纤维素分解菌ZJW-4产酶条件研究

采用单因素试验法进行不同条件下的液体发酵培养,确定纤维素分解菌ZJW-4的最适产酶条件。结果表明:ZJW-4产纤维素酶的最优发酵条件为以蛋白胨+(NH4)2SO4为氮源的培养基,28℃,pH 6,静置培养48 h。     

Effect of Different Treatment Rapeseeds on Activity of Cellulose Enzyme in Sheep

The purpose of the experiment is to research the effect of different rapeseed treatments feeding on activity of cellulose enzyme in sheep. Eight male adults of semi-fine wool sheep breeds with the same weight and permanent rumen cannulas were selected according to 4×4 Latin square design to determine the effect of different rapeseed treatment groups including crushed rapeseed, whole rapeseed, extruded rapeseed (dietary lipid content of =67 g · kg-1 ) and control group (dietary lipid content of =30 g · kg-1 ) on activity dynamic variation of ruminal celluolytic enzyme in sheep. The results showed that ruminal fluid pH matched up to the condition of fiber degradation and growth of cellulolytic bacterium when fed four diets; but there was significant difference (P0.05) for the activity of microcrystalline cellulose, glucanase, salicin enzyme involved in ruminal fiber degradation after fed 2, 4, 6 h.     

一株纤维素降解菌的鉴定及其对饲料粗纤维的降解效果

【目的】对本课题组分离的一株纤维素降解菌进行鉴定,优化其产酶条件并检测其对饲料粗纤维的降解效果,以期为该菌在饲料粗纤维降解中的应用提供理论依据。【方法】通过菌株形态特征和16SrDNA序列分析鉴定了实验室分离保存的一株纤维降解菌;研究该菌所产纤维素酶的部分酶学性质和酶谱,并优化其产纤维素酶的条件;利用体外发酵和尼龙袋法测定菌株N3所产粗酶液对3种饲料(麸皮、麦草、燕麦)粗纤维的降解率;利用RB亮蓝脱色试验检测该菌的木质素降解能力。【结果】经鉴定,该菌株为枯草芽孢杆菌,命名为Bacillus subtilis N3;N3菌株不产生漆酶,主要向胞外分泌分子质量70ku以上的纤维素酶组分;N3菌株所产纤维素酶的最适反应温度和pH分别为60℃和5.5;N3菌株以体积比1∶50接种至最适发酵培养基(碳源为麸皮、氮源为蛋白胨,初始pH为5),37℃培养24h时,所产纤维素酶活性最高,可达3.50U/mL;菌株N3所产粗酶液对麸皮的粗纤维降解率最高,对麦草秸秆的粗纤维降解率最低。【结论】分离到的纤维降解菌Bacillus subtilis N3主要分泌分子质量70ku以上、耐热的纤维素酶,对饲料粗纤维具有较强的降解能力。     

高效纤维素分解菌的分离鉴定及堆肥效果研究

采用CMC-Na平板法和刚果红染色法从自然发酵的牛粪中分离获得高效纤维素分解菌,通过形态学观察、生化试验及16S rDNA分子生物学对菌株进行鉴定,采用单因素法确定菌株的最佳培养条件,最后接种牛粪进行堆肥发酵观测其效果。结果表明:获得的菌株Y2鉴定为枯草芽孢杆菌;经产酶条件优化后,菌株Y2的滤纸酶活力(FPA)为15.83 u·mL~(-1),羧甲基纤维素酶活力(CMCA)高达100.81 U·mL~(-1),分别是优化前的1.3、2.76倍。堆肥试验结果表明:接种Y2组和EM菌剂组均在第3 d进入高温期(50℃),且高温期分别维持了9 d和8 d,接种Y2组纤维素降解率达到42%,而EM菌剂组为35%,接种无菌水组只有10.5%。菌株Y2在堆肥发酵方面具有较大的应用潜力。     

