菌株Trametes hirsuta zlh237发酵液对污染土壤中多环芳烃的降解及群落结构分析

[目的]利用中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室分离获得的菌株Trametes hirsuta zlh237,研究生物强化(接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液)对污染土壤中3种多环芳烃(PAHs)[Phenanthrene、Pyrene和Benzo[a]pyrene(BaP)]的降解效果,为该菌株在PAHs污染土壤中的应用提供科学依据.[方法]采用高效液相色谱(HPLC)检测7个处理土壤(接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液的Phenanthrene、Pyrene和BaP污染土壤分别标记为PheBA、PyrBA和BaPBA,接种灭菌发酵液的污染土壤分别标记为Phe、Pyr和BaP,原始土壤标记为CK)中3种PAHs含量,利用ABTS法检测土壤中漆酶活性,并运用高通量测序技术分析修复后土壤中细菌群落结构的变化.[结果]菌株T.hirsuta zlh237在3种PAHs污染土壤中均能生长,接种菌株发酵液15 d后,3种PAHs均有一定降解,其中BaP降解效果最佳,降解率达33.99%;且菌株T.hirsuta zlh237在3种污染土壤中均能分泌漆酶.高通量测序Alpha多样性指数分析结果表明,污染土壤接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液后,Chao1指数和Shannon指数显著增加(P<0.05),不同处理土壤样品的Chao1指数和Shannon指数排序均为:PheBA>PyrBA>BaPBA>CK>Phe>Pyr>BaP.Beta多样性的主成分分析(PCA)结果表明,接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液能改变污染土壤细菌群落结构组成;在门分类水平上,污染土壤样品中变形菌门(Proteobacteria)为优势门;在属分类水平上,接种菌株T.hirsuta zlh237发酵液的污染土壤样品中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)为优势菌属,接种灭菌发酵液的污染土壤Phe和Pyr样品中苯基杆菌属(Phenylobacterium)为优势菌属,而BaP样品中假单胞菌属(Pseudomonas)为优势菌属.[结论]菌株T.hirsuta zlh237发酵液在PAHs污染土壤中能分泌漆酶,对3种PAHs均有一定的降解效果,且能改变污染土壤细菌群落结构组成,在一定程度上对PAHs污染土壤有较好的修复效果.     

固定化菌株在土壤中的繁殖释放及性能分析

不同条件下固定化菌株在土壤中的释放情况存在差异,本试验测定固定化枯草芽孢杆菌在不同条件土壤中的释放及其降解特性。设定不同温度、水分、pH测定固定化枯草芽孢杆菌在灭菌土壤中的释放情况,并分别测定菌株的固氮、解磷、解钾性能。结果表明:固定化菌株在温度35℃和40℃、含水量为50 m L/100 g、pH 5~8时均能大量繁殖释放,固定化后不同温度和水分条件不影响其降解特性。该研究结果为固定化菌株在农业复合微生物肥料上的应用提供理论基础。     

一株固氮芽孢杆菌的分离与鉴定

为从土壤中分离得到高固氮效能的芽孢杆菌,为固氮微生物肥料的开发提供优良的菌株,从小麦的根际土壤中分离得到能在无氮培养基上生长的芽孢杆菌株,然后采用Touch-Up PCR(上升PCR)的方法从菌株中扩增固氮酶的nifH结构基因和用全氮比色法测定固氮效能的方法,复筛出具有nif H结构基因同时具有高固氮酶活的菌株,进一步从形态、生理生化、16S rDNA序列分析等方面对其进行鉴定。结果表明从小麦的根际土壤中初筛得到能在无氮培养基上生长的5株芽孢杆菌,然后复筛得到1株抗逆性强、具有nifH结构基因同时具有高固氮效能的菌株C2,经鉴定为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)。     

