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可降解秸秆木质素细菌的筛选

杨盛浩  
【摘要】:农作物秸秆是一种具有巨大潜在价值的可再生资源,由于其自身结构复杂,尤其是木质素的难降解,导致秸秆难以有效利用,秸秆资源的高效利用问题亟待解决。近年来,木质素的生物降解引起了广泛关注,目前研究较多的木质素降解菌是白腐真菌,并对其所产的三种木质素降解酶作了大量研究。然而白腐真菌发酵时间长,生长受环境影响很大,在生产实践中效率并不高。筛选高效降解木质素的细菌菌株对于秸秆资源有效利用具有重要意义。本研究从秦岭和新疆的朽木样品筛选可代谢碱木素的细菌菌株并鉴定菌种,通过苯胺蓝脱色试验和木质素酶活检测筛选出具有秸秆木质素降解潜力的菌株,最终研究筛选出来的菌株对秸秆木质素的降解。通过本项研究,得出以下结论:1.本研究从秦岭和新疆的5个朽木样品中筛选并保存了58株细菌。经过16S rDNA序列同源性分析,发现58株菌的鉴定结果对应20个不同的标准菌株,包含假单胞菌属(Pseudomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)、伯克氏菌属(Burkholderia)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)、勒克氏菌属(Leclercia)、Lelliottia、肠杆菌属(Enterobacter)、拉乌尔菌属(Raoultella)和根瘤菌属(Enterobacter)共9个属。其中假单胞菌属的菌株数量最多,有27株菌。2.通过苯胺蓝脱色试验发现,Y5、Y7、H1、J2、J6、J9、J10、J11、J12、Q4以及Q16这11株菌具有明显的苯胺蓝脱色作用。木质素酶活试验结果显示,菌株H1、J12和Q4比其他菌株的酶活更高。菌株J12的漆酶最大酶活为6.167 U/L,木质素过氧化物酶最大酶活为4.032 U/L,锰过氧化物酶最大酶活为1.119 U/L;菌株Q4的三种酶的最大酶活分别为5.750 U/L,2.742 U/L和1.406 U/L;菌株H1的三种酶的最大酶活分别为7.000 U/L,4.919 U/L和0.181 U/L。3.研究了H1、J12和Q4的生长,结果显示,菌株H1在20 h后进入对数生长期,30 h后进入稳定期;菌株J12在6 h后进入对数期,14h后进入稳定期;菌株Q4在4 h后进入对数生长期,经历8 h的对数期后进入稳定期。4.用H1,J12和Q4对小麦秸秆和玉米秸秆进行单菌接种预处理,分析秸秆成分降解情况。结果显示,菌株J12,Q4和H1对小麦秸秆木质素的降解率分别为1.89%,1.39%和0.69%,对玉米秸秆木质素的降解率分别为1.93%,1.76%和1.08%。三株菌对秸秆木质素有一定的的降解效果,但还需要进一步研究。


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