纤维素降解的菌株筛选及其运用

目的:筛选降解稻草纤维素菌株,为纤维素的高效降解提供理论依据.方法:采用羧甲基纤维素钠刚果红培养基与滤纸条培养基从采集的腐木、腐土和腐叶等样品中筛选出纤维素降解菌.然后经液态发酵后测定其羧甲基纤维素酶活力与降解稻草的天然纤维素酶活力,综合考虑这两种酶活力,对其进行单独与混合发酵培养.筛选分解稻草能力较强的菌株组合.结果:初筛到5株真菌和5株细菌纤维素降解力较优的菌株.经酶活力测定后,得到分解纤维素能力较强的两株真菌F3和F5与两株细菌B1和B5,其中F3和B1的羧甲基纤维素酶活分别为705.6U、214.6U;F5和B5天然纤维素酶活分别为466.5U、204.8 U.混合培养在一定程度上能提高纤维素酶活,F3/F5具有稳定而较高的酶活力,某时间段酶活高达646.8U,且后续酶活力也保持在较高水平.而F3/B5在某时间段的酶活高达788.6U.结论:菌株的混合培养可以提高纤维素酶活.     

青霉菌胞外半纤维素酶的纯化及其性质研究

半纤维素是由己糖和戊糖组成的异质多糖,约占陆生植物干重的15％～30％,微生物产生的半纤维素酶（hendcellulas）可降解半纤维素生成木糖及其它单糖。研究半纤维素生物转化具有重要意义,如在造纸工业的生物制浆和废水处理;转化半纤维素为单糖。酒精等化工产品等。在国外已有不少有关真菌和细菌降解半纤维素的研究［‘·‘］,国内有关真菌降解半纤维素的研究工作已开始逐步展开【｝‘」,但有关青霉菌胞外半纤维素酶的产酶条件及其性质尚未见报道。本研究在优化青霉菌胞外半纤维素酶发酵条件的基础上,对粗酶液进行f初步纯化,并对其讲…     

筛选两株稻杆降解放线菌

【目的】筛选能够同时降解纤维素、半纤维素、木质素的微生物菌株,并研究其对稻杆的降解效果。【方法】采用羧甲基纤维素钠、半纤维素平板水解圈法、苯胺蓝平板脱色法进行初筛;利用DNS法测定胞外酶活性;在含有2%稻秆的液体发酵培养基中摇瓶培养10天后,洗去菌体测定稻杆失重率、木质纤维素类物质降解率,同时测定稻杆断裂拉力进行复筛。【结果】筛选出两株能够同时高效降解木质纤维素的放线菌A3和A6,其纤维素和半纤维素酶活较高,最高纤维素全酶活、β-葡萄糖苷酶活、外切酶活和内切酶活分别为:12.84和12.85、6.23和6.53、24.56和17.80、14.00和18.80 U/mL;最高半纤维素酶活分别为:83.05和52.98 U/mL;木质素酶活较低,菌株A3和A6的木素过氧化物酶最大值为:12.72和14.67 U/mL,锰过氧化物酶最大值分别为:22.48和24.67 U/mL,漆酶最大值分别为:28.40和33.04 U/mL。经形态学、培养特征和分子生物学分析,两株菌株鉴定为链霉菌,对稻杆均有较好的降解效果,在第10 d后稻杆断裂拉力测定值分别比初始时降低62.67%和66.67%;稻杆失重率在31.50%和35.83%;菌株A3对纤维素、半纤维素、木质素降解率为38.73%、33.16%和20.68%,菌株A6为47.69%、28.64和22.59%。【结论】放线菌A3和A6对纤维素、半纤维素、木质素均具有降解作用,且酶活较高,具有较好的应用前景。     

青海高原降解纤维素微生物的调查、分离、鉴定

从青海高原林区分离筛选 3 0 0余株分解纤维素的细菌及 3 1株降解纤维素的真菌。测定纤维素分解菌含量土样为 2 6× 1 0 5 g。对纤维素酶水解圈较大的 1 1株真菌 ,根据其滤纸酶活筛选出一株分离自互助北山森林的高产纤维素酶的真菌No 0 1 43菌株 ,根据其形态学及培养特征鉴定为康氏木霉 (TrichodermakoningiiQudem) ,该菌湿固体发酵物含滤纸酶活力(FPA)为 1 5u g。该菌无毒副作用 ,可用于饲料业     

