潮土,黄壤,红壤,赤红壤,砖红壤等32个土样.采 样深度为0--2Qcrn. 2.2培养基 2.2.1肉汁蛋白胨琼脂计数和分离用. 2.2.2产蛋白酶细菌初筛培养基牛肉膏0.3,氯 化钠0.5,干酪素1,尊腊1.8,水100m~,pH 为7.o一7.2,用透明飚甚半定量测定细菌产蛋白酶 括力. 2.2.3产蛋白酶细菌液体培养基玉米粉6,豆饼 耪l,KH2fro0.O3,Na2CO,0.1,Na:HPO' ?12HO0.4,永IOOm1.自然pH,用摇瓶液体培 葬菅定量测定产蛋白酶梧力一 2.3分析方法 2.5.1土壤细莲总量的测定用稀释平扳表面馀抹 洼【. 2.3.2透明圈法半定量测定蛋白酶播力在一直径为 lOcm的培养皿中,用上述含于酪素培养基制成平扳, 均匀地点种3个菌株,28?培养48小时后,取出.测 寰1币罔地带性?壤串产一细?骨布与宥机曩音量美幕 Tab.1ReIstlonshipbetweenorganicmattercontent"andnumbersofproCease-prod~einSbs c/sslain v~teuszon81soils 有机冀古量生氯古量细菌甚黄产聋白蘸细苗产萤白膏细苗 最占细苗总精 采样地点(×IOs)数(×101'曲'xIO') 土壤名称拉被状况 OrganicT0talNumberof0P l er D c r e O n te ta a g se e 一 TotalnUITL— Shmplingmatterbetofprote~ss— ni~ogenbatterproducingtotalsum, NameofsoilVegetationcontentlocmlity bacteriabetofbac一()订) ()(p)eriaP/B (' 蕈甸土草奉蓝垃3 .60.3438.52B.0T0M~adowsoil伊春南岔Wildgrassland 自浆土佳术新市郊草奉荒垃3. 20.22iD.$13.570PlenosolWildgrassland 黑钙土吉林应安草率荒地2.40.I$I8.5I1.763Cherno~ernWildgrasslend 黑土盛主特市草甸化草原2 .10.i0i3.62.518Blacksoil农科所M~dowgrassland 谍色彝林土梧柞暴变韩 Btownforest枕阳京蒙M_?ed~orestof1.6O.040.21.547 sollpineandoak 褥土杂蕈 Drabsoil托意东睦I.40.03B.I4.15lGrass 期土玉束地 Chaosoil天律赵庄酉I.80.0$6.24.g70Cors 黄壤竹叶林 YeHowsoil贵阳莓|韩公日$.50.23II.g1.2lOConiferOusforest 虹壤榭秸 Redsoil金华供销学校Citrus3.B0.15IB.46.037 赤缸禀广东省土壤台诗草 Larefiticred3.50.04:D.4jO.20P soil所试验地Taiwangr~ss 砖红壤鲁肢 Latosol毒南揶大'.i0.0432.T3i.506Rubbertree 注l细菌总敖和产蛋白膏细?羲都是I;l每克千土计NumbersofbacteriaWerec~eulatedonthebaseof gdrysoil. Chin.JoA建,1.Een1..24(199]) ? ? ? ? 4期章亭洲等:我国地带往土壤中产蛋白酶细菌生态分布研究341 量菌落边缘至透晴圈边缘的距离(a)及透明匿的直径 (b).b一2a即为苗落昀直径. 2.5.5摇液体培养宅量制定蛋白酶活力在500ml 三角瓶LIJI装50m培养基.用8层纱布包扎瓶口,摇 床(旋转式,220辖/分)培养24/j~对后,取出,接种至 另一装有培养基的三角瓶中,摇床(同上)培养48小时 后铡定.蛋白酶拄力自定量规定用Follr法. 3结果与讨论 3.1产蛋白酶细菌的数量分布与土壤中有机质 和氨素含量的关系 在自然植被下土壤有机质和氮素含量的消 长,主要决定于生物积累和分解作用的相对强 弱.不同植被类型以及影响植物生长和微生物 活动的各种因素,特别是水热条件,对于土壤 有机质和氮素的含量具有显着的影响.J. 据调查,由北向南番土类之间0—20cm表土中 有机质和氮素含量的大致变化是:由黑土至暗 棕壤(和自浆土),至棕壤,福土及黄壤,含量 裹2产蛋白一蜘曹赫与檀挂粪堑的美茬 Tab?2Relatlonshlpbetweennumbezofpzoteasept.lIci峰bacteriaandvegetationtypei I. 细菌总数×i0)产蛋白群细菌披蛋白酵的蛋白酶话 土壤名称植被状况(×IOs)P/B话性范围'性平均值_ TotalnLnnberNwnbetof P,angeofAverageof ofImcter_m s() activitygctiviIy N}??ofsoil1Vegetation (B)'P) 草车荒地 草訇土Wildgrass36.528.87D.21.1--35.0T.15 Meadowsoil大豆 Soybean28.728?69口.T1.2—6.a2.71 玉米 澎土Corn6.24.D78.02.I--5.03.60, Chaosoil麓莱 I7.17.7100.02.2—6.23?62Vegetable 针斗韩 ConiferousforestI1.81.210.21.