作物秸稈的微生物降解研究

【摘要】： 本研究利用微生物降解秸稈以修復(fù)退化黑土。利用微生物降解秸稈直接還田既能減少秸稈浪費造成的環(huán)境污染,又能修復(fù)退化黑土,有利于發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)、促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。主要研究內(nèi)容是尋找既能降解秸稈的微生物,包括分離降解秸稈的真菌、細(xì)菌和放線菌;對菌株的降解能力進(jìn)行定性和半定量分析;試驗添加劑對降解效果的影響;試驗菌株混合降解效果以及混合后菌株間的競爭性;選取降解秸稈的絲狀真菌進(jìn)行盆栽試驗檢驗其對玉米發(fā)芽和苗期生長的影響;試驗優(yōu)良菌株的固體發(fā)酵效果。研究得到一批具有降解秸稈和玉米促生的雙功能菌,提出秸稈程序性降解新方式。具體研究方法及研究內(nèi)容如下: 建立了一種新的簡單的分離降解秸稈的絲狀真菌的方法,用此方法從東北寒地黑土中分離出真菌56株,其中絲狀真菌46株。這種分離方法簡述為:秸稈用土壤或者堆肥浸漬至接近腐爛,用酒精對接近腐爛秸稈進(jìn)行表面滅菌,用土豆葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)并分離秸稈中微生物,這些分離的微生物大多為產(chǎn)絲真菌。用添加或者不添加硝酸銨、酵母粉和黑土浸液等輔助物的秸稈粉制成不同培養(yǎng)基,這些培養(yǎng)基用來比較其對分離的微生物的生長的影響。結(jié)果表明同一微生物在不同培養(yǎng)基中生長區(qū)別很小,同一培養(yǎng)基不同微生物生長區(qū)別較大,具有多樣性。選擇了只含秸稈粉而不添加輔助物的培養(yǎng)基作為微生物是否降解秸稈的定性培養(yǎng)基,對分離的56株真菌以水稻、大豆和玉米三種秸稈進(jìn)行降解定性鑒定,結(jié)果顯示:該方法篩選的46株絲狀真菌都能降解三種供試秸稈。 用稻草、大豆和玉米三種干燥秸桿粉碎而成的秸稈粉部分代替LB(一種常用細(xì)菌培養(yǎng)基)、高氏培養(yǎng)基中的碳源成分,以此配成液體培養(yǎng)基,用豬糞、牛糞、馬糞與黑土混合的土壤作為土樣來直接接種,通過延長培養(yǎng)時間來分別富集培養(yǎng)能降解秸桿的細(xì)菌、放線菌,用傳統(tǒng)的稀釋涂平皿挑取單菌落的分離方法,通過菌落形態(tài)差異分離出細(xì)菌29株,放線菌29株。同時發(fā)現(xiàn)大豆秸桿能富集到較多的放線菌,稻草能富集到較多的細(xì)菌。根據(jù)試驗中的平皿中的菌落數(shù)計算出菌液中的活菌數(shù)濃度。用秸稈粉培養(yǎng)基定性鑒別法對分離的細(xì)菌、放線菌進(jìn)行秸稈的降解的定性鑒別,結(jié)果表明:分離的29株細(xì)菌中有8株能降解秸稈,分離的29株放線菌中有10株能降解秸稈。