纤维素高效降解真菌的筛选及其降解森林地表可燃物的效果

目的: 筛选纤维素的降解真菌,探究其对森林地表可燃物的分解效果,以期利用纤维素高效降解真菌促进降解森林地表可燃物,从而降低森林火灾风险。方法: 采集东北林业大学帽儿山实验林场的兴安落叶松、胡桃楸、水曲柳和云杉人工林内的可燃物,采用孟加拉红培养基进行真菌的分离培养,采用刚果红染色法,根据测定菌株的纤维素分解指数筛选高活性纤维素酶菌株,对其进行形态学及分子鉴定;以阔叶、针叶与针阔混交可燃物碎块为分解基质,接入高活性纤维素酶菌株菌液,恒温培养80天,定期取样测定综纤维素含量,分析纤维素分解过程并筛选出对森林地表可燃物中纤维素降解效果最好的菌株;结合扫描电镜超微结构观察结果进行验证。选取筛选出的纤维素高效降解真菌菌株,制取菌饼并接入麦芽浸粉培养基中,恒温振荡培养5天,得到的菌悬液作为单一菌剂,2菌种菌悬液等体积混合为混合菌剂,分低、中、高剂量喷洒到不同样地中装有胡桃楸、兴安落叶松以及胡桃楸-兴安落叶松混交可燃物的凋落物袋内,每月采集凋落物袋测定综纤维素质量分数,分析不同菌剂对可燃物中综纤维素降解效果。结果: 根据孟加拉红氯霉素培养基筛选出的15株真菌在CMC-Na培养基上产生的水解圈大小,筛选出8株高活性纤维素酶菌株,菌株B2（枝细枝孢）的纤维素分解指数最大;根据地表可燃物样品中的纤维素降解结果,菌株A4（紧密帚枝霉）对3种可燃物基质中综纤维素的降解能力最强,其次是菌株A2（肉色隔孢伏革菌）;根据扫描电镜观察结果,菌株A4的菌丝可以黏附在叶片表面并侵入叶片组织,通过分泌纤维素酶降解叶片中的综纤维素;不同剂量使可燃物基质综纤维素降解率由大到小呈现大剂量、中剂量、小剂量的规律,且施加菌剂的3种基质综纤维素降解率均高于对照;施加菌剂的3种可燃物基质综纤维素降解率由大到小均表现为：菌剂C（混合菌剂）>菌剂B（菌株A4）>菌剂A（菌株A2）。结论: 菌株A4为室内降解试验筛选出的高效纤维素降解真菌,在野外对地表可燃物中综纤维素也表现出较强降解能力,且与菌株A2构建的混合菌剂对可燃物中综纤维素降解效果更佳,可在后续研究中摸索其最佳产酶条件,以实现林区地表可燃物更大程度上的降解。     

真菌降解木质素的研究现状

在介绍木质素结构的基础上，从降解木质素的菌种及主要酶，产酶的条件，分析了真菌降解木质素的研究现状，介绍了真菌降解木质素及其酶的应用，并提出了存在的问题及发展方向。     

真菌降解木质素的研究现状

在介绍木质素结构的基础上 ,从降解木质素的菌种及主要酶、产酶的条件 ,分析了真菌降解木质素的研究现状 ,介绍了真菌降解木质素及其酶的应用 ,并提出了存在的问题及发展方向     

基于防火的森林地表可燃物制备植物煤产业化前景分析

在确定了可用于制备植物煤的地表可燃物范围的基础上,以我国人工林面积最大的杉木人工林为例,调查测定了其地表可燃物负荷量和生物质潜能,并测算了地表可燃物制备植物煤的产出量,分析了其产业化的前景。结果表明,利用森林地表可燃物制备植物煤是变废为宝,一举多得的森林防火良策。     

园林废弃物木质素降解真菌的筛选、鉴别及其能力研究

目的

为获得能够高效降解园林废弃物的真菌并研究其降解能力,从经过堆肥处理的园林废弃物中分离和筛选出1株木质素降解能力较强的真菌。

方法

经过形态分析、ITS分子序列分析,构建系统发育树,鉴定出该株木质素降解真菌种属,并利用该菌株进行固态发酵实验,研究其在固态发酵过程中漆酶、锰过氧化物酶的酶活力变化及其对不同园林废弃物中木质素的降解能力。

