微生物法降解木质素的研究进展

生物质是代替石化资源生产能源和化学品的关键资源,木质素作为植物细胞壁的主要成分已经在很多行业中得到了广泛的应用。然而,由于木质素结构复杂且难以降解,成为生物质资源利用的最大障碍,因此,去除或者降解木质素是利用细胞壁中其他成分的关键步骤。许多行业使用有害化学物质降解木质素,严重危害了生态环境,自然界中木质素经常被包括真菌和细菌在内的微生物降解,因此,研究微生物降解木质素的机制为解决这一问题提供了可能性。本文讨论了木质素的化学组成成分,重点讨论了自然界降解木质素的微生物种类及其降解机制,包括各种真菌和细菌的木质素降解活性,描述了由各种微生物特别是白腐真菌、褐腐真菌和细菌产生的木质素降解酶,并展望了今后木质素生物降解的研究和应用的可能方向。     

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。     

木质素的微生物降解机制

研究微生物降解木质素的反应机理,可以从根本上解释微生物或酶对木质素的作用过程,对提高木质素降解效率,治理环境污染等具有非常重要的意义。从木质素结构的差异出发,总结了近年来研究木质素微生物降解机制所采用的主要模型化合物、研究方法,概述了微生物对木质素的三大作用机理:侧链氧化、去甲基化和芳香环断裂,以及参与这三个反应的主要微生物。     

可降解塑料的微生物降解研究进展

塑料材料的广泛使用给环境带了巨大的污染和处理压力,使用可降解塑料替代传统塑料是解决这一问题的重要途径。可降解塑料的生物降解是由相应的微生物和降解酶来完成的。综述了目前常见的生物降解塑料的微生物降解研究和进展情况,明确了微生物在可降解塑料生物降解中的重要性。     

三种重要木质素降解酶研究进展

就三种重要木质素降解酶：LiP、MnP和漆酶在自然界的分布,化学组成、结构特征、降解机制、分子生物学等进行综述,并探讨了其作用协同性。     

低温秸秆降解复合微生物菌剂的研究进展

我国东北地区冬季寒冷,秸秆产量巨大,但综合利用率较低,利用高酶活性微生物将低温环境中的秸秆降解变废为宝,是一项循环利用的有效途径。研究表明,通过生物学技术手段,筛选高酶活性菌株,深入研究降解机理,优化功能微生物培养条件,提高纤维素酶活性,是提高降解率,秸秆资源化利用的最佳途径。复合微生物菌剂产生的酶活值普遍高于单一微生物菌,真菌菌丝体产生的酶活值高于细菌。实际应用中,选择适合的复合菌剂是低温环境下提高秸秆降解效率的有效途径。系统地归纳了低温条件下降解秸秆的微生物技术、分析了不同条件下降解秸秆的菌株类型和促进秸秆纤维素降解菌酶活力特征、并总结了低温环境下生物菌剂降解秸秆的技术应用效果,旨为低温环境下秸秆的资源化利用提供一定的技术参考。     

木质素降解酶及相关基因研究进展

生物质的高效综合利用已成为全球关注的热点问题。生物质的主要成分是木质素、纤维素和半纤维素,其利用的关键是如何去除木质素,从而提高纤维素和半纤维素的得率。其中利用真菌的生物预处理方法因条件温和、无二次污染等优点符合全球经济可持续发展需要,受到研究者的普遍关注。综述了近年国内外真菌分泌的主要木质素降解酶,包括木质素过氧化物酶(Li P)、锰过氧化物酶(Mn P)、漆酶(laccase)和多功能过氧化物酶(VP)的主要特点,总结了木质素降解相关酶的基因工程、基因组学的研究成果,并对其发展前景进行了展望。     

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。     

环境雌激素的微生物降解

雌激素作为环境内分泌干扰物的一类重要物质,生物降解法是最为经济、最为绿色和最为适用的去除方法。通过分析雌激素的主要来源和危害、国内外雌激素降解菌的筛选与鉴定、类固醇雌激素降解酶的表达与检测、雌激素降解菌的基因组学特征以及雌激素的降解途径和机制,进一步阐述了雌激素生物降解的研究现状与进展,对未来的研究工作作出了展望。     

除草剂的微生物降解研究进展

微生物降解是环境中农药消解的重要因素,分离筛选纯培养的农药降解微生物并阐述其降解机制为微生物修复环境的应用提供重要的菌株资源和理论依据。本文简述了广泛使用的8类除草剂(包括有机磷类、磺酰脲类、氯乙酰胺类、均三嗪类、芳氧基苯氧基丙酸酯类、苯氧乙酸类、二硝基苯胺类和硫代氨基甲酸酯类除草剂)的降解微生物资源及其降解途径和降解基因的研究进展,并分析了目前除草剂污染修复存在的问题及未来的发展方向。     

二苯醚类除草剂的微生物降解研究进展

二苯醚类除草剂是一类广谱、高效、高选择性的除草剂,广泛应用于大豆、花生等农田一年生和多年生阔叶杂草的防除。由于该类除草剂不易降解,多年连续使用会导致其在土壤环境中的大量积累。本文概述了二苯醚类除草剂的基本结构及其对生物的影响,总结了降解二苯醚类除草剂的微生物种类、降解途径和降解过程中关键酶及其基因,分析了影响微生物降解二苯醚类除草剂的因素,对二苯醚类除草剂微生物降解未来的研究方向进行了展望,为深入研究二苯醚类除草剂的生物降解提供参考。     

