降解水稻秸秆兼抑制水稻纹枯病菌多功能复合菌系的构建

目的针对稻草直接还田需要,构建能够高效降解水稻秸秆同时又能抑带l水稻纹枯病菌的多功能复合菌系。方法通过将具有高效降解纤维素的天然复合菌群与具有抑制水稻纹枯病菌效果的菌株组合,构建多功能复合菌系;采用失重法检测该复合菌系对水稻秸杆的腐解作用,荧光定量PER法检测其对水稻纹枯病菌的抑制效果。结果成功地构建了一组多功能复合菌系,腐解12d后,水稻秸秆干物质总失重率为41．4％,其中半纤维素降解率为59．5％,纤维素降解率为52．5％,木质素降解率为15．3％,腐解过程中平均CMC酶活为8．1IU／g。该复合菌系对水稻纹枯病菌的抑制效果明显,发酵40d后对水稻纹枯病菌的抑制率为27．1％,对照组抑制率为2．7％。结论该复合菌系能高效降解水稻秸秆,同时又能较好地抑制水稻纹枯病菌,适宜在水稻秸秆直接还田过程中使用。     

微生物降解秸秆木质素的研究进展

我国秸秆资源丰富，每年产生逾8亿t作物秸秆。通过秸秆直接还田或肥料化还田不仅可以减少化肥的施用量，缓解农业污染压力，还能实现农作物秸秆的循环利用。木质素结构复杂，且与纤维素和半纤维素相互缠绕，因此秸秆的自然腐解过程中，木质素是主要的限速因子，为了提高降解效率，木质素降解菌的发掘和降解机制也逐渐成为研究热点。本文综述了降解木质素的真菌和细菌的研究现状，对比其真菌和细菌降解特性的优缺点并分析复合降解菌群的优势。随后对木质素降解酶系的酶学性质、在不同微生物中的表达特性进行总结，对木质素降解机制及衍生芳烃代谢路径的研究进展进行综述。最后整理木质素降解微生物在秸秆肥料化技术中的应用进展，并探讨了微生物降解秸秆木质素的应用前景和未来的研究方向。     

两株戴氏霉对水稻秸秆的降解及产酶研究

本文旨在构建能够高效降解水稻秸秆的戴氏霉组合菌。通过兼容性试验,选取木质素降解菌灰戴氏霉H57.1菌株与纤维素降解菌合川戴氏霉H08.1菌株组合发酵降解水稻秸秆,以失重法和范氏洗涤剂法检测其对秸秆的降解效果,用胞外酶活测定法探索其产酶规律。结果表明,菌株H57.1和H08.1具有良好的兼容性;组合菌H57.1+H08.1对水稻秸秆的降解能力明显高于单一菌株,秸秆失重率高达55.7%,木质素、半纤维素和纤维素降解率分别为48.9%、72.6%和57.0%;对发酵过程产酶情况的分析进一步表明,组合菌H57.1+H08.1降解水稻秸秆的能力与其产酶能力密切相关。     

降解水稻秸秆的复合菌系及其微生物群落结构演替北大核心CSCD

【目的】比较和分析从堆肥中富集的水稻秸秆降解菌系F1和F2的纤维素分解能力、微生物群落结构及其在秸秆降解过程中的演替,从而探究微生物群落结构与秸秆降解效率的相关性。【方法】采用DNS(3,5-二硝基水杨酸,3,5-dinitrosalicylic acid)定糖法测定发酵液中的外切纤维素酶活;采用范氏(Van Soest)洗涤纤维分析法测定发酵前与发酵后的秸秆纤维素、半纤维素、木质素的含量,并计算降解率;采用16S r RNA基因序列分析和实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,Q-PCR)对秸秆降解过程中的微生物物种组成及特定的功能微生物进行定性和定量分析。【结果】复合菌系F1的水稻秸秆总降解率、纤维素降解率、半纤维素降解率显著高于复合菌系F2;2种复合菌系的外切纤维素酶活性与cel48基因的拷贝数变化趋势一致;复合菌系F1的物种较丰富,优势物种是好氧细菌,复合菌系F2的物种组成较单一,培养后期具有较高比例的厌氧纤维素分解菌;培养前4天,复合菌系F1和F2的优势物种均为Unclassified Bacillales和Bacillus;第4天之后,不同复合菌系的优势物种及丰度出现差异,F1的优势物种主要属于Bacteroidetes,F2的优势物种主要属于Firmicutes;虽然Petrimonas和Pusillimonas是培养后期的共有优势物种,但是Petrimonas在复合菌系F2中的相对丰度(38.30%)显著高于F1(9.47%),且培养第8天的F2中的Clostridiales OPB54增加至14.85%。【结论】cel48基因拷贝数变化与秸秆纤维素的降解效率、外切纤维素酶活性变化具有一定的相关性,cel48基因可作为潜在的生物分子标记监测秸秆纤维素的降解过程;微生物群落结构对秸秆纤维素的降解效率具有显著影响,Unclassified Bacillales,Bacillus,Petrimonas,Pusillimonas是复合菌系F1和F2降解秸秆纤维素过程中的重要物种。     