结果

从经过堆肥处理的园林废弃物中共挑选出真菌18株,筛选出1株高效的木质素降解真菌,编号为菌株No.11,经鉴定该菌株为构巢曲霉（Aspergillus nidulans（Eidam）G.Winter）。以冬青卫矛叶、冬青卫矛枝、圆柏叶、圆柏枝、连翘枝叶为底物的模拟固态发酵的漆酶酶活力峰值分别为388.7、326.3、461.4、342.7、588.5 U·L^-1,锰过氧化物酶酶活力峰值分别为138.3、121.1、104.6、128.6、73.3 U·L^-1。添加菌株No.11使冬青卫矛叶、冬青卫矛枝、圆柏叶、圆柏枝、连翘枝叶40 d后木质素降解率分别提高了20.40%、22.44%、29.90%、25.28%、15.77%。

结论

筛选出的构巢曲霉对北京地区常见园林废弃物冬青卫矛、圆柏和连翘枝叶中的木质素具有较好的降解能力,在降解园林废弃物方面可能更具有优势。

     

几种真菌产木质素降解酶的比较研究

通过PDA-Bavendamm平板显色反应、PDA-RB亮蓝显色反应、变色圈试验,获得选择性降解稻草木质素的高酶活菌株:糙皮侧耳、彩绒革盖菌和粗毛栓菌。液态产酶活性试验结果表明,粗毛栓菌是供试菌株中Lac、Mnp、Hcel的高产菌株。粗毛栓菌出现2次产Lac酶高峰,分别为第6天和12天,12天产Lac酶达894U/L;产Mnp酶高峰出现在第6天,达185 U/L;在18天时出现产Hcel酶高峰,产酶达62.7U/L。     

森林地表死可燃物含水率预测模型研究进展

林火是影响森林生态系统的重要因子之一,林火蔓延和发展深受森林可燃物含水率的影响,尤其是林火的发生直接受地表死可燃物含水率的影响。因此,准确预测森林地表死可燃物含水率是预报森林火险和火行为的关键,加强森林死可燃物含水率预测模型研究尤为重要。从森林可燃物含水率的研究方法、研究模型及模型精度3方面综述研究现状,并对比评价现有模型。针对目前研究的诸多问题,提出5点展望：1）加强研究重点火险区野外含水率动态。利用已有的森林火险因子采集站和森林火险监测站获取不同环境因子和可燃物含水率及气象因子监测数据,构建重点火险区基于气象参数的森林可燃物含水率预测模型。2）加强森林可燃物的基础数据监测和收集。这可为全面构建森林火险等级系统奠定坚实的数据基础,同时还应建立精准的森林可燃物类型划分体系。3）加强研究可燃物含水率的空间异质性。应考虑不同影响因子下可燃物含水率动态,特别是了解小尺度内森林可燃物含水率的空间异质性,才能更准确进行林火预测预报。4）结合应用增强回归树（BRT）方法来提高模型精度。在可燃物含水率模型精度影响因子的研究中,运用BRT方法多次随机抽取一定量的数据,量化分析不同因子对模型精度的影响程度。5）结合GIS进行大尺度火险预警研究。综合应用RS和GIS技术,建立可燃物含水率的遥感反演模型,在准确模拟森林可燃物含水率空间分布的基础上,建立基于可燃物含水率的不同火险等级的预测模型。     

低强度火对人工中龄林红松地表可燃物的影响

一、试验地的基本情况勃利县属长白山山系完达支脉,坡短而陡,海拔300～600m。山地暗棕壤,土壤深度15cm,年平均气温3℃,最高温度33.7℃,最低温度--37 oc,无霜期125天,_年平均降水量600～700ram。红松阔叶林是该山区的顶极群落,但1952年因遭受横贯黑龙江省东西特大森林火灾的波及,有些地段:t壤裸露,出现原生演替,由于及时进行人工更新造林,目前成了我国最有名的“林、勃、桦”人工林基地之一。试验地就选择在该县通天一林场南丰场,林地位     

