基于响应面法优化印度梨形孢培养基

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0229

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (3): 102-109.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0229

基于响应面法优化印度梨形孢培养基

李佳欢¹(), 王晓慧¹, 姜明国², 宋福强¹, 常伟¹()

¹黑龙江大学生命学院/黑龙江省寒地生态修复与资源利用重点实验室,哈尔滨 150080
²广西民族大学海洋与生物技术学院/广西多糖材料与改性重点实验室,南宁 530008

收稿日期:2021-03-09 修回日期:2021-06-13 出版日期:2022-01-25 发布日期:2022-02-25
通讯作者: 常伟
作者简介:李佳欢,女,1997年出生,黑龙江齐齐哈尔人,本科,主要从事微生物生态学研究。通信地址：150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号黑龙江大学生命科学学院,Tel：0451-86609453,E-mail： lijiahuan_1998@163.com。
基金资助:
黑龙江省自然科学基金研究团队项目“寒区农业土壤面源污染微生物调控技术的研究”(TD2019C002);广西科技基地和人才专项“海洋生物资源保护与利用国际联合实验室建设”(桂科AD18281066)

Optimization of Culture Medium of Serendipita indica Based on Response Surface Methodology

LI Jiahuan¹(), WANG Xiaohui¹, JIANG Mingguo², SONG Fuqiang¹, CHANG Wei¹()

¹Key Laboratory of Ecological Restoration and Resource Utilization in the Cold Region of Heilongjiang Province, Heilongjiang University, Harbin 150080
²Guangxi Key Laboratory for Polysaccharide Materials and Modifications, School of Marine Sciences and Biotechnology, Guangxi University for Nationalities, Nanning 530008

Received:2021-03-09 Revised:2021-06-13 Online:2022-01-25 Published:2022-02-25
Contact: CHANG Wei

摘要/Abstract

摘要：

印度梨形孢(Serendipita indica)是一种能在人工培养基上培养的根内生真菌。为了提高S. indica的生长速率,进一步优化S. indica培养基。本研究通过单因素实验探究6种影响因子对S. indica生长的影响,并通过响应面法对S. indica培养基进行精细优化。结果表明,S. indica菌株生长的最适温度为31±2℃,最适pH为6.9±0.2,最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为NaNO₃,最佳无机盐为MgSO₄·7H₂O。应用RSM最终确定S. indica菌株优化后的培养基配方如下：MgSO₄·7H₂O为0.824 g/L、KH₂PO₄为1.118 g/L、NaNO₃为1.055 g/L、NaCl为0.03 g/L、CaCl₂为0.05 g/L、蔗糖为10 g/L;在此条件下,S. indica的平均生长速率为1.8083 cm/d,远大于原MMN培养基继代培养的平均生长速率。该研究通过RSM优化S. indica培养基成分,提高S. indica生长速率,为S. indica菌株规模化生产并在田间试验中的应用奠定基础。

关键词: 印度梨形孢, 培养基, 响应面法, 单因素优化, 生长速率

Abstract:

The root endophytic fungus Serendipita indica can be cultured on artificial medium. The present study aims at optimizing the medium to enhance the growth rate of S. indica. In this experiment, the single-factor experiment was selected for evaluating the effect of six parameters on the growth rate of S. indica, and the optimization design of the medium was performed by the response surface methodology (RSM). The results showed that the optimum temperature was 31±2℃, the optimum pH was 6.9±0.2, the best carbon source was sucrose, the best nitrogen source was NaNO₃, and the best inorganic salt was MgSO₄·7H₂O. The optimal medium formulation was determined by RSM as following: MgSO₄·7H₂O 0.824 g/L, KH₂PO₄ 1.118 g/L, NaNO₃ 1.055 g/L, NaCl 0.03 g/L, CaCl₂ 0.05 g/L and sucrose 10 g/L. In the optimal medium, the average growth rate of S. indica reached 1.8083 cm/d, which was greatly faster than that in the original MMN medium. In this study, medium optimization based on RSM improved the growth rate of S. indica, which laid a foundation for the large-scale production of S. indica and its application in field trials.

