中国秸秆菌业现状及研究进展

农作物秸秆稍加处理后,即为栽培食药用菌的高效基质原料。我国作为一个农业大国,秸秆资源极为丰富,为食用菌产业的蓬勃发展提供了坚实的物质基础。依据“三物循环”的理念,结合食用菌栽培基质特性和食用菌产业发展现状等分析,阐明了秸秆菌业的概念,分析了目前我国秸秆菌业的秸秆资源利用现状以及秸秆菌业发展前景等问题,深入探讨了我国秸秆菌业在秸秆废弃物利用方面的巨大潜力。旨在推动农业资源的高效循环利用,实现食用菌产业的绿色、可持续发展。     

利用光合菌发酵对玉米秸杆进行转化的研究*

系统研究了光合菌在氨法处理和非氨处理两种环境下,在厌氧、好氧、以及自然条件下对玉米秸秆的转化。通过发酵液中还原糖与蛋白质浓度的测定结果的比较、判断、优选出一种最适合条件下光合菌对玉米转化的途径。研究表明,在以氨化法处理的玉米秸秆为底物与光合菌的发酵实验中,发酵液中的还原糖和蛋白质的尝试都要比非氨法条件下玉米秸秆为底物与光合菌发酵实验中的发酵液中的不原糖和蛋白质的浓度高。实验结果证明了转化产生的还原糖、蛋白质都是光合菌能利用的营养成分,由此达到利用光合菌转化玉米秸秆的研究目的。     

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%。     

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。     

河西走廊绿洲灌区循环模式"农田-食用菌"生产系统氮素流动特征

河西走廊绿洲灌区在农业产业化进程加快的同时,也带来了水资源和生态环境的压力.本文利用养分流动和模型分析的方法,分析河西走廊绿洲灌区典型“农田-食用菌”生产系统(农田-食用菌集约生产模式、农田-食用菌单户生产模式、农田单作)的氮元素流动特征.结果表明:农田作物秸秆通过食用菌体系还田使氮素利用率提高了10％左右,秸秆还田氮输入量(165.6kg· hm-2·a-1)占农田氮素总输入量的37.1％,使化肥氮输入量减少,因此秸秆氮的合理循环利用可作为减少化肥投入的有效途径.但农田氮素仍有盈余,单位面积氮盈余量高达217.0 kg·hm-2· a-1,未能实现循环模式内养分平衡的理想效果,因此优化氮素管理、确定合理的大田作物和食用菌面积、调整农业产业结构是解决该问题的关键.     

碳一气体生物转化中的产乙酸菌改造与发酵工艺优化

当前的线性经济发展模式依赖化石能源且增加二氧化碳的排放,加剧全球变暖和环境污染。因此,亟需开发碳捕获和利用的技术,建立循环经济。利用产乙酸菌进行碳一气体(一氧化碳和二氧化碳)转化是一项前景广阔的技术,具有较高的碳源灵活性和产物选择性,能够合成多种化学品和燃料。本文聚焦产乙酸菌在碳一气体转化过程中的生理代谢机制、遗传和代谢工程改造、发酵工艺优化以及提升碳原子经济性等方面的研究进展,以期为产乙酸菌气体发酵的工业规模放大及“负碳”生产提供参考。     

粗糙脉孢菌中甾醇还原酶基因erg24对麦角甾醇合成的影响

粗糙脉孢菌为子囊菌中的高效纤维素降解菌,可以直接以纤维素为营养源进行生长。本研究以粗糙脉孢菌为实验对象,利用基因工程技术构建甾醇还原酶基因erg24的高表达菌株,分别以蔗糖、麦麸、玉米秸秆、小麦秸秆、杨树木屑、水稻秸秆6种物质的粉末为碳源培养野生型粗糙脉孢菌和erg24高表达菌株,利用半定量RT-PCR测定在不同培养条件下erg2、erg24和erg6 3个麦角甾醇合成相关基因的表达水平,采用HPLC方法测定不同培养条件下麦角甾醇的积累量。研究结果表明,分别以玉米秸秆、杨树木屑、水稻秸秆这3种粉末为碳源时,培养物中的erg2、erg24和erg6 3个基因表达量较高。在不同培养条件下erg24高表达菌株合成麦角甾醇量显著高于野生型粗糙脉孢菌的合成量,且以杨树木屑粉末为碳源培养时,所获得的麦角甾醇产量最高,为30.53μg/mg。结果表明erg24基因是粗糙脉孢菌合成麦角甾醇的关键基因之一,利用玉米秸秆、小麦秸秆、杨树木屑或水稻秸秆粉末为碳源培养粗糙脉孢菌时,可获得较高产量的麦角甾醇。研究结果为以农业废弃物为营养源,利用真菌生产麦角甾醇奠定了基础。     