铅铬胁迫对小麦幼苗抗氧化酶活性和丙二醛含量的影响

为探讨铅铬胁迫对小麦的毒害机理,以‘豫麦23’为供试材料,用不同浓度的铅铬处理小麦,研究铅铬单一及复合污染胁迫对小麦过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,铅铬胁迫对小麦苗的CAT、POD和SOD具有激活效应,铅铬复合胁迫对小麦苗的CAT影响较大,而铅铬单一胁迫下小麦苗的POD和SOD变化较大。铅铬胁迫对小麦苗的MDA具有抑制效应,铅铬复合胁迫对小麦苗的MDA影响较大,铅铬单一胁迫对小麦苗的MDA影响不明显。说明小麦幼苗中抗氧化酶在铅铬胁迫下对小麦幼苗起到了保护作用,但小麦幼苗对铅铬单一及复合污染胁迫的抗性机理是完全不同的;小麦苗对铅铬胁迫的响应不仅与胁迫的重金属种类有关,而且与胁迫的重金属的质量浓度以及胁迫时间有关。     

高效降解有机磷农药真菌的分离鉴定及其特性研究

从有机磷农药严重污染的土壤中分离筛选出有机磷农药高效广谱降解真菌，并对其进行鉴定及降解特性研究。通过有机磷农药驯化培养、形态学和生理生化特性及其18S rDNA序列分析等试验对其进行初步鉴定，研究外界因素初始pH、培养温度、氧化乐果初始浓度等对降解菌的生长量和降解能力的影响。通过驯化分离筛选等过程从污染土壤中筛选到2株可以在高浓度氧化乐果环境下生长的真菌J4和J6，它们经生理生化和18 S rDNA序列测定初步鉴定均为黑曲霉（Aspergillus niger）。研究发现，J4和J6菌株在氧化乐果初始浓度1000 mg/L，pH值分别为6.5和6.0，温度分别为30℃和28℃，摇床转速160 r/min条件下，培养5天后降解菌可达到最佳生长量和降解能力，降解率可分别达77.83%和70.81%，耐受氧化乐果的最大浓度均为5000 mg/L，其生长量和降解能力具有正比例相关性变化趋势；并进一步研究发现，曲霉J4和J6还具有广谱降解有机磷农药的特性。     

复合菌剂对玉米秸秆的降解及土壤微生物多样性的影响

为实现玉米秸秆的田间快速分解,采用室内和室外盆栽试验方法对复合菌剂(黑曲霉Aspergillus niger(J4)、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis(A1)和毛栓孔菌Trametes hirsute(XYG422))促玉米秸秆分解效果进行分析,并研究复合菌剂对土壤养分及微生物功能多样性的影响。结果表明,先接种菌株A1和XYG422,间隔2 d后接种菌株J4对玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解效果优于3种菌株同时接种的处理。玉米秸秆接种复合菌剂40 d时,能显著提高玉米秸秆的降解率(35%)与对照相比提高了13%,但菌剂的不同接种剂量对玉米秸秆的降解差异不明显。施用复合菌剂后,土壤有效磷、速效钾和碱解氮含量增加,且随着培养时间的延长,其有效成分含量呈上升趋势。Biolog结果表明,施用复合菌剂的处理组在20 d和40 d时土壤微生物AWCD及Shannon、Simpson和McIntosh指数与对照(CK20和CK40)相比均有不同程度提高,但菌剂的不同接种剂量之间差异不明显。主成分分析表明,接种复合菌剂后土壤微生物的碳源利用情况有明显差异。对照组CK20和CK40碳源利用种类较少;T1和T2利用碳源较多,种类相似;T3和T4碳源利用种类最多,但利用种类存在一定差异。     

