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%。     

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。     

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)。     

白腐菌对木质素降解能力的测定

本文测定了7种霉菌对木质素的降解作用。结果表明,在测试的7种霉菌中,米曲霉(Aspergillus oryzal)2013、米曲霉2014、米曲霉2015和黑曲霉(Aspergillus niger)对木质素的降解能力较强,其降解率均达到90%以上。野外分离得到的细菌对木质素没有降解作用。     

白腐真菌对稻草秸秆的降解及其有关酶活性的变化

以稻草秸秆加20%棉籽壳为培养基质,接种侧耳Z17、921、1024菌株,在不同生长阶段。测定培养物的主要化学成分和有关酶活的变化。结果表明,从接种到子实体形成,所试菌株培养物的纤维素、木质素等呈持续不断的下降趋势,水份、粗蛋白含量却逐渐升高,基质中漆酶酶活性在菌丝生长初期呈迅速上升趋势,后稍降低,而愈创木酚酶活性在菌丝上长初期及子实体形成时达到高峰,后有所降低或消失。     

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。     

木质素降解菌株的分离及其降解玉米秸秆过程中产酶特点

【目的】筛选高效降解木质素的菌株,并研究其以玉米秸秆为底物时木素降解酶活性。【方法】本研究以愈创木酚培养基和苯胺蓝培养基从吉林省不同经纬度的自然朽木及腐朽玉米秸秆土壤样品中分离、筛选得到高效降解木质素的菌株,并对其形态学鉴定,通过ITS序列分析构建系统发育树,分析菌株的分类地位。通过秸秆固体发酵过程产生的胞外木质素酶的活性分析,选出高效秸秆降解菌。【结果】筛选出1株高效降解秸秆的真菌,对其进行形态学特征和ITS序列分析,命名为白囊耙齿菌W2(Irpex lacteus W2)。该菌株在4–8 d内产生的锰过氧化物酶(Manganese peroxidase)呈上升趋势,并且在8 d达到峰值86.31 U/mL,与黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的最高酶活力45.86 U/mL相比,高出了88.20%(P0.01);该菌株的漆酶(Laccase)活力8 d时达到20.60 U/mL,比对照高40.76%(P0.05)。【结论】本研究分离到一株具有较强降解秸秆能力的真菌,初步鉴定为Irpex lacteus W2,具有较强的降解秸秆能力,其降解秸秆过程中产生较高的锰过氧化物酶与漆酶活力。     

木质纤维素降解菌及其绛解途径研究进展

文中综述了已发现的降解纤维素和术质素的主要的天然微生物种类、相关酶类,并着重介绍了白腐真菌和细菌降解木质素的过程。     

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。     

木质纤维素的定量测定及降解规律的初步研究

为了准确地测定稻草及其发酵物中纤维素、半纤维素、木质素的含量,通过差重法进行定量测定,并以此评价白腐菌株Pleurotus sapidus对稻草秸秆的降解状况,结果表明：利用差重法测定稻草发酵物中纤维素、半纤维索、木质素的百分含量是可行的,并能很好地评价白腐菌对稻草的降解规律,即降解过程中纤维素、半纤维素、本质素在前20d降解的很快,之后降解减缓,在50d内,纤维素被降解34．02％,半纤维素被降解56．29％,木质素被降解61．65％。     

Lignin degradation by microorganisms: A review

Lignin is an abundant plant-based biopolymer that has found applications in a variety of industries from construction to bioethanol production. This recalcitrant branched polymer is naturally degraded by many different species of microorganisms, including fungi and bacteria. These microbial lignin degradation mechanisms provide a host of possibilities to overcome the challenges of using harmful chemicals to degrade lignin biowaste in many industries. The classes and mechanisms of different microbial lignin degradation options available in nature form the primary focus of the present review. This review first discusses the chemical building blocks of lignin and the industrial sources and applications of this multifaceted polymer. The review further places emphasis on the degradation of lignin by natural means, discussing in detail the lignin degradation activities of various fungal and bacterial species. The lignin-degrading enzymes produced by various microbial species, specifically white-rot fungi, brown-rot fungi, and bacteria, are described. In the end, possible directions for future lignin biodegradation applications and research investigations have been provided.     

