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。     

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。     

一株降解纤维素的放线菌的筛选及其产酶条件的研究

从食草动物的粪便中经筛选分离到1株能降解纤维素的放线菌,经初步鉴定为Streptomycesspp.。对其在以秸秆为惟一碳源的培养基上的产酶条件进行研究,结果表明,最适摇瓶发酵产酶条件为以硫酸铵为氮源,采用种龄72 h的菌液接种,在接种量10%、培养基装量1/10、培养温度30℃时,发酵60 h CMCase活力可达4.5 u/mL。     

纤维素酶降解小麦秸秆最适条件的研究及其动力学分析

以小麦秸秆为原料,通过正交实验对纤维素酶降解秸秆纤维的影响因素进行了研究。结果表明,影响小麦秸秆降解的因素依次为:酶量>酶解时间>料液比>反应温度,其最适条件是:加酶量为40u/g,酶解时间为10h,反应温度为40℃,料液比为1∶3,总糖含量达到43.24%。以米氏方程为基础,建立起最适酶解条件下总纤维素降解的动力学模型。     

一株降解纤维素放线菌的产纤维素酶基因克隆与表达

【背景】纤维素在自然界中储量丰富,但天然纤维素的难降解性成为广泛应用纤维素资源的壁垒,近年来利用微生物来降解纤维素成为热点研究。【目的】筛选分离得到一株具有降解纤维素功能的放线菌菌株Lb1,通过全基因组测序确定其产纤维素酶关键基因5676,对基因5676进行克隆转化,使其在大肠杆菌中进行表达。【方法】通过基因工程技术将产纤维素基因连接到表达质粒上并导入表达菌株,对其降解纤维素生成葡萄糖的能力进行探究。【结果】将Lb1菌株的16S rRNA基因进行比对,确定菌株Lb1属于链霉菌属,命名为Streptomyces sp. Lb1。成功构建出纤维素酶表达载体,并且导入表达菌株大肠杆菌BL21(DE3),重组菌株的产纤维素酶能力大于空载菌株。【结论】通过基因工程技术成功克隆出产纤维素酶基因,从而表达纤维素酶,为今后利用微生物降解纤维素的大规模应用提供参考。     

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。     

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。     

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。     

1株瓦克青霉降解玉米秸秆条件的初步研究

从林间土壤中分离筛选获得产纤维素酶活力较高的菌株,经鉴定为瓦克青霉(Penicillium s askmanii ZN6).以滤纸酶活力为测定指标,开展瓦克青霉降解玉米秸秆条件研究,确定最佳温度32℃,起始pH 5.0,接种量6％(体积比),最适添加麸皮量为10％,降解时间72 h的滤纸酶活力达到6.27 IU/g.     

土壤拮抗放线菌的分离和筛选

针对秦岭太白山区不同类型的土壤进行放线菌的分离、筛选。在实验过程中初步解决了土壤中的细菌和真菌在放线菌分离培养中的污染问题 ,并对所分离获得的土壤放线菌测定了其对 7种病原真菌的拮抗性。结果表明 :10 3 倍土壤稀释浓度为分离放线菌的最佳土壤稀释浓度 ;重铬酸钾是一种高效、方便、廉价的杂菌抑制剂 ,其有效抑菌浓度为 5× 10 -6;其次为放线菌酮 ,有效抑制浓度为 4× 10 -5;杂草荒地中放线菌种类最多 ,而华北落叶松林中种类较少 ,但数量巨大 ;在拮抗实验中 ,筛选出了对 7种病原真菌具有强烈抑菌和杀菌作用或同时有抑菌和杀菌作用的菌株为S 5 12 0。     

热带药用植物根际放线菌的分离、鉴定及生物活性分析

从海南热带植物园采集12种药用植物的根际土样,采用选择性分离方法,分离得到400株根际放线菌。使用5种活性筛选模型对分离菌株进行生物活性评价,154株放线菌在一个或多个活性筛选模型中显示为阳性,菌株初筛阳性率达38.5%;根据菌株形态特征并结合代谢产物的生物活性,从中挑选出28株菌进行16S rRNA基因序列分析,发现其分属于链霉菌属、诺卡氏菌属、小单孢菌属和野野村菌属。     

麝鼠肠道纤维素分解菌的分离鉴定及其酶学特性分析

本研究旨在从麝鼠(Ondatra zibethicus)肠道中分离出高效分解纤维素的菌株,为开发纤维素分解菌微生物制剂提供菌种资源。本研究利用以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为单一碳源的培养基,从麝鼠盲肠内分离出--株高效分解纤维素的菌株WJ-3,并对该菌株进行形态鉴定、生理生化鉴定和16S.rDNA分子鉴定。对菌株WJ-3所产羧甲基纤维素酶(CMCase)进行酶学特性实验,分析此纤维素酶的最佳反应pH和最佳反应温度,以及此纤维素酶对不同温度和不同酸碱度的耐受性。结果表明,菌株WJ-3属于空气芽孢杆菌(Bacillus aerius),并将其命名为Bacillus aerius WJ-3。菌株WJ-3所产羧甲基纤维素酶在pH 4.0~6.0的范围内反应时,酶活性随pH值升高而增加,其最佳反应pH为6.0,且此纤维素酶在pH4.0~8.0范围内保存30min后均能保持80%以上的相对酶活性:菌株WJ-3所产羧甲基纤维素酶在温度30~50 ℃范围内反应时,随温度上升酶活性逐渐增加,在50 ℃时酶活性最高,之后随温度的升高酶活性逐渐下降,且纤维素酶在此温度范围内保存30 min后均能保持较高的酶活性。综上所述,菌株Bacillus aerius WJ-3所产羧甲基纤维素酶的酶活性较高,并且此纤维素酶的耐酸碱性及热稳定性良好,是具有一定利用价值的菌种资源。     

