利用白腐真菌对稻草秸秆的降解研究

研究了不同白腐真菌侧耳Z17、921、1024菌株对稻草秸秆的降解过程中培养物的胞外蛋白含量、木质纤维素结构及其有关酶活变化的影响.结果表明,在整个培养期间培养物的胞外蛋白含量、木质纤维素的降解率逐渐升高;酶活性变化较明显;木质纤维素结构变化明显.     

纤维素分解菌的分离筛选及其对秸秆的分解特性

从秸秆还田土壤中分离纯化出1株高效纤维素分解菌JJU-A,经形态观察和ITS分子序列分析,鉴定该菌为白耙齿菌(Irpex lacteus)。将JJU-A接种至玉米秸秆培养30、60、90 d后测定秸秆化学组成及官能团变化。结果表明,JJU-A菌对玉米秸秆中纤维素、半纤维素及可溶性糖的分解利用率远高于木质素,其中,纤维素、半纤维素和可溶性糖的降解率分别达53.60%、58.89%和76.03%,而木质素的降解率仅为28.61%。采用傅里叶红外光谱法(FTIR)分析秸秆中主要化学官能团的变化。由光谱数据分析可知,随着降解的进行,秸秆样品在1 046、1 245、1 335、1 603、2 900和3 383 cm~(-1)吸收峰信号强度明显降低,秸秆中C=C、C=O、—CH3、—CH的含量逐渐降低,暗示纤维素、半纤维素、糖类及脂肪族化合物被大量分解。以上结果说明,白耙齿菌JJU-A可以有效提高秸秆的降解效率,加快秸秆资源化利用。     

高效纤维素分解菌的分离筛选及其分解纤维素研究

为了从不同生境样品中分离筛选高效纤维素分解菌并评价其纤维素分解能力,以结晶纤维素为唯一碳源,测定其在刚果红平板上水解圈大小和纤维素酶活力,并分析各菌株对小麦秸秆的分解效率。结果表明:4株高效纤维素分解菌在纤维素刚果红培养基上均能形成透明水解圈,并能使滤纸条发生崩解。利用16S rRNA基因序列在GenBank中的同源性比对结果,结合其形态和生理生化特征,确定了各菌株的分类学地位,分别将其鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X3,蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)X6、55-3和55-4。接种21 h后菌株X3获得最大滤纸酶活力(0.12 U·mL-1),27 h后菌株55-4获得最大内切酶活力(3.65 U·mL-1)。与对照相比,菌株55-3接种35 d后的小麦秸秆纤维素结晶度下降了22.10%,总碳含量下降了21.20%,纤维素和半纤维素含量分别下降了44.63%和40.75%。结论:各菌株都能高效分解纤维素,在农业废弃物处理领域特别是堆肥生产中将具有较好的应用前景。     

木质素分解复合菌系LDC的分解特性与细菌组成多样性

利用细菌复合菌系LDC对木质纤维素进行生物处理,研究其分解及产酶特性、细菌组成多样性,为秸秆类木质纤维素资源的生物利用提供依据。用范氏纤维素测定方法测定复合菌系LDC在降解芦苇的过程中木质纤维素含量变化,同时检测分解过程中的发酵液的p H及酶活力变化趋势;运用高通量技术对LDC的16Sr DNA基因的V3-V4区进行测序,分析其细菌组成多样性。LDC具有较强的木质素、半纤维素分解能力,而很少分解纤维素;LDC能够分泌木质素降解酶,漆酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶的最大酶活分别为136.7、1 206.5、3 933.3 U·L-1。LDC秸秆周围的液态培养物(S1)及LDC处理后的秸秆表面(S2)两个样品的细菌组成没有差异、菌属组成丰度存在很大差异。S1中相对量最高的优势菌属为索氏菌属(Thauera,22.32%);S2中相对量最高的优势菌属为:假单胞菌属(Pseudomonas,26.99%)。LDC不分解纤维素且具有较高效的木质素分解能力,对研究木质素的生物降解具有非常重要的意义。     

复合微生物菌剂在绿化垃圾堆肥中的作用研究

[目的]针对绿化垃圾自然腐化周期长的问题,筛选高效分解木质纤维素的微生物菌株,制备复合微生物接种菌剂,使绿化垃圾粉碎物能够快速腐化,以最终实现绿化垃圾的无公害循环利用.[方法]从自然腐化的绿化垃圾中分离筛选高效分解木质纤维素的微生物菌株,制备复合微生物接种菌剂后接种绿化垃圾粉碎物,检测腐熟料的理化性质和营养成分.[结果]筛选得到能够降解木质纤维素的6株真菌和细菌,并进行初步分类鉴定,绿化垃圾粉碎物接种复合微生物接种菌剂堆制腐化5个月后完全腐熟,腐熟料的主要理化性质和营养成分都达到了有机育苗基质的质量要求.[结论]从自然腐化的绿化垃圾中分离筛选得到了高效分解木质纤维素的微生物菌株,接种复合微生物接种菌剂可明显加速绿化垃圾的腐化过程,为绿化垃圾无公害循环利用提供了依据.     