三株高效秸秆纤维素降解真菌的筛选及其降解效果

【目的】利用多种筛选方法,获得高效秸秆纤维素降解真菌,并研究其秸秆纤维素的降解能力。【方法】采用滤纸片孔洞法、滤纸条降解法、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)水解圈测定法、秸秆失重法、纤维素分解率测定法、胞外酶活测定法等常规秸秆纤维素降解菌的筛选方法。【结果】筛选到3株具有较强纤维素降解能力的真菌菌株,经初步鉴定菌株98MJ为草酸青霉(Penicillium oxalicum)、菌株W3为木霉(Trichoderma sp.)、菌株W4为扩张青霉(Penicillium expansum)。菌株W4具有非常强的秸秆纤维素降解能力,10d内对秸秆的降解率可达56.3%,对纤维素、半纤维素和木质素的分解率分别为59.06%、78.75%和33.79%。菌株W4的胞外纤维素酶活力在14.25-49.75U/mL之间。【结论】筛选获得3株高效秸秆纤维素降解真菌菌株,其中菌株W4的纤维素酶活高于已报道的菌株,是一株十分具有研究开发潜力的纤维素酶生产菌株。     

球毛壳菌降解天然木质纤维素能力差异及酶系基因分析简

目的：以不同植物中分离到的4株内生球毛壳菌NK102、NK103、NK104和NK105为对象,研究不同生态来源球毛壳菌降解木质素和纤维素的能力。方法：首先采用羧甲基纤维素和纤维素刚果红平板检测各菌株的纤维素降解能力,并利用Bavendamm平板反应检测各菌株的木质素降解能力;将4株菌分别培养在以微晶纤维素、杨树叶和木屑为惟一碳源的液体培养基中,通过检测培养液中纤维素酶和漆酶的酶活力,比较各菌株分解利用天然木质纤维素材料的能力,连续培养12d后检测培养液中次级代谢产物的合成情况;利用已测序的球毛壳菌CBS148．51的基因组信息,寻找编码木质纤维素降解酶类的基因,为球毛壳菌分解利用木质纤维素提供分子生物学依据。结果：NK102、NK103、NK104和NK105在羧甲基纤维素培养基和纤维素刚果红培养基上都能够生长并形成水解圈;Bavendamm平板反应显示4株菌降解木质素的能力由强到弱依次是NK103、NK102、NK105和NK104。4株菌都能分解利用微晶纤维素、杨树叶和木屑,分泌纤维素酶和漆酶,其中NK102在以木屑为碳源的培养基上纤维素酶活力最强,达到0．76U/mL发酵液,NK103在以杨树叶为碳源的培养基上漆酶活力最强。与此同时,4株菌在发酵培养过程中都能够稳定地合成球毛壳甲素（ChA）,ChA产量受到碳源影响,在以杨树叶为碳源的培养基上,NK104的ChA产量最高,可达到14．88mg/L发酵液。利用已测序的球毛壳菌CBS148．51的基因组信息,寻找到119个编码纤维素半纤维素酶的基因、8个编码漆酶的基因和2个编码锰过氧化物酶的基因,球毛壳菌具有完整的降解纤维素半纤维素的酶体系,在木质纤维素降解真菌的开发过程中具有重要的研究价值。结论：本研究为球毛壳菌木质纤维素降解过程的研究及该菌种的开发利用奠定了基础。     

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。     

青海高原降解纤维素微生物的调查、分离、鉴定*

从青海高原林区分离筛选 300余株分解纤维素的细菌及 31株降解纤维素的真菌。测定纤维素分解菌含量土样为 2.6×10⁵ g。对纤维素酶水解圈较大的11株真菌 ,根据其滤纸酶活筛选出一株分离自互助北山森林的高产纤维素酶的真菌No. 0143菌株 ,根据其形态学及培养特征鉴定为康氏木霉 (Trichodermakoningii Qudem) ,该菌湿固体发酵物含滤纸酶活力(FPA)为15u/g。该菌无毒副作用 ,可用于饲料业。     

粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)纤维素酶液体发酵培养基的优化

粗糙脉孢菌是天然纤维素降解真菌,具有产纤维素酶能力,国内外对其纤维素降解机理和发酵产酶有一定的研究,但对其产酶的条件优化研究得不多,其产酶潜力需要进一步挖掘。以粗糙脉孢菌基因组测序菌株FGSC 2489为对象,采用响应面分析法对Neurospora crassa摇瓶发酵产纤维素酶进行培养基优化。采用Plackett-Burman(PB)实验设计考察发酵培养基中关键参数对产酶条件的影响,进而采用最陡爬坡实验逼近最大响应区域,并结合中心组合实验(central composite design,CCD)和响应面分析法对两个显著因素进行分析。PB实验结果显示:Peptone、Yeast extract对产纤维素酶有显著影响。通过响应面分析得到一元二次方程,对方程求解得到Peptone 7.27g/L、Yeast extract 5.51g/L。采用该优化培养基,最大纤维素酶活可达1.27FPU/ml,较优化前提高了2.03倍;CMC酶活14.15IU/ml,比优化前提高1.88倍;木聚糖酶活24.13IU/ml,比优化前提高1.86倍;葡萄糖苷酶酶活1.22IU/ml比优化前提高2.08倍。     

球毛壳菌降解天然木质纤维素能力差异及酶系基因分析

目的:以不同植物中分离到的4株内生球毛壳菌NK102、NK103、NK104和NK105为对象,研究不同生态来源球毛壳菌降解木质素和纤维素的能力。方法:首先采用羧甲基纤维素和纤维素刚果红平板检测各菌株的纤维素降解能力,并利用Bavendamm平板反应检测各菌株的木质素降解能力;将4株菌分别培养在以微晶纤维素、杨树叶和木屑为惟一碳源的液体培养基中,通过检测培养液中纤维素酶和漆酶的酶活力,比较各菌株分解利用天然木质纤维素材料的能力,连续培养12 d后检测培养液中次级代谢产物的合成情况;利用已测序的球毛壳菌CBS148.51的基因组信息,寻找编码木质纤维素降解酶类的基因,为球毛壳菌分解利用木质纤维素提供分子生物学依据。结果:NK102、NK103、NK104和NK105在羧甲基纤维素培养基和纤维素刚果红培养基上都能够生长并形成水解圈;Bavendamm平板反应显示4株菌降解木质素的能力由强到弱依次是NK103、NK102、NK105和NK104。4株菌都能分解利用微晶纤维素、杨树叶和木屑,分泌纤维素酶和漆酶,其中NK102在以木屑为碳源的培养基上纤维素酶活力最强,达到0.76 U/mL发酵液,NK103在以杨树叶为碳源的培养基上漆酶活力最强。与此同时,4株菌在发酵培养过程中都能够稳定地合成球毛壳甲素(ChA),ChA产量受到碳源影响,在以杨树叶为碳源的培养基上,NK104的ChA产量最高,可达到14.88 mg/L发酵液。利用已测序的球毛壳菌CBS148.51的基因组信息,寻找到119个编码纤维素半纤维素酶的基因、8个编码漆酶的基因和2个编码锰过氧化物酶的基因,球毛壳菌具有完整的降解纤维素半纤维素的酶体系,在木质纤维素降解真菌的开发过程中具有重要的研究价值。结论:本研究为球毛壳菌木质纤维素降解过程的研究及该菌种的开发利用奠定了基础。     

秸秆纤维素分解菌的酶活力测定

目的:测定秸秆纤维素分解菌的酶活力。方法:从土壤中分离出具有分解纤维素能力的菌株,采用刚果红染色法进行粗选,得到7株透明圈较大的菌株。将这7株菌株液体发酵培养6d,再分别用滤纸分解度观察、羧甲基纤维素酶活法(CMC)、滤纸酶活法(FPA)和天然纤维素酶活法测定其酶活力。结果:在7株菌株中,F-1、F-2、F-3、F-5的酶活力测定结果与其溶解圈的测定结果、滤纸分解结果基本相同。且天然纤维素酶活力高的菌株,其CMC酶活、FPA酶活也高,滤纸分解效果也比较明显。结论:CMC法、FPA法和天然纤维素酶活法适于测定秸秆纤维素分解菌的酶活力。     

