降解棉秆纤维素分解菌的筛选及其降解特性研究

从土壤中筛选到两株能降解棉秆的纤维素分解菌M59、F115,通过构建酶活曲线确定了发酵周期,并进一步检测了不同氮源、不同浓度对菌株降解棉秆酶活的影响。结果表明,M59和F115均能有效降解纤维素,在刚果红纤维素平板上形成的水解圈直径〉0.5cm,降解滤纸的CMC酶活〉7.8 U.ml-1,FPA酶活〉3.9 U.ml-1;两菌株均能降解棉秆且维持较高的酶活（CMC酶活〉7.0 U.ml-1,FPA酶活〉2.5 U.ml-1）,发酵周期均确定为10d;氮源及其浓度对两菌株降解棉秆的CMC酶活和FPA酶活影响显著,以0.5%的酵母粉、蛋白胨作氮源,菌株M59的CMC酶活和FPA酶活、F115的CMC酶活均最高,可确定0.5%酵母粉、蛋白胨为两株纤维素分解菌较适宜的氮源。     

F_1菌株对玉米秸秆木质素和纤维素降解能力的研究

为了探讨F1菌株的产酶活性及其对玉米秸秆中木质素和纤维素的降解能力,以羧甲基纤维素钠为诱导物配制培养基Ⅰ,以不加羧甲基纤维素钠为对照配制培养基Ⅱ,分别接种F1菌株,在25℃下培养诱导产生纤维素降解酶Cx,用分光光度法测定不同时间所产生的酶活。将培养5 d的F1菌株以10%的接种量转接到玉米秸秆固体发酵培养基上培养,在5 d1、0 d、15 d2、0 d用差重法测定F1菌株对玉米秸秆中半纤维素、纤维素和木质素的降解能力。结果表明,以羧甲基纤维素钠为诱导物培养基,F1菌株能够产生Cx酶,而且在第5天时酶活性最强。F1菌株在玉米秸秆发酵培养基中的生长情况良好,培养前15 d,F1菌株对纤维素和木质素的降解都很快,之后对纤维素的降解速率明显降低甚至停止降解。培养20 d,对半纤维素、纤维素和木质素的累计降解速率为3.5%、10.5%、7.0%。     

大豆秸秆纤维素降解菌的筛选及鉴定

本研究结合刚果红初筛和产酶复筛两种筛选方法,分离出专效大豆秸秆纤维素降解菌,并将酶活较好的菌株进行复配组合,得到复合微生物菌系。该菌系羧甲基纤维素酶活为29334.3U/g,滤纸酶活为1269.3U/g。采用该复合菌系可以明显加速大豆秸秆中纤维素和半纤维的降解,其效果好于添加某市售菌剂处理(T1),与对照(CK1)相比,其降解率分别提高了52.49%和63.43%。     

棉花秸秆纤维素降解菌的筛选鉴定 与降解棉秆效果研究

【目的】 利用微生物学和分子生物学手段筛选和鉴定棉秆表面附着的真菌,获得具有高效纤维素分解能力的真菌。【方法】 通过将棉花秸秆接种至不同选择性培养基中,分离挑选水解圈较大的菌株,进行镜检和分子生物学鉴定;并同时对菌株进行滤纸酶活性(FPA)和羧甲基纤维素钠(CMC-Na)糖化活力的测定,以及连续(25 d)观测棉秆纤维的失重率。【结果】 主要4株菌种水解圈直径大小排序为,SN-1＞SN-4＞SN-3＞SN-4(P=0.013)。对于CMC-Na糖化活力,24~96 h时SN-1菌种显著低于其它3个菌种(P＜0.05),120 h时,各菌种处理间差异不显著(P＞0.05)。对于FPA活性,第24和120 h时,SN-1和SN-4菌种显著高于SN-2和SN-3菌种(P＜0.05);其它时间点,各菌种按活性高低排序为:SN-1、SN-4＞SN-3＞SN-2(P＜0.05)。通过镜检和分子生物学鉴定,得到4株菌种分别为:SN-1为黑曲霉(Aspergillus niger),SN-2为赤霉(Gibberella moniliformis),SN-3为链格孢霉(Alternaria nees),SN-4为青霉菌(Penicillium italicum)。【结论】 黑曲霉降解棉花秸秆的效果最为显著。对于CMC-Na糖化酶活力、滤纸酶活性以及棉花秸秆的实际失重率(降解率),接种黑曲霉或青霉菌时表现均最佳。     