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。     

土壤中纤维素降解真菌的筛选及酶活性分析

[目的]筛选降解小麦秸秆纤维素的真菌并分析C/N比对纤维素酶活力的影响。[方法]应用刚果红鉴定培养基和滤纸条降解度分析法筛选菌株,通过比对真菌rDNA的ITS区域序列鉴定菌株类型,通过调节培养基葡萄糖和(NH4)2SO4的比例研究了纤维素降解酶活性。[结果]从土壤中筛选出有2株分解纤维素能力较强的真菌,分别命名为NY01和NY02;真菌ITS保守序列比对结果显示,NY01与木霉的相似性最高达99%,NY02与毛霉的相似性高达99%;培养基中C/N比值在8∶1时2个菌株的CMC和FPA酶活性均达到最高。[结论]该研究为进一步探索秸秆纤维素降解奠定了基础。     

玉米秸秆纤维素降解菌的分离及发酵条件优化

[目的]研究玉米秸秆纤维素降解茵的分离与产酶条件。[方法]从富含腐烂玉米秸秆的土壤中分离筛选到1株能降解纤维素的真菌C01,经形态观察和ITS序列分析,初步鉴定该菌种,并对该菌产酶条件进行优化。[结果]玉米秸秆纤维素降解真菌最佳接种种龄5d,培养液初始pH为5,接种量12％;培养时间5d的优化条件下,酶活力达1．76IU／ml。该菌株对玉米秸秆降解效果较好,优化条件下,7d降解率达66．8％。[结论]该研究可为提高玉米秸秆的利用率提供优质的菌种资源。     

原生质体诱变技术选育糙皮侧耳秸秆分解菌株

[目的]为了更有效地开发利用可再生资源秸秆。[方法]以糙皮侧耳为出发菌株,采用酶解法制备原生质体,进行紫外线诱变处理,经初筛、复筛选育高效分解秸秆的菌株。[结果]随着照射时间延长,原生质体再生率下降。原生质体半致死照射剂量约为25 s。原生质体紫外诱变处理后,获得菌株08P217,其各种木质素酶酶活和纤维素酶酶活都远远高于出发菌株,木质素降解率与漆酶酶活呈明显的正相关,与木素过氧化物酶酶活和锰过氧化物酶酶活无相关性。菌株08P217的木质素和纤维素的降解率分别为出发菌株的1.75、1.71倍。[结论]菌株08P217的木质素酶酶活和纤维素酶酶活高于出发菌株,木质素和纤维素的降解能力优于出发菌株,可以作为秸秆开发利用的潜在应用菌株。     

麦秸饲料转化中木质纤维素软化技术研究

为解决秸秆饲料转化中消化率低的问题,开发秸秆分解软化技术,优先分解部分半纤维素,以小麦秸秆为原料,以半纤维素分解为特色的分解菌复合系为接种剂,对麦秸进行高温发酵分解,通过检测秸秆木质纤维素各成分的动态、发酵参数变化,以及PCR-DGGE为手段的微生物群动态监测,研究秸秆木质纤维素结构松散的规律。结果表明,经过高温发酵,秸秆中半纤维素显著降解,9d时半纤维素和纤维素分别分解了11.2%和9.3%在高温发酵过程中,微生物群以细菌为主体,真菌种类较少,且细菌群中以接入的分解菌复合系的组成菌占优势。说明向高温发酵体系中添加分解菌复合系可以有效促进发酵进程,使麦秸在发酵第9d时半纤维素的降解达到要求,有效地松散了秸秆结构。     

秸秆纤维素分解细菌的筛选与鉴定

利用纤维素琼脂选择培养基和刚果红染色方法,从不同来源的土样中分离出2个菌株,测定了其纤维素酶活性、小麦秸秆降解能力,并对纤维素降解能力强的两个菌株进行了分子鉴定。结果表明,两株高效纤维素分解菌在纤维素刚果红培养基上均能形成透明水解圈,利用16S r RNA序列测序并分析Genbank中的同源性,结合形态和理化性质确定为Bacillus thuringiensis和Bacillus anthracis。在37℃,p H为7的条件下测定了纤维素酶活力,SC1-3和XR2-5-4分别为1.41和1.59。这两株37℃下经15 d后小麦秸秆失重率达19.92%和22.83%。     

