解淀粉芽孢杆菌MN-8对玉米秸秆木质纤维素的降解

微生物降解木质纤维素既是生物质资源化利用中的关键问题,也是亟需解决的难点问题.本文在前期获得木质素降解菌——解淀粉芽孢杆菌MN-8菌株的基础上,进一步研究该菌株对玉米秸秆木质纤维素的降解作用.研究利用玉米秸秆粉-MSM培养基对MN-8菌株进行固态发酵,监测发酵过程中木质纤维素酶活力和木质纤维素含量变化情况,并通过傅立叶红外光谱(FTIR)和气质联用色谱(GC/MS)对木质纤维素的降解情况及产物进行分析.结果表明:解淀粉芽孢杆菌MN-8菌株可产生木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、纤维素酶和半纤维素酶等木质纤维素降解酶,在发酵10～16 d陆续达到酶活力峰值,最高酶活力分别为55.0、16.7、45.4和60.5 U·g-1.发酵24 d后,玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率可分别达到42.9％、40.6％和27.1％.FTIR光谱数据表明,玉米秸秆发酵后木质素、纤维素和半纤维素的特征吸收峰强度均有一定程度的下降,表明木质纤维素被部分降解.GC/MS分析结果也证实,解淀粉芽孢杆菌MN-8能有效降解秸秆木质纤维素.MN-8菌株可断裂玉米秸秆木质素单体之间的连接键β-O-4,将秸秆木质素解聚为苯丙胺、苯丙酮和苯丙酸等保留木质素苯丙烷结构的单体化合物,并将部分单体化合物进一步氧化为Cα羰基化合物,如2-氨基-1-苯丙酮和紫丁香基苯乙酮等.在对纤维素和半纤维素降解产物的GC/MS分析中发现,降解产物包含葡萄糖、甘露糖和半乳糖等多种单糖化合物以及甲酸、乙酸、丙酸、1,1-乙二醇和3-羟基丁酸等代谢产物.表明解淀粉芽孢杆菌MN-8对秸秆木质纤维素表现出强降解作用,且该作用依赖于菌株产木质纤维素降解酶的能力.     

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。     

大庆地区玉米秸秆分解微生物的筛选及初步研究

目的从大庆地区土壤样品中分离能够降解玉米秸秆的菌株。方法采用刚果红染色法和滤纸片失重法筛选得到具有较高降解纤维素能力的菌株,进一步测定菌株对玉米秸秆中纤维素的降解能力,最后测定温度和p H对菌株生长的影响。结果得到能够降解玉米秸秆的菌株4株,其中4#菌株的纤维素降解能力为23.32%,秸秆失重率为28.86%,相对适宜的培养温度为37℃,p H为6.0-7.0。结论得到一株具有较高秸秆分解能力的大庆地区土壤本源菌。     

一株玉米秸秆纤维素降解放线菌的筛选、鉴定及酶学特性研究

为解决玉米秸秆固废污染和秸秆资源有效利用问题，采用刚果红染色法（水解圈法）和3，5-二硝基水杨酸（DNS）法从玉米秸秆还田土壤中筛选到一株纤维素降解菌，并对该微生物进行生理生化和分子生物学鉴定，发现该菌株降解纤维素效果较好，经鉴定该菌株为纤维素链霉菌（Streptomyces cellulosae），命名为SJS-15，并对该菌株的酶学特性及纤维素降解能力进行了初步研究。结果表明，菌株SJS-15在发酵培养基中的纤维素酶活（CMC）峰值为30.5 U/mL，最适反应pH为6.0，滤纸酶活（FPA）峰值为25 U/mL，最适反应pH为8.0，两种酶均能在温度20~60 ℃，pH 4.0~10.0范围内保持较高酶活性。纤维素分解实验表明菌株SJS-15对玉米秸秆和滤纸有分解能力，40 d时对玉米秸秆降解率为35.6%（质量分数，下同），对滤纸降解率为18.6%。扫描电镜结果显示经菌株处理的玉米秸秆较对照有明显降解痕迹。菌株SJS-15具有良好的抗逆性和玉米秸秆纤维素分解能力，可作为玉米秸秆还田和堆肥发酵的高效菌株进行进一步研究。     