新型抗线虫复合菌剂促进小麦生长及抗小麦孢囊线虫的效果

为探索新型抗线虫复合菌剂在大田施用条件下抗小麦孢囊线虫的效果和最佳使用剂量及增产效果,以田间试验为基础,设计7个处理,包括100、200、300、400、500 kg/hm~2等5个不同剂量的施肥处理及0.5%阿维菌素颗粒剂30 kg/hm~2和不施肥的空白对照,研究其对小麦生物学性状、成产因素、产量及对小麦孢囊线虫防效的影响。底施新型抗线虫复合菌剂剂量为300～500 kg/hm~2时,拔节孕穗期对小麦的生物学性状有一定影响,并且剂量为500 kg/hm~2时能显著提高小麦次生根数和孕穗数。在收获期,底施新型抗线虫复合菌剂的处理与不施肥的空白对照相比,虽对小麦的株高、穗长、单位面积穗数及千粒质量影响不显著,但是施用剂量为400 kg/hm~2时可以显著提高小麦的穗粒数。在小麦生长的不同时期均以施用500 kg/hm~2新型抗线虫复合菌剂的防效最好,并且收获期与空白对照相比平均有效孢囊数减少70.73%,与施用30 kg/hm~2 0.5%阿维菌素颗粒剂的处理相比平均有效孢囊数减少47.83%。结果表明,小麦底施供试新型抗线虫复合菌剂剂量为400～500 kg/hm~2时,不仅能显著改善小麦的部分生物学性状,并有较好的增产作用,而且能有效地防治小麦孢囊线虫病的发生,并以施用剂量为500 kg/hm~2时防治效果最好。     

黑曲霉有机磷农药降解酶的纯化及其性质

采用细胞破碎、硫酸铵分级沉淀和Sephadex G-75凝胶过滤的方法,对黑曲霉(Aspergillus niger)J6产生的有机磷农药降解酶进行分离和纯化,并对其酶学性质进行研究。结果显示:黑曲霉J6有机磷农药降解酶定位在细胞膜上,其分子量为66 000。该降解酶最适pH值为7.0,最适反应温度为70℃,Fe3+、Cu2+、Li+、Zn2+、Mg2+、NaN3、EDTA、SDS、PSMF对该降解酶有不同程度的激活作用,而Mn2+对其有轻微的抑制作用,Ca2+和Triton对其有强烈的抑制作用。     

高效秸秆分解菌复合系的筛选构建及性能分析

为将筛选得到的2株高产纤维素酶真菌菌株和2株高产木质素酶白腐菌菌株进行不同组配,构建出能够高效降解秸秆的复合菌系。通过测定各种组合所产的纤维素酶活和木质素酶活,根据所产酶活性的高低筛选出具有协同功能的最佳复合菌系,并研究不同pH对最佳复合菌系产酶活活性的影响。结果表明：最佳的复合菌系为球孢枝孢菌GC2—2、香菇939、毛木耳916—1,其配比组成为1：2：2,该组合所产酶活具有宽泛的pH耐受性,在偏碱性和偏酸性条件下表现出较高的酶活力。该组合具有较全面的酶学特性,这一研究工作为今后农业秸秆废弃物的应用研究奠定了一定的基础。     

M-14复合生物肥料抗小麦孢囊线虫及增产效果

本试验将复合生物肥料M-14与基质、常规肥料一次性施入各小区,采用对越冬期小麦根部胞囊线虫侵染情况统计、成熟期小麦基本生物学性状测量、收获期土壤小麦禾谷孢囊线虫有效孢囊数的筛查统计以及测产结果分析等方法对复合生物肥M-14在田间条件下抗小麦禾谷孢囊线虫及增产效果进行了研究。结果表明,施750 kg/hm~2复合微生物肥料M-14,不仅能有效增加小麦株高、茎粗、穗长、公顷穗数及千粒重,并且与空白对照相比增产14.3%,增产效果达极显著水平(P0.01),而且还能显著地减少胞囊线虫侵染率和收获时土壤中有效孢囊数,与空白对照、常规复合肥、基质处理组相比其侵染率分别减少43.4%、70.8%、65.9%,与对照相比有效孢囊数减少了97.59%,与其他各处理相比差异极显著(P0.01),从而降低小麦胞囊线虫发病级别和发病指数,有效地防止小麦禾谷孢囊线虫病发生。因此,施复合生物肥料M-14既能抗小麦孢囊线虫病又能增产,为复合生物肥料M-14的推广应用奠定了理论基础。