耐盐碱石油烃降解菌的筛选、鉴定及其耐盐碱性研究

从大港油田区石油污染盐碱化土壤和油泥中筛选得到10株耐盐碱石油烃降解菌,通过形态特征、生理生化特征和16S r RNA序列分析确定这些菌株为苍白杆菌属、葡萄球菌属、迪茨菌属、棒状杆菌属、无色杆菌属、微杆菌属、芽孢杆菌属。通过液体培养试验,研究了10株菌的耐盐碱能力。结果表明,除B07仅能耐受3%盐度外,其他菌株均能耐受5%或者更高的盐度环境,其中B02和B05在盐度高达11%时仍具有较高的生长活性;10株菌均能耐受p H为9的碱度环境,B01、B03、B04、B06、B09能耐受p H为10的环境,其中,B03和B04在p H为11时仍具有较高的生长活性。研究表明石油烃降解菌在不同微生物种属中广泛存在,并具有较好的耐盐碱特性,有望在石油污染盐碱化土壤修复中广泛应用。     

Responses and roles of roots,microbes, and degrading genes in rhizosphere during phytoremediation of petroleum hydrocarbons contaminated soil

Abstract

Rhizodegradation performed by plant roots and the associated bacteria is one of the major mechanisms that contribute to removal of petroleum hydrocarbons (PHCs) during phytoremediation. In this study, the pot-culture experiment using wild ornamental Hylotelephium spectabile (Boreau) H. Ohba was designed to explore responses and roles of roots, microbes, and degrading genes in the rhizodegradation process. Results showed that PHCs degradation rate by phytoremediation was up to 37.6–53.3% while phytoaccumulation accounted for a low proportion, just at 0.3–13.3%. A total of 37 phyla were classified through the high throughput sequencing, among which Proteobacteria, Actinobacteria, and Acidobacteria were the three most dominant phyla, accounting for >60% of the phylum frequency. The selective enrichment of PHC degraders with high salt-tolerance, including Alcanivorax and Bacteroidetes, was induced. Generally, relative abundance of the PHC degrading genes increased significantly with an increase in PHCs concentrations, and the gene copy number in the phytoremediation group was 1.46–14.44 times as much as that in the unplanted controls. Overall, the presence of PHCs and plant roots showed a stimulating effect on the development of specific degraders containing PHC degrading genes, and correspondingly, a biodegradation-beneficial community structure had been constructed to contribute to PHCs degradation in the rhizosphere.     

一株耐碱高效长链烷烃降解菌C24MT1的筛选及其降解特性

【背景】石油被称为“液体黄金”,人类的工业生产活动在利用其创造巨大社会价值的同时,也对自然环境造成了严重的污染。微生物修复技术是现阶段治理石油类污染有效的手段之一,具有经济、高效、无二次污染等优点。【目的】从受石油污染的土壤中分离高效降解长链烷烃正二十四烷的菌株,探究其降解特性及在微生物修复中的应用前景。【方法】通过形态学及16S rRNA基因测序进行菌株鉴定,采用气相色谱法检测菌株对正二十四烷的降解效果,并结合气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometer, GC-MS)分析降解中间产物以推测其潜在代谢途径。【结果】筛选到一株可高效降解正二十四烷的菌株C24MT1,经鉴定为不动杆菌属(Acinetobacter)。该菌株最适降解条件为30 °C、pH 9.0、盐度2 g/L,该条件下生长7 d对9 g/L正二十四烷的降解率高达86.63%;与此同时,菌株在强碱性环境(pH 11.0)中生长良好(OD₆₀₀为0.39)并保持较高烷烃降解率(75.38%),对极端环境具备较强的耐受能力;对降解中间产物进行分析,推断菌株代谢长链烷烃正二十四烷的途径可能包括末端氧化及次末端氧化。【结论】不动杆菌C24MT1具有良好的环境适应能力及烷烃降解能力,在后续微生物菌剂开发和石油类污染土壤的环境修复领域具有巨大的应用前景。本研究可为盐碱地区高浓度石油类污染土壤的修复提供优良菌种,并进一步丰富石油烃类生物降解的菌种资源库。     

2株海洋来源产浅蓝霉素A的异壁放线菌的分离和鉴定

利用抗菌及卤虫致死活性模型,从中国南海海底沉积物来源的微生物中筛选到2株放线菌SCSIO WJ01和SCSIO ZJ63,其发酵产物具有较强活性,经16S rRNA基因序列分析这2株放线菌均为异壁放线菌Actinoalloteichus sp.。HPLC-DAD分析显示2株放线菌能产生同一个主要的次级代谢产物,通过正相硅胶柱色谱、反相中压柱色谱、半制备高效液相色谱等手段,从SCSIO WJ01的发酵产物中分离获得了该化合物,运用ESI-MS、1H及13C NMR波谱分析鉴定为浅蓝霉素A(Caerulomycin A)。此外,还从SCSIO WJ01的发酵产物中分离鉴定了浅蓝霉素D。     

产纤维素酶菌株的分离、鉴定及其酶学性质研究

利用刚果红变色圈法从土壤中分离得到1株产纤维素酶活较高的细菌YL07.通过分析其生理生化性质和16S rDNA序列的同源性,将菌株YL07鉴定为解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens).同时.对菌株YL07所产纤维素酶的酶学性质进行了研究.结果表明:酶反应的最适pH值为6～7,在PH 6.0～9.0的范围内较稳定,酶反应的最适温度为40℃,30℃以下酶的热稳定性较好.K 、Ca2 对CMCage有激活作用,Fe2 、Na 、K 、Ca2 、Mg2 对滤纸酶活(FPase)有激活作用.