纤维素分解菌复合系WDC2分解小麦秸秆的特性及菌群多样性

为了加快小麦秸秆资源的资源转化,提高小麦秸秆的生物分解率,从小麦秸秆堆肥中筛选到一组高效的小麦秸秆分解菌复合系WDC2。研究表明,WDC2在PCS培养基中以小麦秸秆作为唯一碳源,60℃培养15 d,对小麦秸秆的分解率达到64.47%,其中纤维素分解44.7%,半纤维素分解13.61%,木质素减少3.85%,pH由初始的8.3迅速下降,60 h下降到6.6,而后逐渐回升接近初始值。羧甲基纤维素酶(CMCase)随小麦秸秆的分解而升高,在15 d达到0.372 U/mL。GC-MS分析WDC2分解小麦秸秆不同阶段的培养液,检测到乙醇、乙酸、乙二醇、丙酸、2-甲基丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、丙三醇共9种挥发性有机酸。其中,除乙醇在分解初期出现后消失外,其他产物在培养的第7～15天的含量都较高。菌群结构分析显示,WDC2菌群中主要含有11种细菌,大部分为不可培养菌株,其中Clostridium thermocellumCTL-6为厌氧培养细菌,是WDC2中具有高效的纤维素分解能力的菌株。     

纤维素分解细菌的分离和鉴定

[目的]研究低温环境下纤维素降解细菌的分离与鉴定。[方法]采用低温培养的方法从秸秆堆肥中筛选出3株分解纤维素的细菌,通过PCR克隆这3株菌的16SrDNA并与相似菌株做比对,进一步构建分子进化树,来研究其分类情况。[结果]综合其个体形态、菌落形态、生理生化特征、16SrDNA发育树构建结果等分类依据,鉴定3株菌均为假单胞菌属（Pseudomonas）。[结论]WH3为Pseudomonasputida,WH1和WH12还需进一步鉴定。     

水稻秸秆降解菌BCM-9的分解特性及微生物群落动态研究

[目的]探索复合微生物菌系前处理秸秆生物质资源的潜能。[方法]从沼液环境中筛选木质纤维素降解菌株BCM-9,测定降解菌的分解特性和微生物群落的变化。[结果]BCM-9的快速降解期是0~9 d;pH的变化是先降低后升高之后趋于稳定;在第9天时,挥发性脂肪酸浓度,木聚糖酶活和纤维素酶活值最高,乳酸0.291 mg/L,甲酸0.31 mg/L,乙酸1.93 mg/L,丙酸0.73 mg/L,木聚糖酶活1.79U/ml,纤维素酶活0.37 U/ml;微生物群落的多样性也最丰富,属于Clostridium sp.、Bacillus sp.、Geobacillus sp.。[结论]BCM-9降解水稻秸秆的快速稳定的降解期是第9天。     

一株高效降解麦秸木质素菌株的筛选及效能评价

为通过筛选为秸秆木质素的预处理及秸秆高值化利用提供一种相对温和且高效的微生物处理方法,并系统评价目的菌株对小麦秸秆木质素的降解效果,进而推动秸秆类木质纤维素生物质资源的高效转化及利用。本研究以小麦秸秆为原料,通过愈创木酚及苯胺蓝显色法进行初筛,选取在培养基上同时具有氧化圈及褪色圈的菌株,对筛选的菌株进行产酶历程分析,对预处理前后小麦秸秆的成分进行分析并采用扫描电镜进行表征,通过酶解糖化分析进一步验证菌株的木质素降解效能。经筛选获得一株能够有效降解小麦秸秆木质素的枝顶孢属真菌（Xenoacremonium sp.）,其发酵液漆酶活力为2.1 U/mL,木素过氧化物酶活力为1.6 U/mL,锰过氧化物酶活力为1.9 U/mL;在固液比1:3,120 r/min,28℃条件下,10 d后对小麦秸秆木质素降解效率可达44.53%,同时纤维素及半纤维含量分别提高了8.34%和23.93%;通过扫描电镜观察可以发现,经枝顶孢属真菌预处理后,小麦秸秆致密有序的表面明显被破坏,产生褶皱,结构出现了断裂、粗糙、空穴的现象;枝顶孢属真菌预处理的小麦秸秆,经纤维素酶及木聚糖酶水解后葡萄糖含量可达64 mmo...     

