作物秸稈纖維素降解菌的分離與篩選.pdf

1、農(nóng)作物秸稈是糧食生產(chǎn)的主要副產(chǎn)物,是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種重要的生物資源。我國是一個農(nóng)業(yè)大國,各類農(nóng)作物秸稈資源十分豐富。農(nóng)作物秸稈中含有大量的纖維素,而纖維素又是世界上數(shù)量最大的一類可生物降解的、可再生的能源物質(zhì)。因此,有關(guān)纖維素的生物降解已成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化利用研究的一個熱點(diǎn)。本論文主要針對本實(shí)驗(yàn)室前期研究開發(fā)的利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物發(fā)酵進(jìn)行大棚CO2施肥技術(shù)中存在的發(fā)酵中后期產(chǎn)氣不足和CO2持續(xù)釋放時間較短的問題,試圖通過分離和篩選

2、出纖維素高效降解菌以改進(jìn)和優(yōu)化該技術(shù),現(xiàn)將研究結(jié)果總結(jié)如下:
　　 (1)從大棚CO2施肥秸稈降解殘?jiān)蜆淞中嗄局蟹蛛x純化得到26株具有纖維素和木質(zhì)素降解能力的菌株,并通過剛果紅鑒別培養(yǎng)基和濾紙條液體培養(yǎng)法相配合的初篩及復(fù)篩,從中篩選出具有較高降解能力和產(chǎn)纖維素酶能力的三株菌株,命名為B1、F5和A5。并以實(shí)驗(yàn)室原有用于大棚農(nóng)業(yè)廢棄物CO2施肥所用菌株作參照,進(jìn)行了一系列的對比研究。
　　 (2)60℃下在蛋白胨纖維素培

3、養(yǎng)液(PCS)中培養(yǎng)14d后,三株菌株培養(yǎng)過程中pH值在第5天降到最低,范圍在7.12-7.31之間,培養(yǎng)第二周pH值開始上升,最后達(dá)到8.40左右。其羧甲基纖維素(CMC)酶活性及濾紙酶活性隨pH的下降而升高,在第5天pH降到最低而酶活達(dá)到最高,之后開始下降。F5降解濾紙過程中,CMC酶活和濾紙酶活值最高。
　　 (3)以稻草、麥稈和玉米秸稈三種農(nóng)作物秸稈為底物,研究了B1、F5和A5三株菌株與CK在降解中的降解能力。研究結(jié)果

4、表明:①稻草和玉米秸稈在降解進(jìn)行到第5天,pH值降到了最低點(diǎn),CMC酶活則隨著pH的降低升到了最高點(diǎn);而麥稈則在第7天pH值降到了最低點(diǎn),CMC酶活升到了最高點(diǎn)。分析其原因可能是因?yàn)辂湺捴欣w維和木質(zhì)素含量比較高導(dǎo)致降解速率變慢。由秸稈中纖維素和木質(zhì)素累積降解率可以看出,各菌株對不同秸稈的降解能力為:稻草＞麥稈＞玉米秸稈。B1、F5、A5的CMC酶活和降解率均顯著高于CK,表明B1、F5、A5具有更好的降解效果。②在稻草降解過程進(jìn)行到第5

5、天,B1、F5、A5和CK四組菌株的CMC酶活性分別是28.64U/ml、31.05U/ml、27.85U/ml、26.17U/ml。在麥稈降解過程進(jìn)行到第7天B1、F5、A5和CK的CMC酶活性分別是:25.28 U/ml、30.54 U/ml、27.38 U/ml、21.73 U/ml.在玉米秸稈降解過程進(jìn)行到第5天,B1、F5、A5和CK的CMC酶活性達(dá)到最高水平,其值分別是28.23 U/ml,30.30 U/ml.26.63

6、U/ml,25.24U/ml。
　　 (4)以PCS培養(yǎng)液為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,改變其碳源、碳源濃度、培養(yǎng)溫度及初始·pH來研究B1、F5、A5和CK四組菌種在不同培養(yǎng)條件下的CMC酶活性及降解率。研究結(jié)果表明:①以纖維素為碳源時各菌種的CMC酶活性及降解率比以木質(zhì)素為碳源時高。②針對不同碳源濃度、不同培養(yǎng)溫度及不同初始pH的研究表明,濾紙濃度0.50％,培養(yǎng)溫度60℃、初始pH為7或8是各菌種的CMC酶活性及濾紙降解率達(dá)到最高的最適宜