木质纤维素生物降解机理及其降解菌筛选方法研究进展

生物降解木质纤维素机理的研究日益受到关注,并且降解酶机制进行作用的报道很多,然而,木质纤维素天然结构复杂,其生物降解过程则是一个复杂的酶学过程,需要多种酶的协同作用来完成。经过多年的研究,各国研究工作者提出木质纤维素降解菌的筛选方法,国内外的科研工作者们探索出了多种木质纤维素降解菌的筛选方法和筛选培养基,为木质纤维素降解菌的筛选提供了捷径,加快了木质纤维素降解菌筛选工作的步伐。从生物降解机理和降解菌筛选方法等方面,综述了木质纤维素生物降解研究进展,提出了有待拓宽和深化研究的内容。     

微生物降解纤维素的研究概况

纤维素的资源化利用是当前研究的热点。文章阐述了纤维素酶对纤维素降解机制的研究进展,高效纤维素降解菌的选育及其混合菌群构建的研究概况。作者认为弄清纤维素酶的作用机制,从而用于指导筛选培育高效降解木质纤维素的菌种以及建立高效木质纤维素生物降解体系仍是今后一段时间研究工作的重点。     

耐高温木质纤维素降解菌株的分离筛选、鉴定及降解工艺的研究

本研究旨在筛选出在高温条件下具有较强木质纤维素降解酶活性的细菌菌株,探究其降解秸秆木质纤维素的特性。从太白山林区温泉采集土壤样品并在高温条件下进行富集培养,利用脱色圈试验和比色法筛选出目标菌株,通过形态观察和16S rDNA序列分析鉴定菌株种类。对高温富集初筛所得菌株的纤维素酶、漆酶、木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶活性进行测定。菌株X-08的纤维素酶活为0.02872 U/mL,菌株M-17的MnP、LiP和Lac酶活分别为51 U/mL、672 U/mL和192 U/mL。鉴定出菌株X-08为Anoxybacillus rupiensis,M-17为Geobacillus thermocatenulatus。采用双菌降解玉米秸秆,20天后木质素和纤维素的降解率分别达到24.51%和20.47%。研究结果为农业废弃物生物降解提供了新的细菌菌种资源,并为秸秆中木质纤维素的降解处理方法提供了新的思路。     

木质纤维素类原料预处理工艺的研究

木质纤维素的结构特点是不易降解。通过预处理手段(酸处理、碱处理、爆破处理、湿式氧化、超临界CO2处理等),可使纤维素转化为乙醇的效率大大提高。综述了国内外对木质纤维素可再生生物质资源预处理的研究进展,并对木质纤维素可再生生物质的预处理技术和应用前景进行了展望。     

氯化胆碱类低共熔溶剂对木质纤维素分离及其利用的研究进展

为了去除木质纤维素固有复杂抗性结构，实现木质纤维素原料的高效利用，研究人员不断开发新的木质纤维素预处理技术。低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DESs)作为一种绿色溶剂，具有成本低、制备简单、热稳定性好、可设计性等优势，在促进木质纤维素原料预处理、原料酶解转化方面有着较好的应用潜力，得到了研究者们的广泛关注和认可。本研究在查阅国内外研究现状和研究成果的相关报道基础上，综述了氯化胆碱DESs的合成及性质，预处理木质纤维素的作用机理，对木质纤维素酶解效果及转化为生物乙醇的相关研究，指出不同氢键供体、不同的预处理条件对原料的木质素去除率及葡萄糖产量有很大影响，认为DESs预处理木质纤维素极大提高了后续纤维素酶解过程的糖化率，并对DESs预处理机理、循环使用、工艺参数优化方面提出了展望。     

低温秸秆降解菌的研究进展

秸秆原位还田是提高秸秆的综合利用率、培肥改土、提高土壤肥力的有效方法之一,已经成为持续农业和生态农业的重要内容,具有十分重要的作用。但是秸秆进入土壤之后,腐解缓慢,很难得到广泛的推广,因此通过开发秸秆降解菌加快秸秆纤维素的降解速度提高秸秆腐解效率成为秸秆还田技术的关键。本文对低温微生物、低温秸秆降解菌、以及施加菌剂对土壤养分、土壤酶活及微生物多样性的影响的研究现状进行了概述。     