木质素降解菌shu-0801降解玉米废弃物的研究

目的:研究分离到的木质素降解菌降解玉米废弃物效果.方法:利用苯胺蓝法从土壤中分离到木质素降解菌shu-0801.结果:研究表明shu-0801木质素降解菌能够显著提高纤维素的转化,提高纤维素酶的降解效率,还原糖的生成量明显提高,shu-0801菌与玉米秸秆粉共培养,可降解玉米废弃物干重约20%.结论:分离到木质素菌降解木质素效率较高,属巨大芽孢杆菌属.     

黑龙江不同玉米秸秆还田方式下土壤动物群落结构及其对秸秆降解的影响

以黑龙江省海伦市典型黑土耕地为试验样区,研究黑土区不同秸秆还田方式下土壤动物群落结构特征及其在秸秆降解中的作用。实验选取6目、30目、260目降解袋,设置5个处理:17kg玉米秸秆+2kg水还田+含微生物100%浓度催腐剂(样方A)、8.5kg玉米秸秆+1kg水还田+含微生物50%浓度催腐剂(样方B)、原始样方(样方C)、8.5kg玉米秸秆+1kg水还田(样方D)、17kg玉米秸秆+2kg水还田(样方E),并于2009—2011每年9月份测定不同样方的玉米秸秆降解率和微生物数量。结果表明:所有样方累积秸秆降解率都达55%以上,秸秆降解率从高到低排序依次为:样方A>样方B>样方C>样方D>样方E;对秸秆降解起主要作用的动物类群为中小型土壤动物中的甲螨亚目、中气门亚目和节跳虫科,约占土壤动物个体数的86.70%;不同处理样方中,土壤动物群落结构相似;相同处理样方中,不同规格的降解袋中土壤动物个数与类群差异显著(P<0.001);不同孔径降解袋中土壤动物的个数、类群数、多样性基本都与秸秆降解率呈正相关,进一步表明土壤动物对秸秆降解具有促进作用。     

耐高温木质素降解菌筛选及降解效果研究

为提高育苗基质中废弃物木质素降解速率,在废弃物堆腐生产育苗基质高温阶段取样,筛选耐高温木质素降解菌,并对菌种进行鉴定,同时测定其对秸秆木质素和菌糠木质素的降解效果。获得了1株较好的木质素高温降解菌HZ11,鉴定为解淀粉芽胞杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）,结果显示,该菌株对秸秆木质素和菌糠木质素降解效果较好,50 ℃条件下,20 d木质素降解率分别为46.7%和42.4%。菌株HZ11在降解秸秆和菌糠方面具有很好的应用潜力,为利用农业废弃物生产育苗基质提供更加丰富的菌种资源,具有重要的参考价值。     

N+注入选育白腐菌及其降解油菜秸秆木质纤维素的研究

以白腐菌WY01为出发菌,利用N＋注入技术选育出一株遗传性状稳定的漆酶高产诱变菌株WY02,经过60 d的发酵培养,其产酶量由出发菌的13.75 U/g增加到52.5 U/g,即产酶量提高了2.82倍;诱变菌株WY02对油菜秸秆中的木质素、半纤维素和纤维素的降解率分别为54.1%,39.1%,32.8%,用红外光谱法（IR）分析经诱变菌株降解后的油菜秸秆中木质素官能团的变化,用于阐明诱变菌株对油菜秸秆中木质素的生物降解机制。结果表明：油菜秸秆经白腐菌诱变菌株降解后,其木质素含量明显降低。木质素与苯环相连的C=O键、木质素侧链上CH2结构以及木质素单体（紫丁香基和愈创木基）被部分降解,木质素的苯环结构遭到一定程度的破坏。     

