具有生防功效的玉米秸秆降解复合菌系的构建

【目的】构建具有生防功效的玉米秸秆降解复合菌系,以提高玉米秸秆的降解率,并有效防治植物病害。【方法】通过对可产芽孢的11株纤维素降解菌（X₁～X₁₁）、17株半纤维素降解菌（B₁～B₁₇）、19株木质素降解菌（M₁～M₁₉）及1株生防菌（L）间亲和性的测定,构建复合菌系。测定复合菌系对玉米秸秆的降解能力,筛选出最优的复合菌系;通过16S rDNA序列分析,对组成最优复合菌系的菌株进行鉴定。以小麦种子发芽指数（GI）为指标,利用模拟堆肥试验研究最优复合菌系对玉米秸秆腐熟进程的影响;通过田间试验,研究最优复合菌系对番茄生长、产量的影响,并探讨其对番茄灰霉病的防治效果。【结果】通过亲和性试验初步构建了Z1(LM₅X₄B₂)、Z2(LM₃X₇B₅)、Z3(LM₃X₁₀B₂)和Z4(LM₅X₁₀B₁₂)4个复合菌系,其中复合菌系Z1综合效果最好,其对玉米秸秆的降解率最高（45.9%）。喷施复合菌系Z1的发酵液可加快玉米秸秆腐熟进度,堆肥第25天时GI值超过85%,玉米秸秆完全腐熟,腐熟进程较喷施清水的对照提前了4 d。秸秆还田时喷施Z1发酵液,可促进番茄生长,提高番茄产量,并且对番茄灰霉病具有一定的防治效果（防治效果为27.92%）。经16S rDNA测序,鉴定组成复合菌系的L为类芽孢杆菌、X₄为枯草芽孢杆菌、M₅和B₂为解淀粉芽孢杆菌。【结论】构建的复合菌系Z1具有生防和降解秸秆的双重功效,且使用成本低、操作简单,具有潜在的应用价值。     

玉米秸秆低温降解复合菌系的筛选

【目的】为加快北方高寒地区玉米秸秆降解速度,筛选低温条件下具有良好降解玉米秸秆的复合菌系。【方法】以富含纤维素的腐烂物为菌源,通过滤纸崩解初筛、酶活和秸秆降解率为指标复筛进行玉米秸秆降解菌系的筛选,并对其成分进行分析。【结果】从腐烂的树叶和高原锯末中筛选到两组玉米秸秆降解复合菌系1号和8号。1号和8号复合菌系在玉米秸秆培养基中,15℃培养15 d,玉米秸秆分解率分别达到30.21%和32.21%;1号复合菌系包含木霉和多种细菌,8号复合菌系含青霉和多种细菌;两组复合菌系优势细菌均为梭菌属和芽孢杆菌属菌种。【结论】筛选到的菌系在低温（15℃）实验室条件下能降解玉米秸秆,菌系主要组成是木霉、青霉、梭菌属（Clostridium sp.）、芽孢杆菌属（Bacillus sp.）和草螺菌属（Herbaspirillum sp.）的细菌。     

不同品种玉米秸秆体外发酵及养分瘤胃原位降解特性研究

【目的】探究5个玉米品种完熟期秸秆体外发酵及营养成分瘤胃原位降解特性,为其在草食畜中的利用提供营养技术参数。【方法】选用普通玉米（科湘玉11号,CM）、高油玉米（高油115,HOM）、糯玉米（科湘糯玉1号,WM）、饲用玉米（沪青1号,FM）和甜玉米（科湘甜玉1号,SM）等5个玉米品种为试验材料,于抽穗后第50天（完熟期）采集秸秆样品,利用体外产气试验及瘤胃原位降解试验测定其体外发酵特性及干物质（DM）、粗蛋白（CP）和中性洗涤纤维（NDF）降解率,研究其瘤胃降解动力学参数变化规律。【结果】饲用玉米的产气速度（k）显著高于糯玉米和普通玉米（P＜0.05）;初始发酵速率(FRD₀) 显著高于糯玉米（P＜0.05）,极显著高于普通玉米（P＜0.01）。甜玉米的体外干物质消化率（DMD）显著高于糯玉米、普通玉米和高油玉米（P＜0.05）。普通玉米秸秆发酵液中氨态氮浓度极显著高于其他4种玉米（P＜0.01）。高油玉米秸秆体外发酵液中总挥发性脂肪酸（TVFA）浓度极显著高于除普通玉米外的其他3种玉米（P＜0.01）,而普通玉米则显著高于糯玉米和甜玉米（P＜0.05）。甜玉米秸秆发酵液乙酸及高油玉米秸秆异丁酸物质的量比例显著高于饲用玉米;饲用玉米秸秆丁酸物质的量比例极显著高于其他4种秸秆。饲用玉米、高油玉米秸秆的干物质有效降解率均显著高于甜玉米（P＜0.05）;饲用玉米秸秆粗蛋白的有效降解率显著高于其他3个品种（P＜0.001）,普通玉米秸秆粗蛋白的有效降解率极显著高于糯玉米和高油玉米;饲用玉米和高油玉米秸秆中性洗涤纤维有效降解率分别显著和极显著高于甜玉米。【结论】不同玉米品种秸秆体外发酵及体内降解特性存在差异,饲用玉米和高油玉米等新型玉米品种秸秆具有与普通玉米相近甚至更高的营养消化率。     

