基于人工神经网络算法的2株木质素降解菌固体菌剂的制备

  目的  以2株不同的木质素降解菌[菌株A(构巢曲霉 Aspergillus nidulans) 、菌株Q(栓菌属1种 Trametes sp.)]为材料,分别制作应用于园林绿化废弃物降解或者堆肥的高效固体发酵菌剂。  方法  采用单因素试验确定固体发酵培养基的碳氮源和外加营养组分种类,再通过正交试验对碳氮源添加量进行优化,最后根据碳氮源优化结果,采用均匀实验结合人工神经网络算法寻找2株木质素降解菌的外加营养组分接种量和最佳固体培养基发酵条件。  结果  优化后的菌株Q固体菌剂培养基基质以麸皮30.000 g作为基底,添加豆饼粉3.000 g和玉米粉0.188 g;外加营养组分(按基质的质量比)为硫酸镁(MgSO₄) 1.434%、磷酸二氢钾(KH₂PO₄)0.115%和硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)1.497%;接种条件为接菌量6.000%、料水比(质量比)1.000∶0.992、保护剂1.000%。优化后的菌株A固体菌剂培养基基质以麸皮30.000 g作为基底,添加豆饼粉1.500 g和木质素磺酸钠1.500 g;外加营养组分(按基质的质量比)为MgSO₄ 0.123%、KH₂PO₄ 0.213%、FeSO₄·7H₂O 1.280%;接种条件为接菌量21.000%、料水比1∶1、保护剂19.000%。菌株Q和菌株A在优化培养基上发酵7~9 d获得最大发酵生物量,菌株Q的吸光度D(260)为0.596,菌株A的D(260)为0.478。  结论  2株木质素降解菌在优化后的发酵条件下制得的固体菌剂具有高生物量的特点,在降解园林绿化废弃物的木质素方面具有一定潜力。图6表5参22     

固定化木质素降解菌对园林废弃物堆肥的影响

  目的  以生物质炭和米糠为载体,将木质素降解菌No.11通过固定化的方式制备促进园林废弃物堆肥腐熟的固体菌剂。  方法  通过单因素试验探究接菌量(5%、10%、15%、20%、25%)、保护剂体积分数(0、4%、8%、12%、16%、20%)、含水率(5%、10%、15%、20%、25%)的优化范围,再通过正交试验在该范围内寻找固体菌剂的最佳制备条件。以市售常见有效微生物复合菌(EM菌)菌剂为对比,将制得的菌剂添加到园林废弃物堆肥中,探究其对木质素、纤维素降解和相关酶活力的影响。  结果  木质素降解菌No.11的最佳固定化条件为:接菌量10%、保护剂体积分数8%、含水率15%,制得的菌剂中有效活菌数达1.26×1011 CFU·g?1。园林废弃物堆肥中添加自制菌剂后木质素降解相关酶(漆酶、锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶)的活力均得到提高。与添加EM菌相比,木质素降解率提高8.69%;与不添加菌剂相比,木质素降解率提高23.91%,纤维素降解率提高8.34%,堆肥产品达到腐熟标准。  结论  通过固定化木质素降解菌制备的固体菌剂,其有效活菌数符合GB 20287?2006《农用微生物菌剂》的相关要求,将菌剂添加到园林废弃物堆肥中可提高木质素和纤维素降解率,促进堆肥产品腐熟。图3表3参36     