選取能降解秸稈的14株菌比較它們在三種秸稈粉培養(yǎng)基上的生長情況,發(fā)現(xiàn)供試14株菌都能利用三種秸稈生長,同一菌株在不同秸稈粉培養(yǎng)基上生長的菌落差異較大。測試了硝酸銨、酵母粉和土液等添加物對能降解秸稈的3株細(xì)菌和9株放線菌在秸稈粉培養(yǎng)基上的生長影響,結(jié)果表明:酵母粉對細(xì)菌的生長具有明顯促進(jìn)作用,其它添加物對供試菌的生長影響較小。 選取降解秸稈較快且形態(tài)差異較大的10株絲狀真菌,以玉米稈芯為材料,研究其降解秸稈的協(xié)同性。結(jié)果表明:供試10株絲狀真菌在侵入秸稈內(nèi)部后都具有排斥其他絲狀真菌侵入的傾向。利用平板對峙法研究這10株絲狀真菌在培養(yǎng)基PDA上生長的相互影響,結(jié)果表明供試10株絲狀真菌也普遍具有相互競爭和抑制的作用,沒有發(fā)現(xiàn)促進(jìn)生長現(xiàn)象。根據(jù)菌落形態(tài)、菌絲和孢子形態(tài)對10株絲狀真菌鑒定到屬。在這10株真菌中,有三株(F1、F7、F10)是循環(huán)抑制,分類學(xué)上分別歸屬于Mucor,Phytium和Phytophthora。結(jié)果表明侵入秸稈內(nèi)10株絲狀真菌阻止外源真菌入侵。 盆栽試驗研究了接種44株可以降解秸稈的絲狀真菌對玉米發(fā)芽和苗期生長的影響。結(jié)果表明:八株真菌F6、F7、F9、F11、F16、F17、F18和F36可顯著(P0.05,后同)降低玉米發(fā)芽率,其中極顯著兩株為F6和F36,分別降低45.0%和32.5%;真菌F36同時也顯著降低單株生物量,降低率為48.0%;兩株真菌F5和F45可顯著提高玉米苗期單株生物量,分別提高35.0%和48.0%。真菌F5和F45經(jīng)初步鑒定分別為Fusarium sp.和Trichoderma sp.。結(jié)論:降解秸稈絲狀真菌Fusarium sp.(F5)和Trichoderma sp(F45)顯著促進(jìn)玉米苗期生長。 理論分析表明:可以侵入致密秸稈內(nèi)部的絲狀真菌都能一定程度上降解秸稈,依附于秸稈表面的微生物可能與秸稈的降解有關(guān)。依附于秸稈表面的真菌可以通過PDA培養(yǎng)基展示出來,方法是將秸稈片段置于PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)數(shù)天,在秸稈表面原位就能見到依附于秸稈的真菌菌落,在秸稈處于潮濕環(huán)境下也能展示出表面依附的真菌。根據(jù)絲狀真菌在PDA和秸稈內(nèi)的競爭性結(jié)果,半腐爛秸稈表面出現(xiàn)塊狀色斑的實驗現(xiàn)象,以及土壤中半腐爛秸稈內(nèi)只能分離到少量種類真菌的實驗結(jié)果,分析了土壤中降解秸稈微生物的演替過程。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 降解 絲狀真菌 細(xì)菌 放線菌
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：S141.4
【目錄】：