农作物秸秆木质纤维素生物降解酶及降解菌的研究进展

作为农业副产品,农作物秸秆是一种重要的可再生资源。研究表明,农作物秸秆的主要成分是木质纤维素,而某些细菌和真菌生产的酶具有较好的生物化学性质,可用于木质纤维素的降解。本研究阐述了木质纤维素降解酶的种类和降解机理,综述了水稻秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆的降解微生物种类。同时,本研究分析了当前单一菌株和复合菌系的在商业化利用上的不足,展望了未来的发展方向。本研究将为筛选新型优质木质纤维素降解菌和开发纤维素降解菌用于农业秸秆的资源化利用提供依据。     

假黄单胞菌株J1的筛选及木质纤维素降解基因的生物信息学分析

[目的]本研究旨在发掘木质纤维素降解菌种资源,并寻找木质纤维素降解关键酶基因和代谢通路。[方法]以纤维素为唯一碳源,从土壤、腐叶混合物中分离出27株具有纤维素降解能力的细菌。通过测定纤维素酶活力,将降解效果最优菌株进行全基因组测序。通过与同属细菌的全基因组序列的比对构建贝叶斯树。[结果]菌株J1内切纤维素酶、滤纸酶和β-葡萄糖苷酶活力峰值分别为0.39、0.18和0.11 IU·m L~(-1),并将菌株J1鉴定为假黄单胞菌(Pseudoxanthomonas sp.)。Clusters of Orthologous Groups(COG)和Carbohydrate-Active Enzyme Database(CAZy)等基因数据库注释结果表明:菌株J1具有木质纤维素降解酶基因。代谢通路预测表明:该菌株具有利用纤维素生成乙醇的代谢通路。[结论]本研究分离筛选到的假黄单胞菌株J1可以作为生物乙醇发酵的候选菌株,同时测序获得的全基因组数据将为假黄单胞菌属降解木质纤维素的途径提供依据。     

三种不同天然木质纤维素材料降解过程中物种种类、组成和多样性的对比分析

木质纤维素是地球上存储量最多的可再生碳源,开发以木质纤维类为原料的清洁能源,是未来亟待解决的重大课题之一。为探讨真核生物对木质纤维素降解的影响,本文通过PCR克隆文库构建,克隆测序并结合RDP真菌分类鉴定,对小麦秸秆、玉米秸秆及木材腐烂样品中真核生物的群落结构组成、核心种群以及多样性进行分析。结果表明Opisthokonta(55%)和SAR(36.1%)是最主要的优势群,多样性也最为丰富,其次为Archaeplastida(0.3%)及未定义真核生物等。对同时期三个样品的对比分析表明,小麦秸秆中真核生物的丰度和多样性都明显高于玉米秸秆和腐烂树木,并且,小麦秸秆分解期间真核生物的组成和物种多样性更高。在木质纤维素降解过程中不同的微生物担负着不同的功能,对这些微生物的研究将会使木质纤维素降解方面的利用率大大提升。     

人工组合复合菌系分解木质纤维素特征研究

为研究人工组合复合菌系降解木质纤维素的效果以及降解过程中微生物群落变化特征。首先对天然复合菌系PLC-8进行分离纯化,随后将筛选出的5株细菌和2株真菌进行组合,构建3种简化的复合菌系,分别为F1、F2和F3。随后,设计秸秆降解试验,利用DGGE方法测定3种复合菌在分解纤维素过程中微生物群落的变化特征,并进行相关的理化分析。结果表明：人工组合复合菌系F3分解木质纤维素的能力最强,在分解木质纤维素30d内秸秆平均减重率为39.80%,半纤维素下降52.64%,纤维素下降25.8%,木质素下降6.26%。在第15天时纤维素内切酶、纤维素外切酶、滤纸酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶的活性已经达到整个分解过程的最高值,分别为0.09、0.08、0.09、0.07和0.11U/mL。复合菌系F3能够自我调节pH,从而改变溶液的pH从微酸性至微碱性,F3的微生物群落呈现出真菌-细菌稳定共存的状态,并且能够长时间保持稳定。因此,人工组合复合菌系F3是稳定、高效的木质纤维素降解复合菌系。     

秸秆纤维素分解菌的分离筛选

利用纤维素分解菌生产发酵饲料是当前饲料业的一个发展方向,它可将纤维素分解为牲畜可利用的糖。此项试验从各种土壤及饲料中分离到12株能分解纤维素的菌株。分别测定滤纸分解度、CMC酶活、FPA酶活和天然纤维素酶活,筛选出6株对天然秸秆纤维素有较强降解能力的菌株。通过改变其培养基中天然纤维素的含量,发现随着培养基中天然纤维素含量的增加,酶活力也随之升高。