木质素降解细菌的筛选及园林废弃物降解研究

为获得能够高效降解园林废弃物的细菌,采用苯胺蓝和愈创木酚平板法从高温期堆肥中初筛得到木质素降解酶活力较高的菌株,再利用筛选出的菌株进行液态产酶和固态发酵试验,对漆酶(Lac)、锰过氧化物酶(MnP)和木质素过氧化物酶(LiP)的活力变化及菌株对园林废弃物的降解率进行测定。结果表明,从高温期堆肥中初筛得到3株木质素降解酶活力较高的细菌L-9、L-12和L~(-1)7;液态产酶试验测得L-9、L-12和L~(-1)7的Lac活力分别为8.61、12.26和2.20 U·mL~(-1);Mn P活力分别为11.16、14.75和16.24 U·mL~(-1);LiP活力分别为40.48、42.41和37.52 U·mL~(-1);固态发酵试验测得接种L-9、L-12和L~(-1)7菌株28 d后,园林废弃物的木质素降解率分别为14.88%、20.10%和11.25%;纤维素降解率分别为25.64%、28.47%和30.03%。综合评价菌株L-12具有较强的木质素降解能力,通过形态观察和16Sr DNA序列分析,将L-12鉴定为嗜热嗜脂肪地芽孢杆菌(Geobacillusstearothermophilus),可用于探究细菌降解木质素原理和工业化生产木质素降解菌剂。     

高效选择性降解稻草木质素的菌株及其产酶特性的研究

采用变色圈试验和木质素降解试验,对19株木材腐朽菌对稻草生物降解能力进行定性及定量筛选,获得了毛革盖菌(Coriolus hirsutus)、东方栓菌(Trametes orientalis)、彩绒革盖菌S2(Coriolus versicolor)和白干酪菌(Tyromyces albidus)4株高效降解稻草木质素的菌株.在15 d的培养中,各菌株对稻草木质素的降解率分别为36.71%、33.59%、22.46%和21.90%.在基础培养基发酵培养中,4菌株的漆酶活性分别在8 d和14 d达到峰值,其中白干酪菌的漆酶活性最高,为147.73 U/L,毛革盖菌、东方栓菌和彩绒草盖菌S2的漆酶活性最高分别为113.00,133.65,122.65 U/L;4菌株的木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶的酶活性均不高,可能与缺少必要的诱导剂有关.4菌株的胞外蛋白含量和菌丝重增加变化曲线基本一致,只是峰值略有提前.4株不同来源的彩绒革盖菌在木质素降解能力上存在一定的差异,这与菌株的地域差异和菌株的多次转接有直接的关系.     

碳氮源对复合木质素降解茵木质素降解能力及相关酶活的影响

白腐真菌所具有的降解木质素能力源于其所产生的酶系统,碳源和氮源是其降解木质素和产酶的一个极为重要的影响因素.通过室内小麦秸秆同态发酵试验,研究了不同的碳、氮源对两株侧耳属真菌Tf1(P.pulmonarius)和JG1(P. cornucopiae)产酶活力、木质素降解和粗蛋白含量的影响.结果表明,Lip和MnP是参与复合木质素降解菌Tf1+JG1降解小麦秸秆重要的木质素降解酶.以葡萄糖为碳源,酒石酸铵为氮源能显著提高复合木质素降解菌对木质素的降解能力,发酵9 d后小麦秸秆的失重率为14.87%,木质素含量为8.68%,木质素降解率为22.95%;粗蛋白含量为7.28%,比未发酵麦秸提高了36.84%(P<0.05);Lip和MnP活力分别为629.11 U·g-1和622.22 U·g-1.     

不同碳氮源对复合木质素降解菌木质素降解酶系活力的影响

通过小麦秸秆固态发酵试验,研究了不同的碳、氮源对2株侧耳属白腐真菌Tf1(Pleurotus sajor-caju)和JG1(Pleurotus Cornucopiae Roll)混合发酵产酶活力的影响。结果表明,Lip和MnP是复合木质素降解菌Tf1+JG1主要的木质素降解酶。以淀粉为碳源,麸皮为氮源时总酶活最高,分别为1419.01U/g和1626.64U/g。     

木质素降解菌筛选及葡萄枝条木质素降解研究

从腐烂的葡萄枝条中,分离筛选出产木质素降解酶活高及对葡萄枝条木质素降解能力强的微生物.经分离纯化,获得24株在愈创木酚培养基平板上产生变色圈的真菌.通过PDA-愈创木酚平板显色和PDA-苯胺蓝平板退色反应,筛选出5株产木质素降解酶较高的菌株.对上述5菌株进行液态产酶和固态降解试验.结果表明,A-51-1的木质素降解酶活性较高,其Lac和MnP酶活分别达9.20和21.6 U·mL-1;葡萄枝条经A-51-1处理30 d后,木质素的降解率为32.53%.     