杉木、马尾松人工林地表可燃物利用潜力分析

对杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)人工纯林及其混交林4m以下树冠上的枝叶、灌木层、草本植物层和枯枝落叶层的负荷量和生物质能进行了调查测定,计算了其林分地表可燃物每公顷可利用的生物质能的产出量,并估算了我国现有杉木、马尾松人工林地表可燃物可利用生物质能的潜力.结果表明,全国现有杉木、马尾松林可利用地表可燃物的生物质潜能高达1 057.31万～1 211.54万t标准煤,产业化前景非常广阔.同时,作为用材林营造的杉木、马尾松人工林,自进入中龄林之前至成熟林阶段,每隔3 a可以重复利用一次,每公顷地表可燃物累计产出生物质能702.64-805.13 kg标准煤.从森林培育和森林防火的角度看,可以把马尾松林作为能源林进行经营,并通过地表可燃物的定期利用来降低森林火险,提高全林分的抗火性.     

减少森林可燃物的措施

实现森林可燃物可持续管理是预防森林火灾的重点.应充分利用当地的自然地理环境、森林资源条件和社会经济发展状况,采用计划烧除、营造防火林带等措施达到减少可燃物、控制和降低森林火灾的目的.     

白腐菌在木质纤维素降解中的应用进展

木质素由于具有各种生物学稳定的复杂键型而不易被微生物降解,进而阻碍了纤维素的降解利用,而纤维素是重要的能源性物质,同时又是纸浆的主要成分,因此有效利用木质纤维素的关键是木质素的去除。本文总结白腐菌在生物制浆、乙醇制备的预处理、堆肥和饲料的制备方面的应用,概括提高白腐菌利用效率的方法,并对使用白腐菌处理木质纤维素材料进行展望。     

偏肿革裥菌在木质环境下转录组构建与相关基因表达分析

[目的]对白腐菌偏肿革裥菌在木质和非木质环境下的转录组进行测序,为白腐菌降解木材的机制研究提供支持。[方法]采用高通量测序技术对木屑和非木屑处理条件下的菌丝样本进行转录组测序。利用eggNOG、GO、KEGG等数据库对转录本进行注释和比较分析,预测和筛选出偏肿革裥菌与木材降解有关的基因。应用荧光定量PCR （qPCR）检测mnp2等11个与木质素降解相关的差异基因在木屑处理5天条件下的表达量,结合转录组数据对这些基因的表达量变化趋势进行分析。[结果]偏肿革裥菌转录组测序共得到38.9 Gb Clean Data,各样品Clean Data平均达到6.49 Gb,各样品的Reads与参考基因组的比对效率在71.23%~74.25%之间。使用edgeR软件进行差异表达分析,得到差异表达基因898个,其中上调351个、下调547个。差异基因被注释到GO数据库的有251个,注释到KEGG数据库的有223个,注释到eggNOG数据库的有704个。eggNOG分析表明,差异基因表达多聚集在能量产生和转换、转录后修饰、蛋白质代谢、伴侣关系、次生代谢物的生物合成、碳水化合物的运输和分解代谢等功能分类下。GO分析表明,显著性富集与频率较高的生物过程是丙酮酸代谢过程、类异戊二烯生物合成过程、天冬氨酸家族氨基酸代谢过程和木质素分解过程。在KEGG通路分析中,差异基因分布到86个不同的生物途径,差异基因显著富集的代谢通路主要为：碳代谢、柠檬酸循环、芳香化合物降解、乙醛酸代谢。qPCR结果表明在木屑处理条件下基因mnp2、mnp3、lip9、lip2、laccase1和nadp的表达量明显上调; mnp10 s、mrp、cyp450-1、GroES1和GroES2的表达量明显下调,qPCR与转录组测序结果在表达量差异倍数上存在较小偏差,但整体趋势一致,可以证明转录组测序结果是正确可靠的。[结论]偏肿革裥菌降解木材与碳代谢、芳香化合物降解等通路密切相关;与木质素分解等生物过程密切相关。根据基因功能注释的结果得到11个与白腐菌降解木质素相关的重要差异表达基因。     