口一e.04.8l 黄壤 Yellowsoil针闻{巨室林 MixedforestofpineI6.85.935.54.24 andbroadleavetr0e 裸曙地 红壤Barefie~'d0.5L0.2447.11.1--6.22.90 Redsoil茶届 60.51.3—2L.O4.86TeatreeJ1.46.8 杂革11.52.9525.71.5一B.03.44 赤虹壤Wildgrass Lateticredsoil台湾蕈 20.420.298.01.5—.33.70Talwangrass 乔鞋术林10.i48.31.T一23.05.71Bushforest20.5 砖红墟檄腔3.07Lat~solRubbertre~s32.731.586.32.0—q.8 咖啡38.6T.3618.61.I--5e8.6JCal etrees 蛋白酶括性以遗明圈直径(b)/菌蓓直径(b一2a)表示Proteaseactivityisdefinedasdiameterofhollow/ diameterefcolony. Chin.J.App1.Eco1.,24(1991) 应用生态2卷 明显降低.由黄壤再向南璺红壤至砖红壤,则 含量复又升高.红壤,砖红壤j&区高温多雨, 既有利于生物积累,也有利于分解,在自然植 被良好的情况下,可以保持相当高的有机质和 氮素含量,但当土壤耕作后,有机物质分解比 较强烈,则表土有机质和氮素含量将迅速地降 低'". 研究结果表明,产蛋白酶细菌的数量与土 壤中有机质和全氮含量存在着一定的相关性 (表1).不同地带性土壤中产蛋白酶细菌的 分布与上述生态因素的地带性特征基本一致. 3.2产蛋白酶细菌数量与植被类型的相关性 从表2可以看出,植被状况与产蛋白酶细 菌的生态分布也有一定的相关性.例如,草甸 土上草本荒地下,产蛋白酶细菌的数量低于大 豆地,潮土上玉米地中产蛋白酶细菌数明显低 于蔬菜地.其原因可能是大豆,蔬菜地人为利 用程度高,有施肥等作用,氮素养分高.另 外,大豆能固定大气氮素,提高土壤中氮素的 积累量.在红壤,赤红壤和砖红壤上,栽培作 物的土壤中产蛋白酶细苗数都比裸露地要多, 也比杂草地和乔灌木林下高.这与栽培作物的 管理利用水平有关.但是,作物的特性有时也 有很大影响.例如,在咖啡秫下,产蛋白酶细 菌数就明显低于橡胶林.产蛋白酶细菌的生态 分布所获得的调查资料,无疑对高产菌种的筛 选具有一定的指导意义. 3.3产蛋白酶细菌生态分布与海拔高度的关系 分析资料表明,土壤中细菌的生态分布不 仅与土粪,植被相关,而且也同土壤的垂直分 布有关….分析长自山自然保护区不同海拔 高度下分布的土壤中产蛋白酶细菌的分布,得 到了表3的结果. 表3结果表明,产蛋白酶细菌的分布随海 寰5*白山4个?靠中产量白一?一曲生盎分布 Tab.5Ecologlcaldistributionofproteese-producinBbacteriaisolatedfromfourkindsofsoils _' CbsnshlMountain 土襄名称 Nameofsoil 地点l样I0总戢s)f产噩(x10s)l酣盈括性范}嚣阜蓦霍. 8mpngI恤deITotalnu~berlbepro1Range0fpr0te—iAverageof 10calltyj(m』.fbac【er.m~emsccee-mprodu哪ngIaBeacyIactPactso|vtelatyso 莒原?风口东 .1o.2.1—3.7.85Alpinen?ldrasoil ? 山地生草舞#土 M?nta.msoddy白山施业医3.B3.6I.7—3.B2.4s f0restsdll 山艳棕色量}叶#土 ~Iountaindarkbrown老白山站轿19.5l7.1.5—3.22.a2 oniferousforestsoil 暗棕色森#土二道白河 0un协indarkbrown4i.a41.3】.3—3.62.42 mstsoiI辟护局后山 _蛋白醇话性以逢明圈直径(b)/菌落直径(b一2a)表示Proteaseactivityisdefinedasd~tmeterofhollow/ diameterofthecolony. 拔高度的增加而减少.这显然是因为海拔高度 高,温度低,有机质分解缓慢,细菌活动性4结语 小.当然,也同土壤性质,植被类型有关.但本文着重研究了产蛋白酶细菌在我国南 北 主要的生态因素可能是温度和氧分压.主要地带性土壤中的生态分布,得出了以下 较 Chin.J.App1.ECO1..2:4(1991 ? ? ? 4期章亭洲等;我国地带性土壤中产蛋白酶细菌生志分布研究34S 有规律性的结论:产蛋白酶细菌的生态分布与 土壤中有机质和全氨的含量有一定的正相关 性'与土壤发育程度和利用程度有一定韵正相 关蛙'与植被类型也有一定的正相关l性,但与 海拔高度呈负相关. 参考文献 1中国聿}学院林韭土壤研究所.1g80.中国东北土壤.科 学出版牡.北意,32--41,58--315. 2中国聿}学院亩意土壤研究所.19B.中目土囊.聿}学出 版牡,北京,441--484. 5许光辉,挥谁元主精.1日8B.土囊傲生曲分析方法手 册.农业出麓杜,北意. 4许光辉菩.1990.长自山自然保护匿淼样土囊徽生物的 垂直丹市.痹#生盎系境研究I),153--1d0. 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