秸秆全量还田对稻田土壤溶解有机碳含量和水稻产量的影响

以南粳44为供试材料,在粘土和砂土土壤中,设置麦秸秆不还田和全量还田(6000 kg·hm^-2)及3种施氮量(0、225、300 kg·hm^-2)试验,研究了麦秸秆全量还田的腐解率和有机碳释放量动态变化,及其对稻田0～45 cm土壤溶解有机碳(DOC)含量和水稻产量的影响.结果表明： 麦秸秆还田的前期(0～30 d)其腐解率和有机碳释放量最高,腐解率为35.0%(粘土)和31.7%(砂土),有机碳释放率为34.1%(粘土)和33.1%(砂土);30 d后两者均减小.施用氮肥可显著促进秸秆腐解和有机碳释放量,粘土中麦秸秆腐解率和有机碳释放量明显大于砂土.麦秸秆还田后土壤DOC含量逐渐增加,至25 d达最大值,粘土和砂土分别为60.18和56.62 mg·L^-1,此后逐渐减小并趋于稳定.麦秸秆还田处理15 cm处土壤DOC含量显著高于未还田处理,但两者在30和45 cm处土壤DOC含量差异不显著,说明秸秆还田主要增加了稻田0～15 cm土层DOC含量.与不施氮处理相比,施氮处理土壤DOC含量降低,2种施氮处理间差异不显著.秸秆还田减少了水稻前期分蘖发生量,显著降低了有效穗数,增加了穗粒数、结实率和千粒重,显著提高了水稻产量.     

水稻秸秆腐解复合菌系RSS-4的选育及其腐解特性

采用限制性培养技术与温度梯度诱导相结合的方法, 从四川成都平原多年还田的土壤中筛选、构建出一组在中温条件下对水稻秸秆具有腐解功能的复合菌系RSS-4。该复合菌系在22°C条件下, 稻秆腐解试验表明: pH先升高后降低, 最后稳定在7.20; 纤维素酶活、半纤维素酶活均经历了先升后降的变化趋势, 最高酶活分别为0.91、3.40 U; 到16 d腐解结束时, RSS-4对稻秆、纤维素及半纤维素的降解率分别达到了45.0%、55.5%和44.1%, 而木质素在整个腐解过程中未发生明显的变化; 说明所筛选构建的这组腐解复合菌系可加速稻秆的腐解。同时发现采用未灭菌的筛选方法筛得的复合菌系RSS-4比灭菌所得的RSS-4￠腐解效果要好。     

一株促生秸秆降解菌的分离与鉴定

针对秸秆处理不当影响全世界环境污染的问题，筛选多功能秸秆降解菌，旨在得到高效降解秸秆且具有促生作用的微生物菌种。结合纤维素钠-刚果红(CMC-Na)平板筛选，通过16S rRNA基因分析，进行菌株鉴定，得到一株具有纤维素降解效果的菌株XJ-132,经16S rRNA基因鉴定为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)。与单独施用秸秆处理相比，加入菌株XJ-132 60 d后，秸秆降解率提高21.0%,且对水稻生长促进作用显著，地上、下部鲜重分别增加17.8%和9.6%。水稻种子喷施菌株XJ-132发酵液，低浓度发酵液对种子萌发具有一定促进作用。结果表明，菌株XJ-132可能通过产吲哚乙酸(IAA)、产铁载体、产氨等多种有益物质，降解秸秆的同时促进水稻生长。筛选具有促生作用的秸秆降解菌能够更好地加速秸秆降解，具有广泛的开发利用前景。     

麦秸秆全量还田对稻田土壤溶解有机碳含量和水稻产量的影响

以南粳44为供试材料,在粘土和砂土土壤中,设置麦秸秆不还田和全量还田(6000kg·hm-2)及3种施氮量(0、225、300 kg·hm-2)试验,研究了麦秸秆全量还田的腐解率和有机碳释放量动态变化,及其对稻田0~45 cm土壤溶解有机碳(DOC)含量和水稻产量的影响.结果表明:麦秸秆还田的前期(0~30 d)其腐解率和有机碳释放量最高,腐解率为35.0%(粘土)和31.7%(砂土),有机碳释放率为34.1%(粘土)和33.1%(砂土);30 d后两者均减小.施用氮肥可显著促进秸秆腐解和有机碳释放量,粘土中麦秸秆腐解率和有机碳释放量明显大于砂土.麦秸秆还田后土壤DOC含量逐渐增加,至25 d达最大值,粘土和砂土分别为60.18和56.62 mg·L-1,此后逐渐减小并趋于稳定.麦秸秆还田处理15 cm处土壤DOC含量显著高于未还田处理,但两者在30和45 cm处土壤DOC含量差异不显著,说明秸秆还田主要增加了稻田0~15 cm土层DOC含量.与不施氮处理相比,施氮处理土壤DOC含量降低,2种施氮处理间差异不显著.秸秆还田减少了水稻前期分蘖发生量,显著降低了有效穗数,增加了穗粒数、结实率和千粒重,显著提高了水稻产量.     