秸秆纤维素降解菌的分离及筛选初探

从常年堆放秸秆垛下面的土壤及腐烂的秸秆中筛选出6株降解纤维素能力较强的菌株,并对这6株菌进行滤纸(FPA)酶活和羧甲基纤维素钠(CMC)酶活的测定。其中X-3、X-4、X-5菌的酶活最佳,X-3的FPA和CMC酶活分别为2.69 U/mL、33.28%;X-4的FPA和CMC酶活分别为24.70U/mL、60.55U/mL;X-5的FPA和CMC-Na酶活分别为9.06U/mL、44.91U/mL,该3株菌株在7 d内对秸秆的降解率高达39.35%、44.38%和52.40%,根据X-3、X-4、X-5的菌落及个体形态特征,初步判定X-3、X-5为唐氏木霉。     

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。     

棉秆纤维素降解复合菌系的筛选及其分解特性研究

[目的]从自然环境中筛选降解棉秆的纤维素分解复合菌系,以降解棉秆中的纤维素.[方法]采用PCS培养基,从牛粪、土壤、羊的瘤胃液和发酵粪中筛选纤维素分解复合菌系,通过连续继代培养,获得相对稳定的复合菌系,再获得粗酶液,测定三种酶活(CMC、FPA、纤维二糖酶)和酶解效果.[结果]牛粪的降解纤维素复合系,酶活分别为CMC 11.95 U/mL、FPA 8.29 U/mL、纤维二糖酶11.03 U/mL,产酶动态变化在4～5d酶活性比较高,确定发酵周期为5d,pH值先上升后下降,在发酵的4～5d,pH值相对较高,以后开始下降,维持稳定,呈现弱碱性.[结论]来自牛粪的纤维素降解菌降解能力最强,降解棉花秸秆效果较好,棉秆失重率为18;,糖化率为19.39;.     

棉花秸秆还田对棉花生长和土壤的影响研究进展

为了明确棉花秸秆还田对棉花植株生长和土壤的影响,本研究通过整合分析前人研究,总结发现棉花秸秆还田可以促进棉花生长、提高棉花产量、改善土壤物理性质、提高土壤中营养元素和有机质的含量、增加土壤微生数量、促进土壤细菌的活性和酶的活性。此外,秸秆还田目前还存在一些问题,如：哪种还田方式更为高效、适宜的还田时间、还田量及如何预防还田带来的毒害问题等。最后,本研究针对现存问题提出了相应建议,以期为棉花秸秆还田高效利用和棉花产业绿色可持续发展提供理论支持。     

土壤湿度和机械长度对棉花秸秆分解率的影响

新疆棉花秸秆产量巨大,但是棉花秸秆的木质素和纤维素含量较高,不易被分解,很难作为饲料利用。本文研究了棉花秸秆在不同条件(土壤水分、棉花机械长度)处理下的分解速率。从土壤水分条件来看,棉花秸秆在50%土壤饱和含水量下的分解最为理想,其分解率在100 d后达到54.08%;从棉花秸秆粉碎程度来看,棉花秸秆粉碎越细越有利于其分解,但是3 cm处理100 d后分解率为54.12%,而1 cm处理100 d后分解率只有47.42%,说明棉花秸秆分解需要一定的孔隙度。另外,棉花秸秆分解之后对土壤肥力也有很大影响。此次试验结果可为推广大田试验提供科学依据。     