复合菌系降解玉米秸秆过程中群落演替与秸秆降解的关系

[目的] 为了获得木质素降解复合菌系LDC降解玉米秸秆的适宜条件,明确秸秆降解过程中可能发挥重要作用的功能微生物类群。[方法] 以培养温度、pH、培养基装液量和接菌量等单因素试验结果为依据,采用响应面法优化复合菌系降解玉米秸秆的培养条件,利用Miseq高通量测序技术,分析不同降解时期复合菌系的群落结构变化规律。[结果] 复合菌系对秸秆最佳降解条件为：培养温度32℃、初始pH为8.2、装液量为40%,接菌量为10%。此条件下木质素最大降解率为44.5%,相比未优化处理提高13.3%。在门水平上,变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes）是复合菌系LDC的优势菌门。在玉米秸秆降解过程中,降解初期的优势菌属为Proteiniphilum（11.9%）、Sphaerochaeta（8.4%）、Ruminofilibacter（8.4%）、Pannonibacter（6.7%）、Pseudomonas（6.1%）和Rhizobium（5.7%）;在降解高峰期时,Anaerocolumna（24.0%）、Caenispirillum（9.2%）和Thauera（7.0%）的丰度显著上升,分别是其在降解初期的16.5倍、3.0倍和5.9倍,而Ruminofilibacter（10.9%）的丰度仍然很高且排在第二位。在降解末期的优势菌属为Ruminofilibacter（25.4%）、Pseudomonas（9.7%）、Sphaerochaeta（8.8%）、Caenispirillum（8.4%）、Pannonibacter（4.3%）、Thauera（4.0%）以及Desulfomicrobium（3.4%）。[结论] 明确了玉米秸秆降解复合菌系的最佳培养条件以及在不同降解时期微生物群落结构变化规律,在玉米秸秆降解过程中发挥重要作用的微生物类群为Pseudomonas、Pannonibacter、Thauera、Ruminofilibacter和Anaerocolumna。     

复合菌系GF-20低温降解玉米秸秆过程中群落演替与理化特性

[背景]秸秆的生物降解具有高效率和环保等特点而备受关注.[目的]明确复合菌系GF-20秸秆降解过程中发挥重要作用的功能微生物类群及其与降解特性的关系.[方法]将复合菌系GF-20在10℃条件下恒温培养,定期取样测定其生长特性及秸秆分解特性,利用MiSeq高通量测序技术,分析不同降解时期复合菌系的群落结构变化规律.[结果...     

细菌降解双酚类化合物的分子机制研究进展

双酚类化合物(bisphenols,BPs)作为工业原料及药物和个人护理品的重要成分之一,在自然界中广泛分布。BPs作为类雌性激素造成的生态风险已成为全球备受关注的环境问题之一。研究人员使用不同方式分离得到菌株或菌群,尝试对BPs进行无害化降解,目前已取得了一些重要的研究进展。本文对近年来细菌降解BPs的相关研究进行了系统梳理,重点关注以双酚A(bisphenol A,BPA)为典型BPs的细菌降解,总结不同路径中的关键作用基因,讨论相同路径中酶的差异及作用方式,并分析其对BPA的降解效果。本文也简要总结了双酚S(bisphenolS,BPS)和其他BPs的细菌降解研究情况。通过总结讨论现有成果,分析细菌降解BPs中尚需深入研究的内容,探寻未来BPs细菌降解机理及应用的研究方向。     

三酮类除草剂微生物降解的研究进展

三酮类除草剂是一类高效、广谱、高选择性的除草剂,能够有效地防除玉米地多种阔叶杂草和禾本科杂草。该类除草剂在土壤、水体中残留,易造成地表和地下水污染。有关研究表明,微生物降解有望成为解决该类除草剂残留的有效措施。本文分析了2种三酮类除草剂带来的生态效应,总结了已报道的微生物降解资源,简述了降解基因/酶的研究进展及可能的降解途径,为深入研究三酮类除草剂的生物降解提供一定的信息支撑。     

微生物降解磺胺甲恶唑的研究进展

抗生素是一类难降解、低浓度就有高生态毒性效应的化合物,近年来被归为新型环境污染物,其环境残留与去除备受关注。作为广泛使用的抗生素之一,磺胺甲恶唑在水土环境中的残留量不断增加,检出率也越来越高。研究表明,磺胺甲恶唑是少数几种可被微生物降解的抗生素之一,微生物降解法是最具潜力的残留磺胺甲恶唑去除手段。本文总结了磺胺甲恶唑在土壤、沉积物、活性污泥、混合菌群、酶等条件下的降解及已分离的具有降解能力的单菌株对磺胺甲恶唑的降解情况,包括其降解效率、降解条件等,归纳了目前磺胺甲恶唑微生物降解的主要分类,并讨论了影响磺胺甲恶唑降解的两个特有因素。指出从分子生物学及生物信息学角度研究其降解途径,降解菌、降解菌群的人工构建及其在含磺胺甲恶唑污水处理中的应用与效果评价等应为今后磺胺甲恶唑生物降解与应用研究的重点。     

Bacteria and lignin degradation

Lignin is both the most abundant aromatic (phenolic) polymer and the second most abundant raw material. It is degraded and modified by bacteria in the natural world, and bacteria seem to play a leading role in decomposing lignin in aquatic ecosystems. Lignin-degrading bacteria approach the polymer by mechanisms such as tunneling, erosion, and cavitation. With the advantages of immense environmental adaptability and biochemical versatility, bacteria deserve to be studied for their ligninolytic potential.     

Bacteria and lignin degradation

Lignin is both the most abundant aromatic (phenolic) polymer and the second most abundant raw material.It is degraded and modified by bacteria in the natural world,and bacteria seem to play a leading role in decomposing lignin in aquatic ecosystems.Lignin-degrading bacteria approach the polymer by mechanisms such as tunneling,erosion,and cavitation.With the advantages of immense environmental adaptability and biochemical versatility,bacteria deserve to be studied for their ligninolytic potential.