Screening microbial strain for improving the nutritional value of wheat and corn straws as animal feed

From 18 strains of cellulolytic microorganisms including bacteria and filamentous fungi, one strain of soft rot fungus identified as Chaetomium cellulolyticum was screened with respect to stronger decomposition ability of cellulose and hemicellulose and its ability for protein synthesis. As it grew on raw corn straw in solid layer fermentation (SLF) for 5 days, the amino acid content in the fermentation product attained 19.29% (w/w) from 6.43% while the total cell wall was reduced by 54%. A toxicity test with mice showed that the fermentation product is not poisonous. The two filamentous fungi, Trichoderma pseudokoningii S-38 and Penicillium decumbens JU-A10 produced large amounts of extracellular cellulase and hemicellulase in the SLF process, but their growth was limited and they sporulated profusely with regard to their value as animal feed products.     

玉米秸秆纤维素分解菌的选育研究

玉米秸秆是纤维组分含量很高的农作物残留物,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,同时增加饲料中蛋白质的含量.试验从微生物丰富的土壤中分离到10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.     

丝状真菌中纤维素酶与半纤维素酶的合成调控简

综述了丝状真菌合成纤维素酶和半纤维素酶的相关调控研究进展。对最近研究文章分析发现：细胞外信号分子（C源、光信号）,转录因子以及染色质重建等对丝状真菌合成调控纤维素酶及半纤维素酶有重要影响。同时解析丝状真菌合成纤维素酶和半纤维素酶调控网络,以期为利用基因工程改造纤维素酶和半纤维素酶生产工业菌株提供理论指导。     

里氏木霉产纤维素酶研究进展

木质纤维素类生物质被认为是重要且可持续的可再生能源,其主要组成部分是纤维素。纤维素酶是一种能将纤维素分解为葡萄糖的复合酶,能有效地降解木质纤维素生物质。真菌、细菌、放线菌、酵母等多种微生物均可以产生纤维素酶,其中里氏木霉具有完整的纤维素酶系结构,常作为生物技术领域中一个重要菌株,广泛应用于纤维素酶的商业生产。介绍了纤维素酶的作用机理,综述了里氏木霉产纤维素酶的发展现状和研究进展,讨论了生产工艺(如培养条件及产酶诱导物等)对纤维素酶生产的影响,阐述了通过化学诱变及基因改造构建高产纤维素酶的里氏木霉的研究进展以及纤维素酶生产的主要瓶颈,以提供更经济的生产方案,将纤维素酶广泛应用于工业生产。     

草鱼肠道纤维素降解细菌的分离与鉴定

为更好地弄清草鱼（Ctenopharyngodon idella）肠道纤维素降解细菌的种类,采用羧甲基纤维素（CMC）作为唯一碳源的选择性培养基,分别从草鱼肠道内容物和肠道黏膜中分离到了40株产纤维素酶细菌。16S rRNA基因序列的分析结果显示,大多数产纤维素酶细菌为气单胞菌属（Aeromonas）的种类,其次为肠杆菌属（Enterobacter）的细菌以及未经分离纯培养的细菌（Uncultured bacterium）。进一步研究细菌产纤维素酶能力发现,纤维素酶活性显著性高于其他菌株的分别是A. veronii MC2、A. veronii BC6、肠杆菌科（Enterobacteriaceae）中一种未经分离纯培养的细菌BM3（Uncultured bacterium BM3）和A. jandaei HC9。草鱼肠道中简答气单胞菌（A. jandaei）、类志贺邻单胞菌（Plesiomonas shigelloides）、阴沟肠杆菌（E. cloacae）以及产气肠杆菌（E. aerogenes）是被作为产纤维素酶细菌的首次报道。       

Relations between soil microflora and CO2 evolution upon decomposition of cellulose

