纖維降解菌組合的篩選、優(yōu)化及對玉米秸稈的降解效果

【摘要】：本論文首先對已知來源的9株真菌進行剛果紅試驗和纖維素酶活測定,篩選出4株纖維酶活高的真菌菌株,對菌株進行不同組合,研究其對玉米秸稈的降解作用,并采用尼龍袋試驗進行瘤胃降解率測定,；再對不同真菌組合降解玉米秸稈前后的酚酸含量以及電鏡結(jié)構(gòu)變化進行分析和觀察,旨在篩選并優(yōu)化出一組降解秸稈效果最優(yōu)的真菌組合。具體包括以下幾個部分： 試驗一秸稈纖維素分解菌的篩選及其不同組合對秸稈降解的效果 試驗?zāi)康氖菫榱双@得高效降解纖維素的微生物菌株或者組合,并應(yīng)用于農(nóng)作物秸稈的降解,提高其營養(yǎng)利用率。利用剛果紅纖維素培養(yǎng)基和測定纖維素酶活性的方法篩選纖維素降解真菌,并與黃孢原毛平革菌組合發(fā)酵玉米秸稈,測定降解秸稈的效果。利用剛果紅纖維素培養(yǎng)基和真菌在液體培養(yǎng)基中的酶活測定篩選出黑曲霉、青霉、木霉共3株菌·,分別與黃孢原毛平革菌組合在PDB中培養(yǎng)7d,每天測定纖維素降解酶的活性,濾紙酶活、β-葡糖苷酶均在第4天酶活性最高,羧甲基纖維素酶、木聚糖酶在第2天的酶活較高。黑曲霉、青霉、木霉3株纖維素分解菌的酶活性高于其他菌株。篩選出這3個真菌菌株與黃孢原毛平革菌進行單菌及復(fù)合菌的多重組合,進而發(fā)酵玉米秸稈,測定纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的降解率,降解效果較好的組合為黃孢原毛平革菌+黑曲霉+青霉+木霉,分別為29.60%、12.02%、29.10%。通過本試驗篩選出降解纖維素、半纖維素和木質(zhì)素效果最優(yōu)的菌株組合為PC+黑曲霉+青霉+木霉組合。 試驗二秸稈纖維素降解菌組合的固體發(fā)酵培養(yǎng)基的篩選及優(yōu)化 試驗二旨在提高篩選的黃孢原毛平革菌、黑曲霉、綠色木霉、青霉復(fù)合菌的產(chǎn)濾紙酶活活性,制成干粉應(yīng)用于農(nóng)作物秸稈的降解,提高其降解粗飼料所含纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等的能力。采用單因素試驗對該培養(yǎng)基的組成成分和發(fā)酵條件進行篩選；利用Placket-Burman (P-B)方法對培養(yǎng)基的組成成分進行重要性排序,選擇可信度85%的因素進行后續(xù)試驗；采用響應(yīng)面分析方法,對篩選得到的的培養(yǎng)基成分進行優(yōu)化,得到纖維素酶活最高時各因素的水平。表明結(jié)果：最適碳源和最適氮源分別是麩皮和豆粕；P-B試驗篩選了三種培養(yǎng)基成分豆粕、硫酸銨、蛋白胨；響應(yīng)面分析優(yōu)化后發(fā)酵培養(yǎng)基的成分為麩皮20g,豆粕8.97g,與營養(yǎng)液等比例攪拌均勻；優(yōu)化后的發(fā)酵培養(yǎng)基產(chǎn)纖維素酶活達到0.2621U/mL,比優(yōu)化前提高了。培養(yǎng)條件為：接種量8%,培養(yǎng)溫度32℃,發(fā)酵時間為5d。 試驗三秸稈纖維降解菌及其組合對玉米秸稈瘤胃降解率的影響 試驗三旨在研究不同真菌菌株及其組合處理玉米秸稈對瘤胃降解率的影響。使用單菌株、2菌株組合、3菌株組合和4菌株組合共計7個組合處理玉米秸稈,利用6只裝有瘤胃瘺管的杜寒雜交F1代雜交羯羊,采用半體內(nèi)法(in situ)分別對玉米秸稈的干物質(zhì)、有機物、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、木質(zhì)素、纖維素和半纖維素在0、6、12、24、48、72h的動態(tài)瘤胃降解率進行測定與分析。結(jié)果表明,玉米秸稈經(jīng)本試驗的不同真菌菌株及其組合處理,其主要成分的瘤胃有效降解率均得到顯著提高(P0.05),不同菌株及菌株組合的處理效果不一致。黃孢原毛平革菌+木霉組合的效果優(yōu)于其他菌株或組合。 試驗四秸稈纖維素降解菌及其組合處理對玉米秸稈結(jié)構(gòu)的影響 本研究旨在通過不同真菌及其組合對玉米秸稈發(fā)酵處理后的酚酸含量測定以及掃描電鏡觀察,研究不同真菌組合處理對玉米秸稈的抗營養(yǎng)因子含量的影響以及物理結(jié)構(gòu)的變化。試驗采用7種真菌及其組合發(fā)酵處理玉米秸稈,分別測定樣品中9種酚酸(給出具體的酚酸)的含量,以及進行電鏡掃描觀察。結(jié)果表明,處理組酚酸的總含量低于對照組(P0.05),對照組含有所測定的9種酚酸,但是處理組中只有黃孢原毛平革菌組Pcl和對照組含有對羥基苯甲酸,且黃孢原毛平革菌組Pcl顯著高于對照組,其他處理組沒有檢測到。黃孢原毛平革菌組+黑曲霉+青霉PAP3、黃孢原毛平革菌組+黑曲霉+木霉PAT3、黃孢原毛平革菌組+黑曲霉+青霉+木霉PATP4、黃孢原毛平革菌組+黑曲霉PA2均沒有檢測到咖啡酸,對照組顯著高于黃孢原毛平革菌組、青霉、黃孢原毛平革菌組+木霉PT2。