产芽孢木质素降解菌MN-8的筛选及其对木质素的降解

【目的】分离、筛选产芽孢的高效木质素降解细菌,并进一步研究其对木质素的降解作用,为木质素微生物降解规模化应用提供理论依据。【方法】采用苯胺蓝（Azure-B）变色圈法,结合木质素降解酶活力测定从牛粪中分离筛选出产芽孢的木质素降解菌。通过形态特征观察、生理生化试验、16S rDNA以及gyrB序列分析对其中活性最强的菌株进行种属鉴定。利用菌株进行玉米秸秆堆积发酵,监测发酵过程中木质素过氧化物酶（LiP）酶活力、锰过氧化酶（MnP）酶活力以及玉米秸秆中木质素含量的变化,考察菌株对玉米秸秆木质素的降解作用。利用气相色谱-质谱联用（GC/MS）方法对菌株发酵后玉米秸秆中的木质素降解产物进行分析,推测菌株对木质素的降解机制。【结果】分离筛选到一株活性较高的产芽孢的木质素降解细菌MN-8,经形态特征观察、生理生化试验以及16S rDNA序列分析,鉴定菌株MN-8属于芽孢杆菌属（Bacillus）。利用16S rDNA序列分析发现MN-8菌株与地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）和解淀粉芽孢杆菌（B. amyloliquefaciens）同源性均高于99%。而基于gyrB序列构建的系统发育树显示,该菌株与解淀粉芽孢杆菌同源性最高,为99%。因此确定MN-8菌株为解淀粉芽孢杆菌。在玉米秸秆堆积发酵16 d后木质素降解率可达24%;发酵的6-8 d及10-12 d 两个阶段内,分别出现MnP酶活力及LiP的产酶高峰期,相对应两个阶段内秸秆木质素的降解最为显著;GC/MS分析显示菌株MN-8可将玉米秸秆中木质素降解成4-羟基-3,5二甲氧基苯乙酮等芳香族类化合物及短链脂肪酸类等小分子物质。【结论】高效木质素降解菌解淀粉芽孢杆菌MN-8可以通过断裂木质素单体之间的连接键β-O-4,高效降解秸秆木质素成为小分子芳香族化合物等物质,且其对秸秆木质素的降解依赖于LiP及MnP的产生。     

黑曲霉HQ-1液体发酵产纤维素酶条件研究

[目的]探讨黑曲霉HQ-1液体发酵产纤维素酶的最适条件。[方法]以1株产酶活力相对较高的黑曲霉HQ-1为出发菌株,采用单因子试验和正交试验对黑曲霉HQ-1液体发酵产纤维素酶的最适条件进行初步研究,并测定了CMC酶（CMCase）和滤纸酶（FPAase）的活力。[结果]影响黑曲霉HQ-1液体发酵产CMCase和FPAase的因素依次是复合碳源的含量、2种碳源的比例、氮源含量和装液量。该菌产CMCase的最适培养基为：麸皮＋玉米秸秆粉15‰（1：1）,NH4Cl2．0‰,其他成分同Mandel’s营养液;产FPAase的最适培养基为：麸皮＋玉米秸秆粉20‰（1：1）,NH4Cl1．5‰,其他成分同Mandel’s营养液。2种培养基的最适pH值和装液量均分别为5．0和50ml／250ml三角瓶。在30℃和170r／min下培养4d后,CMCase和FPAase达到525．2和217．6IU。[结论]该研究为纤维素酶生产菌株的研发提供一定的技术参考。     

Bacillus amyloliquefaciens YM6对盐胁迫条件下玉米幼苗生理及生化的影响[JZ）][ST][WT]