棉秸秆纤维素降解菌系构建及固体发酵条件优化

【目的】构建棉秸秆降解菌系及其固体发酵条件优化。【方法】根据羧甲基纤维素酶活(CMC)和滤纸酶活(FPA)筛选纤维素降解能力强的菌株,与调节发酵品质的菌株配比,采用响应面法评价初始含水量、接种量、发酵天数及其交互作用对棉秸秆纤维素降解率的影响。【结果】得到24株纤维素降解菌,其中一株透明圈直径与菌落直径的比例最大值 6.20,FPA酶活力9.699 U/h,CMC酶活力10.435 U/h,通过鉴定为枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis),与产朊假丝酵母(Candida utilis)、植物乳杆菌(lactobacillus plantarum)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)构建复合菌系按1∶1∶2∶1进行发酵,对模型进行方差分析,方程回归显著(P<0.000 1),接种量15.0%,发酵时间35.0 d,水分80.0%时,纤维素降解率达35.91%,接种量对纤维素降解率影响最大。【结论】构建了棉秸秆纤维素降解菌系,确定了固体发酵最佳条件,为棉秸秆饲料化提供了实验及理论依据。     

从稻草中分离乙二醇木质素的研究

主要研究了液固比(W/W)、乙二醇质量分数、反应温度及保温时间等因素对用高压釜提取稻草木质素的影响.结果表明,优化的工艺条件为液固比(W/W)12:1,乙二醇质量分数90%,反应温度240℃,保温时间2.5 h.提取液经水沉淀,抽滤,真空干燥,得到土黄色的木质素,溶剂经减压蒸发可循环使用.测定了木质素的溶解性能,并对其进行了红外与紫外光谱分析.     

秸秆还田对长期连作棉田土壤微生物量碳氮磷的影响

通过棉花长期连作定点微区试验, 研究了秸秆还田条件下长期连作棉田土壤微生物量碳、氮、磷(SMBC、SMBN、SMBP)含量的变化规律, 为衡量和评价秸秆还田对长期连作棉田土壤质量和肥力的影响提供科学的理论依据。研究结果表明:秸秆还田可以显著提高不同土层SMBC、SMBN、SMBP含量, 且随着连作年限增加, SMBC、SMBN、SMBP含量逐渐升高;秸秆不还田条件下, 随着连作年限增加SMBC、SMBN、SMBP含量下降, 0~20 cm土层秸秆还田条件下连作5、10、15年SMBC比无秸秆还田条件下分别增加 20.8%、67.2%、70.4%, SMBN比无秸秆还田条件下分别增加22.2%、81.2%、85.4%, SMBP比无秸秆还田条件下分别增加22.3%、81.2%、85.3%;秸秆还田条件下, 0~20 cm土层连作30年棉田SMBC比连作5、10、15、20年和25年分别增加了116.6%、86.2%、101.6%、28.9%和7.99%;0~20 cm土层连作30年的SMBN含量比连作5、10、15、20年和25年的分别增加了114.1%、82.1%、99.65%、27.8%和7.15%;0~20 cm土层连作30年的SMBP含量比连作5、10、15、20年和25年的分别增加了65.7%、6.9%、34.2%、1.4%和2.22%。不同土层间微生物量差异表现为0~20 cm> 20~40 cm> 40~60 cm。秸秆还田可以显著提高连作棉田微生物量碳、氮、磷的含量, 且可以缓解棉花连作的不利影响, 有利于提高土壤质量和土壤肥力。     

高效选择性降解稻草木质素的菌株及其产酶特性的研究

采用变色圈试验和木质素降解试验,对19株木材腐朽菌对稻草生物降解能力进行定性及定量筛选,获得了毛革盖菌(Coriolus hirsutus)、东方栓菌(Trametes orientalis)、彩绒革盖菌S2(Coriolus versicolor)和白干酪菌(Tyromyces albidus)4株高效降解稻草木质素的菌株.在15 d的培养中,各菌株对稻草木质素的降解率分别为36.71%、33.59%、22.46%和21.90%.在基础培养基发酵培养中,4菌株的漆酶活性分别在8 d和14 d达到峰值,其中白干酪菌的漆酶活性最高,为147.73 U/L,毛革盖菌、东方栓菌和彩绒草盖菌S2的漆酶活性最高分别为113.00,133.65,122.65 U/L;4菌株的木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶的酶活性均不高,可能与缺少必要的诱导剂有关.4菌株的胞外蛋白含量和菌丝重增加变化曲线基本一致,只是峰值略有提前.4株不同来源的彩绒革盖菌在木质素降解能力上存在一定的差异,这与菌株的地域差异和菌株的多次转接有直接的关系.     