3种白腐菌木质素降解酶的比较

对3种白腐菌——黄孢原毛平革菌、变色栓菌和木质层孔菌在恒温振荡培养条件下产漆酶、锰过氧化物酶的情况进行比较研究,同时还对此3种菌在培养过程中还原糖的变化作了研究.结果表明:3种白腐菌中变色栓菌产漆酶相对最高,其漆酶酶活最高达到136.5 U/L,产酶最高时间为第8天;而木质层孔菌产锰过氧化物酶相对最高,其最高酶活达到880.2 U/L,产酶最高时间为第8天;同时在培养过程中还原糖含量随培养时间的延长而逐渐降低.     

不同腐烂程度毛竹蔸微生物变化规律

研究不同腐烂程度毛竹蔸中的微生物菌群,结果发现细菌对数值最低为5.477,最高为7.380;真菌对数值最低为5.301,最高为6.903;放线菌对数值最低为5.740,最高为7.000;纤维素降解菌对数值最低为4.301,最高为6.477;木质素降解菌最低为4.415,最高为6.799。毛竹蔸腐烂过程中,前期各菌增长较快;中期细菌、真菌、放线菌对数值不断变化;后期菌对数值都较高;各菌之间存在着一定的协助和竞争。了解竹林砍伐前期的竹蔸腐烂规律,可为砍伐后的竹蔸降解提供参考,同时为竹蔸微生物在种级单位上的分离提供依据。     

人工林物种多样性与害虫的控制

根据国内外的最新研究成果,从人工林害虫可持续控制的需求出发,对利用物种多样性与系统稳定性控制虫害的可能性、人工林物种多样性与害虫控制的关系及其内在作用机制、天然林与人工林在抑制虫害能力上的差别进行综述,分析人工林植物物种多样性与昆虫物种多样性对害虫控制的影响,认为植物物种多样性主要从植食性昆虫搜寻寄主植物,植物营养的差异对植食性昆虫取食和发育的影响,及种类组成不同的植物群落中植食性昆虫天敌数量的变化3个方面影响害虫的发生;要通过调节植物群落中昆虫物种的多样性影响目标害虫的种群数量,既要维护其天敌类群的稳定,也要使与害虫处于同一营养层次的其他植食性昆虫有足够的多样性,甚至也要保护和利用中性、中位及顶位昆虫。对人工林害虫的控制,可借鉴天然林自控虫害的原理,采用生态育林、封山育林及生物技术措施,逐步调整林分的结构,提高其物种多样性,增强林分自身的抗虫能力。     

森林经营的历史性转变——从砍伐天然林为主到砍伐人工林为主

本文从天然林的主要特点、功能和作用出发,论述了保护天然林资源的重要性,以及从砍伐天然林为主到砍伐人工林为主的这一转变的历和现实的必然性。     

次生林和桉树人工林林下植物多样性对比分析

通过对华南地区阔叶次生林和桉树人工林的林下植物多样性进行调查对比分析,发现次生林林下植物123种,分属52科;桉树人工林林下植物102种,分属49科,两者数量上相差不大,相同的有64种。2个生境物种构成不同,次生林的丰富度指数、均匀度指数、多样性指数均略高于桉树人工林,方差分析显示两者各样方林下植物分布差异显著。2种生境中重要值前10的物种只有3个相同,两者林下植物重要值都集中在前10个物种中,均约占一半。总体上桉树人工林林下植物多样性与次生林的相近。     

木腐菌木质素分解酶活力的初步研究

本文对８种木腐菌，１３株菌株的木质素分解酶活力进行了初步研究，结果表明：１３株木腐菌菌株都具有程度不同的木质素分解酶活力，其中白腐菌的木质素分解酶活力高于褐腐菌，酶活力增长速度较快，高酶活力维持时间长。这些结果对于木材防腐研究及白腐菌综合利用的研究具有一定的参考价值。