为了解淀粉芽孢杆菌YM6菌株（Bacillus amyloliquefaciensYM6）对盐胁迫条件下玉米幼苗生理生化的影响，采用水培法培育玉米，水培营养液中含75 mmol/L NaCl作为盐胁迫条件，接种YM6后可以显著提高玉米耐盐能力。用透射电镜观察YM6菌株对盐胁迫下玉米幼苗根尖细胞核、线粒体、胞间连丝等组织结构的变化；利用微量法测定YM6菌株对玉米幼苗内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）酶活；还测定玉米组织内过氧化氢（H₂O₂）、丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）。结果表明：接种YM6菌株可有效缓解盐胁迫对玉米幼苗根尖亚细胞结构的损伤；与不接种对照组相比，玉米植株地上和地下组织内的H₂O₂质量分数显著降低（P<0.05）；而Pro质量分数、SOD、CAT、POD活性均显著提高 （P<0.05）。YM6菌株可通过提高玉米植株内抗氧化酶活性，降低氧化物质量分数以及提高Pro质量分数，从而缓解盐胁迫对玉米根尖细胞损伤，提高玉米对盐胁迫的耐受性。     

羽毛降解菌DHW-06的分离鉴定及产酶特性研究

【目的】从土壤中分离筛选羽毛降解菌株,检测其产酶条件,研究其所产酶的酶学性质,以丰富角蛋白降解的菌株资源。【方法】从土壤样品中,以牛奶培养基和羽毛培养基筛选羽毛降解菌株,失重法测定羽毛降解率,并对筛选菌株进行形态观察、生理生化检测及16S rRNA序列鉴定。筛选菌株于37 ℃、180 r/min条件下,在以羽毛为唯一碳氮源的培养基中发酵,采用福林酚法测定其角蛋白酶活力,对培养时间（3,6,9,12,15,18,21和24 h）、接种量（体积分数1.5%,3.0%和6.0%）、发酵温度（22,27,32,37和42 ℃）及培养基初始pH（6.0,6.5,7.0,7.5和8.0）进行优化,并研究温度（30,40,50,60,70和80 ℃）、pH（6.0,7.0,8.0,9.0和10.0）、金属离子（K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺,Fe³⁺,Zn²⁺,Mn²⁺,Cu²⁺和Ni²⁺）、化学试剂（二硫基苏糖醇（DTT）、乙二胺四乙酸（EDTA）、苯甲基磺酰氟（PMSF）、十二烷基硫酸钠（SDS）、β-巯基乙醇、异丙醇和二甲基亚砜（DMSO））和不同底物（酪蛋白、角蛋白、牛血清蛋白、牛血红蛋白、天青角蛋白和羽毛粉）对角蛋白酶活力的影响。【结果】从高温处理的土壤样品中筛选到1株羽毛降解菌DHW 06,形态观察、生理生化检测及16S rRNA序列分析初步鉴定为蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）。在培养时间10 h、接种量为体积分数3.0%、发酵温度37 ℃和培养基初始pH 6.5的条件下发酵,最大酶活力达到129.47 U/mL。酶学特性结果表明,该酶的最适反应温度为60 ℃,最适反应pH为8.0,在30~50 ℃时具有较好的热稳定性。10 mmol/L的Mn²⁺使相对酶活力提高300%,10 mmol/L的Cu²⁺使相对酶活力提高120%;而1 mmol/L的Zn²⁺使相对酶活力丧失12%,1 mmol/L的Fe³⁺使相对酶活力丧失53%。体积分数为10%的β 巯基乙醇使相对酶活力提高1 658.95%,10 mmol/L的DTT使相对酶活力提高577.99%;而10 mmol/L的PMSF使相对酶活力丧失35.88%。该酶具有广泛的底物适应能力,对角蛋白的降解能力最强。【结论】筛选出1株可降解羽毛的菌株DHW-06,明确了其最优的产酶条件和酶学特性。     