白腐真菌降解玉米秸秆的研究

试验通过对4种配方(主料为74%的玉米秸秆粉和1%石灰,加入不同配比的玉米面和麦麸,按添加比例分为处理Ⅰ:20%、5%,处理Ⅱ:15%、10%,处理Ⅲ:10%、15%和处理Ⅳ:5%、20%)生产的白腐真菌曲种发酵奶牛常用粗饲料玉米秸秆的效果研究,旨在筛选出以玉米秸秆为主料生产白腐真菌菌种的最佳配方。试验结果表明,处理30d,各处理组菌种均能发酵玉米秸秆,降低粗纤维含量,提高粗蛋白(CP)含量。菌种培养基对发酵玉米秸秆CP含量影响极显著(P0.01),对粗纤维含量影响不显著(P0.05)。74%的玉米秸秆和1%的石灰添加5%的玉米粉、20%的麦麸配合生产的白腐真菌曲种对玉米秸秆的发酵效果最好,可降低生产成本,更适宜作为生产白腐真菌菌种的配方。     

棉秆炭化还田对棉花生长及土壤理化特性的影响

【目的】研究西北连作棉田秸秆炭化还田对棉花生长和土壤性质的影响,提炼适宜的秸秆还田技术,为西北棉花秸秆还田提供技术支撑。【方法】试验设置为田间试验,6个处理,分别为:1、秸秆移除(CK);2、秸秆还田(S);3、有机肥还田(M);4、炭化还田(1.5Bc);5、有机肥+棉秆炭(MBc);6、炭化还田(3.0Bc)。在棉花生长后期测定棉花的生长指标、生物量、产量,并采集土样,分析相关指标。【结果】与秸秆移除(CK)相比, 棉花植株的株高、茎粗、叶长和叶宽均以有机肥还田及其与炭化还田的配合施用最大,分别增加了8.89%、11.86%、11.82%、11.39%。产量则以有机肥还田、有机肥还田与炭化还田的结合两个处理对产量的提高幅度最大, 分别为43.06%、37.01%,其次是1.5Bc和3.0Bc两个处理,均显著增加了棉花产量,分别达到了18.15%、30.25%;地上部干物质积累以3.0 t炭化还田处理提高幅度最大, 达到了34.94%,地下部以秸秆直接粉碎还田提高幅度最大,为62.92%;土壤性质则以3.0tBc处理对土壤饱和含水量和田间持水量的增加幅度以及对土壤容重的降低幅度最大, 分别达到了11.03%、10.02%、4.77%。【结论】有机肥还田、炭化还田及其配施能够有效的促进棉花生长,增加棉花干物质积累,提高产量,改善土壤性质。     

降解秸秆纤维素丝状真菌的分离鉴定

经过初筛和复筛从腐烂的秸秆中分离出的8株产纤维素酶的真菌中获得1株高效降解秸秆纤维素的丝状真菌g76,经菌株形态分析和18S rRNA基因序列分析,确定该菌株为Gibberella fujikuroi,以天然水稻秸秆为惟一碳源,37℃摇瓶培养120 h.所得粗酶液作用于CMC-Na、水稻秸秆、滤纸、木聚糖等不同底物,其酶活可分别达1.722 67 IU·mL-1(Cx酶)、0.368 13 IU·mL-1(Cx酶)、0.344 24 IU·mL-1(FPase)、0.531 78 IU·mL-1(半纤维素酶).     

纤维素酶水解棉花秸秆工艺条件的初步研究

试验采用滤纸酶活力测定法对FE-302纤维素酶的活力进行了检测,以还原糖的产量为标准,用正交设计的方法对FE-302纤维素酶水解棉秆的温度、pH值、酶用量的工艺条件进行了研究。结果显示:FE-302纤维素酶的活力是2503 U/g;温度50℃、pH值5.0、FE-302纤维素酶用量0.5%工艺条件下水解棉秸效果最好,能得到较多还原糖。