碳氮源对复合木质素降解菌木质素降解能力及相关酶活的影响

白腐真菌所具有的降解木质素能力源于其所产生的酶系统,碳源和氮源是其降解木质素和产酶的一个极为重要的影响因素。通过室内小麦秸秆固态发酵试验,研究了不同的碳、氮源对两株侧耳属真菌Tf1（P. pulmonarius）和JG1（P. cornucopiae）产酶活力、木质素降解和粗蛋白含量的影响。结果表明,Lip和MnP是参与复合木质素降解菌Tf1+JG1降解小麦秸秆重要的木质素降解酶。以葡萄糖为碳源,酒石酸铵为氮源能显著提高复合木质素降解菌对木质素的降解能力,发酵9 d后小麦秸秆的失重率为14.87%,木质素含量为8.68%,木质素降解率为22.95%;粗蛋白含量为7.28%,比未发酵麦秸提高了36.84%（P<0.05）;Lip和MnP活力分别为629.11 U·g-1和622.22 U·g-1。

     

外源草酸对绿竹笋抗氧化酶和木质化的影响

  目的  研究外源草酸处理对低温下去壳绿竹笋Bambusa oldhami的保鲜效果及其机制。  方法  用5 mmol·L?1草酸浸泡去壳绿竹笋10 min，置于(6±1) ℃下，定期测定去壳绿竹笋的过氧化氢(H₂O₂)质量摩尔浓度、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性、硬度、木质素质量分数和木质素代谢关键酶(PAL、4-CL、CAD、POD)的活性及其基因表达水平。  结果  5 mmol·L?1草酸溶液浸泡去壳绿竹笋10 min，能够提高去壳绿竹笋组织内SOD和CAT的活性并延缓H₂O₂的累积，抑制去壳绿竹笋木质素代谢关键酶(PAL、4-CL、CAD、POD)的基因表达水平和活性的上升，并显著降低木质素质量分数和硬度的上升。  结论  外源草酸处理通过抑制木质素代谢和提高抗氧化酶系统阻止去壳绿竹笋采后木质化进程，从而延缓了其冷藏期内品质的下降。图4参32     

巨大芽孢杆菌应用于改善茄芯香气品质的研究

为降低茄芯烟叶中木质素含量、改善烟叶品质，从烟叶提取液中筛选出一株具有木质素降解能力的菌株，鉴定为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)。其中木质素过氧化物酶活性达到19.03 U/L,锰过氧化物酶活性达到4.35 U/L。使用该菌株进行茄芯烟叶发酵，通过单因素试验及中心组合响应面法优化，得到最佳工艺条件：接种量7%、发酵温度37℃、起始含水量25%、发酵时间6 d。在此最佳条件下，茄芯烟叶木质素降解率达到23.02%,且发酵后中性香气总量较发酵前提高了30.22%。     

茴香醛对变异链球菌的抗菌活性和抗生物被膜活性

为研究茴香醛对变异链球菌的抗菌作用并阐明其抗菌机制,通过时间杀菌曲线、细胞膜完整性、细菌疏水性、生物被膜定量和RT-qPCR实验,测定茴香醛对变异链球菌的抗菌活性和抗生物被膜活性。结果表明,（1）茴香醛对变异链球菌的最小抑制浓度 (MIC)和最小杀菌浓度 (MBC)分别为4 g·L?1和8 g·L?1;（2）随着茴香醛浓度的增加,变异链球菌的核酸和蛋白质泄漏量逐渐增加;（3）激光共聚焦显微镜显示茴香醛在1×MIC的浓度下即可增加细菌细胞膜通透性破坏变异链球菌细胞膜的完整性;（4）茴香醛通过改变细菌细胞膜通透性发挥抑菌作用,通过改变变异链球菌的疏水性并下调基因表达发挥抗变异链球菌生物被膜活性。以上结果表明,茴香醛作为天然抗菌剂,具有进一步开发为抗龋齿药物的潜力。     

