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求索回眸7:果汁打浆机与辣椒疫霉的缘分

已有 395 次阅读 2021-2-2 10:17 |个人分类:科研感悟|系统分类:科研笔记

 

 在辣椒疫霉病发生机制及生物防治研究中,还发生了几个有意义的小故事。其中之一,就是用果汁打浆机解决了辣椒疫霉不生长,无法培养的问题。

 要进行辣椒疫病生物防治研究,首先要培养病原菌,作为筛选辣椒疫霉拮抗菌的“靶标”,或研究辣椒疫霉致病性的材料。如果病原菌培养不出来,后续的工作就无法进行。

 我们从青海乐都县日光温室发病辣椒上分离到的辣椒疫霉,在用从青海种植的马铃薯制作的PDA培养基上,能正常生长。当青海的马铃薯用完后,改用从杨陵农贸市场购买的马铃薯制备PDA培养基,辣椒疫霉不生长。我们学校位于陕西杨陵,不可能经常从青海买马铃薯。必须想方设法解决用当地生产的马铃薯培养辣椒疫霉的问题。

 为何用杨陵购买的马铃薯制备的PDA培养基上,辣椒疫霉不生长,而用青海马铃薯制备的培养基上,辣椒疫霉生长正常?究竟是什么原因造成这种现象?

 我的分析是,杨陵的马铃薯中,肯定缺乏辣椒疫霉生长必须的某种未知成分,而青海生产的马铃薯中有这种成分,且含量较高。

 用传统方法制作PDA培养基时,通常将马铃薯切成小块,放入水中,用加热煮沸的方法,将薯块中的水溶性成分溶入水煮液中,薯块弃掉。马铃薯切块煮汁,只能获得薯块外围组织中的水溶性成分,薯块中间组织中的某些水溶性成分,以及薯块中所有不溶于水的营养成分,均完整保留在薯块中弃掉了,导致溶入水煮液中的营养成分很少,缺乏某些特殊的微量成分。

 如果杨陵购买的马铃薯中,某种辣椒疫霉生长必须成分本身很少,加上薯块水煮时溶出来的数量更少,用该水煮液制备的PDA培养基中这种特殊成分就非常少,就不能满足辣椒疫霉生长需要,表现出用杨陵马铃薯制备的培养基上,辣椒疫霉不生长。青海马铃薯中,某种辣椒疫霉生长必须的成分本来就多,即使用马铃薯切块水煮的方法,也能从薯块中溶出足够多的某些辣椒疫霉生长必须成分,表现出在用青海马铃薯制备的培养基上,辣椒疫霉能正常生长。

 由此看来,提高杨陵马铃薯块中某种辣椒疫霉生长必须成分的溶出量,就成了解决问题的关键。如果制备培养基时,能使杨陵马铃薯中某种未知成分的溶出量增加,制作的PDA培养就能满足辣椒疫霉生长的需要,就能用杨陵的马铃薯培养出辣椒疫霉。

 如何让马铃薯中某些辣椒疫霉生长必须未知成分大量进入培养基?如何增加杨陵马铃薯中某种未知成分的溶出量?就成了一个必须解决的问题。

 有一天,我在家里用果汁打浆机制备果汁饮料时,灵机一动,想到了解决问题的方案:改变真菌培养基PDA的制作方法,将传统PDA制作时马铃薯切块煮沸的方法,改为将马铃薯块用果汁打浆机打浆,再按照合适的用量,将马铃薯浆加到PDA培养基中灭菌,让薯块中的所有成分全部进入PDA培养基中。

 在用打浆机制备的培养基上,奇迹出现了:辣椒疫霉生长很快,菌丝茂盛!这一结果证明了我对杨陵马铃薯制备的PDA培养基上辣椒疫霉不生长原因的分析猜测是正确的。通过改变培养基的制备方法,利用果汁打浆机打浆,我们解决了辣椒疫霉在杨陵马铃薯制备培养基上不生长问题,保证了后续研究顺利进行。

 即使都是马铃薯,不同生态环境中生长的马铃薯,或不同品种马铃薯,虽然其主要成分相同,但还有一些成分存在差异。青海高原生产的马铃薯与杨陵生产的马铃薯在微量成分上就存在差异,微生物对这些微小差异反应灵敏,能感知这些差异。因此,仅靠切块煮汁来提取,从杨陵马铃薯中获得的某种特殊成分的提取量很少,不能满足辣椒疫霉生长需要;打浆后,马铃薯的所有成分全部进入培养基,辣椒疫霉复杂的营养需求得到满足,所以,辣椒疫霉不仅能生长,且生长良好。

 辣椒疫霉培养基制备方法改进所得结果对我有两个启示:一是微生物的营养需求很微妙,也很灵敏,微生物能精确感知培养基原料中营养成分的微小差异,因此,在实验室培养基和工业发酵原料选择上,应特别注意这一问题。二是很多微生物在实验室人工培养基上不生长,是因为我们没有找到合适的培养基和培养基制备方法。只要我们能模拟微生物在自然界的生境设计培养基,选择合适的培养基制备方法,就能将原来不能人工培养的微生物培养出来。

 从此以后,很多微生物培养难题,我们通过培养基成分调整或用打浆机打浆,让培养基原料中的所有成分全部进入培养基,以满足微生物对营养物质的复杂需求,保证微生物生长良好。这个经验,来自辣椒疫霉培养基制备方法改变得到的启示。我和研究生按照这个思路进行了很多培养基优化试验,大多得到了预期结果。在我们设计的培养基上,微生物生长快,生长茂盛,生物量大,实现了高密度发酵。

一个简单的果汁打浆机,就解决了辣椒疫霉不生长的难题,就能使马铃薯中的所有营养物质全部进入PDA培养基,谁能说果汁打浆机与辣椒疫霉没有缘分?

在我们实验室,打浆机就是制备营养丰富全面的微生物培养基的利器。




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2 查宏光 宁利中

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