Summary The investigation was carried out to study the relation between CO₂ evolution and the changes in microflora in the case of cellulose-decomposition in soil with special attention to the heterogeneity of soil crumbs.The rates of CO₂ evolution correlated with the number of Gram-negative bacteria, while the number of cellulose-decomposing microorganisms did not. The Gram-negative bacteria probably contribute directly to CO₂ evolution by decomposing simple sugars produced from cellulose by cellulose-decomposing microorganisms. Both the Gram-negative bacteria and cellulose-decomposing microorganisms seemed to grow luxuriantly on the surface area of soil crumbs with added cellulose powder. Therefore, it is speculated that there is a cooperation between the Gram-negative bacteria and the cellulose-decomposing microorganisms with respect to cellulose decomposition in soil. The main locus where this reaction takes place may be the surface area of soil crumbs.This work was carried out at the Laboratory of Microbiology, Agricultural University, Wageningen, The Netherlands during author's stay as guest researcher.     

不同生育期转Bt基因棉种植对根际土壤微生物的影响

 在盆栽种植条件下,比较研究了两个转Bt基因棉(Gossypium hirsutum)与对照棉对根际土壤细菌、放线菌、真菌和主要功能类群及多样性的影 响差异。结果表明：两个转Bt基因棉根际土壤均可检测到Bt蛋白,且不同转Bt基因棉根系分泌Bt蛋白量以及Bt蛋白在根际土壤中的降解率不同 。与各自对照相比,转Bt基因棉对细菌和真菌生长繁殖有促进作用,对放线菌、好气固氮菌和钾细菌数量没有显著影响。苗期和花期转Bt基因 棉均可显著提高氨化细菌、显著降低无机溶磷菌数量,花期均可显著提高好气纤维分解菌、显著降低有机溶磷菌数量,‘Bt冀668’苗期也可显 著提高好气纤维分解菌数量。转Bt基因棉根际土壤好气纤维分解菌、有机和无机溶磷菌多度发生了变化。尽管功能类群总数转Bt基因棉高于各 自对照常规棉,但群落多样性和均匀度都有所下降,优势集中性表现明显,且花期转Bt基因棉多样性参数值以及功能类群数量的变化幅度大于 苗期。     

Enzyme enhanced solid-state fermentation of kenaf core fiber for storage and pretreatment

Kenaf is an annual fiber crop adaptable to a wide range of climates and soil types. This study investigated the use of kenaf core fiber as a feedstock for enzyme-enhanced fermentation. Triplicate kenaf core fiber samples were treated with enzymes having cellulase:hemicellulase activity ratios of 0:1, 0.015:1, 0.45:1, and 2.54:1 at a rate of 5010 IU/kg dry matter hemicellulase activity, vacuum-sealed, and incubated at 37 degrees C for 21 d. Samples were analyzed for pH, water soluble carbohydrates, organic acids, and hemicellulose and cellulose concentrations. All treatments produced a pH less than 4.0, which is sufficient for stable storage. Treatments with 2.54:1 and 0.45:1 produced the highest water soluble carbohydrate and lactic acid concentrations. Enzymes with no or low cellulase activity produced results similar to the control. Utilizing enzyme mixtures with high cellulase activity is an effective pretreatment method for ensiled kenaf core fiber.     

一株纤维素降解细菌的筛选、鉴定及产酶条件分析

目的筛选高活性的纤维素降解细菌,并进行初步鉴定和产纤维素酶条件分析。方法采集吉首旗帜山松树林的土壤样品,通过富集培养和刚果红平板染色法筛选分离纤维素降解细菌;通过形态观察、生理生化特性检测和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析对分离的菌株进行初步鉴定。利用单因素实验对产纤维素酶条件进行优化。结果分离获得1株高活性纤维素降解细菌JDM11,初步鉴定其为Bacillus velezensis;菌株JMD11产纤维素酶最佳培养温度、最适初始pH和培养时间分别为28℃、7.0～7.5和32h,在该条件下其滤纸酶(FPase)和羧甲基纤维素酶(CMCase)活力分别为260.32U/ml和651.75U/ml。结论菌株JDM11是1株高活性纤维素降解的Bacillus velezensis。