高效木质素降解菌的复合诱变选育

从实验室保存的9株白腐真菌中筛选出1株降解玉米秸秆木质素性能优良的菌株YJ-9-1,在第14天时,其木质素降解率为41.74％.经ITS-5.8S rDNA序列同源性及系统发育树分析,初步鉴定该菌为变色栓菌(Trametes versicolor).对YJ-9-1进行紫外微波复合诱变,获得1株高效木质素降解菌株3-8,并利用其对玉米秸秆中的木质素进行降解.结果表明,在第14天时,菌株3-8对玉米秸秆木质素的降解率为48.43％,比出发菌株提高了16.03％.     

复合菌剂对玉米秸秆的生物降解作用

为了最大限度地降解农业废弃物玉米秸秆,本研究探讨复合菌剂对玉米秸秆的生物降解作用。采用国家标准中相关测定方法对玉米秸秆中的纤维素和木质素进行测定。结果表明,S-3菌株与白腐真菌复合得到的复合菌剂对玉米秸秆中的纤维素和木质素有很好的降解作用,其最佳降解玉米秸秆的条件为:S-3菌株与白腐菌复合配方为8∶8,料水比为1∶2.5,发酵温度为30℃,发酵时间为17d。在此条件下,秸秆纤维素的降解率为:35.60%,木质素的降解率为:37.41%。     

高活力锰过氧化物酶菌株的选育及其酶学性质初探

【目的】选育锰过氧化物酶(MnP)活力高的诱变菌株,研究其在秸秆木质素降解中的作用。【方法】利用合适的紫外诱变剂量处理哈茨木霉WRF-2的孢子悬液,通过初筛和复筛,选出1株产锰过氧化物酶能力强的突变菌株,并对突变菌株产生的MnP酶学性质及突变菌株粗酶液对玉米秸秆中木质素的降解效果进行分析。【结果】将哈茨木霉WRF-2孢子悬液在紫外光照射90s后稀释10-4倍,经初筛和复筛获得了1株遗传性状稳定的正突变菌株0202。与出发菌株WRF-2相比,0202菌株的MnP活力提高了169.59%,木质素过氧化物酶(LiP)活力提高了17.98%。酶学性质测定结果表明,0202菌株的MnP底物作用的最适温度为40℃,最适pH为3.0,在pH2.5～3.5以及温度50℃以下MnP活力稳定。Cu2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+对0202菌株的MnP活力有促进作用,Fe2+、Zn2+则对其有抑制作用。用0202发酵后粗酶液处理玉米秸秆48h后,木质素降解率达到了23.64%。【结论】获得了MnP活力高的突变菌株0202,其木质素降解酶系为LiP-MnP型,其对玉米秸秆中木质素的降解效果明显提高。     

玉米秸秆纤维降解的预处理工艺条件筛选

为解决玉米秸秆在发酵中难降解的问题,以玉米秸秆为试验原料,通过物理-化学、物理-生物和物理-化学-生物3种方法对秸秆进行预处理,考察秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量,探讨各种预处理方法对玉米秸秆的降解效果。结果表明:添加10%NaOH溶液后加入绿秸灵的处理方式秸秆半纤维素的降解效果较好,降解率为32.98%;添加混合菌的处理方式秸秆纤维素的降解效果较好,降解率为51.46%;添加8%NaOH溶液后加入绿秸灵和添加10%NaOH溶液后加入绿色木霉的处理方式秸秆木质素的降解效果较好,降解率为39.28%。3种预处理方法对玉米秸秆中半纤维素、纤维素有显著影响,对木质素的降解影响不显著。3种预处理方法对玉米秸秆中不同组分降解率的影响大小顺序为:纤维素、半纤维素、木质素。     