高效纤维素降解菌短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）T-7的筛选、鉴定及降解能力的研究

为了得到一株具有降解纤维素性能的产芽孢菌株,采用加热富集芽孢菌及刚果红脱色圈的初筛方法,从菜地土壤、动物粪便、青贮饲料等样品中分离筛选出41株能够降解纤维素的产芽孢细菌。对初筛菌株发酵培养,测定发酵液透明圈直径及纤维素酶活力,菌株T-7具有显著的降解能力,纤维素酶活力达1678.89U/mL。通过形态观察鉴定、生理生化实验和16SrDNA序列分析对其进行种属鉴定,鉴定T-7菌株为短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）。研究了供试菌株T-7的降解工艺,获得了菌株发挥最大降解特性所需的最佳培养条件。结果表明,将菌株T-7以10亿活菌/1Kg的接种量接入玉米秸秆,并且添加辅助碳氮源2%蔗糖+2%尿素时,在发酵8天后对秸秆中纤维素的降解率达40.34%。研究结果为纤维素的生物降解发掘了新的菌种资源,并为秸秆的大规模降解利用奠定了基础。     

两种普鲁兰类酵母菌株Aureobasidium pullulans对三种核果类褐腐病菌Monilinia laxa,Monilinia fructicola和Monilinia fructigena的生物控制作用

本试验研究了从"Redhaven"桃果肉中分离得到的两种拮抗酵母菌株L1和L8对三种核果类褐腐病原菌(Monilinia laxa,Monilinia fructicola及Monilinia fructigena)的离体和活体拮抗效果。这两种拮抗菌株是经初步验证能够减轻桃和油桃的褐腐病症状后筛选出的,并最终通过分子生物学及形态学手段鉴定为Aureobasidium pullulans(出芽短梗霉菌)。通过活体接种三种褐腐病菌的试验研究发现,两种拮抗菌的高压灭菌悬液及无菌过滤液对果实褐腐病的发生均无抑制作用,而含有L1和L8菌株的菌悬液可完全抑制M.laxa和M.fructicola引起的褐腐病的发生,并使M.fructigena引起的褐腐病发病率分别降低70%和90%。在另一项试验中,将油桃用两种拮抗菌液处理后接种三种褐腐病菌,然后将其在0℃下贮藏21 d,再在20℃下放置7 d。结果表明,低温抑制了褐腐病的发生,处理和对照果实均无褐腐病的症状。但在20℃下放置7 d后,对照果实的褐腐病发病率均超过了45%,而LI和L8处理分别可以将接种M.fructigena病原菌果实褐腐病的发病率降低89.8%和91.2%,说明两种拮抗菌的处理可完全抑制接种M.laxa和M.fructicola引起的果实褐腐病的发生。两种拮抗酵母菌株的最佳抑菌浓度为108CFU.mL-1,L1在107CFU.mL-1浓度时也具有较好的抑菌效果。L8菌株在107CFU.mL-1浓度时对由M.fructigena和M.fructicola引起的果实褐腐病无抑制活性,处理与对照果实无差异。而对于接种了M.laxa的油桃果实,与对照相比,107CFU.mL-1浓度的L8菌株却可显著降低褐腐病的发病率。尽管在0℃和20℃下贮藏的油桃果实伤口处的L1和L8菌的数量增长较慢,但已经足够控制果实褐腐病的发生。综上所述,本项研究确定了可作为开发采后生物杀菌剂活性成分的两种A.pullulans拮抗菌株,并用于抑制引起核果类作物采后严重经济损失的三种Monilinia真菌。     

玉米芯降解复合菌剂的构建及其发酵效果初探

旨在构建复合菌剂以降解玉米芯,使生物质能源得到更好的利用,并且减少环境污染。本实验以牛粪及牛粪玉米芯发酵料为试材,用刚果红染色法和滤纸酶活法(FPA)筛选纤维素降解菌,并进行菌株鉴定;将所得到的菌株通过划线法进行拮抗实验;最后将菌株复配接种到玉米芯研究其发酵效果。结果表明：在牛粪及牛粪玉米芯发酵料中获得的菌株BC-2W、BC-2Y、BC-7W、BC-7Y、BC-12Y、BC-15W、BC-15Y、B1-2、B1-11、B2-7、B2-8和B2-9 FPA酶活均在9.0 U/mL以上,接种复合菌剂的玉米芯纤维素降解率达到(55.63±2.21)%,高于接种牛粪的玉米芯纤维素降解率。红外光谱、X衍射分析和扫描电镜观察显示,接种复合菌剂的玉米芯木质纤维素降解程度均高于接种牛粪组。复合菌剂可有效降解玉米芯,在纤维素降解方面具有较大的应用潜力,可用于玉米芯的生物资源利用。     