• 摘要10-12
• Abstract12-15
• 1 引言15-35
• 1.1 國內(nèi)外研究進(jìn)展15-17
• 1.1.1 國內(nèi)研究進(jìn)展15-16
• 1.1.2 國外研究進(jìn)展16-17
• 1.2 秸稈資源及秸稈的微生物降解綜述17-29
• 1.2.1 秸稈是一種資源17-21
• 1.2.2 秸稈資源統(tǒng)計21-22
• 1.2.3 秸稈資源的綜合利用22-24
• 1.2.4 秸稈的微生物降解綜述24-29
• 1.3 本研究的目的意義29-32
• 1.3.1 本研究的背景29
• 1.3.2 領(lǐng)域存在的不足和問題29-30
• 1.3.3 本研究的目的意義30-31
• 1.3.4 本研究可行性評價31-32
• 1.4 本研究的主要內(nèi)容32-35
• 1.4.1 降解秸稈的真菌的分離32-33
• 1.4.2 降解秸稈的細(xì)菌和放線菌的分離33
• 1.4.3 摸索降解性能并優(yōu)化降解條件33
• 1.4.4 秸稈的固體發(fā)酵33
• 1.4.5 田間試驗33-34
• 1.4.6 菌株鑒定34-35
• 2 材料與方法35-44
• 2.1 降解秸稈的絲狀真菌的分離和定性35-37
• 2.1.1 材料35
• 2.1.2 方法35-37
• 2.2 從土壤中分離降解秸稈的細(xì)菌和放線菌37-39
• 2.2.1 材料37-38
• 2.2.2 方法38-39
• 2.3 秸稈內(nèi)絲狀真菌阻止外源真菌入侵39-40
• 2.3.1 材料39
• 2.3.2 方法39-40
• 2.4 接種降解秸稈的真菌對玉米苗期生長的影響40-41
• 2.4.1 材料40-41
• 2.4.2 方法41
• 2.5 秸稈表面及內(nèi)部真菌展示41-42
• 2.5.1 材料41-42
• 2.5.2 方法42
• 2.6 滅菌秸稈的發(fā)酵效果42-44
• 2.6.1 材料42
• 2.6.2 方法42-44
• 3 結(jié)果與分析44-66
• 3.1 降解秸稈的絲狀真菌的分離和定性44-47
• 3.1.1 降解秸稈的真菌的分離44
• 3.1.2 降解秸稈定性培養(yǎng)基選擇與比較44-46
• 3.1.3 降解秸稈定性試驗46-47
• 3.2 土壤中降解秸稈的細(xì)菌和放線菌的分離和篩選47-52
• 3.2.1 富集培養(yǎng)菌液的稀釋測活菌數(shù)47-48
• 3.2.2 細(xì)菌和放線菌的分離48
• 3.2.3 兩株放線菌和6 株細(xì)菌在秸桿和不同添加物配成的培養(yǎng)基上的生長情況48-49
• 3.2.4 對分離的細(xì)菌和放線菌進(jìn)行降解秸桿定性試驗49-50
• 3.2.5 對降解秸桿的細(xì)菌和放線菌分別用3 種秸稈粉培養(yǎng)基進(jìn)行比較試驗50-51
• 3.2.6 降解秸桿的12 株細(xì)菌和放線菌在秸稈粉及添加物培養(yǎng)基上生長比較51-52
• 3.3 秸稈內(nèi)絲狀真菌阻止外源真菌入侵52-55
• 3.3.1 秸稈內(nèi)絲狀真菌的分離與分析52
• 3.3.2 十株絲狀真菌在玉米秸稈稈芯內(nèi)的競爭52-53
• 3.3.3 十株絲狀真菌在PDA 上的競爭53-54
• 3.3.4 十株供試真菌的鑒定54-55
• 3.4 接種降解秸稈的真菌對玉米苗期生長的影響55-64
• 3.4.1 接種18 株真菌對玉米發(fā)芽率和苗期生長的影響55-59
• 3.4.2 接種26 株真菌對玉米發(fā)芽率和苗期生長的影響59-63
• 3.4.3 菌株鑒定結(jié)果63-64
• 3.5 秸稈表面及內(nèi)部真菌展示64-65
• 3.5.1 秸稈表面及內(nèi)部真菌展示64
• 3.5.2 秸稈在土壤中降解的演替過程分析64-65
• 3.6 滅菌秸稈的發(fā)酵效果65-66
• 4 討論66-76
• 4.1 降解秸稈的絲狀真菌的分離和定性66-67
• 4.2 土壤中降解秸稈的細(xì)菌和放線菌的分離67-68
• 4.3 秸稈內(nèi)絲狀真菌阻止外源真菌入侵68-70
• 4.4 篩選到既能降解秸稈又能促進(jìn)玉米苗期生長的真菌70-71
• 4.5 滅菌秸稈的發(fā)酵效果71
• 4.6 利用微生物降解秸稈促進(jìn)還田存在的問題71-74
• 4.7 本研究待續(xù)工作探討74-76
• 5 結(jié)論76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-91
• 附錄91-95
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95