Key words: Serendipita indica, medium, response surface method, single factor optimization, growth rate

中图分类号:

S5-33

李佳欢, 王晓慧, 姜明国, 宋福强, 常伟. 基于响应面法优化印度梨形孢培养基[J]. 中国农学通报, 2022, 38(3): 102-109.

LI Jiahuan, WANG Xiaohui, JIANG Mingguo, SONG Fuqiang, CHANG Wei. Optimization of Culture Medium of Serendipita indica Based on Response Surface Methodology[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(3): 102-109.

图/表 10

参考文献 26

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培养基	配方
PDMA	葡萄糖20 g;20%马铃薯汁500 mL;麦芽浸粉（波美3度）500 mL;琼脂15 g
综合PDA	葡萄糖20 g;20%马铃薯汁1000 mL;VB1(0.05 g);MgSO₄·7H₂O 1.5 g;KH₂PO₄ 3 g;琼脂15 g
PDA	葡萄糖20 g;土豆200 g;水1000 mL;琼脂15 g
MMN	葡萄糖10 g;麦芽汁（波美3度）100 mL;VB1 0.1 g;MgSO₄·7H₂O 0.15 g;KH₂PO₄ 0.5 g;NaCl 0.025 g; CaCl₂ 0.05 g;(NH₄)₂HPO₄ 0.25 g; FeCl₃ (1%) 1.2 mL;柠檬酸0.2 g;水900 mL;琼脂15 g
改良MMN	葡萄糖10 g;麦芽汁3 g;VB1(0.05 g);MgSO₄·7H₂O 0.15 g;KH₂PO₄ 0.5 g;NaCl 0.025 g;CaCl₂ 0.05 g; (NH₄)₂HPO₄ 0.25 g;FeCl₃(1%) 1.2 mL;牛肉膏15 g;蛋白胨15 g;水1000 mL;琼脂15 g
KM	葡萄糖20 g;水解酪蛋白1 g;酵母提取物1 g;蛋白胨2 g;20×salt stock solution 50 mL;100×Microelement stock solution 10 mL;Fe-EDTA10 mL;1000×Vitamin stock solution 1 mL;水930 mL;琼脂15 g;20×salt stock solution：NaNO₃ 12 g;KCl 10.4 g;MgSO₄·7H₂O 10.4 g;KH₂PO₄ 30.4 g;水1000 mL;100×Microelement stock solution：ZnSO₄·7H₂O 2.2 g;H₃BO₄ 1 g;MnSO₄·H₂O 0.5 g;CoCl·5H₂O 0.16 g;CuSO₄·5H2O 0.16 g;(NH₄)₆MO₇O₂₄ 0.11 g;水1 000 mL;Fe-EDTA：FeSO₄ 0.13 g;EDTA 0.18 g;水100 mL;1000×Vitamin stock solution：VB1 (0.05 g);VB3 (0.01 g);VB6 (0.01 g);甘氨酸0.04 g;1000 mL

培养基	配方
PDMA	葡萄糖20 g;20%马铃薯汁500 mL;麦芽浸粉（波美3度）500 mL;琼脂15 g
综合PDA	葡萄糖20 g;20%马铃薯汁1000 mL;VB1(0.05 g);MgSO₄·7H₂O 1.5 g;KH₂PO₄ 3 g;琼脂15 g
PDA	葡萄糖20 g;土豆200 g;水1000 mL;琼脂15 g
MMN	葡萄糖10 g;麦芽汁（波美3度）100 mL;VB1 0.1 g;MgSO₄·7H₂O 0.15 g;KH₂PO₄ 0.5 g;NaCl 0.025 g; CaCl₂ 0.05 g;(NH₄)₂HPO₄ 0.25 g; FeCl₃ (1%) 1.2 mL;柠檬酸0.2 g;水900 mL;琼脂15 g
改良MMN	葡萄糖10 g;麦芽汁3 g;VB1(0.05 g);MgSO₄·7H₂O 0.15 g;KH₂PO₄ 0.5 g;NaCl 0.025 g;CaCl₂ 0.05 g; (NH₄)₂HPO₄ 0.25 g;FeCl₃(1%) 1.2 mL;牛肉膏15 g;蛋白胨15 g;水1000 mL;琼脂15 g
KM	葡萄糖20 g;水解酪蛋白1 g;酵母提取物1 g;蛋白胨2 g;20×salt stock solution 50 mL;100×Microelement stock solution 10 mL;Fe-EDTA10 mL;1000×Vitamin stock solution 1 mL;水930 mL;琼脂15 g;20×salt stock solution：NaNO₃ 12 g;KCl 10.4 g;MgSO₄·7H₂O 10.4 g;KH₂PO₄ 30.4 g;水1000 mL;100×Microelement stock solution：ZnSO₄·7H₂O 2.2 g;H₃BO₄ 1 g;MnSO₄·H₂O 0.5 g;CoCl·5H₂O 0.16 g;CuSO₄·5H2O 0.16 g;(NH₄)₆MO₇O₂₄ 0.11 g;水1 000 mL;Fe-EDTA：FeSO₄ 0.13 g;EDTA 0.18 g;水100 mL;1000×Vitamin stock solution：VB1 (0.05 g);VB3 (0.01 g);VB6 (0.01 g);甘氨酸0.04 g;1000 mL