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。     

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。     

一株纤维素分解菌的筛选、鉴定及其对玉米秸秆的降解效果

为了筛选具有高效分解玉米秸秆纤维素能力的菌株,采集玉米秸秆还田土样作为样品,并于20℃条件下进行富集培养。利用以玉米秸秆纤维素为唯一碳源的固体分离培养基和刚果红染色法进行初筛,再将筛选到的菌株进行液体发酵培养并取上清液测定酶活,最终获得1株产纤维素酶能力较强的真菌SY-403。结合形态学特征与分子生物学鉴定结果得知,菌株SY-403为蓝状菌属（Talaromyces stollii）。对其所产纤维素酶酶学性质进行初步研究,结果表明,该酶最适反应pH为6.0,最适反应温度为20℃。在模拟室外条件（15℃）下进行秸秆降解试验,玉米秸秆经菌株SY-403处理40 d时,秸秆失重率及纤维素分解率分别达到42.67%、55.26%。利用傅里叶变换红外（Fourier transform infrared,FTIR）光谱技术对降解过程中官能团的变化进行分析,结果表明,纤维素相关谱峰（1 052~1 054 cm-1）相对强度减弱,而羟基相关谱峰（1 328~1 330 cm-1）相对强度增强,这说明纤维素已被分解为可利用的短链结构,即菌株SY-403可用于降解玉米秸秆。     

白腐菌选择性降解竹基质中木质纤维素的研究

对竹基质白腐菌选择性降解进行了初步研究。结果表明,菌株B1对竹基质中木质素和半纤维素有明显的降解选择性。降解55 d木质素和半纤维素降解率分别达44.4%和47.1%;降解20 d降解选择性最好,木质素和半纤维素降解率选择系数分别是2.08和1.98。从FTIR图谱中木质纤维素相关谱峰(2 924、1 6351、6011、5101、165、1 045、666/cm等)的明显变化也可以得出相同结论。     

碳氮比对模拟水稻秸秆田间厌氧发酵系统甲烷生产和秸秆降解的影响

利用自制的厌氧发酵装置模拟田间厌氧发酵产生物甲烷的条件,通过添加不同量的尿素,研究C/N对水稻秸秆厌氧发酵产生物甲烷和秸秆降解的影响。设置了C/N为15∶1、20∶1、25∶1、30∶1和对照(53∶1)等五个处理,测定各处理的产气量、甲烷含量和秸秆木质纤维素含量。结果表明C/N对厌氧发酵产气进程有一定影响,峰值出现的时间、峰值的大小在不同处理之间均有差异:以C/N为25∶1的处理峰值出现的最早,较对照早5 d出现;以C/N为20∶1的峰值最高,较对照提高了27. 55%。C/N对厌氧发酵累积产气量和累积甲烷产量有显著影响,以C/N为20∶1的处理累积产气量(4 235. 00 mL)和累积甲烷产量(1526. 34mL)最高,相比对照组的累积产气量和累积甲烷产量分别提高了30. 78%和51. 31%。C/N对水稻秸秆降解也有显著影响。以20∶1和25∶1处理对秸秆降解的效果最好,其中20∶1处理的总降解率、纤维素降解率和半纤维素降解率分别达到了51. 33%、55. 31%和53. 05%,25∶1处理分别为50. 00%、53. 08%和49. 42%。上述结果表明通过添加尿素调节C/N能够提高水稻秸秆厌氧发酵的产生物甲烷效率和促进秸秆降解,以C/N为(20～25)∶1处理的促进效果最好。     

微生物菌群协同提高水稻秸秆转化机制的解析

单一微生物降解水稻秸秆效果不明显,多种微生物组合在一起的微生物菌群能够有效降解水稻秸秆,是当前降解秸秆类废物的首要选择。【目的】探究微生物菌群比单一菌株转化秸秆效率提高的种间协作机制,为改善秸秆类物质的生物降解过程提供理论参考。【方法】通过菌种组合,以水稻秸秆减重率为指标人工构建出降解效果优于单菌培养的微生物群体组合,利用分子生物学方法对实验菌株进行鉴定,结合纤维素酶活性、发酵产物GC-MS分析等指标得出水稻秸秆降解时微生物群体的种间协作机制。【结果】菌株B (Bacillus cereus)在30℃培养8 d水稻秸秆降解率为50.9%,菌株B与菌株D_2(Bacillus amyloliquefaciens)、W_1(Ochrobactrum intermedium)、G_1降解(Bacillus licheniformis)组合构成4株菌BD_2W_1G_1的复合菌群,在30℃培养8 d水稻秸秆降解率为73.3%,比B单菌株分解能力提高22.4%。发酵产物分析结果表明,菌株B单独培养产生大量酸、酚等物质。B+D_2联合培养,发酵液内酸类相对减少87.4%,酚类相对减少61.9%(十五烷酸、正十六烷酸、2,4二叔丁基酚和6-叔丁基对甲酚减少明显),水稻秸秆降解率为64.6%。当B+D_2+W_1联合培养,发酵液内酚类进一步减少15.7%(6-叔丁基对甲酚减少明显),水稻秸秆降解率为71.0%。当B+D_2+W_1+G_1联合培养,酚类继续减少10.7%,水稻秸秆降解率为73.3%。【结论】十五烷酸、正十六烷酸、2,4二叔丁基酚和6-叔丁基对甲酚等酸、酚类物质会抑制菌株B分解水稻秸秆的效率,菌株D_2、W_1、G_1能够减少包括4种物质在内的酸、酚类含量(酸类共减少82.9%,酚类共减少88.2%),来提高分解效率(共提升22.4%的分解效果)。水稻秸秆成分复杂,具有不同功能的菌种组合成复合菌剂,减少反馈抑制形成代谢互补,能有效提高水稻秸秆生物降解效果。     

