背景[1-3]
ADF培养基主要由磷酸盐、葡萄糖、葡萄糖酸、柠檬酸等组成，并含有众多微量元素如锰、铜、铁、锌等金属离子等，经无菌处理，该试剂含ACC(又称1-氨基羰酰-1-环丙烷羧酸)。DF培养基常与ADF培养基联合使用，用于分析细菌的ACC脱氨酶特性，菌株置于ADF培养基中的生长要好于DF培养基，说明该菌株能够以ACC为唯氮源进行生长，即该菌株能够产生ACC脱氨酶。
ACC脱氨酶是测定根际促生菌促进植物生长能力的指标之一。ACC脱氨酶可以降解乙烯的前体ACC，从而降低植物生长时的乙烯水平，有助于植物的生长。
当将促生根际菌定植到种皮或是植物根系时，会合成并分泌IAA(生长素)，新合成的IAA将会被植物体吸收形成内源生长素，从而刺激植物细胞的分裂与延长。与此同时，IAA会激发ACC合成酶的活性，将S-腺苷甲硫氨酸转化成1-氨基环丙烷-1-羧酸。S-腺苷甲硫氨酸参与众多的细胞内反应，因而部分S-腺苷甲硫氨酸转化成ACC，并不会影响S-腺苷甲硫氨酸的含量水平。
操作步骤：
1、取无菌离心管或培养器皿，加入3ml ADF培养基、DF培养基(选做)、NDF培养基(选做)。
2、将纯化的菌株同时接种于上述ADF培养基、DF培养基(选做)、NDF培养基(选做)中，置于摇床150r/min振摇培养72h。
3、观察同一菌株在ADF培养基、DF培养基(选做)、NDF培养基(选做)三种不同培养基中的生长情况。
4、用分光光度计在600nm处测定各培养菌液的OD值，以便判断菌株长势。
结果：当菌株置于ADF培养基中的生长明显好于DF培养基时，说明该菌株能够以ACC为氮源进行生长，即该菌株能够产生ACC脱氨酶。
应用[4][5]
用于贵州喀斯特地貌具ACC脱氨酶活性细菌种群资源的研究
1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶能够降解乙烯前体,从而有助于植物生长,具有ACC脱氨酶活性的细菌具有植物促生作用。
2-采集了贵州省5个典型喀斯特地貌区域的159份土壤。首先,测定了土壤的各项理化性质并用稀释涂布法统计土壤可培养细菌数量,并探究土壤性质对土壤可培养细菌的影响。
然后,从土样中分离鉴定具ACC脱氨酶活性的细菌,从数量分布、种属特征、菌落形态、革兰氏染色、生理生化和酶活等方面对这些有益微生物资源进行了研究。最后,初步探究酶活最高菌株AL30ADF120对不同水分条件下苗期玉米的促生效果。
结果如下:(1)5个地区的矿质元素含量表现相似,最多的都是铁元素,其次是钙和钛;土壤酸碱度都基本呈中性;土壤含水量整体偏低,均值为16.9%,具体表现为织金>坡岗>安龙>兴义>清水河;土壤有机质含量,有机质含量均值为14.8%,具体表现为坡岗>安龙>兴义>清水河>织金;细菌数量坡岗、清水河、安龙、织金、兴义的细菌数量依次为6.88×106 cfu/g、2.89×105cfu/g、4.47×109cfu/g、9×104cfu/g、4.44×108cfu/g;坡岗地区土壤P元素和有机质含量与土壤细菌数量呈显著正相关,总体而言,土壤Rb元素含量和海拔对土壤的细菌数量呈显著正相关。
(2) 分离纯化保存了500株产ACC脱氨酶细菌,其中188株测得了16S rDNA序列,NCBI比对显示分属14个属,共63个种。优势菌属是假单胞菌属和伯克氏菌属,争论贪噬菌最为普遍,所有菌种分为变形菌门和放线菌门。63个菌种的菌落形状多为圆形,菌落颜色基本都为白色,大多数为杆状和短杆状,少部分为球状,大部分菌种为革兰氏阳性菌。
(3)63种ACC脱氨酶活性菌中有62种菌株的ACC脱氨酶活性都大于20 nmolα-KA/(mg Pr·h)。AL30ADF120(Cup.oxalaticus)酶活最高,为3.641U/mg,其次是XY08ADF4(Var.paradoxus),酶活为2.204U/mg。
参考文献
[1]Karst catchments exhibited higher degradation stress from climate change than the non-karst catchments in southwest China:An ecohydrological perspective[J].Meixian Liu,Xianli Xu,Dingbao Wang,Alexander Y.Sun,Kelin Wang.Journal of Hydrology.2016
[2]Assessing cross-sectoral climate change impacts,vulnerability and adaptation:an introduction to the CLIMSAVE project[J].P.A.Harrison,I.P.Holman,P.M.Berry.Climatic Change.2015(3-4)
[3]Bacteria with ACC deaminase can promote plant growth and help to feed the world[J].Bernard R.Glick.Microbiological Research.2014(1)
[4]Plant molecular stress responses face climate change[J].Ishita Ahuja,Ric C.H.de Vos,Atle M.Bones,Robert D.Hall.Trends in Plant Science.2010(12)
[5]李玲.贵州喀斯特地貌具ACC脱氨酶活性细菌种群资源的研究[D].广西大学,2018.