培养条件	A	B	C	D	E	F
温度	22℃	25℃	28℃	31℃	34℃	37℃
pH	6.3	6.5	6.7	6.9	7.1	7.3
碳源	无	牛肉膏	麦芽糖	蔗糖	葡萄糖	秸秆
氮源	无	尿素	硝酸钠	蛋白胨	磷酸氢二铵	酵母浸粉
无机盐	无	硫酸镁	磷酸二氢钾	氯化钠	氯化钙	氯化铁

培养条件	A	B	C	D	E	F
温度	22℃	25℃	28℃	31℃	34℃	37℃
pH	6.3	6.5	6.7	6.9	7.1	7.3
碳源	无	牛肉膏	麦芽糖	蔗糖	葡萄糖	秸秆
氮源	无	尿素	硝酸钠	蛋白胨	磷酸氢二铵	酵母浸粉
无机盐	无	硫酸镁	磷酸二氢钾	氯化钠	氯化钙	氯化铁

变量	水平
变量	(-1)	(0)	(1)
硫酸镁/(g/L)	0.15	0.65	1.15
磷酸二氢钾/(g/L)	0.4	1.4	2.4
硝酸钠/(g/L)	0.4	1.4	2.4

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Run No.	硫酸镁/(g/L)	磷酸二氢钾/(g/L)	硝酸钠/(g/L)	菌落生长速率/(cm/d)
1	1.15	1.4	0.4	1.7750
2	1.15	0.4	1.4	1.7000
3	0.65	1.4	1.4	1.8500
4	0.15	2.4	1.4	1.0300
5	0.15	1.4	0.4	1.3433
6	1.15	1.4	2.4	1.6333
7	0.15	0.4	1.4	1.4167
8	0.65	2.4	2.4	1.4800
9	0.65	0.4	0.4	1.7750
10	0.65	2.4	0.4	1.6100
11	0.15	1.4	2.4	1.2617
12	0.65	0.4	2.4	1.7250
13	1.15	2.4	1.4	1.6217
14	0.65	1.4	1.4	1.8417
15	0.65	1.4	1.4	1.8500
16	0.65	1.4	1.4	1.8500
17	0.65	1.4	1.4	1.8750

回归	平方和	自由度	均方	F值	P概率	显著性
模型	0.950	9	0.110	390.34	<0.0001	^**
X₁	0.350	1	0.350	1301.81	<0.0001	^**
X₂	0.096	1	0.096	353.86	<0.0001	^**
X₃	0.020	1	0.020	75.17	<0.0001	^**
X₁²	0.320	1	0.320	1200.63	<0.0001	^**
X₂²	0.075	1	0.075	277.59	<0.0001	^**
X₃²	0.022	1	0.022	81.4	<0.0001	^**
X₁X₂	0.024	1	0.024	87.92	<0.0001	^**
X₁X₃	0.000903	1	0.000903	3.34	0.1104
X₂ X₃	0.0016	1	0.0016	5.92	0.0453	^*
残差	0.001893	5	0.0002705
失拟项	0.001255	3	0.0004184	2.62	0.1873	不显著
纯误差	0.0006381	2	0.0001595
总差	0.950	16

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