γ-聚谷氨酸（γ-PGA）的分子链上存在大量的游离羧基，具有生物可降解性、无毒性、生物相容性、可食性等特性，可作为医药载体、工业和水处理的絮凝剂以及水凝胶等 ，在经济和环保上有双重价值。
尹成红等研究通过平板培养和发酵液黏度测定以及菌种鉴定试验分离、筛选和鉴定出高产γ-PGA的菌株；利用乙醇沉淀法纯化出γ-PGA代谢产物；并利用水培试 验验证细菌γ-PGA对玉米幼苗生长的促进作用。
γ-聚谷氨酸产生菌的筛选
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采用平板培养方法，从3种不同的土壤样品中分离、纯化，初筛得到40株生长迅速并且能够拉丝的菌株。
经过摇瓶发酵复筛得到表观黏度较大的菌株12株（表1）。再经过10次传代摇瓶测定，C1菌株产生：γ-PGA能力稳定，产量高达18.30 g/L （最高），因此选用C1 菌株作为下一步研究对象。
C1菌株发酵产物的鉴定
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氨基酸分析
c1菌株发酵液的纯化产物经盐酸水解后用氨基酸自动分析仪分析测定。从测定分析结果可以看出，产物水解物只含有谷氨酸1种氨基酸（图1），无其他游离氨基酸存在，表明C1菌株产生的聚合物是由单一谷氨酸组成。
紫外扫描光谱分析
对C1菌株发酵液的纯化产物进行紫外扫描光谱分析发现，发酵产物在190～600nm波段内只有1个吸收峰，并且在260～280nm波段没有吸收峰（图2），表明其没有肽链结构。
发酵产物的最大吸收峰在210nm处，与γ-PGA标准物的最大吸收峰209nm基本一致，结合氨基酸分析结果表明，C1菌株发酵液的纯化产物是γ-PGA。
C1菌株的鉴定
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生理生化特征
对C1菌株进行了部分生理生化鉴定（表2），可以看到C1菌株具有葡萄糖产酸， 好氧，接触酶阳性，石蕊牛奶还原阳性，明胶液化，分解酪素，不分解酪氨酸的特性。同时结合C1菌株的形态特征确定C1菌株为芽孢杆菌。C1菌株还具有很好的耐盐和耐高温特性，在NaCI含量为10％，温度高达50°C时也能够生长。
16S rRNA鉴定
结果表明C1与Bacillus subtilis（EU042150）、B.subtilis（FJ6087804）、B.subtilis（GQ360077）和B. subtilis（DQ462192）的同源性相同（图3）， 均达到99％，因此在分子水平上确定C1菌株为枯草芽孢杆菌。
γ-聚谷氨酸的生物学效应
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γ-聚谷氨酸对玉米幼苗生物量的影响
由表3可见，全营养液条件下只有添加γ-PGA为0.20 g/L时能显著提高玉米幼苗地上部干重，而γ-PGA对地下部干重没有显著影响。
1/2和1/4营养液条件下添加低质量浓度（0.01 g/L ）的γ-PGA均能显著提高玉米幼苗干重，地上部干重分别是同等养分条件下的2.03和1.76倍，地下部干重增幅分别为同等营养条件下的42.53％和95.16％。
1/2和1/4营养液条件下玉米幼苗干重分别在γ-PGA为0.30g/L和0.20g/L时达到最大值，地上部干重分别是同等养分条件下对照的2.71和3.06倍，地下部干重分别是同等营养液条件下对照的2.21和3.26倍。
不添加γ-PGA条件下，与全营养液相比，1/2和1/4营养液条件下干重显著下降，地上部干重降幅分别达47.99％和60.71％，地上部干重降幅分别达43.51％和59.74％。
添加γ-PGA后其干重大幅上升，1/2营养液条件下在0.01g/L时与全营养液水平相当；1/4营养液条件下在0.10g/L时也与全营养液达到了同一水平。添加γ-PGA后，1/2和1/4营养液条件下干重较不添加γ-PGA的全营养液增幅分别在0.30g/L和0.20g/L时达到最大值，地上部为41.07％和22.32％，地下部为24.68％和31.17％。
这表明在较低养分条件下，添加γ-PGA对玉米幼苗干重具有明显的促进作用，达到甚至超过正常养分供应下的玉米幼苗干重。
聚谷氨酸对玉米幼苗叶绿素
相对含量和根系活力的影响
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由表4可见，γ-PGA为0.01g/L时，全营养液条件下SPAD值没有表现出明显的差异，而1/2和1/4营养液条件下SPAD值显著增加，分别为同等养分条件下对照的2.01和2.67倍。
不同营养条件下的SPAD值在0.20g/L时均达到了较高水平，分别是同等养分条件下对照的1.72、3.26和3.97倍。不添加γ-PGA条件下，与全营养液相比，1/2和1/4营养液条件下SPAD值显著下降，降幅分别达36.53％和47.81％。
添加γ-PGA后其SPAD值大幅上升，即使在最低质量浓度0.01g/L时也超过不添加γ-PGA全营养液的SPAD值。
不同养分条件下添加不同质量浓度的γ-PGA对玉米幼苗根系活力具有不同的促进作用（表4）。全营养液条件下根系活力在较低的γ-PGA浓度下能够显著提高根系活力，之后随着γ-PGA浓度的增大有所下降。
1/2营养液条件下添加不同质量浓度的—PGA均可以提高玉米幼苗根系活力，差异达到显著水平。1/4营养液条件下添加低质量浓度（0.01g/L）的γ-PGA能显著提高玉米幼苗根系活力，增幅达50.55％。
1/4营养液条件下在γ-PGA为0.20g/L时根系活力达到最大值，是对照的1.59倍，γ-PGA达到0.30g/L时，根系活力又有所下降。不添加γ-PGA条件下，与全营养液相比，1/2营养液条件下根系活力没有明显变化，而1/4营养液条件下根系活力显著下降，降幅达14.29％。添加γ-PGA后其根系活力大幅上升。
结 论
1. 添加γ-PGA对全养分条件下玉米幼苗生物量增长没有明显的影响，但显著提高了1/2和1/4养分条件下玉米幼苗地上部和地下部生物量。
2. γ-PGA在各种养分条件下都能提高叶绿素相对含量（SPAD值）和根系活力，但1/2和1/4养分条件下提高作用更显著。
3. 当γ-PGA浓度低于0.30g/L时，生物量和SPAD值随γ-PGA浓度增加而增加；添加γ-PGA处理的玉米根系活力始终高于对照且与γ-PGA添加量无关。
4. 较低浓度的细菌源γ-PGA对低营养条件下玉米的生长有显著的促进作用。
引用
尹成红,雍晓雨,冉炜,等. 产γ-聚谷氨酸菌株的筛选及其对玉米幼苗生长的影响[J]. 南京农业大学学报,2011.
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文案 | 来源尹成红,雍晓雨,冉炜,等. 产γ-聚谷氨酸菌株的筛选及其对玉米幼苗生长的影响[J]. 南京农业大学学报,2011.
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