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肉鴿毛滴蟲和絲狀真菌混合感染的診斷與治療    劉東軍;

深部絲狀真菌感染的流行病學(xué)趨勢分析    張曉利;劉維達(dá);

眼部絲狀真菌感染13例報道及文獻(xiàn)復(fù)習(xí)    楊惠英;索繼江;陳世平;邢玉斌;賈寧;魏華;宋佩茹;

絲狀真菌的準(zhǔn)性循環(huán)    馮冬梅;

絲狀真菌遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的研究進(jìn)展    李欣龍;張敏;段霞瑜;周益林;

鞘磷脂對絲狀真菌的形態(tài)發(fā)育的調(diào)控機制    李少杰;

降解秸稈的真菌促進(jìn)玉米苗期生長    劉保平;王宏燕;

細(xì)菌鑒定系統(tǒng)的應(yīng)用研究進(jìn)    吳會桃;蔡芷荷;吳清平;盧勉飛;

An110p在絲狀真菌活細(xì)胞中的定位和功能    陳培英;陳紹椿;李品;陸玲;

菌落PCR技術(shù)快速鑒別絲狀真菌的實驗研究    張曉利;王淼淼;呂雪蓮;葛一平;劉維達(dá);

細(xì)菌鑒定系列生化安瓿反應(yīng)管試驗觀察    魏蓮花;劉剛;鄒鳳梅;吳玲;魏勤;李軍春;

秸稈發(fā)電引發(fā)成安“秸稈熱”    張志民 常紅民

小秸稈關(guān)聯(lián)新農(nóng)村建設(shè)大課題    于紹良、陳鋼

灰渣粉煤灰廢水零排放    劉建清

豆秸發(fā)酵喂豬羊真節(jié)糧    于曉

光/生物雙降解聚丙烯餐具    

飼料行業(yè)革命性變革技術(shù)    

生物發(fā)電：一項新生的朝陽產(chǎn)業(yè)落戶遼源    記者 劉廷艷

再生能源新技術(shù)發(fā)電項目即將落戶曲沃    記者 趙京紅

混合飼料青貯特點    老貴

秸稈還田——提高“白板土”肥力的有效措施    記者 付凡軍 實習(xí)生 秦向瑞

作物秸稈的微生物降解研究    劉保平

病原性絲狀真菌快速診斷和鑒定的實驗研究    張曉利

基于分子標(biāo)識的工業(yè)微生物資源快捷分類與鑒定    陳源源

深海沉積物細(xì)菌和絲狀真菌的基因組學(xué)研究    秦啟龍

新疆與西藏地區(qū)細(xì)菌多樣性分析及四個潛在新種的多相分類學(xué)研究    唐雅麗

微流注放電玉米秸稈水解制備糖類化合物    宋春蓮

黑曲霉木聚糖酶的同源表達(dá)、發(fā)酵及其酶學(xué)性質(zhì)研究    白愛枝

甲殼低聚糖類表面活性劑的制備及其性能研究    范金石

KYPAM聚合物的降解和成膠性質(zhì)的研究及現(xiàn)場應(yīng)用    王家印

一. 力達(dá)霉素（C-1027）生物合成酶基因的克隆、表達(dá)和性質(zhì)研究 二. 人可溶性腫瘤壞死因子受體Ⅰ型基因在黑曲霉中的表達(dá)    李敏

近岸養(yǎng)殖區(qū)中氯霉素遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究    李愛

電解法、Fenton試劑法處理有機廢氣吸收液的比較研究    魏巖巖

聚乳酸的改性及其組織工程支架藥物釋放研究    陳煒

真菌降解制備芹菜全營養(yǎng)飲品研究    孟秀梅

超臨界水降解聚丙烯和丁腈橡膠研究    趙思珍

高鐵酸鉀降解偶氮類染料研究    胡婷婷

多孔鈣磷玻璃陶瓷的制備及性能研究    吳岳恒

負(fù)載雜多酸鹽光催化染料廢水脫色性的研究    劉寧

氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器處理二組分有機廢氣的研究    陳冬燕

合成型陰離子表面活性劑在水土環(huán)境中的降解    陳慶華