高温秸秆降解菌的筛选及其纤维素酶活性研究

筛选能在高温（55~75℃）好氧堆肥中高效降解纤维素的菌株，并评估其降解秸秆的能力与产纤维素酶的热稳定性。从高温期堆肥中采样，以水稻秸秆粉为唯一碳源，通过55、65℃和75℃连续高温传代驯化并分离筛选耐高温菌，结合水解圈和水稻秸秆崩解试验筛选不同高温下高效降解秸秆的目标菌株，采用16S rRNA测序和系统发育分析鉴定目标菌株分类地位，通过分析目标菌株纤维素降解相关酶在50~90℃之间的热稳定性，解析其高温适应性机制，评价其在实际生产中的应用潜力。高温驯化分离得到13株耐高温降解菌，其中B-5、B-6、B-7和B-11的纤维素和秸秆降解能力较强，而只有B-7和B-11在55~65℃和75℃具有高效降解水稻秸秆的能力，将其认定为目标菌株。系统发育分析表明B-7和B-11菌株与芽孢杆菌科高度相似，分别命名为短小芽孢杆菌B-7和嗜热脂肪芽孢杆菌B-11。酶活热稳定性分析发现B-7和B-11各纤维素酶活性在50~90℃之间先升高后降低，其最适温度范围不同，分别为55~65℃和70~80℃，其中B-11在85℃时的相对酶活仍高于60%。研究表明，菌株B-7和B-11是耐高温高效秸秆降解菌，其具有不同高温偏好性，纤维素酶热稳定性强，在秸秆高温好氧堆肥中具有潜在的应用前景。     

嗜热链球菌等六种微生物对AFB1降解能力的研究

霉菌毒素是霉菌产生的有毒的次级代谢产物,目前饲料中黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)污染呈现分布广、检出率高的趋势,为寻求一种高效、安全、经济和绿色的降解和脱毒方法,研究选择迟缓芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、罗伊氏乳杆菌、乳酸片球菌、嗜热链球菌、米曲霉6种饲料中允许添加的微生物分别与AFB1共培养,采用高效液相色谱-质谱联用法检测AFB1残留量和降解产物。利用筛选出的高效菌株,选择接种量、时间、温度和水分作为试验因素,在单因素试验的基础上,运用二次回归正交旋转组合设计方法进行优化,建立回归模型方程并筛选最佳发酵条件。结果显示,嗜热链球菌对AFB1的降解效果最好,降解率为80.00%,降解率显著(P0.05)高于其他几种菌;降解产物中含有AFM1,没有发现黄曲霉毒醇;最佳发酵条件为:发酵时间120 h、发酵水分65%、发酵温度44℃、接种量7×10~8CFU/g。说明嗜热链球菌可以用于降解饲料中的AFB1,为减少霉变饲料中AFB1的危害提供了理论依据和数据支撑。     

山东大学揭示植物激素油菜素内酯调控气孔运动新机制

2020年2月12日,山东大学生命科学学院白明义研究组报道了植物甾醇类激素——油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)和过氧化氢(H2O2)相互依赖促进保卫细胞中的淀粉降解,进而促进气孔开放的研究结果。研究显示,野生型植物气孔中的淀粉在见光后迅速降解,而在BR缺失和不敏感突变体的气孔中淀粉大量富集,且见光后不能降解,使得气孔不能正常开放。     

自毒物质对羟基苯甲酸降解细菌ZH2的分离与应用

自毒物质是造成植物连作障碍的主要因子,研究旨在筛选能够降解土壤中自毒物质的细菌。采用选择性分离方法从土壤中筛选自毒物质对羟基苯甲酸降解菌;结合形态特征、生理生化特征和16S rRNA测序鉴定菌种;采用紫外分光光度法测定菌株降解对羟基苯甲酸能力,并通过盆栽实验验证解毒效果。结果表明,分离到1株有降解对羟基苯甲酸能力的菌株,编号ZH2,经鉴定为绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis)。在纯培养条件下,当对羟基苯甲酸浓度为5 mg/mL时,ZH2能在培养72 h时将其降解97%。盆栽条件下,当基质中对羟基苯甲酸浓度为10 mg/g时,ZH2能有效缓解对羟基苯甲酸对黄瓜的生长抑制作用。该研究从土壤中分离到能够降解对羟基苯甲酸的绿针假单胞菌,具有应用于连作障碍防控的潜在价值。     

双唑草腈在3种典型土壤中的降解

为明确双唑草腈在环境中的降解行为特性，采用室内模拟试验方法，分别研究了积水厌气、好氧和灭菌条件下，双唑草腈在紫色土、水稻土及红壤3种典型土壤中的降解特性。结果表明:双唑草腈在3种土壤中的降解均符合一级反应动力学方程，好氧条件下，其在紫色土、水稻土及红壤中的降解半衰期分别为13.4、10.1和31.1 d，且降解速率与土壤中有机质和黏粒含量呈正相关；不同条件下的降解速率依次为积水厌气 > 好氧 > 灭菌，说明双唑草腈在土壤中的降解一定程度上受水解和微生物活性的影响；在一定的土壤持水量范围内，双唑草腈在土壤中的降解速率随土壤含水量增加而加快。研究表明，双唑草腈在稻田淹水条件下施用降解较快，残留期较短。所得结果可为双唑草腈的合理使用及其环境安全性评价提供科学依据。     