高效纤维素分解菌的分离及秸秆降解生物效应

秸秆还田可以改善土壤肥力、保护生态环境、促进农业可持续发展,土壤微生物特别是与纤维素降解有关的微生物在秸秆还田过程中起关键性作用。从长期堆放农业秸秆的土壤中采用羧甲基纤维素固体培养基平板稀释法和赫奇逊滤纸条液体培养基富集法分离纤维素分解菌;刚果红染色法和CMC酶活力测定法筛选高效纤维素分解菌;采用培养特性、形态特征和分子生物学方法对菌种进行鉴定;通过测定秸秆失重率和纤维素、半纤维素和木质素的含量及降解率研究其降解玉米秸秆的效果;并测定其处理的玉米秸秆粉末对紫苏和油菜生长的影响。结果在分离到的16种纤维素分解菌中筛选出高效纤维素分解菌菌株HLF4和YDL3。HLF4和YDL3菌株分别鉴定为栗褐链霉菌(Streptomyces badius)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。HLF4和YDL3及混合菌株处理的玉米秸秆分解能力与对照相比均显著提高;其中HLF4+YDL3混合菌株处理效果优于单菌株,其玉米秸秆失重率、半纤维素降解率、纤维素降解率以及木质素降解率分别比对照高52.00%、46.65%、42.11%和31.19%。用纤维素分解菌酵解的秸秆还田处理的紫苏和油菜叶片的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(hydrogen peroxidase,CAT)活性和叶绿素含量以及生长指标均显著高于对照;特别是用HLF4+YDL3混合菌株处理的各项指标显著高于单菌株处理。筛选的HLF4和YDL3菌株分解纤维素能力较强,且其混合菌株的分解纤维素能力更强,可作为高效纤维素分解菌用于田间种植。     

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。     

牛瘤胃中米曲霉的分离鉴定及对玉米秸秆降解效果的研究

为提高玉米秸秆中纤维素的降解率,从牛瘤胃内容物中筛选出高效的纤维素降解菌,并研究该菌对玉米秸秆的发酵效果.经选择性培养基初筛和固体发酵培养复筛,筛选出1株纤维素酶活性相对较高的菌株(No.3),经形态特征观察和26S rDNA ITS区序列分析确定其为米曲霉(Aspergillus oryzae).对其酶学特性及发酵效果进行了研究.结果表明,该菌所产纤维素酶的最适pH值为5.5～6.0,最适温度为50 ℃.其羧甲基纤维素酶活性和滤纸糖酶活性分别达到6.01,1.15 U·g-1.与发酵前相比,发酵后的玉米秸秆中还原糖和可溶性蛋白含量分别提高123.53%,48.98%(P＜0.05);纤维素和半纤维素的降解率分别为25.01%,45.99%(P＜0.05).说明该菌株具有较高的应用价值,可以作为开发和利用农作物秸秆的优良菌株.     

白腐真菌降解生物质秸秆效果的研究

[目的]探讨不同发酵时间白腐真菌对玉米和油菜秸秆的降解效果。[方法]设置6个时间点（0、20、25、30、35和40 d）,测定油菜和玉米秸秆的木质素含量和降解率变化。[结果]随着发酵时间的延长,玉米和油菜秸秆的木质素降解率均呈下降—上升—再下降的趋势。在发酵培养20 d时,油菜秸秆的木质素降解率达到最大,为58.07%;在发酵培养35 d时,玉米秸秆的木质素降解率达到最大,为33.62%。[结论]白腐真菌对玉米和油菜秸秆的降解效果显著,其中对油菜秸秆的降解效果尤为突出。     

绿色木霉F6降解玉米秸秆的固体发酵条件优化

[目的]探寻绿色木霉(Trichoderma viride)F6固体发酵降解玉米秸秆的最佳发酵条件。[方法]研究发酵温度、基质含水率、通气状况、接种量及基质初始pH对玉米秸秆降解率的影响,在此基础上采用二次正交旋转组合设计对这5个因素及其交互作用对玉米秸秆降解率的影响进行分析,并对其发酵条件进行了优化。[结果]玉米秸秆固体发酵的最适条件为31.6℃下调节基质含水率61.7%,pH6.0,接种5.0 ml液体菌种,6层纱布封口。经验证,该条件下玉米秸秆的降解率可达46.38%。[结论]绿色木霉F6固体发酵降解玉米秸秆效果良好,操作简单,经济高效,有较高的应用价值。     

玉米秸秆高效降解菌的选育及其在乙醇生产中的初步应用

为选育玉米秸秆的高效降解菌株,采用羧甲基纤维素钠(CMC-Na)水解圈测定法结合纤维素总酶活测定法进行初筛,并利用玉米秸秆失重法复筛,得到1株玉米秸秆高效降解菌,命名为L5,其胞外纤维素酶活为71.2 U/mL,初步鉴定为烟曲霉(Aspergillus fumigatus).该菌在30℃条件下,8d内对玉米秸秆的降解率高达54.9％;其降解产物经酿酒酵母厌氧发酵5d,乙醇得率为4.5％.说明烟曲霉L5能直接应用于玉米秸秆发酵生产乙醇工业中.