白腐菌及黑曲霉所产的纤维素复合酶对稻草秸秆的生物降解

研究了白腐菌及纤维素复合酶对稻草秸秆的协同生物降解。结果表明,利用黄孢原毛平革菌固态发酵稻草秸秆的过程中,LiP和MnP的最大活力可以达到28.3U/g和12.6U/g,同时,秸秆中的木质素能被有效降解,但纤维素、半纤维素降解率较低。添加黑曲霉所产的纤维素复合酶能有效地促进秸秆腐熟程度。在接入白腐菌培养10天后,每克稻草添加3 IU纤维素酶液并酶解48h可以使稻草秸秆中纤维素降解53.8%,半纤维素降解57.8%,木质素降解44.5%,干物质损失46.3%。此时细胞壁出现大范围破损,整个组织变得松散,秸秆完全腐熟。     

木质素降解菌BYL-7的筛选及降解条件优化

【背景】微生物降解木质素因其具有降解效率高和环保等特点而备受关注。【目的】筛选高效木质素降解真菌,并对其降解条件进行优化。【方法】通过愈创木酚-马铃薯葡萄糖琼脂(potato dextrose agar,PDA)和苯胺蓝平板法筛选高效木质素降解菌株,利用单因素筛选及响应面试验对培养条件进行优化。【结果】筛选到一株高效木质素降解菌BYL-7,经形态和多序列分析初步确定为Trametes versicolor。单因素试验证明初始pH、温度和接种量为降解木质素显著影响因子,响应面试验确定降解木质素最优条件为：初始pH 6.7,温度25 °C,接种量8%。在此条件下,碱性木质素降解率为36.5%,比未优化前提高54.0%;水稻秸秆木质素、半纤维素和纤维素降解率分别为32.8%、21.5%、13.2%,其中木质素降解率比未优化前提高36.1%;漆酶活性在第6天达到峰值120.0 U/L,比未优化前提高25.0%;木质素过氧化物酶活性在第6天达到峰值1 343.8 U/L,比未优化前提高36.0%;锰过氧化物酶活性在第5天达到峰值463.8 U/L,比未优化前提高31.7%。【结论】研究结果为木质素的降解提供了良好的菌种资源,同时也为后续木质素的研究积累了相关数据。     

血红密孔菌高产漆酶菌株的筛选及其对烟梗的生物降解

白腐菌是目前已知的唯一能将木质素彻底降解的微生物,而漆酶在木质素分解过程中起着重要的作用,被广泛应用于农作物秸秆或甘蔗渣等多种类型生物质的生物预处理和生物降解。本研究利用白腐菌产漆酶发酵培养基对30株血红密孔菌Pycnoporus sanguineus菌株进行筛选,得到了多株漆酶高产菌株,并研究了血红密孔菌发酵粗酶液和菌丝对烟梗的生物降解条件。研究结果表明:血红密孔菌及其产生的漆酶表现出了对烟梗木质素较强的生物降解能力。在漆酶浓度为40U/mL、温度30℃、pH4.5的条件下处理24h,烟梗中木质素的降解率可达到50.4%,纤维素和半纤维素的降解率分别为17.5%和17.3%;漆酶浓度为5U/mL、温度30℃、pH4.5的条件下处理48h,木质素降解率可达到65.1%。血红密孔菌菌丝也表现出对烟梗较好的生物降解效果,接种培养7d后烟梗中木质素降解率可达30%以上,21d后木质素的降解率可达79.1%,而纤维素和半纤维素的降解率仅为20%和12%左右。本研究不但为生物质材料的生物预处理和生物降解提供了优质的白腐菌及漆酶资源,还为通过烟梗的生物预处理提高烟草梗丝和卷烟品质提供了重要参数,具有一定的应用前景。     

诱导物和金属离子对竹子白腐菌降解影响的研究

研究了4种诱导物和5种金属离子对白腐菌降解竹子的影响。结果表明这4种诱导物对木质素的降解没有明显的促进作用,低浓度的吐温80抑制纤维素的降解,降解率仅为3．057％;5种离子对木质素降解均有促进作用,一定浓度的离子明显地抑制纤维素的降解,其中Ca^2＋对纤维素降解的抑制作用最强,降解率仅为0．620％;诱导物和离子对半纤维素降解率影响较小;吐温80和Ca^2＋能显著提高半纤维素和木质素的选择系数,其中添加Ca^2＋时半纤维素和木质素选择性系数分别为66．565和49．331,初步显示：部分诱导物和金属离子可以有效影响白腐菌对竹子的选择性降解。     