拮抗植物病原真菌的纤维素/木质素降解菌株的筛选及鉴定

【背景】秸秆还田在改善土壤肥力和丰富营养等方面有重要作用,但是也存在秸秆难以快速降解利用和病原真菌病害威胁的问题。【目的】为解决还田秸秆的降解和病原真菌病害问题,从长期秸秆还田地区采集样品,从中筛选出具有降解秸秆和抑菌功能的菌株。【方法】采用稀释分离法、苯胺蓝染色法和刚果红染色法等对秸秆高效降解菌株进行筛选,通过16S rRNA基因测序及构建系统发育树进行菌株鉴定。采用对峙培养法测定筛选到的秸秆降解菌株对玉米大斑病菌(Setostphaeria turcica)、梨黑斑病菌(Alternaria kikuchiana)、马铃薯早疫病菌(Alternaria solani)、链格孢属真菌(Alternaria alternata) ACCC38230和ACCC38231等5种供试植物病原真菌的抑制作用。以玉米大斑病菌(Setostphaeria turcica)为后期供试植物病原真菌,测定拮抗菌株代谢产物的抑菌能力;通过观察拮抗菌株粗提液对玉米大斑病菌分生孢子萌发和菌丝生长的影响,从而测定菌株对病原真菌的抑制作用。【结果】从秸秆还田土壤中分离筛选获得3株高效降解纤维素及木质素菌株并命名为JY122、ZY133和JY215。通过形态学观察和16S rRNA基因测序鉴定上述菌株全部为芽孢杆菌属(Bacillus)。通过系统发育树分析结果表明,JY122与蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)相似性为99.4%,ZY133与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)相似性为100%,JY215与贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)相似性为99.1%。平板对峙实验结果显示,JY122、ZY133和JY215菌株对不同种属的植物病原真菌均有较强的抑制作用,抑制率高达43.74%-67.54%。此外,上述芽孢杆菌代谢产物具有抑菌活性及很强的热稳定性,经95℃处理后依然具有良好的抑菌效果。【结论】筛选获得的JY122、JY133和JY215菌株具有高效降解纤维素/木质素能力,抑制多种植物病原真菌生长,代谢产物抑菌能力强且热稳定性高。这为玉米秸秆还田提供菌株资源,也为进一步解决秸秆还田难点提供了新方法和思路。     

Screening of fungal isolates and properties of Ganoderma applanatum intended for olive mill wastewater decolourization and dephenolization

AIMS: To investigate different autochthonous isolates of wood-rotting fungi for the removal of both colour and phenolic compounds from olive mill wastewaters (OMW). METHODS AND RESULTS: The isolates Bjerkandera adusta Ba-100, Fomes fomentarius Ff-106, Ganoderma applanatum Ga-20, Irpex lacteus Il-3, Trametes versicolor Tv-101 and Tv-103 were preliminarily screened for their OMW-decolourizing potential on potato dextrose agar supplemented with different OMW concentrations. A further screening of batch cultures under different agitation speeds, to test the effect of shear stress, resulted in the selection of isolate G. applanatum Ga-20. Batch cultures grown in OMW-based medium exhibited strong laccase induction and significant decrease in the values of phenols, colour and chemical oxygen demand. Concomitant onset of laccase activity and colour removal was observed, and apart from laccase, neither lignin peroxidase nor manganese-dependent peroxidase activities were detected. Moreover, the depletion of aromatic compounds with high and low apparent molecular mass was observed by chromatographic analysis. CONCLUSIONS: Isolate G. applanatum Ga-20 exhibited interesting properties for its use in bioremediation of OMW, namely high removal of recalcitrant phenolic compounds and strong colour abatement. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: For the first time, the white-rot fungus G. applanatum proves to be effective for the decolourization and dephenolization of OMW.     

Evaluation of different fungal strains in the decolourisation of synthetic dyes

Of seven fungal strains tested for their ability to decolourise three structurally diverse synthetic dyes, Phanerochaete sordida, Bjerkandera sp. BOS55, Phlebia radiata, and Phanerochaete chrysosporium had average values of maximum decolourisation rates higher than 0.2 [Absorbance] d^–1. All seven fungi produced manganese peroxidase (MnP) but laccase activity was detected only in Phlebia radiata. No lignin peroxidase (LiP) activity was observed.     

产木质纤维素降解酶真菌的筛选及产酶特性

【背景】利用微生物处理秸秆引起研究者的广泛关注。【目的】筛选生长速度快、木质纤维素降解酶活性强的真菌菌株,用于植物秸秆降解和高效利用。【方法】从自然界采集的样品中分离纯化真菌菌株,利用PDA-愈创木酚和PDA-羧甲基纤维素钠平板初筛,再经过液体发酵检测漆酶酶活、羧甲基纤维素酶酶活及菌丝生长速率复筛目的菌株,通过内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)测序法对目的菌株进行鉴定,对目的菌株产漆酶和羧甲基纤维素酶活力进行测定及酶学性质研究。【结果】从样品中分离纯化到18株真菌,通过初筛筛选出9株产木质纤维素降解酶真菌菌株,再经过复筛,筛选出一株产漆酶、羧甲基纤维素酶活力高、菌丝生长快的菌株M1,经过分子生物学鉴定M1为糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus),其漆酶酶活为(243.59±1.11)U/mL,羧甲基纤维素酶酶活为(36.03±0.63) U/mL。在5 d的培养期内,菌丝生长速率为(9.43±0.32) mm/d。对菌株M1的发酵粗酶液的酶学性质进行了检测分析,结果表明,所产的漆酶在pH5.0-6.5相对酶活为90%以上,在pH ...     

Biodelignification of wheat straw by different fungal associations

Seven strains of fungi were tested individually as well as in different combinations to determine their lignin degrading ability using wheat straw as natural substrate. When tested individuallyPhanerochaete chrysosporium caused a maximum loss in total organic matter (26.45%) as well as in the lignin component (28.93%). The associations between different groups: white-rot plus white-rot, white-rot plus brown-rot and white-rot plus soft-rot fungi revealed that in certain combinations the ligninolysis was enhanced to variable extent.Deadalea flavida plusP. chrysosporium was the best association to bring about a lignin loss of 36.27%.     

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。