菌丝生长速率法筛选纤维素降解菌的研究

为了提供一种快速筛选高效纤维素降解菌的方法,并应用此方法筛选纤维素降解菌,为纤维素资源的综合开发利用奠定基础。提出了一种高效纤维素降解菌快速筛选的方法——菌丝生长速率法;从土壤中分离纯化得到31个纤维素降解菌菌株,并应用菌丝生长速率法,从中初步筛选出4个纤维素降解活性较强的菌株;进一步复筛结果表明,这4个菌株在培养12 h、24 h、36 h、48 h都表现出了较强的纤维素降解活性,且活性稳定,尤其是1号菌株,12 h纤维素降解速率达到(2.62±0.06) cm,24 h纤维素降解速率达到(5.93±0.04) cm,36 h纤维素降解速率达到(7.93±0.04) cm,48 h菌丝已经长满整个培养皿,远远高于其他菌株。     

强启动真菌在牧草降解减容过程中的应用

为了加速牧草降解减容过程,选择了包括强启动真菌在内的3株具有较好降解牧草能力的真菌白腐菌、里氏木霉和强启动菌株QD-1作为外接真菌进行了牧草降解减容的研究。采用正交实验设计的方法对未灭菌牧草基质的降解减容条件进行了优化。结果表明最优的牧草降解减容条件为白腐菌接种量5%,里氏木霉接种量5%,强启动菌株QD-1接种量5%,尿素施用量1.6 g/kg,牧草基质含水量控制在60%。最优条件下发酵30天牧草的降解率达到45.6%。菌株QD-1经18SrDNA-26SrDNA ITS序列分析,鉴定为Pterula sp.。强启动菌株QD-1在牧草降解减容过程中不易受牧草中固有微生物的影响,在牧草基质中能迅速生长成为优势菌株,有利于实现降解减容过程的可控与标准化操作。该研究为外接真菌强化牧草降解减容的推广应用提供了一定的理论基础,同时也为农业生产过程中秸秆的处理提供了参考。     

棉隆与生物有机肥协同防治芹菜根腐病及其对根际土壤微生物数量的影响

本研究测定土壤消毒剂棉隆熏蒸与生物有机肥协同处理芹菜根腐病高发的芹菜地后,对芹菜根腐病的防治效果及根际土壤微生物变化的影响。结果表明,未经过土壤处理的芹菜地栽培60d后,芹菜根腐病发病率为29.03%,经过棉隆和生物菌肥协同处理后,对芹菜根腐病防效高达95.14%。土壤处理后不同时间采样测定发现土壤真菌、细菌的种类和数量显著低于未处理土壤,随着定植时间的延长土壤微生物得到复壮,微生物群落数量和未处理土壤相近。因此,说明棉隆对芹菜根腐病具有显著的防治效果,与生物有机肥协同应用,可以维持土壤微生物结构,对土传病害的可持续控制具有重要的意义。     

大蒜根腐病根际土壤真菌群落结构及多样性分析

研究旨在解析根腐病发生时大蒜根际土壤真菌群落结构,明确大蒜根腐病与根际土壤真菌群落多样性变化的关系,探明根腐病发生的微生态机制,为病害的防控提供理论基础。以新疆连续3年的大蒜根腐病发病田的根际土壤为研究对象,采用高通量测序方法对大蒜根际土壤总DNA的真菌ITS区序列进行大规模测序分析。结果表明,与健康对照相比,在门的水平上,子囊菌门和接合菌门真菌是大蒜根腐病根际土壤的优势真菌类群,其中高水平的子囊菌门菌群与病害发生有着密切的关系。在属的水平上,注释获得137个属,其中19个属与大蒜根腐病有较大的相关性。镰刀菌属真菌数量在病土中高于健康对照。随着连作年限的延续,根腐病的发生愈发严重,土壤中真菌群落的Shannon指数、Simpson指数、真菌属的数量逐年降低,大蒜根腐病的发生与植株根际真菌群落组成及多样性密切相关,土壤真菌类群的平衡和多样性改变是根腐病发生的一大诱因。     

鹿蹄草等中草药对香白杏采后褐腐病抑制效果的研究

在离体和活体条件下,对鹿蹄草、厚朴等中草药单剂以及鹿蹄草为主的各种中草药复配组合对香白杏采后褐腐病菌的抑制效果进行研究.结果表明,11号(鹿蹄草 厚朴 大黄)复配组合在离体试验中抑菌效果最佳,10 mg/mL浓度的抑制率达89.77%;该组合的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)分别为1.25 mg/mL,2.5 mg/mL.活体抑菌测定结果表明,11号复配组合对香白杏褐腐病菌有不同程度的延缓侵染与抑制作用,但不能完全防治;0.10 mg/mL扑海因与11号组合20 mg/mL(4级浓度)能完全抑制香白杏褐腐病菌的发生与蔓延.     