采自武夷山高温木质素降解菌优良菌株筛选及其木质素降解效果测定

本文旨在筛选能够高效降解秸秆木质素的高温真菌。对来自福建武夷山的农田土壤进行富集,采用苯胺蓝、愈创木酚和α-萘酚3种筛选平板结合木质素磺酸钙降解试验筛选木质素高温降解菌,采用范氏洗涤剂法测定一株高效降解菌对秸秆木质素的降解效果;最后以经典形态学和多基因分子系统学相结合的方法对该菌株进行鉴定。结果表明：经钓饵法,分离获得8株高温菌;通过初筛和复筛,获得了1株较好的木质素高温降解菌A12638H;将其用于降解水稻秸秆和玉米秸秆,发现木质素降解率分别达到41.7%和48.3%;该菌株经鉴定为大孢戴氏霉Taifanglania major。菌株A12638H具有很好的应用价值,值得在秸秆资源的开发利用中开展更深入的研究。     

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。     

木质纤维素酶高产菌株的筛选及其对玉米秸秆降解效果的影响

为了提高玉米秸秆中木质素的降解率,从腐烂的树枝和土壤中筛选木质纤维素酶高产菌株,以秸秆为唯一C源富集培养后,采用PDA-愈创木酚法进行初筛,筛选出产木质素酶真菌5株,然后以玉米秸秆为主要C源进行固态发酵和复筛。结果表明:第5号菌株在发酵玉米秸秆5 d后,使木质素的降解率达到最高(34.95%),粗纤维的降解率达到20.00%,显著高于其他4种菌株(P<0.05),其羧甲基纤维素酶比酶活达到116.35 U/g;10 d后,其木质素酶比酶活达到最高(45.64 U/g)。     

低温秸秆降解微生物菌剂的研究进展

秸秆的成分主要有纤维素、半纤维素和木质素等,降解秸秆的微生物包括细菌、放线菌和真菌。低温秸秆降解微生物的选育方法有直接从自然界中筛选、诱变育种、原生质体融合育种、基因工程育种等。目前,筛选获得的低温秸秆降解菌株的数量有限,降解秸秆的能力不高,低温条件下菌株的降解机理都需要进一步的研究。综述了低温条件下秸秆降解微生物菌剂的研究进展。     

添加剂对水稻秸秆实地混合厌氧发酵产甲烷系统的作用

为提高水稻秸秆利用效率,改进水稻秸秆实地混合厌氧发酵产甲烷技术,本研究开展了添加剂在混合厌氧发酵系统的应用研究。试验选取水稻秸秆和猪粪作为发酵原料,通过分别添加不同的浓度的吐温20和腐植酸,测定甲烷的产气量和浓度、秸秆的降解和土壤肥力的变化,以揭示添加剂类型及其浓度对水稻田实地甲烷生产系统的影响。结果表明:添加剂的掺入并未影响产气的动态变化趋势,但显著地促进产气和提高产气浓度,整体效果由高到低为腐植酸吐温20对照,其中经腐植酸处理的产气量和产气浓度对照相比分别提高了50. 73%和24. 55%。添加剂的掺入有利于水稻秸秆纤维素和半纤维素的降解,但对木质素没有显著影响;其中以0. 15 g/L腐植酸和0. 30 g/L吐温20的降解率最高,相较于对照其纤维素降解率均提高了22. 11%,半纤维素降解率分别提高了107. 13%和98. 39%。添加剂的掺入能显著增加土壤肥力,以0. 15 g/L腐植酸和0. 30 g/L吐温20处理水平的效果最优,相较于对照,其土壤有机质分别增加了29. 63%和23. 72%,全氮分别增加了52. 32%和42. 38%,全磷分别增加了83. 33%和57. 14%。     