一锅法制备羧基化纳米纤维素晶体

为了探究高效、简便的羧基化纳米纤维素晶体(CCN)制备工艺,以微晶纤维素(MCC)为原料,过硫酸铵为氧化剂,采用一锅法制备出羧基化纳米纤维素晶体。并运用响应面分析法对影响羧基化纳米纤维素得率的各因素及其相互之间的交互作用进行优化。再采用透射电镜、马尔文激光粒度仪、红外光谱、X射线衍射和热分析对样品的微观形貌、粒度分布、晶体特性、结构和热稳定性能进行了研究。结果表明:过硫酸铵浓度与时间、温度与时间之间的交互作用比过硫酸铵浓度与温度间的交互作用对羧基化纳米纤维素得率的影响显著。通过优化得到的制备工艺条件为时间204min、过硫酸铵浓度2mol/L、温度62℃,优化条件下制备的羧基化纳米纤维素得率为46.41%,与模型预测值(46.93%)吻合较好,表明建立的数学模型是有效的。CCN为直径10~30nm、长度50~200nm均匀分布的棒状,Z均粒径为96.92nm;在1731cm-1出现了羧基基团的CO特征峰,表明过硫酸铵分解产生的氧化剂H2O2选择性地把纤维素C6原子上的羟基氧化成了羧基;CCN属纤维素Ⅰ型,结晶度为78.35%;羧基化后的CCN热稳定性相对于MCC有较明显的降低。      

草酸青霉菌产酶条件优化及其秸秆腐解能力

目前还田的玉米秸秆存在腐解难的特点,如何加速玉米秸秆腐解成为国内外研究的热点。该试验采用纤维素-刚果红染色法从河北山前平原小麦-玉米轮作且长期秸秆还田的土壤中分离筛选到一株纤维素酶活性高的真菌。将测得的ITS基因序列与NCBI数据库上进行同源性比对,综合形态特征和ITS基因序列同源性分析,该菌株鉴定为草酸青霉(Penicillium oxalicum)。该文对其产酶条件和玉米秸秆分解能力进行了进一步研究。结果表明,在羧甲基纤维素钠(CMC-Na)液体培养基和玉米秸秆液体培养基上30℃培养72 h,内切葡聚糖酶(CMCase酶)和滤纸酶(FPase酶)活性分别达672.8、282.9和774.6、618.3 U;以玉米秸秆为底物其产天然纤维素总酶活性可达到376.1 U,说明该菌具有较强的玉米秸秆分解能力。该菌最佳产酶条件为:0.3%的牛肉膏蛋白胨为氮源,接种量为5%,培养温度为28~35℃,pH值=4~7,培养48~96 h;最优发酵条件为固液比为1∶10,培养时间为48 h,培养温度为30℃,pH值为6.5。该菌株对玉米秸秆腐解能力的研究表明,在秸秆揺瓶试验中,培养10 d后,秸秆腐解率达87.3%,为对照的1.90倍;在土壤培养试验中,培养45 d时,腐解率达83.5%,是对照的1.62倍;在玉米秸秆还田的小麦盆栽试验中,培养65 d时,秸秆腐解率达70.8%,高于对照15.1%。因此,从原位秸秆还田土壤中筛选出来的草酸青霉对玉米有较强的腐解能力。     

玉米SLAF标记的开发及其在玉米果皮纤维素含量BSA分析中的应用

【目的】降低果皮纤维素是甜玉米品质改良的重要目标,然而玉米果皮纤维素含量调控的研究甚少,相关调控基因尚未定位。利用纤维素含量差异的重组自交系（RILs）群体,通过特异位点扩增片段（specific-locus amplified fragment-sequencing,SLAF）测序和分离混池分析（bulked segregant analysis,BSA）定位控制玉米果皮纤维素含量的染色体区段,鉴定调控玉米果皮纤维素含量的候选基因。【方法】以果皮纤维素含量显著差异的E327和G5-1为亲本,构建重组自交系（RILs）。对RILs群体进行果皮纤维素含量的测定,并根据纤维素含量的结果选择纤维素含量高、低的样本进行混池,用于SLAF标签的鉴定和BSA分析。在BSA分析中,首先对两混池和2个亲本DNA用HaeⅢ和Hpy166Ⅱ进行酶切,回收414-464 bp的酶切片段进行Illumina建库,并进行SLAF测序,然后根据多态性SLAF标签开发SNP标记,利用SNP标记对玉米果皮纤维素含量进行关联分析,鉴定调控甜玉米果皮纤维素含量的染色体区段。分析这些区段所包含的玉米基因,并找到它们对应的拟南芥同源基因,通过查阅拟南芥相关基因功能研究的文献,进一步鉴定控制玉米果皮纤维素含量的候选基因。【结果】两亲本和2个混池SLAF建库测序得到的SLAF符合预期,基于SLAF测序数据,鉴定了73 786个多态性SLAF标签,这些SLAF标签均匀分布在玉米的10条染色体上。在这些多态性标签中得到了523 395 SNP位点信息。通过关联分析,调控果皮纤维素变异的基因被定位到玉米基因组的6个染色区段,都位于玉米的第5染色体上。在这些区段上,一共有47个玉米基因。通过进一步的研究分析,在这些关联的染色体区段最终确定了9个候选基因。【结论】定位到调控玉米果皮纤维素的含量的基因,表明此方法可以用于基因定位。     