小麦-玉米轮作体系中秸秆还田方式对土壤肥力及作物产量的影响

【目的】探讨小麦-玉米轮作体系下不同秸秆还田方式对土壤肥力和作物产量的影响,旨在为促进小麦-玉米连续轮作区的农业可持续发展提供理论依据。【方法】在陕西关中地区,于2008-2010年采用2年4季的田间定位试验,以玉米秸秆不还田-小麦秸秆不还田为对照（CK）,比较玉米秸秆覆盖还田-小麦秸秆高留茬还田（T₁）、玉米秸秆直接还田-小麦秸秆高留茬还田（T₂）、玉米秸秆直接还田-小麦秸秆直接还田（T₃）3种秸秆还田方式对土壤碳储量、养分含量及作物周年产量的影响。【结果】与CK相比,3种秸秆还田方式下耕层（0～20 cm）土壤总有机碳储量（C_T）、土壤活性有机碳储量（C_L）、土壤碳库管理指数（CMI）及土壤全磷、硝态氮、速效钾含量和作物周年产量均增加。3种秸秆还田方式对C_T、C_L及CMI的影响表现为T₃>T₂>T₁;对作物周年产量的影响则表现为T₂>T₃>T₁;对土壤养分的影响无明显规律性,但是对速效钾含量的影响表现为T₂>T₃>T₁。【结论】综合考虑,在陕西关中小麦-玉米轮作体系中,玉米秸秆直接还田-小麦秸秆高留茬还田模式（T₂）是较优的耕作方式。     

向日葵列当毛蕊花糖苷的提取工艺优化及其抗氧化活性

【目的】对向日葵列当（Orobanche cumana）毛蕊花糖苷提取工艺进行优化,并研究其抗氧化活性,为将其作为药材开发利用提供参考。【方法】从3株产木质素降解菌（雷斯青霉（Penicillium raistrickii）、产红青霉（Penicillium rubens）和霉菌（Fungal sp.））和2株产纤维素降解菌（白腐菌（Phanerochaetc chrysosporium）和黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium））中筛选最优复合菌剂对向日葵列当进行生物破壁发酵处理,通过气相色谱 质谱联用仪（GC-MS）分析复合菌剂降解后向日葵列当中的有效成分;以毛蕊花糖苷提取量为考察指标,以酵解温度、pH值和酵解时间为考察因素,设计单因素试验及响应面优化试验,优化毛蕊花糖苷提取工艺;体外检测毛蕊花糖苷对OH·自由基、DPPH自由基和超氧阴离子的清除能力,分析毛蕊花糖苷的抗氧化活性。【结果】在向日葵列当中共检测出207种化学物质,含量较高的药效成分为苯乙醇苷类物质毛蕊花糖苷,相对含量为2.470%。以雷斯青霉、白腐菌、黄孢原毛平革菌组合作为最优复合菌剂破壁酵解向日葵列当提取毛蕊花糖苷的最佳条件为：酵解温度27 ℃,酵解pH值7,酵解时间3.5 d,在此条件下,向日葵列当中毛蕊花糖苷的提取量为1 396 μg/mL。向日葵列当毛蕊花糖苷对OH·自由基、DPPH自由基和超氧阴离子有一定的清除能力,抗氧化活性明显,且呈剂量依赖性。【结论】向日葵列当中毛蕊花糖苷含量较高,通过复合菌剂发酵破壁处理能够有效提高毛蕊花糖苷的提取效率,且毛蕊花糖苷有明显的抗氧化活性。     

玉米根际解磷解钾细菌的筛选、鉴定及其生态适应性研究

【目的】对玉米根际解磷和解钾细菌进行筛选、鉴定，并分析其生态适应性，以期为丰富解磷和解钾微生物资源库以及微生物菌肥的开发利用提供优良菌株。【方法】利用平板稀释法从玉米根际筛选具有解有机磷和解无机磷能力的细菌，通过16S rRNA基因序列构建系统进化树，鉴定其种类，随后挑选解有机磷和无机磷能力最强的菌株，分析其解钾能力和生态适应性。【结果】在玉米根际筛选获得9株解有机磷细菌和2株解无机磷细菌，其对应培养液中速效磷质量浓度分别为0.018~4.479和5.383~6.242 mg/L。由系统进化树可知，这些菌株分别隶属于假单胞菌属（Pseudomonas）、芽孢杆菌属（Bacillus）、贪铜菌属（Cupriavidus）、勒克氏菌属（Leclercia）和肠杆菌属（Enterobacter），解有机磷最强的菌株P4-5与弗雷德里克斯堡假单胞菌（P. frederiksbergensis）聚为一支，解无机磷最强的菌株CP4-12与非脱羧勒克菌（L. adecarboxylata）聚为一支。菌株P4-5和CP4-12从含钾长石培养液中分解出的速效钾质量浓度分别为8.100和1.333 mg/L。菌株P4-5耐盐性强，不耐强酸、强碱以及中度以上干旱和高浓度农药；而菌株CP4-12耐盐性、耐旱性及耐药性均较强，但不耐强酸和强碱。【结论】从玉米根际土壤中筛选出了2株兼具解磷和解钾能力的细菌，均具有耐酸碱、耐盐、耐干旱和耐农药能力，为微生物菌肥的研制提供了优良的菌种资源。