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玉米秸稈腐解復(fù)合菌系CSS-1的構(gòu)建、菌群組成及腐解特性研究

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時間:2024-08-18 22:09:27
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玉米秸稈腐解復(fù)合菌系CSS-1的構(gòu)建、菌群組成及腐解特性研究【摘要】:選育在常溫下對玉米秸稈具有高效、穩(wěn)定腐解功能的微生物復(fù)合菌系并分析其菌群組成,以促進(jìn)我國北方農(nóng)區(qū)原位還田玉米秸

【摘要】: 選育在常溫下對玉米秸稈具有高效、穩(wěn)定腐解功能的微生物復(fù)合菌系并分析其菌群組成,以促進(jìn)我國北方農(nóng)區(qū)原位還田玉米秸稈的快速腐解,推進(jìn)秸稈還田應(yīng)用。本研究采用限制性培養(yǎng)、溫度梯度誘導(dǎo)的方法,以山西、山東、北京等省市玉米秸稈連續(xù)多年還田的土壤樣品為菌源,以秸稈失重率、C/N以及CMC(羧甲基纖維素鈉)酶活為篩選指標(biāo),篩選獲得高效穩(wěn)定的玉米秸稈腐解復(fù)合菌系CSS-1;比較復(fù)合菌系不同繼代腐解秸稈的失重率、酶活以及微生物菌群的變性梯度凝膠電泳(DGGE)的菌群監(jiān)測動態(tài)變化,評價CSS-1的功能及其組成穩(wěn)定性;采用克隆文庫法,解析復(fù)合菌系CSS-1的主要菌群組成;以復(fù)合菌系的生長曲線、pH、CMC酶活以及木聚糖酶活、揭示其腐解特性;利用變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術(shù)揭示復(fù)合菌系CSS-1在腐解過程中的菌群組成及其動態(tài)變化。 從山西省壺關(guān)縣多年玉米秸稈連續(xù)還田的土壤中,篩選得到高效、穩(wěn)定的玉米秸稈腐解復(fù)合菌系CSS-1;模擬田間腐解試驗表明,在22℃條件下CSS-1處理玉米秸稈的CMC平均酶活和最高酶活比目前廣泛應(yīng)用的菌劑A分別提高82%和79%,其失重率比菌劑A和空白對照分別提高62.62%和173.65%,顯示CSS-1在常溫下能顯著促進(jìn)玉米秸稈的腐解的功能;CSS-1不同繼代腐解秸稈功能及其菌系組成監(jiān)測表明該復(fù)合菌系的穩(wěn)定性;安全性評價表明該復(fù)合菌系無毒無害,具有較高的安全性。 克隆文庫方法顯示CSS-1優(yōu)勢菌群由多種具有纖維素與半纖維素降解功能的細(xì)菌和真菌構(gòu)成,其細(xì)菌菌群分別歸屬Enterobacter、Cellulomonas、Streptomyces、Bacillaceae、Pantoe、Cellvibrio 6個屬,真菌菌群歸屬Trichoderma、Gibberella 2個屬。菌群分析結(jié)果還表明克隆文庫分析方法得到的菌系組成比CSS-1平板分離培養(yǎng)法更全面。 玉米秸稈腐解特性試驗顯示,該復(fù)合菌系CSS-1的生長曲線和其CMC酶活、木聚糖酶活、pH的變化規(guī)律一致。復(fù)合菌系的整個生長腐解過程劃分為三個時期,即0-4 d的對數(shù)生長期、4-10 d的穩(wěn)定期、10-16 d的衰亡期。在腐解的第4 d時,各類微生物數(shù)量、pH值、木聚糖酶活呈直線上升,CMC酶活經(jīng)歷了一個緩慢下降的過程;在第4~10 d復(fù)合菌系中各類微生物數(shù)量同步下降后升高,此段時間CMC酶活、木聚糖酶活和pH都升直至最高值;在第10~16 d復(fù)合菌系得個生物學(xué)特性指標(biāo)變化都趨向平緩。 利用變性梯度凝膠電泳(DGGE)對復(fù)合菌系的菌群組成及其動態(tài)進(jìn)行分析表明:該復(fù)合菌系的細(xì)菌菌群主要由18個微生物種群組成;真菌菌群主要由9個微生物種群組成;隨著玉米秸稈的降解進(jìn)程,其菌群構(gòu)成出現(xiàn)了一定的變化。整個腐解過程可以劃分為三個階段:0-2 d為腐解初期,2-10 d為腐解中期,10-16 d為腐解末期,與復(fù)合菌系生長過程基本一致。在腐解初期各微生物菌群快速生長;在腐解中期纖維素分解有關(guān)的微生物Streptomyces sp.、Micrococcus sp.、Bacillus megaterium、Pseudomonas sp.、Trichoderma sp.、Fusarium sp.大量增殖后保持穩(wěn)定;腐解后期一些功能菌群數(shù)量減少如Streptomyces sp.、Actinomycetales,一些兼性厭氧細(xì)菌數(shù)量逐漸增加如Clostridium sp.,而有些種群一直保持較多數(shù)量Trichoderma sp.、Fusarium sp.。 本研究還證實,所選用的Bead-beader的方法適合大批量土壤樣品DNA的提取,克隆文庫法和DGGE法均可用于復(fù)雜樣品中細(xì)菌組成分析。 【關(guān)鍵詞】:玉米秸稈 腐解 復(fù)合菌系 菌群組成 腐解特性
【學(xué)位授予單位】:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2010
【分類號】:S154.3;S513
【目錄】:
  • 摘要8-10
  • Abstract10-13
  • 1 引言13-51
  • 1.1 秸稈資源概述13-14
  • 1.2 秸稈資源的利用途徑14-18
  • 1.2.1 秸稈肥料化技術(shù)14-16
  • 1.2.1.1 秸稈直接還田14-15
  • 1.2.1.2 秸稈間接還田15-16
  • 1.2.2 秸稈飼料化技術(shù)16
  • 1.2.3 秸稈能源化技術(shù)16-17
  • 1.2.4 秸稈材料化技術(shù)17-18
  • 1.3 秸稈資源化利用存在的問題18-19