沙柳的孔隙结构、微纤丝角和纤维素结晶度研究

【目的】研究不同年轮沙柳(Salix psammophila)材的孔隙结构、微纤丝角和纤维素结晶度,为更合理、有效地利用沙柳资源提供依据。【方法】以取自内蒙古鄂尔多斯沙地的3年生沙柳为研究对象,利用氮气吸附法(NAD)研究不同年轮处沙柳木材的孔隙结构,并用X射线衍射(XRD)测定不同年轮处沙柳木材的微纤丝角和纤维素结晶度。【结果】从髓心到树皮的3个年轮处沙柳木材的比表面积逐渐增大,分别为0.54,0.68和1.81m2/g;孔体积逐渐增大,分别为0.002,0.468和1.560cm3/g,大多数孔隙的直径为2~10nm;而微纤丝角逐渐减小,分别为14.35°,12.17°和10.71°;纤维素结晶度从第1年轮到第3年轮略有增加,分别为48.15%,49.23%和49.58%。【结论】靠近树皮的沙柳材具有较大的比表面积、孔体积、纤维素结晶度和较小的微纤丝角,是制取纤维素材料和生物质能源的较好原材料。     

植物叶脉组织的数字化建模与静动力学分析

基于植物叶脉自然选择的结构优越性,构建叶脉的数字化模型,研究其组织结构的力学性能。选取具有典型耐候性和清晰叶脉结构的荷花玉兰叶脉进行叶脉组织结构三维多孔模型的构建,通过图像阈值分割方法对组织结构扫描电镜图进行处理,采用基于狄洛尼三角剖分的面积权重方法对阈值分割后的二值图片进行网格化,形成组织结构的数字化模型;采用有限元法对叶脉横截面多孔组织进行拉伸模拟和冲击仿真。结果表明,叶脉最外缘的区域对叶脉组织力学性能的贡献最大,而具有细胞壁厚度呈梯度变化的叶脉模型在小位移情况下对能量吸收表现出良好的优越性,其冲击破坏过程是依层进行的。     

常见菌材主要营养成分及内含物质的分析

为筛选适宜食用菌栽培的速生、优质菌材,以在黔北地区收集到的刺槐、肉桂、水青冈、山白树等13个科17个属共17种菌材木段为试材,测定各菌材样品中的碳素成分含量、矿质元素含量和其他内含物成分。经检测、分析得知：17种菌材纤维素含量为35%~53%,半纤维素含量为15%~29%,木质素含量为18%~30%,钾、钙、磷、镁、铜、锰、锌含量分别为602~3270、1080~7590、14~304、153~905、0.83~3.31、1.71~106.00、2.00~15 .00 mg/kg,pH值为4.24~6.72,果胶含量为5.78~12.40 g/kg,总黄酮含量为93.6~4262.8 mg/kg,单宁含量为0.01%~9.16%。木质纤维素及矿质元素有利于食用菌的生长发育,单宁、果胶、总黄酮和不适宜的pH值则抑制食用菌的生长。综合分析表明,枫香树、肉桂、山毛榉、枳椇树、苦郎树和水青冈比较适合作菌材,而马桑树、梨树和刺槐不适合用来栽培食用菌。