木质纤维素降解真菌菌株筛选及对玉米秸秆的生物降解研究

以8株野生白腐真菌为研究对象,用愈创木酚筛选培养基对这些菌株进行产木质素酶能力的初筛,并探究初筛后所得菌株在玉米秸秆固态发酵时的漆酶活性及其对玉米秸秆木质纤维素的降解能力。研究结果表明,8株菌株在愈创木酚筛选培养基上均表现出较好的木质素降解酶活性,仅菌株Han 577的菌丝圈直径d1与变色圈直径d2之比大于1。菌株An 369、Han 202和Han 474在玉米秸秆上的最大漆酶活性要远远高于其他菌株,分别为(901.11±42.83)、(698.89±42.17)和(843.61±78.82)U/L。白蜡范氏孔菌An369、云芝栓孔菌An174、肺形侧耳An279和硬毛革孔菌Han 474对玉米秸秆的酸不溶木素降解率均大于20%。云芝栓孔菌An 174、肺形侧耳An 279、梨生多年卧孔菌Han 202对玉米秸秆的纤维素降解率均大于20%。迷宫栓孔菌An 360和肺形侧耳An 279对玉米秸秆半纤维素降解率则大于40%。整体来看,肺形侧耳An 279表现出较好的秸秆降解效率。     

木质素降解菌的筛选及混合菌发酵降解秸秆的研究

农作物秸秆是农业生产的副产品,也是一项重要的生物资源。由于其成分结构的特殊性所导致的难降解问题,一直成为了转化利用秸秆的难题。目前,利用混合菌将秸秆纤维素转化为蛋白质、乙醇、乙酸、乳酸等研究已逐渐为人们所重视。本文通过马铃薯琼脂平板培养、马铃薯液体摇瓶培养和稻草秸秆固态发酵,从6株常见的食用白腐菌中筛选出了生长优势较强、产漆酶酶活高的平菇HF。为了让秸秆得到更好的降解和利用,采用平菇和康氏木霉二步混合发酵法;通过不同的组合方式,发现H6-T10组合得出的降解效果最好,其木质素降解率达到44.77%,纤维素降解率达到41.48%。     

1株来自瘤胃液菌株RB1在降解秸秆中的作用

木质纤维素中木糖残基大量乙酰化,导致半纤维素的降解受阻。半纤维素支链水解断裂,可以解除其空间位阻效应,利于木质纤维素彻底降解。采用产乙酰酯酶活力较高的菌株RB1降解玉米秸秆和水稻秸秆。研究结果表明,菌株RB1对玉米秸秆和水稻秸秆中半纤维素降解率分别高达53.87%和51.67%。同时该菌株对秸秆中木质素降解率分别达到35.50%和35.01%。该菌株与其他降解纤维素能力较强的菌株共同发酵,会对木质纤维素类物质有更高降解率。该菌株在生物转化木质纤维素类物质方面,具有一定的潜在应用价值。     

高效木质素降解菌的筛选及其对玉米秸秆的降解效果

本研究利用愈创木酚和苯胺蓝固体培养基对菌株进行初筛,利用形态学和分子生物学对筛选出的菌株进行鉴定,以黄孢原毛平革菌Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776为对照,利用其对玉米秸秆进行预处理并测定木质素和纤维素的降解率,测定筛选菌株在预处理玉米秸秆过程中漆酶、锰过氧化物酶（manganese peroxidase,MnP）和木质素过氧化物酶（lignin peroxidase,LiP）活性。结果表明:利用愈创木酚和苯胺蓝固体培养基,从16株白腐真菌菌株中筛选出2株具有较高漆酶或MnP活性的菌株,鉴定其为桦栓孔菌Trametes betulina (L.) Pilát（ZT-153）和亚黑管孔菌Bjerkandera fumosa (Pers.) P. Karst.（ZT-307）,测定T. betulina ZT-153和B. fumosa ZT-307对玉米秸秆酸不溶木质素降解效率分别为13.60%和21.87%,较对照P. chrysosporium CGMCC 5.0776高1.58%和9.85%,对纤维素的降解率较低,分别为4.10%和4.50%。2株菌株在预处理玉米秸秆过程中,T. betulina ZT-153表现出漆酶和MnP活性,B. fumosa ZT-307只表现出LiP活性。其中B. fumosa ZT-307对玉米秸秆酸不溶木质素的降解效率最高,在秸秆资源的综合利用方面具有较好的潜力和应用前景。