  • 1.4 秸稈還田效應(yīng)的研究進(jìn)展19-25
  • 1.4.1 秸稈還田對土壤理化性狀的影響19-22
  • 1.4.2 秸稈還田對土壤生物肥力的影響22-24
  • 1.4.3 秸稈還田對作物產(chǎn)量的影響24-25
  • 1.5 植物秸稈組成特點及其生物降解特性25-33
  • 1.5.1 纖維素的化學(xué)組成及其生物降解26-30
  • 1.5.2 半纖維素的化學(xué)組成及其生物降解30-31
  • 1.5.3 木質(zhì)素的化學(xué)組成及生物降解31-33
  • 1.6 分解木質(zhì)纖維素的微生物33-38
  • 1.7 利用復(fù)合菌系降解木質(zhì)纖維素的研究進(jìn)展38-42
  • 1.8 分子生物學(xué)技術(shù)在復(fù)合菌系研究中的應(yīng)用42-47
  • 1.8.1 克隆文庫分析法43-44
  • 1.8.2 變性梯度凝膠電泳(DGGE)44-47
  • 1.9 研究目的意義47-48
  • 1.9.1 研究意義47
  • 1.9.2 研究目標(biāo)47-48
  • 1.10 研究內(nèi)容、技術(shù)路線及方法48-51
  • 1.10.1 研究內(nèi)容48-49
  • 1.10.2 技術(shù)路線49
  • 1.10.3 研究方法49-51
  • 2 材料與方法51-66
  • 2.1 材料來源51-52
  • 2.2 主要試劑52-55
  • 2.2.1 主要生化試劑52
  • 2.2.2 酶活測定的主要試劑52-53
  • 2.2.3 DNA 提取試劑53-54
  • 2.2.4 瓊脂糖緩沖液和試劑54
  • 2.2.5 DGGE 緩沖液和試劑54-55
  • 2.3 主要儀器55
  • 2.4 培養(yǎng)基55-56
  • 2.4.1 復(fù)合菌系篩選培養(yǎng)基55-56
  • 2.4.2 其它常規(guī)培養(yǎng)基56
  • 2.5 試驗方法56-66
  • 2.5.1 腐解復(fù)合菌系篩選方法56-57
  • 2.5.1.1 腐解復(fù)合菌系的富集培養(yǎng)56-57
  • 2.5.1.2 腐解復(fù)合菌系的限制性誘導(dǎo)培養(yǎng)57
  • 2.5.1.3 腐解復(fù)合菌系的降溫誘導(dǎo)篩選57
  • 2.5.2 秸稈失重率測定57
  • 2.5.3 CMC 酶活的測定57-58
  • 2.5.4 木聚糖酶活測定58
  • 2.5.5 玉米秸稈腐解物料C/N 的測定58
  • 2.5.6 玉米秸稈腐解復(fù)合菌系CSS-1 中純菌株的分離58-59
  • 2.5.7 總DNA 的提取與純度檢測59
  • 2.5.8 DGGE 所需聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴增條件59-61
  • 2.5.9 變性梯度凝膠電泳(DGGE)61-62
  • 2.5.9.1 DGGE 的操作61
  • 2.5.9.2 DGGE 條帶回收61-62
  • 2.5.10 復(fù)合菌系的安全性評價62
  • 2.5.11 克隆文庫的構(gòu)建方法62-65
  • 2.5.11.1 16S/18S rDNA 的PCR 擴增及PCR 產(chǎn)物純化62-63
  • 2.5.11.2 目的產(chǎn)物的連接63
  • 2.5.11.3 連接反應(yīng)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化步驟63-64
  • 2.5.11.4 陽性克隆的篩選64-65
  • 2.5.11.5 ARDRA 分型65
  • 2.5.12 復(fù)合菌系CSS-1 對玉米秸稈腐解特性分析方法65
  • 2.5.13 玉腐解過程中復(fù)合菌系菌群組成的動態(tài)變化分析方法65-66
  • 3 結(jié)果與分析66-93
  • 3.1 玉米秸稈常溫高效腐解復(fù)合菌系CSS-1 的選育66-72
  • 3.1.1 玉米秸稈腐解復(fù)合菌系CSS-1 的篩選66
  • 3.1.2 復(fù)合菌系CSS-1 腐解效果66-69
  • 3.1.3 復(fù)合菌系CSS-1 的穩(wěn)定性69-72
  • 3.1.3.1 功能穩(wěn)定性69-71
  • 3.1.3.2 菌群組成穩(wěn)定性71-72
  • 3.1.4 復(fù)合菌系CSS-1 的安全性評價72
  • 3.2 克隆文庫法分析復(fù)合菌系CSS-1 細(xì)菌/真菌組成72-83
  • 3.2.1 克隆文庫構(gòu)建72-78
  • 3.2.2 克隆文庫分析78-81
  • 3.2.2.1 克隆文庫的評估78
  • 3.2.2.2 克隆文庫的序列分析78-81
  • 3.2.3 復(fù)合菌系CSS-1 中純菌株的分離81-83
  • 3.3 復(fù)合菌系CSS-1 對玉米秸稈腐解特性83-93
  • 3.3.1 腐解過程中的pH 值變化83-84
  • 3.3.2 腐解過程中的可培養(yǎng)微生物數(shù)量的變化84
  • 3.3.3 腐解過程中的CMC 酶活、木聚糖酶活的變化84-85
  • 3.3.4 復(fù)合菌系CSS-1 腐解過程中菌群的動態(tài)變化85-93
  • 4 討論93-96
  • 4.1 玉米秸稈常溫高效腐解菌復(fù)合菌系CSS-1 的選育及其組成分析93
  • 4.2 克隆文庫法分析復(fù)合菌系CSS-1 細(xì)菌/真菌組成93-94
  • 4.3 復(fù)合菌系CSS-1 對玉米秸稈腐解特性94-96
  • 5 結(jié)論96-98
  • 參考文獻(xiàn)98-110
  • 致謝110-111
  • 附錄111-112
  • 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文情況112


