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褐环乳牛肝菌(Suillus luteus (L.:Fr.) Gray)发酵生物学的研究

李敏  
【摘要】: 本论文对菌根真菌褐环乳牛肝菌(Suillus luteus (L.: Fr.) Gray)进行了液体发酵培养的研究。利用BioFlo5000-120L生物发酵罐进行菌丝体扩繁生产,获得的菌丝体制成菌根菌剂,研究了菌剂的保藏温度及其活性寿命。检验了不同类型菌剂对油松苗(Pinus tabulaeformis Carr.)的侵染力差异;并对干旱胁迫条件下菌根苗的抗旱机理和生化反应机制进行了探讨,取得如下研究结果: 1.从17个菌株中筛选得到的优良菌株Suillus luteus SP7在改良MMN培养基中生长最好。对摇瓶菌种类型进行了试验,接种液体菌种较接种琼脂培养的固体菌种发酵周期缩短了4天,生物量提高了16.11%。 2.通过单因子试验和正交试验对菌株的C、N源、培养基配方和发酵工艺进行了研究。结果表明:最适C、N源分别为麦芽汁和酵母浸膏;培养基的最佳配方为:malt 270mL/L,yeast estract 6.7g/L,KH_2PO_4 0.25g/L,MgSO_4·7H_2O 0.3 g/L,CaCl_2 0.19g/L,1%FeCl_3 4.8mL/L,citric acid 0.1 g/L,VB1 50mL/L。褐环乳牛肝菌摇瓶最佳发酵条件为装液量100mL/500mL,接种量10%,初始pH值5.5~6.5,最适种龄8~9天,最适转速150rpm~175rpm,培养温度25℃,培养基中添加消泡剂对菌丝生物量没有显著影响。明确了褐环乳牛肝菌发酵是典型的分批发酵过程,摇瓶发酵周期为9天,菌丝最高生物量可达11.52g/L,较优化前提高了35.51%;同时明确了其营养物质的代谢和酸碱度的动态变化。 3.对褐环乳牛肝菌的罐发酵特性及动力学进行了研究。5L发酵罐,通过4个罐批的考察,基本明确了溶氧、pH值及接种量对罐发酵过程的影响。在此基础上,对褐环乳牛肝菌的动力学模型进行了研究,分别为:生物量增长动力学模型:底物消耗动力学模型: -120L发酵罐通过优化设计,发酵周期为204小时,菌丝生物量达到12.56g/L(干重),较优化前小罐产量提高了10.76%,较最初的摇瓶产量提高了71.49%,菌丝生长潜能基本得到充分的发挥。 4.对固体菌剂、液体菌剂和胶囊菌剂在不同温度条件下保藏的活性寿命进行了研究。结果表明,温度对菌剂的活性寿命有显著影响。4℃条件下,固体菌剂的活性寿命为5个月;液体菌剂在4%葡萄糖溶液中的活性寿命为3.5个月,4%氯化钠溶液中的活性寿命为0.5个月;胶囊菌剂的活性寿命为5个月。 5.对固体菌剂、液体菌剂和胶囊菌剂对油松苗的感染率进行了检验。结果表明,三种类型的菌剂对油松苗的菌根感染率都表现出较高水平,其中液体菌剂最高,为71%;固体菌剂为63%;胶囊菌剂最低,为60%。 6.对菌根苗与对照苗的各项生长及抗旱指标进行了研究,菌根苗生物量、苗高、地径、根茎比和侧根数较对照苗都有不同程度的提高。通过对苗木抗旱性试验,结果表明,菌根苗的自由水和束缚水含量分别较对照提高了7.56%和60.39%,植物组织水势提高了13.33%,叶绿素含量提高了17.14%,SOD和POD活性分别提高了17.2%和54.55%,脯氨酸含量提高了102.53%,丙二醛含量降低了6.71%。 本研究突破了褐环乳牛肝菌液体培养的难题,获得了其液体最佳发酵工艺。发酵得到的菌丝体通过一定工艺制成的菌剂不仅活性寿命长,而且对油松的促进生长作用显著,同时增强了油松的抗旱性。充分证明了褐环乳牛肝菌在干旱半干旱地区在油松的造林及植被恢复中的良好的应用前景。


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