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。     

低温降解玉米秸秆的木霉菌株筛选

【背景】木霉是自然界中常见的纤维素和半纤维素降解菌,在农业废弃物降解中具有重要应用潜力。【目的】筛选可在低温环境降解玉米秸秆的木霉菌株。【方法】测定31种木霉111个菌株在低温下的生长状况、水解纤维素和木聚糖产生的透明圈直径及部分菌株对玉米秸秆的相对降解率(relativedegradationrate,RDR);利用DNS法测定不同RDR代表菌株的纤维素滤纸酶(filter paper cellulase, FPase)、羧甲基纤维素酶(carboxymethyl cellulase, CMCase)和木聚糖酶(xylanase)活性,并分析它们在不同发酵阶段的酶活与秸秆降解率的关系。【结果】在10℃和5℃培养分别有100株和42株供试菌株能够生长,在15℃均能生长,其中19个菌株培养6 d产生的水解纤维素和木聚糖产生的透明圈直径大于60 mm、培养10 d对玉米秸秆的RDR为0.45%-8.09%;菌株9145、TC425、TC505和8987的FPase、CMCase和xylanase活性随着培养时间呈现动态变化,其中前两者的活性变化趋势基本一致,与RDR的关系密切。【结论】钩状...     

油菜秸秆混合发酵降解菌的筛选

油菜秸秆含有大量木质纤维素,该类物质结构稳定,不易降解,限制了其工业化应用.通过对10株包括细菌、酵母菌和白腐真菌的菌株产酶能力和特性进行比较,并进行共同培养试验,筛选出5株可共同生长的木质纤维素降解菌BS09、BL、PC、TS和KS.通过对这5个菌株单独发酵降解油菜秸秆的能力考察,结果表明:PC对木质纤维素的降解能力...     

秸秆与牛粪混合发酵对秸秆降解及土壤肥力的影响

利用GET技术可以有效地降解秸秆生产清洁能源生物甲烷,达到无害化处理与利用秸秆的目的。本研究应用GET技术研究了发酵基质(秸秆∶牛粪)配比和温度对秸秆降解及土壤肥力的影响,以求为GET技术的推广与应用提供支撑。结果表明,各处理因素中发酵基质配比和温度及其相互作用对秸秆纤维素和半纤维素的降解有显著影响,两因数的交互作用对纤维素和半纤维素的降解也有显著作用,但对木质素的影响不显著。其中发酵基质配比以1∶1最为适宜,其纤维素和半纤维素的降解率分别为55. 39%和27. 75%;秸秆纤维素的降解率随着温度的升高而增加,但半纤维素降解率在30℃时达到最高,分别比10℃、20℃和40℃时高33. 80%、18. 37%和6. 26%。发酵基质配比和温度对厌氧发酵后土壤的肥力也有显著作用,土壤有机质、全氮和全磷含量均以1∶1配比处理和30℃处理条件下为最高。GET技术的应用还能显著改善土壤结构,厌氧发酵后土壤微团聚体粒径组成由小团聚体转化为大团聚体为主,土壤微团聚体分形维数显著下降。     

秸秆降解菌的筛选及对秸秆的降解效果

作物秸秆作处置不当可能严重影响农村生态环境。目前东北地区的秸秆处置方式主要为直接打碎还田,但秸秆在自然环境中不易腐化,影响春耕。从添加外源微生物促进秸秆原位腐化角度开发新型可培养秸秆降解菌,具有重要意义。本实验通过菌种富集培养、刚果红培养基初筛和滤纸条崩解试验复筛的方法,从腐烂的秸秆和牛肠道中分离筛选潜在的高效纤维素降解菌,测定其最适生长温度和pH,在液态发酵培养条件下考察菌株实际降解能力,共获得具有较高玉米秸秆降解能力的降解菌5株。5种菌株的生长峰值均出现在温度20~30℃,pH值7.5~8.5范围内。液态发酵培养15天后,秸秆失重率为菌株NX9(53.88%)>NF6(51.36%)>JF3(46.97%)>JZ8(45.2%)>JX4(35.79%)>CK(23.88%)。其中,菌株NX9(温度30℃、pH 7.5)对秸秆半纤维素和木质素的降解能力最强,15天降解率分别为48%和37.7%;筛选出的NF6和JF3属于耐冷微生物,特别是菌株NF6在4℃条件下也能生长繁殖,为北方开展"外源微生物促进秸秆原位腐化"技术提供了基础。