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竹林环境中木质素降解菌的筛选及产酶条件优化

李新鑫  
【摘要】:近年来,连年的集约覆盖经营管理,导致临安地区的覆盖竹林地呈现出不同程度的退化。究其原因,连年过量的有机质的输入和大量纤维类有机质残存积累在林地退化中扮演着重要的角色。过量的富含纤维素和木质素的有机残留会导致林地土壤的团粒结构、化学性质、和生物种群分布等发生巨大的改变,从而影响竹林生产。而每年的林地覆盖物清理劳动量大,覆盖物清理困难的情况使得大部分农户任由覆盖在林地中的有机物自然腐烂降解在地中。但在自然状态下,木质纤维类物质降解困难,降解周期长,且木质素是阻碍降解的主要因素,而从竹林环境中筛选高效降解木质素的菌株是实现木质素在竹林地安全无污染降解的有效方法。因此本研究主要从临安及周边地区竹林中采集腐败的有机质、土壤等样品,以筛选出在竹林环境中能高效降解木质素的菌株,用于促进林地中木质纤维类物质的快速降解和土壤恢复。(1)获得一株高产漆酶的菌株。通过富集、分离和定性筛选等步骤,从采集的样品中得到85株可以引起定性培养基变色的菌株。根据其变色能力,初步筛选得到14株有产酶能力的木质素降解菌株。经过测定酶活复筛,得到一株高产漆酶的菌株27-1,该菌株漆酶活性在94.39 U,锰过氧化氢酶活性在34.87 U,未检测到木质素过氧化氢酶活性。(2)菌株27-1的初步鉴定。观察菌株27-1在培养基上生长状态和菌落形态特征,观察菌株的显微结构,初步确定该菌株为担子菌纲的丝状真菌。通过真菌的ITS序列测定和比对,确定菌株27-1是属于担子菌纲、多孔菌科(Polyporaceae)栓菌属(Trametes)的毛栓菌(Trametes hirsuta)。(3)对菌株27-1的液态产酶条件的研究。结果表明,该菌株最适培养条件是pH 4.5、30℃、葡萄糖添加量10 g·L~(-1)、麸皮添加量15 g·L~(-1),优化后的菌株锰过氧化氢酶活性不稳定,一般维持在2-5U之间,但漆酶酶活可达到74.45 U,通过添加一定量的铜盐,可以大幅提升其漆酶酶活,是一种高产漆酶的木质素降解菌。通过菌株对谷壳和竹叶的初步降解研究发现,单一的高产漆酶菌株对于降解谷壳木质素有一定的难度,但可以高效的降解竹叶且对底物造成了较高的失重率,可作为进一步实际应用研究的试验菌株。


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