解磷菌对设施土壤金属元素有效含量及黄瓜秧苗金属元素吸收量的影响

通过向设施土壤中添加解磷菌和秸秆,达到活化土壤中作物所需金属元素的含量,促进作物对中微量元素吸收的目的。试验设置对照、秸秆、解磷菌、解磷菌+秸秆4个处理,在不同时间测试土壤及秧苗中钙、镁、铜、铁、锌等的含量,确定解磷菌及秸秆对设施土壤金属元素含量及黄瓜秧苗吸收量的影响。试验结果表明,秸秆、解磷菌、秸秆+解磷菌处理能明显增加黄瓜秧苗吸收钙、镁、铁、铜的能力,对锌的吸收没有影响,其中秸秆+解磷菌处理对黄瓜秧苗吸收钙、镁、铜影响最大,促进作用分别达到6.26%、8.25%和11.57%,3种处理对设施土壤中有效钙、镁、铁的含量没有影响,但是能明显提高土壤中有效铜、锌的含量,盛果后期有效铜含量分别比对照提高12.19%、15.41%、16.49%,盛果后期有效锌含量分别比对照区提高38.8%、33.26%、56.81%。     

纤维素分解菌在农业应用中的研究进展

我国每年产生各种农作物秸秆约80亿t,传统处理方式主要是丢弃和焚烧,,极大的浪费了生物质能资源,同时对环境也造成了极大的污染。通过微生物作用腐熟秸秆后进行还田是当今世界上普遍关注的研究热点,如何加速还田秸秆的腐解是目前研究的难点。纤维素分解菌具有快速腐解纤维素的能力,可显著提高纤维素的腐解率。本文针对纤纤维素分解菌功能、作用及其在农业领域的应用成果进行详尽的阐述和分析。     

植物内生菌及其次级代谢产物的研究进展

植物内生菌经过与寄主植物长期的协同进化,成为植物内生态系统的重要组成部分,在植物的生长发育、营养吸收、胁迫应激以及产生次级代谢产物等生理生化行为方面具有显著的作用。利用植物内生菌及其次级代谢产物,可以促进农作物的生长发育、提高抗逆性,对于农业生产具有重大的研究意义和应用价值。综述了植物内生菌及其次级代谢产物生理功能及在农业生产中应用的研究进展。对植物内生菌及其次级代谢产物未来的研究重点和应用前景做出展望。     

木质素的微生物解聚与高值转化

木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源。我国每年产生约9亿吨农业秸秆,因得不到有效利用,不仅造成资源浪费,也产生了诸多严峻的环境问题。缺少木质素的高效降解和资源化利用技术是限制木质纤维素产业化的主要瓶颈之一。虽然木质素的降解与转化多年来一直都受到关注,但是由于木质素结构的复杂性及异质性,使其高效利用受限。近年来,微生物具有的“生物漏斗”式转化特性为木质素的高值转化和利用提供了新方向。本文就生物质利用研究以来,微生物在木质素解聚与转化方面的研究历程与最新进展进行了简要的回顾与总结,并初步讨论了目前木质素高值转化面临的机遇与挑战。     

原生动物与解磷微生物协同解磷作用

磷是农业生产重要的限制因素之一,土壤生物包括原生动物和微生物在土壤磷素转化过程中起着重要的作用。通过纯培养和土壤培养试验发现,供试的原生动物能够提高磷矿粉的有效磷,土壤有效磷含量也显著增加。所溶解出来的磷很大一部分以无机磷酸盐的形式贮藏在细胞内,熏蒸时才释放出来,少部分磷转化为生物量磷。原生动物与解磷菌之间没有显著的相互促进作用。     