對照組原兒茶酸的含量顯著高于處理組,處理組只有黃孢原毛平革菌組Pcl、黃孢原毛平革菌組+黑曲霉PA2檢測到了原兒茶酸。掃描電鏡樣品的觀察發(fā)現(xiàn)不同真菌降解秸稈的效果和效率各不相同,Pc1、PA2、PT2的葉片結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化,原有的光滑整齊的表面結(jié)構(gòu)被破壞,葉片細胞輪廓解體,整體解體嚴重,葉肉組織結(jié)構(gòu)無定型狀,細胞結(jié)構(gòu)被破壞。PAP3處理組的葉片結(jié)構(gòu)變化不大,表面有少量菌絲附著,葉片細胞之間出現(xiàn)了少許的裂痕。Psl、PATP4處理組菌絲附著較多,細胞壁之間的斷裂清晰。 【關(guān)鍵詞】：纖維素降解菌 纖維素 半纖維素 木質(zhì)素 秸稈 篩選
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：S816.6
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-15
• 第一章 引言15-21
• 1.1 研究背景15-19
• 1.1.1 秸稈的結(jié)構(gòu)組成15-16
• 1.1.2 秸稈的有效利用方式及利用現(xiàn)狀16-17
• 1.1.3 秸稈的處理方式及其機理17-18
• 1.1.4 秸稈的結(jié)構(gòu)變化的測定技術(shù)18-19
• 1.2 研究背景及意義19
• 1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線19-21
• 第二章 秸稈纖維素分解菌的篩選及其不同組合對秸稈降解的效果的研究21-32
• 2.1 材料與方法21-24
• 2.1.1 材料21-22
• 2.1.2 方法22
• 2.1.3 酶活測定22-24
• 2.2 結(jié)果與分析24-29
• 2.3 討論29-31
• 2.4 小結(jié)31-32
• 第三章 復(fù)合纖維素降解菌固體發(fā)酵培養(yǎng)基的篩選及優(yōu)化32-43
• 3.1 材料與方法33-34
• 3.1.1 材料33
• 3.1.2 試驗設(shè)計33-34
• 3.2 結(jié)果與分析34-41
• 3.2.1 固體發(fā)酵培養(yǎng)基的篩選34-36
• 3.2.2 Placket-Burman優(yōu)化36-37
• 3.2.3 響應(yīng)面試驗37-39
• 3.2.4 發(fā)酵條件優(yōu)化39-41
• 3.3 討論41-42
• 3.4 小結(jié)42-43
• 第四章 不同微生物菌株及其組合對玉米秸稈營養(yǎng)價值的影響(關(guān)聯(lián))43-57
• 4.1 材料和方法43-45
• 4.1.1 試驗材料43-45
• 4.1.2 試驗設(shè)計45
• 4.1.3 測定方法45
• 4.1.4 數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計分析45
• 4.2 結(jié)果與分析45-53
• 4.2.1 不同微生物處理玉米秸稈的DM、OM在瘤胃中的降解規(guī)律45-47
• 4.2.2 不同微生物處理玉米秸稈的NDF、ADF、ADL、纖維素、半纖維素在瘤胃中的降解規(guī)律47-53
• 4.2.3 不同微生物處理玉米秸稈的CP在瘤胃中的降解規(guī)律53
• 4.3 討論53-56
• 4.3.1 微生物菌株處理玉米秸稈DM、OM瘤胃降解特性54-55
• 4.3.2 微生物菌株處理玉米秸稈NDF、ADF、ADL、纖維素、半纖維素的瘤胃降解特性55-56
• 4.3.3 微生物菌株處理玉米秸稈CP瘤胃降解特性56
• 4.4 小結(jié)56-57
• 第五章 不同微生物菌株及其組合處理對玉米秸稈結(jié)構(gòu)的影響的研究57-63
• 5.1 材料和方法57-58
• 5.1.1 試驗材料57
• 5.1.2 方法57-58
• 5.2 結(jié)果58-60
• 5.2.1 不同微生物處理后玉米秸稈的酚酸的種類及含量58-59
• 5.2.2 不同微生物處理后玉米秸稈的掃描電鏡觀察59-60
• 5.3 討論60-62
• 5.3.1 不同微生物處理后玉米秸稈的酚酸的種類及含量61-62
• 5.3.2 不同微生物處理后玉米秸稈的掃描電鏡觀察62
• 5.4 結(jié)論62-63
• 第六章 全文結(jié)論63-64
• 6.1 論文總體結(jié)論63
• 6.2 創(chuàng)新點63
• 6.3 有待進一步研究的問題63-64
• 參考文獻64-69
• 附錄69-70
• 致謝70-72
• 作者簡歷72

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