水杨酸诱导紫楠对炭疽病的抗性

  目的  探究水杨酸(SA)诱导紫楠Phoebe sheareri对炭疽病的抗性。  方法  以2年生紫楠为材料，用0、50、100、200、500 mg·L?1质量浓度SA对紫楠进行喷雾处理，以无菌水喷洒不接种为对照(ck)。喷雾后选择不同时间采集紫楠叶片，采用离体刺伤接种法测定对炭疽病病斑的抑制作用，并测定了紫楠叶片中可溶性蛋白质、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的变化。  结果  不同质量浓度SA处理的紫楠叶片均对炭疽病病斑有抑制作用，100 mg·L?1 SA处理对病斑抑制率达64.28%，在SA喷雾的同时接种炭疽病孢子悬浮液后，叶片的可溶性蛋白质、SOD、CAT和POD在1~7 d内升高，达到峰值时可溶性蛋白质为ck的2.57倍，SOD活性为ck的1.21倍，CAT活性为ck的2.04倍，POD活性为ck的1.46倍，7 d后呈下降趋势，15 d内各生理指标均显著高于ck。  结论  SA可诱导紫楠叶片可溶性蛋白质、SOD、CAT和POD升高，对炭疽病产生抗病性。图3参23     

酶解法对蒙古栎实壳提取物活性成分及抗氧化活性的影响

  目的  蒙古栎实壳富含多酚、黄酮等活性化合物,具有抗氧化和抑菌等功能。为了深度开发蒙古栎资源,获得抗氧化活性高且高效的制备方法,对不同方法提取的蒙古栎实壳提取物活性成分和抗氧化活性进行比较研究。  方法  采用分光光度法测定溶剂浸提法、高剪切法、超声波法和酶解法这4种方法提取物的总酚、总黄酮、总三萜和可溶性糖物质含量,采用傅里叶变换红外光谱分析4种提取方法对蒙古栎实壳提取物的官能团变化的影响。  结果  4种提取方法对蒙古栎实壳提取物的提取效果和抗氧化活性影响均存在显著性差异,其中酶解法对蒙古栎实壳中酚类化合物的提取效果最好,每100 g蒙古栎实壳的等量总酚含量高达（1.090 ± 0.570） g,FTIR显示酶解法提取的蒙古栎实壳提取物在3 401、1 039 cm?1 处的吸收峰强度最大,分别为酚类物质特征基团羟基O?H的伸缩振动和黄酮类物质特征基团C?O?C的伸缩振动。体外抗氧化试验结果表明酶解法提取的蒙古栎实壳提取物抗氧化作用最强,当提取物溶液的质量浓度在0.80 g/L时,·OH清除率高达98.55%,高于VC的清除率（82.03%）。相关性分析表明多酚类物质起主要抗氧化作用。  结论  对溶剂浸提法、高剪切法、超声波法和酶解法提取物活性成分和抗氧化能力进行比较,发现酶解法提取物的活性物质含量最高,抗氧化活性最高。因此,酶解法是从蒙古栎实壳中提取富含抗氧化活性物质的有效方法,且酶解法提取操作简便、成本低,可用于蒙古栎实壳活性物质的制备和天然抗氧化剂的开发。本研究结果为蒙古栎实壳提取物提取技术的选择及抗氧化剂的开发利用提供了理论依据。      