秸秆分层多级转化液体燃料新工艺的研究进展

目前,秸秆主要作为性质单一组分的纤维素原料而采用生物转化法或快速热解法加以利用。生物转化法主要利用纤维素,而利用木质素和半纤维素较困难;快速热解生物质又使部分组分低值利用,而且得到的生物油品质低。为解决单一的生物或热转化方式存在的问题,提出秸秆分层多级转化液体燃料的新构思,即以秸秆“组分分离、分级定向转化”为核心,将生物转化和热转化有机结合多级转化生产燃料酒精与生物油。研究结果表明,秸秆经过汽爆处理后,采用高浓度发酵一分离乙醇耦合系统,可降低纤维素酶用量,提高了纤维素酶解效率,而且简化操作过程,使蒸馏前乙醇浓度达到60％以上。发酵乙醇剩余物再经热解后,不但热解温度较原秸秆明显降低,而且所得生物油品质有了明显改观。     

秸秆资源工农耦合循环技术及其应用

现代农业中日益突出的土壤肥力下降、环境污染等问题驱动农业向环保、经济的生态农业模式发展。但是,较高的现代农业投入与较低的产出使得独立的农业系统难以实现系统下资源的充分高效利用。针对秸杆资源利用提出工农耦合循环模式。该模式以农业秸秆资源为物质流接口,耦合秸秆工业炼制技术,实现农业资源的高效循环和高值化利用。     

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。     

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。     

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。     

一种厌氧真菌共培养甲烷菌株的分离及其甲烷生产特性解析

【背景】开发生物甲烷资源是减轻化石燃料供求紧张的有效措施,而秸秆类原料的预处理及甲烷生产方法需要不断创新,从而进一步满足可持续发展。厌氧真菌与甲烷菌共培养能够通过假根侵入及纤维降解酶双重预处理秸秆并生产甲烷,但目前全世界被报道的骆驼胃肠道来源的厌氧真菌分离培养物仅有1株。【目的】从新疆准噶尔双峰驼瘤胃内容物中分离出新型厌氧真菌和甲烷菌共培养物,研究其在降解秸秆并联合生产生物甲烷方面的应用潜力。【方法】采用Hungate滚管纯化技术将从骆驼胃肠道中分离的厌氧真菌和甲烷菌共培养,对其进行形态学及分子学鉴定,随后厌氧发酵5种底物(稻秸、芦苇、构树叶、苜蓿秆和草木樨),研究产甲烷量、降解效果及主要代谢产物等方面的特性。【结果】筛选到的共培养物中的厌氧真菌为Oontomyces sp. CR1,甲烷菌为Methanobrevibacter sp. CR1。其在降解稻秸时表现出最高的木聚糖酶酶活力(21.64 IU/mL)及甲烷产量(143.39 mL/g-DM),甲烷生产特性较分离自其他动物宿主的厌氧真菌共培养物更优。【结论】共培养厌氧真菌与甲烷菌菌株CR1是一种新型高效降解菌株资源,其在利用木质纤维素生物质生产生物甲烷方面具有良好的应用前景。     

微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的研究与应用

我国是一个农业大国,据粗略统计;每年约产农作物秸秆 ６亿吨,但目前用作饲料的仅占 １５％左右,绝大部分农作物秸秆仍直接还田或作燃料用,既造成资源浪费,又污染环境。而开展利用微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的研究,不仅可以解决蛋白饲料的严重不足,缓解人畜争粮的矛盾,促进畜牧业发展;还可促使我国的畜牧业结构从“精料型”向“节粮型”发展,既有重要的理论指寻意义和社会效益,又有巨大的经济效益。本文将对这方面的研究概况作一简要介绍。１微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的研究进展 微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲…     

微生物转化浮萍资源生产蛋白酶的条件

利用微生物转化富含蛋白质的浮萍生产蛋白酶,为浮萍的高值化利用开辟一条新途径。在摇瓶转化的基础上,探索在5L发酵罐上沙雷氏菌(Serratiasp.)SYBC H转化浮萍生产蛋白酶的最佳转化条件。通过对温度、通风量、搅拌转速、pH等参数的研究,发现在5L发酵罐上,沙雷氏菌SYBC H转化浮萍生产蛋白酶的最佳条件为通风量6vvm,搅拌转速400r/min,发酵温度30℃。转化过程中,采用全自动控制pH值(9.0),蛋白酶的产量比不控制pH的对照组提高了23.3%。进一步研究发现,利用微生物沙雷氏菌SYBC H转化浮萍生产的蛋白酶具有耐有机溶剂的特性,在某些亲水性有机溶剂中保留90%以上的活性,是一种稀少珍贵的极端酶。