抗营养阻遏产酶白腐菌pc5305对萘酚绿-B染料的脱色效果

利用白腐菌处理染料废水,可通过其分泌的特殊降解酶系达到良好的脱色效果。本文以300mg/L的萘酚绿-B染料为处理对象,首先从四种不同白腐菌中筛选出对萘酚绿-B具最佳脱色作用的pc5305,并对pc5305脱色萘酚绿-B的条件进行了优化。结果显示,白腐菌静置培养4d后用于染料脱色效果最好。实验结果还显示,在染料溶液初始pH4.4、处理过程振荡且接种量大于2.0×107个孢子/L条件下,pc5305可在8h内使浓度高达300mg/L的萘酚绿-B脱色90%以上。     

接种摩西柄囊霉对连作大豆苗期根腐病病原真菌多样性的影响

通过对不同连作年限的3个大豆品种接种F.mosseas,分析大豆根腐病高发期苗期根系致病真菌的多样性,旨在证明接种F.mosseas能否抑制根腐病病原真菌对大豆根系的侵染,减轻大豆根腐病的发生。采用PCR-DGGE技术分析不同连作年限大豆苗期根系根腐病病原真菌的多样性变化,同时对DGGE图谱进行丰度、优势度、多样性分析。结果表明：接种F.mosseas对大豆根系根腐病病原真菌的多样性具有显著的影响,多样性批数明显下降,说明接种F.mosseas对连作大豆根腐病致病真菌的生长具有抑制作用。因此,为采用AM菌剂预防连作大豆根腐病的发生进行了有益的探索,对解决连作大豆根腐病发生具有重要的实践意义。     

Continuous microwave treatment to control postharvest brown rot in stone fruit

Monilinia spp. are the most important causes of brown rot in stone fruit and no chemical fungicides are allowed in the European Union to be applied to stone fruit after harvest. From preliminary studies, microwave (MW) treatments at 17.5 kW for 50 s and 10 kW for 95 s were selected as effective conditions to control brown rot. Both treatments were investigated to control Monilinia fructicola in fruit with different weights and maturity levels and in naturally infected fruit. Fruit weight only had a significant effect on microwave efficacy in ‘Placido’ peaches treated by MW at 10 kW for 95 s in which better brown rot control was observed in small than large fruit. Maturity level did not have a significant effect on efficacy of MW treatments in any of the varieties evaluated. When both MW treatments were studied in naturally infected peaches and nectarines, brown rot incidence was significantly reduced to less than 14% compared with untreated fruit where brown rot incidence was higher than 45%. The effect of both treatments on fruit quality was also evaluated. Fruit firmness was not negatively affected in the varieties tested and even a delay of fruit softening was observed. However, internal damage around the stone was observed, especially in the smallest fruit in which high temperature is achieved at the end of both MW treatments.     

芦笋重要真菌病害研究进展

芦笋是重要的功能型蔬菜,芦笋真菌病害是威胁其生产的主要瓶颈之一,主要包括茎枯病、根腐病、枯萎病、褐斑病等。其中茎枯病是危害芦笋生产的世界性病害,特别是在中国,已成为生产中的突出问题。笔者简述了茎枯病等芦笋重要真菌病害在病原菌生物学特性、致病性、芦笋品种抗病性及病害关键防控技术等方面的研究进展,并展望了其发展趋势,认为今后应加强病原菌的致病和芦笋的抗病分子机制研究,为开展芦笋抗茎枯病分子育种提供基础。     

杧果蒂腐病菌潜伏侵染研究

对广西大学杧果园的两个杧果品种果树及果实不同时期带菌情况的调查结果表明,开花期之前一个月就有蒂腐病菌潜伏在春梢上。从各时期组织中至少分离到10种引起杧果果实腐烂的真菌,其中Dothiorella dominicana Pet.et Cif.、 Botryodiplodia theobromae Pat.、Diplodina sp.为主要病原菌,Pestalotiopsis mangiferae (P.Henn.) Sutton.、Phomopsis mangiferae Ahmad 为次要病原菌,其它真菌只在一定情况下引起蒂腐病症状。D. dominicana.、B. theobromae和 P. mangiferae于开花期之前一个月潜伏侵染枝条,Diplodina sp.从幼果期侵入并潜伏至贮藏期发病,P. mangiferae从青熟果期开始潜伏侵染。