秸稈常溫降解菌的篩選及其生長特性研究

【摘要】： 農(nóng)作物秸稈是重要的生物質(zhì)資源,但要充分、有效地利用這類資源卻相當(dāng)困難,這是由于秸稈量大、低值、不便運(yùn)輸,大多數(shù)動物不能消化其木質(zhì)纖維素。隨著綠色農(nóng)業(yè)及有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展,農(nóng)作物秸稈的利用越來越受到重視。但在自然條件下,秸稈腐解速度慢,大量還田后會影響作物的生根和成活,還造成生產(chǎn)管理上的不便。因此,亟待研究開發(fā)秸稈生物快腐技術(shù)研究,以滿足秸稈還田技術(shù)需求。 為獲得可用于秸稈還田條件下接種、促進(jìn)秸稈快速腐解的混合菌群,本試驗(yàn)在前人工作基礎(chǔ)上,采用改良的PCS培養(yǎng)基,通過定期改變傳代方法,從自然環(huán)境中篩選并馴化出1組纖維素分解菌群。該菌群37℃靜置培養(yǎng)分解秸稈時,80hCMC酶活最高,達(dá)到100U.m1-1；使秸稈的抗拉程度從26N.mm-2下降到16N.mm-2；7d秸稈失重率為22.13%,其中半纖維素、纖維素、木質(zhì)素的降解率分別為34.98%、22.76%、15.82%；同時該復(fù)合菌群對各種天然纖維素材料同樣具有很強(qiáng)的分解活力,7d對濾紙纖維素、脫脂棉、豬糞纖維、稻稈的降解率分別達(dá)到82%、41%、39%、24%。在初始pH為5～9的不同培養(yǎng)基中均能很好的生長。試驗(yàn)表明：該復(fù)合菌群是一組穩(wěn)定、高效、常溫、微好氧的纖維素混合菌群,其生長環(huán)境非常接近于自然環(huán)境,能夠直接應(yīng)用于農(nóng)業(yè)廢棄物的處理。 本試驗(yàn)選用該復(fù)合菌群為目標(biāo)菌,對其進(jìn)行分離純化、鑒定及生理生化試驗(yàn)。篩選得到的纖維素降解復(fù)合菌群中起主導(dǎo)作用的是ZY-2菌,且與原復(fù)合菌群相比,降解纖維效果更為明顯,7d對秸稈的降解率達(dá)到29.56%,比原復(fù)合菌群對秸稈的降解率提高35.66%,差異極顯著。ZY-2菌在大多數(shù)培養(yǎng)基上均能很好的生長,但不產(chǎn)生可溶性色素。該菌株能利用絕大部分的碳源、能分解纖維素、使硝酸鹽還原為亞硝酸鹽,能水解淀粉,不能液化明膠。根據(jù)培養(yǎng)形態(tài)、細(xì)胞形態(tài)、生理生化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以及16S rDNA序列測定數(shù)據(jù),本纖維素降解菌種被鑒定為：Streptomyces rochei婁徹氏鏈霉菌。 為了更深入了解ZY-2菌,采用單因子及正交試驗(yàn)的方法對該菌最佳培養(yǎng)條件進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,氮源對試驗(yàn)的結(jié)果影響最大,初始pH次之,溫度的影響最小,ZY-2菌的最佳培養(yǎng)條件為：10 g.L-1大豆粉、pH7.0、40℃下培養(yǎng)7d,秸稈失重率可達(dá)32%。對秸稈降解效果最好的一組纖維素降解率試驗(yàn)表明,對半纖維素、纖維素、木質(zhì)素的降解率分別為38.37%、25.55%、16.63%。本試驗(yàn)篩選出ZY-2放線菌能在比較廉價的培養(yǎng)基上有較好的降解秸稈能力,可在工業(yè)上低成本生產(chǎn),具有較好的應(yīng)用前景。 以傳統(tǒng)的酸堿預(yù)處理方法作為對照,通過添加不同的有機(jī)溶劑(溶解水稻秸稈表層的蠟質(zhì))后再接種微生物,探討了秸稈蠟質(zhì)層對秸稈微生物降解速率的影響。用乙醚、氯仿、正己烷三種有機(jī)溶劑對秸稈進(jìn)行預(yù)處理后,生物降解率明顯提高,正己烷的處理效果最佳,秸稈失重率為29.4%,比未處理樣(24.3%)提高了21.0%；有機(jī)溶劑正己烷預(yù)處理秸稈的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的降解率分別為50.4%、28.1%、27.8%,比對照分別提高了22.2%、20.8%、28.0%,但低于傳統(tǒng)的堿預(yù)處理。表明秸稈蠟質(zhì)層一定程度上影響了秸稈的生物降解,如果將秸稈蠟質(zhì)收集利用與秸稈生物降解預(yù)處理相結(jié)合,可探索出一條秸稈綜合利用與生物降解新途徑。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 纖維素分解 菌群 有機(jī)溶劑