草酸青霉和棘孢木霉对青枯劳尔氏菌的生防效果

  目的  探究自主筛选获得的2株生防菌棘孢木霉Trichoderma asperellum QZ2与草酸青霉Penicillium oxalicum QZ8对青枯劳尔氏菌Ralstonia solanacearum(简称青枯菌)的生防效果。  方法  以青枯菌作为靶标菌,通过平板培养法、生长曲线法测定2株生防菌及其发酵液对青枯菌生长的抑制作用;通过土培试验、基于稀释涂布法测定生防菌在土壤中对青枯菌的抑制效果。  结果  平板对峙培养试验发现:棘孢木霉QZ2和草酸青霉QZ8对青枯菌有显著的抑制作用(P＜0.05),抑制率分别达80.9%和45.9%;棘孢木霉QZ2与草酸青霉QZ8生防菌高温灭菌发酵液对平板培养青枯菌,同样呈显著的抑制作用(P＜0.05),抑制率分别达33.3%和34.8%。无菌滤膜处理的未高温灭菌2株生防菌发酵液的青枯菌液培养结果表明:其D(600)显著小于未添加生防菌发酵液的对照D(600)(P＜0.05),且棘孢青霉QZ8抑制效果好于草酸木霉QZ2。土壤培养结果显示:2株生防菌处理的土壤中青枯菌的活菌数量显著低于未添加生防菌的对照(P＜0.05)。  结论  棘孢木霉QZ2和草酸青霉QZ8对青枯菌均有显著的抑制效果,可作为番茄Lycopersicon esculentum青枯病的潜在生防菌。图5表2参32     

含石蜡水基型有机木材保护复合制剂的性能研究

  目的  为满足不同木材败坏防治需要,拟制备出一种具有防腐、防霉、防虫和防水多种功能的水基型有机木材保护复合制剂。  方法  通过室内抑菌圈法筛选出杀菌谱互补的防腐药剂和防霉药剂,复配并筛选两者的最优复配比例;以高效氯氟氰菊酯作为防虫成分、液体石蜡作为防水成分,制备木材保护复合制剂。测试该制剂的乳化稳定性能、防水性能、室内耐腐、防霉、防白蚁等效果,评价该制剂的使用效果并确定在木材上的合适载药量。  结果  通过筛选有效成分,制得质量分数为0.20%苯醚甲环唑、0.20%碘丙炔醇丁基氨甲酸酯、0.02%高效氯氟氰菊酯和40.00%液体石蜡的木材保护复合制剂。该制剂兑水稀释250倍静置1 h未见分层、析油和沉淀;稀释5~20倍处理木材,当木材中液体石蜡含量为49.1 kg·m?3,防水效率达77.8 %;稀释20倍处理木材,木材中苯醚甲环唑和碘丙炔醇丁基氨甲酸酯的载药量超过71.1 g·m?3时,室内耐腐测试中质量损失率可低于1.0%,达到I级强耐腐等级;稀释5倍处理木材,木材中苯醚甲环唑和碘丙炔醇丁基氨甲酸酯单位面积含量均为0.165 g·m?2时,室内防霉测试中霉菌侵染值为0;稀释10倍处理木材,木材中高效氯氟氰菊酯载药量达14.7 g·m?3,白蚁蛀蚀完好值为9.2,质量损失率为2.6%。  结论  制备了一种可满足不同木材败坏防治需要的木材保护复合制剂,该制剂一剂多效、性能稳定,具有良好的防腐、防霉、防虫和防水效果。将该复合制剂稀释5~20倍使用,可满足大多数生物危害的防治需求。表7参21     

保水剂和生物表面活性剂配制屋顶绿化轻型基质的探究

  目的  以珍珠岩为基质骨料,保水剂(A)、生物表面活性剂(B)和缓释肥为添加剂,结合植物生长指标,筛选最优屋顶绿化专用基质。  方法  在施加30 g·kg?1缓释肥条件下,分析不同质量分数(0、0.5、1.0 g·kg?1)保水剂(处理号分别为A0、A0.5、A1.0)]和不同施用水平(0、100、200 mL·kg?1)质量分数为2%生物表面活性剂(处理号分别为B0、B100、B200)对珍珠岩理化性质改良效果。通过矩阵法选择2组高评分基质开展栽培试验,利用隶属函数分析栽培植物金叶莸Caryopteris clandonensis ‘Worcester Gold’和马蔺Iris lactea的生长指标,筛选最优配比基质。  结果  保水剂和生物表面活性剂对基质理化性质和植物生长指标影响显著(P＜0.05)。与对照(A0B0)相比,A1.0B200的容重显著降低17.11%,毛管孔隙度和田间持水量显著提高10.82%和55.55%,全氮、有效磷和速效钾质量分数分别显著提高14.78%、44.36%和25.28%;A1.0B200栽培的金叶莸和马蔺的株高、根长以及地上部和根部鲜质量均显著大于对照,隶属函数综合评价系数最高。  结论  保水剂和生物表面活性剂可以改善珍珠岩基质的水气比,提高基质的供肥和保肥能力;与A1.0B100相比,A1.0B200基质更优。图2表5参39     