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秸稈制作魚飼料兩法    蘭祖銓

福貝有機物料腐熟劑的應(yīng)用    中國科技開發(fā)院云南分院 葉光祎 劉昌榮

農(nóng)作物秸稈綜合利用的技術(shù)要點    隴川縣土肥站

正確選購和使用菌肥    肅寧縣萬里鎮(zhèn)龍?zhí)么? 岳滿意

培養(yǎng)條件下小麥及玉米秸稈在土壤中的腐解特性研究    Shaukat Ali Abro

生態(tài)安全型復(fù)合微生物凈水劑的研究    張玉玲

木質(zhì)素降解微生物特性及其對農(nóng)業(yè)廢物堆肥腐殖化的影響研究    黃紅麗

聚合物驅(qū)后油藏高效驅(qū)油菌種的構(gòu)建    郝春雷

城市生活垃圾堆肥過程管理中的綜合處理與實時監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究    劉劍瀟

水旱輪作條件下秸稈還田的培肥和增產(chǎn)效應(yīng)    武際

玉米秸稈腐解復(fù)合菌系CSS-1的構(gòu)建、菌群組成及腐解特性研究    劉堯

寒地秸稈還田腐解規(guī)律與土壤酶活性的研究    莊倩倩

水稻秸稈腐解復(fù)合菌系的篩選構(gòu)建    劉甲鋒

復(fù)合菌和金霉菌對肉雞生產(chǎn)性能及正常菌群影響的研究    徐麗萍

高效厭氧纖維素降解菌復(fù)合菌系的構(gòu)建及應(yīng)用研究    張寧

稻稈降解復(fù)合菌系的篩選及其發(fā)酵特性研究    種玉婷

高效復(fù)合菌降解氯代苯胺類化合物的特性研究    周燕潔

優(yōu)勢復(fù)合菌群降解氯酚類化合物的特性研究    耿亮

木質(zhì)纖維素分解復(fù)合菌系微生物組成多樣性及其在牛糞堆肥化中的應(yīng)用    鄧偉

高效復(fù)合菌降解天然河水中取代苯胺化合物的特性研究    許碧君