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：X172
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-24
• 1 生物處理秸稈纖維的原理和過程10-18
• 1.1 纖維素酶解的作用機(jī)理10-13
• 1.2 影響纖維素酶酶促反應(yīng)的因素13-15
• 1.3 秸稈的微生物處理15-18
• 2 影響秸稈降解的環(huán)境因素18-20
• 2.1 溫度18
• 2.2 水分18-19
• 2.3 PH19
• 2.4 氮源19
• 2.5 碳氮比19-20
• 3 秸稈生物降解的技術(shù)途徑20-21
• 3.1 發(fā)酵法20
• 3.2 酶解法20-21
• 4 項(xiàng)目研究的基本情況21-24
• 4.1 研究的意義和目的21-22
• 4.2 項(xiàng)目研究創(chuàng)新點(diǎn)22-23
• 4.3 研究技術(shù)路線圖23-24
• 第二章 秸稈纖維素常溫降解菌的篩選24-35
• 1 材料與方法24-28
• 1.1 秸稈24-25
• 1.2 培養(yǎng)基25
• 1.3 復(fù)合菌群的篩選25
• 1.4 生物降解試驗(yàn)25-26
• 1.5 對不同纖維素材料的分解能力26
• 1.6 不同初始PH下菌群PH值及酶活變化情況26
• 1.7 分析方法26-28
• 2 結(jié)果與分析28-34
• 2.1 菌群的篩選28-29
• 2.2 生物降解試驗(yàn)29-32
• 2.3 復(fù)合菌群對不同纖維材料降解的效果32
• 2.4 不同初始PH下菌群生長特性32-34
• 3 小結(jié)34-35
• 第三章 微生物復(fù)合菌群中的菌株分離純化及鑒定35-44
• 1 材料與方法35-37
• 1.1 材料和培養(yǎng)條件35-36
• 1.2 菌群的分離純化36
• 1.3 降解纖維單菌落的篩選36
• 1.4 生物降解試驗(yàn)36-37
• 1.5 菌株鑒定37
• 1.6 分析方法37
• 2 結(jié)果與分析37-43
• 2.1 分離所得菌落的形態(tài)特征37-38
• 2.2 單一菌株及復(fù)合菌群降解纖維能力的比較38-39
• 2.3 不同處理菌的生物降解試驗(yàn)39-41
• 2.4 菌株的鑒定41-43
• 3 小結(jié)43-44
• 第四章 纖維素降解菌(ZY-2菌)的培養(yǎng)條件研究44-51
• 1 材料與方法44-47
• 1.1 試驗(yàn)材料44
• 1.2 培養(yǎng)基44-45
• 1.3 試驗(yàn)方案45-46
• 1.4 試驗(yàn)儀器46
• 1.5 分析方法46-47
• 2 結(jié)果與分析47-50
• 2.1 溫度的影響47
• 2.2 PH的影響47-48
• 2.3 時間的影響48
• 2.4 不同氮源對秸稈生物降解的影響48-49
• 2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析49-50
• 3 小結(jié)50-51
• 第五章 秸稈預(yù)處理——有機(jī)溶劑對秸稈蠟質(zhì)層溶解和生物降解率的影響51-62
• 1 材料與方法51-53
• 1.1 材料51-52
• 1.2 秸稈預(yù)處理52
• 1.3 生物降解試驗(yàn)52-53
• 1.4 分析方法53
• 2 結(jié)果與分析53-58
• 2.1 有機(jī)溶劑的選擇53-54
• 2.2 有機(jī)溶劑預(yù)處理溫度及時間對秸稈失重率的影響54-55
• 2.3 不同預(yù)處理對秸稈生物降解的影響55-58
• 3 小結(jié)58-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 致謝68-70
• 讀研期間發(fā)表論文情況一覽表70

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