東北地區(qū)秸稈纖維素降解菌的篩選及高效降解菌系的構(gòu)建

【摘要】：秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的一種重要的生物質(zhì)資源,相比煤和石油等礦質(zhì)資源,是具有可再生性的能源。秸稈資源能否有效利用直接影響到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護等重大民生問題。當前,大量的秸稈資源被廢棄或者焚燒處理,在帶來環(huán)境問題的同時又導致了資源的白白浪費。通過微生物的作用能夠高效的促進秸稈的快速降解,對于加快秸稈還田的推廣意義重大,也是目前合理、有效利用秸稈資源行之有效的方法。通過能夠高效降解秸稈纖維素類和木質(zhì)素類物質(zhì)的微生物的作用,可以有效推動秸稈的快速降解。微生物降解秸稈的產(chǎn)物,可作為土壤腐殖質(zhì)芳香環(huán)形成的重要來源,對于促進土壤腐殖質(zhì)的形成有積極作用。微生物降解纖維素產(chǎn)生的有機酸,還可作為土壤中固氮菌的碳源,這在一定程度上不僅消除了有機酸對纖維素分解菌代謝的抑制作用,還能夠為纖維素降解菌生長發(fā)育提供所需的氮源?；谕寥乐懈魑⑸锓N群間形成的這一循環(huán)模式,不僅有效解決了秸稈快速腐解的問題,還有利于提高土壤中微生物的活性,對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率意義重大。本研究以獲得高效纖維素降解菌系,開發(fā)出能夠用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的秸稈腐熟劑,為秸稈還田提供技術(shù)支持為宗旨,主要開展了高效降解菌株的分離、篩選,高效降解菌系的構(gòu)建,高效降解菌系培養(yǎng)條件優(yōu)化,高效降解菌系對玉米秸稈降解的效果等研究。得出了以下主要結(jié)論:1.通過在CMC-Na培養(yǎng)基上進行菌株的分離和剛果紅染色進行初篩,獲得有纖維素降解能力的菌株25株。剛果紅染色后能夠在有纖維素降解能力的菌株周圍產(chǎn)生透明水圈,將透明圈直徑與菌落直徑的比值和菌株降解纖維素過程CMC和FPA酶活的大小作為復篩的依據(jù),獲得了3株纖維素降解能力比較高的菌株:C9、F93和D72,經(jīng)過初步鑒定菌株C9和F93屬于木霉屬,菌株D72屬于青霉素。2.將篩選過程中獲得的3株產(chǎn)纖維素酶活較高的菌株進行組合培養(yǎng),測定各組合菌系的CMC和FPA酶活,相對單菌株而言,組合菌系的纖維素酶活性大大提高,獲得了一組能夠高效降解纖維素的菌株組合ZH4,其CMC和FPA酶活分別達到了3.18 U/mL和1.67 U/mL。3.為了能夠更好的利用本研究中構(gòu)建的纖維素高效降解菌系,發(fā)揮其高效降解秸稈的作用,本研究對高效降解菌系的培養(yǎng)條件進行了詳細的優(yōu)化研究。通過對培養(yǎng)時間、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)基初始pH值和氮源等對菌系產(chǎn)酶活性的影響的研究,確定了高效降解菌系高效產(chǎn)酶的最適宜條件,該菌系ZH4產(chǎn)酶的高峰期是培養(yǎng)第4d,最適宜產(chǎn)酶的培養(yǎng)溫度是35℃、最適宜產(chǎn)酶的培養(yǎng)基pH值是6.5、最適宜菌系產(chǎn)酶的培養(yǎng)基氮源為蛋白胨和尿素。4.為了探究實驗中所構(gòu)建的纖維素高效降解菌系在實際生產(chǎn)中的應用效果,本研究對構(gòu)建的高效纖維素降解菌系對玉米秸稈降解效果進行了研究。將構(gòu)建的高效纖維素降解菌系在其最適產(chǎn)酶條件下進行玉米秸稈發(fā)酵,對菌系降解玉米秸稈前后的失重率進行測定,實驗結(jié)果顯示實驗所構(gòu)建的高效降解菌系對玉米秸稈的降解效果良好,降解秸稈的失重率達到34.52%,與單一菌株降解相比失重率提高了21.3%-59.6%。鑒于該菌系于常溫條件下篩選所得,因此對于推廣至生產(chǎn)實踐有重要的現(xiàn)實意義。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 纖維素降解菌 篩選 培養(yǎng)條件 高效菌系構(gòu)建
【學位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S141.4;S182
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 選題背景、目的及意義8-11
• 1.2 研究進展及存在的問題11-16
• 1.3 主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線16-18
• 2 材料與方法18-23
• 2.1 試驗材料18-19
• 2.2 試驗方法19-23
• 3 結(jié)果與分析23-35
• 3.1 纖維素降解菌的篩選23-28
• 3.2 纖維素降解菌系的構(gòu)建28-29
• 3.3 高效降解菌系的培養(yǎng)條件研究29-33
• 3.4 高效降解菌系降解秸稈效果研究33-35
• 4 討論35-37
• 5 結(jié)論與展望37-39
• 5.1 結(jié)論37
• 5.2 展望37-39
• 參考文獻39-43
• 作者簡介43-44
• 致謝44

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