薄壳山核桃叶面喷锌效果的评价

  目的  探明叶面喷锌肥对薄壳山核桃Carya illinoensis生长的影响，为果树施肥提供科学依据。  方法  以6年生薄壳山核桃‘波尼’‘Pawnee’为试材，设置乙二胺四乙酸锌钠(EDTA-Zn)、硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)、硝酸锌[Zn(NO₃)₂·6H₂O]等3种锌肥和50、100、150 mg·L?1锌等3个质量浓度水平，共10个处理组(以不喷锌为对照组)进行叶面喷施，分析生长指标(叶长、叶宽、叶面积、含水率、比叶重、树高、胸径)和叶片矿质营养元素(氮、磷、钾、钙、镁、锌、铁、锰、铜)的质量分数变化，并采用主成分分析和加权隶属函数相结合的方法对叶面喷锌效果进行评价。  结果  随喷锌质量浓度递增，薄壳山核桃叶片及树高、胸径指标均有一定程度增大。与对照相比，150 mg·L?1硝酸锌处理的各项形态生长指标增长显著(P＜0.05)，特别是叶长、叶宽、叶面积和比叶重，分别超出对照26%、37%、25%、17%。随喷锌质量浓度递增，叶片氮、钾、锌、锰质量分数均呈上升趋势；磷、铁质量分数不断下降；钙、镁质量分数先升高后下降。相关分析表明:叶片中锌质量分数与叶长、叶宽和氮、钾质量分数呈显著正相关(P＜0.05)，与叶面积和钙、锰质量分数呈极显著正相关(P＜0.01)。  结论  在一定范围内叶面喷锌肥能显著促进薄壳山核桃叶片生长(P＜0.05)，并促进叶片矿质营养元素的积累。因此，建议薄壳山核桃喷锌肥可选用150 mg·L?1硝酸锌或100 mg·L?1硫酸锌或100 mg·L?1乙二胺四乙酸锌钠。图2表4参30     

秀珍菇采后病原菌的鉴定及精油防治

  目的  分离鉴定秀珍菇Pleurotus geesteranus采后的主要致病菌,寻找有效防治真菌病害的植物精油抑菌方法,为秀珍菇采后的保鲜技术提供参考。  方法  以秀珍菇采后分离鉴定的主要病原真菌为防治对象,在常见的13种精油中筛选有效精油,分析精油对采后主要病原菌菌丝生长、孢子萌发、菌丝形态结构及其细胞膜脂过氧化和细胞内容物外泄程度的影响,以不使用精油为对照,研究防治作用机制。  结果  秀珍菇采后主要病原真菌为藤仓镰刀菌Fusarium fujiuroi。在13种备选精油中,石菖蒲Acorus tatarinois精油对藤仓镰刀菌具有良好的抑制效果。石菖蒲精油体积分数为1 000 μL·L?1时能够完全抑制藤仓镰刀菌的生长,且在此范围内体积分数越高,抑菌效果越好。石菖蒲精油能够提高藤仓镰刀菌细胞膜的通透性,当体积分数为1 000 μL·L?1的石菖蒲精油处理3 h后,藤仓镰刀菌相对电导率、丙二醛和细胞内容物泄漏量分别为对照组的2、5和3倍。扫描电镜和透射电镜观察结果表明:石菖蒲精油能改变藤仓镰刀菌菌丝形态并破坏其细胞结构。  结论  石菖蒲精油能够加剧藤仓镰刀菌菌丝细胞膜脂过氧化,破坏菌丝结构,进而加速细胞凋亡,从而抑制藤仓镰刀菌的生长繁殖。图9参26