糠菌唑在大鼠、小鼠、兔、狗和人肝微粒体中的立体选择性代谢

采用高效液相色谱-串联质谱 (HPLC-MS/MS) 手性色谱柱法定量分析肝微粒体中的糠菌唑，通过密度泛函理论计算光谱与振动圆二色光谱 (VCD) 和红外光谱 (IR) 比对，确定了糠菌唑4种对映体的绝对构型；以大鼠、小鼠、兔、狗和人肝微粒体为模型，研究了糠菌唑的立体选择性降解行为。结果表明:在供试肝微粒体中，4种异构体的降解均遵循一级反应动力学方程，且在人和小鼠肝微粒体中的代谢速率相对较慢。(2S, 4R)-和 (2R, 4S)-糠菌唑在5种供试肝微粒体中的立体选择性趋势一致，而 (2R, 4R)- 和 (2S, 4S)-糠菌唑只在兔肝微粒体中的降解有显著的立体选择性差异，在小鼠肝微粒体中几乎没有立体选择性。酶促反应动力学结果也证实了糠菌唑代谢的立体选择性，并显示 (2R, 4R)- 和 (2S, 4S)-糠菌唑在供试肝微粒体中的酶促反应趋势存在种属差异。     

一株蜡样芽孢杆菌的分离鉴定及分解多种家禽羽毛效果观察

针对家禽养殖业年产80多万吨鸡、鸭、鹅、鸽羽毛废弃物难以资源化回收利用的现状,旨在筛选适应强、降解羽毛范围广、分解率高的菌株。运用生物化学鉴定、结合基因检测技术筛选,鉴定蜡样芽孢杆菌;通过发酵培养技术进行羽毛降解形态学观察及羽毛降解蛋白质定量测定,以证实筛选的菌株是否具有完全降解鸡、鸭、鹅、鸽羽毛的作用。结果获得了1株能够降解鸡、鸭、鹅、鸽等多种家禽羽毛的细菌,经鉴定为蜡样芽孢杆菌(命名为NJ-02),羽毛15 d降解速率为鹅毛鸭毛鸡毛鸽毛;通过将羽毛预处理,使用NJ-02进行羽毛降解,发现8～10 d均能将多种家禽羽毛完全降解。研究结果表明,利用本产品能够普遍降解多种家禽羽毛,可弥补目前仅有降解鸡毛的微生物产品的不足,从而解决我国家禽业羽毛废弃物处理的关键问题,促进家禽生态养殖可持续发展。     

菌株Enterobacter sp.降解除草剂阿特拉津产物测定及降解基因克隆

为解析除草剂阿特拉津的生物降解过程,采用液相色谱与质谱联用技术对菌株Enterobacter sp.降解阿特拉津的产物进行检测,通过PCR扩增技术克隆降解基因,并利用GO功能富集分析对降解基因功能进行检测。在降解产物中先后检测出羟基阿特拉津、氰尿酸和尿素组分,克隆出降解基因L465-RS09425、L465-RS10465、L465-RS12445、L465-RS09100、L465-RS12200和UreA。初步推测菌株Enterobacter sp.在降解基因的作用下,经脱氯、脱烷基、脱氨基、环裂解、脱羧和脲基甲酸水解等过程,将阿特拉津逐步矿化。     

杨木预水解过程中化学组分的降解行为及P因子调控作用

预水解具有环境友好性,符合生物炼制的理念。前期关于预水解的研究多集中于半纤维素的降解、分离和利用,而有关预水解过程中木质素降解的系统研究鲜有报道。以杨木为原料,在130~210℃条件下保温30~120 min进行预水解,结合P因子研究得率、葡聚糖、木聚糖、酸不溶木质素和酸溶木质素的降解率,揭示P因子对木质素降解行为的调控作用,探讨各化学组分在预水解过程中的相互作用。研究表明,预水解过程中木质素发生了一定程度的碎片化。随温度升高和时间延长,酸不溶木质素降解率均逐渐升高;当温度为190和210℃时,随时间延长,酸溶木质素降解率先升高后降低。试验证明,P因子对杨木木质素的降解具有调控作用。随着P因子增加,酸不溶木质素降解率呈指数上升,且分为快速降解(P因子<1500)和缓慢降解(P因子>1500)两个阶段;酸溶木质素降解率先上升后下降,在P因子为1926时达到最大值45.9%。此外,预水解过程中碳水化合物和木质素的降解具有相互作用关系。碳水化合物的降解为木质素的溶出打开了物理通道,同时木质素的重新吸附阻碍了其进一步降解。