為加速木質(zhì)纖維素在低溫條件下的降解,本研究采用添加木質(zhì)纖維素降解菌群的措施。本研究選擇以廢紙為唯一碳源的無機(jī)礦物鹽培養(yǎng)基為選擇培養(yǎng)基,在低溫條件下富集了森林表層土壤中的木質(zhì)纖維素降解菌群。使用R2A培養(yǎng)基對富集菌群進(jìn)行進(jìn)一步的篩選、分離、鑒定。分別將富集的微生物菌群與純培養(yǎng)微生物按照篩選比例混合構(gòu)建的人工菌群應(yīng)用于秸稈與廢紙的降解研究,并探究了不同微生物菌群對秸稈還田效果的影響,得到結(jié)果如下:經(jīng)選擇富集培養(yǎng),獲得了耐低溫木質(zhì)纖維素降解功能菌群,利用R2A培養(yǎng)基對富集菌群中的易培養(yǎng)細(xì)菌進(jìn)行篩選和分離,共獲得57株易培養(yǎng)細(xì)菌。經(jīng)鑒定,這些細(xì)菌分屬六個(gè)菌屬,包括23株鞘氨醇桿菌,8株黃桿菌,11株地桿菌,10株節(jié)桿菌,2株代夫特菌與3株鞘氨醇單胞菌。這些菌株均被已被報(bào)道具有木質(zhì)纖維素降解的能力,能夠產(chǎn)生相應(yīng)的酶以水解木質(zhì)纖維素的各個(gè)組分。構(gòu)建成的人工菌群與富集菌群在低溫條件下對秸稈與廢紙均具有良好的降解能力,經(jīng)過15天的降解過程,兩類菌群對秸稈的降解率可以達(dá)到53.1%(構(gòu)建菌群),52.0%(原始菌群),對廢紙的降解率可以達(dá)到24.2%(構(gòu)建菌群),21.8%(原始菌群)。在木質(zhì)纖維素各組分中,各菌群對半纖維素降解效果最佳,木質(zhì)素降解效果次之,纖維素降解能力最弱。掃描電鏡,熱重分析等檢測結(jié)果表明構(gòu)建菌群或富集菌群對秸稈與廢紙的表面結(jié)構(gòu)具有明顯的破壞效果,導(dǎo)致木質(zhì)素苯環(huán)數(shù)量減少,纖維素長度變短。對酶活性和降解率等結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)在接種量相同的條件下,與富集菌群相比,構(gòu)建菌群產(chǎn)生的木質(zhì)纖維素水解酶酶活力更高,對木質(zhì)纖維素的降解能力更強(qiáng)。降解結(jié)束后不同培養(yǎng)條件下菌液的磷脂脂肪酸組分分析結(jié)果表明在接種不同菌群類型,包括構(gòu)建菌群與原始菌群,以及碳源類型不同(廢紙,秸稈)時(shí)培養(yǎng)獲得的菌群組成相似(相關(guān)性大于0.8,P0.05),其中占比最高的為革蘭氏陽性菌。將秸稈,廢紙與菌液混合加入土壤中,經(jīng)過兩個(gè)月的秸稈還田模擬實(shí)驗(yàn)后,檢測可知到外源微生物對于土壤性質(zhì)的改善以及土壤養(yǎng)分的增加具有明顯的效果。秸稈還田組土壤含水率顯著提高。秸稈還田會使土壤pH降低,使土壤酸化,而外源微生物的添加使得土壤更趨近于中性。土壤中微生物碳含量明顯提高,土壤中總有機(jī)碳,總氮,堿解氮等養(yǎng)分含量顯著提高,土壤中漆酶,纖維素酶等木質(zhì)纖維素降解的相關(guān)酶酶活力顯著提高。在碳源類型相同,外源微生物類型不同(原始菌群,構(gòu)建菌群)時(shí)土壤的理化性質(zhì)與養(yǎng)分也有明顯的差異(有機(jī)碳,總氮,堿解氮,速效磷)。這表明外源微生物,尤其是構(gòu)建菌群的添加有利于提高秸稈還田的效率,更好地發(fā)揮秸稈還田在保持土壤結(jié)構(gòu),提高土壤養(yǎng)分等方面的積極作用。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X172;X712;X705
【部分圖文】：

第 3 章 微生物菌群構(gòu)建第 3 章 木質(zhì)纖維素降解菌群構(gòu)建3.1 功能微生物菌群富集降解程度分級：階段1 紙條基本保持完整形貌，僅四個(gè)角被降解；階段2 紙條被進(jìn) 步降解，邊緣出現(xiàn)破碎；階段3 紙條徹底失去原本形貌，成為п規(guī)則的多邊形；階段4 紙條完全被打碎，成為大小п 毫無規(guī)律的碎塊；階段5 紙條被徹底降解，僅以肉眼已經(jīng)無法觀察到。

2圖 3.2 п同微生物形態(tài)圖Figure 3.2 Morphology of different strains通過 SDS / CTAB 對微生進(jìn)行裂解，通過苯酚氯仿對微生物基因組 DNA 進(jìn)行抽提，用乙醇等進(jìn)行清洗。經(jīng)過凝膠電泳驗(yàn)證，在 20 000 bp 左右大小出現(xiàn)明亮單 條帶，無 DNA 降

耐低溫木質(zhì)纖維素降解菌群的構(gòu)建及其應(yīng)用研究解現(xiàn)象產(chǎn)生，提取的 DNA 大小у細(xì)菌基因組 DNA 大小基本 致，可以用來進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增及之后的研究。經(jīng)過凝膠電泳驗(yàn)證，在陰性對照（圖中空白）處無條帶，在實(shí)驗(yàn)組出現(xiàn)單明亮條帶，沒有其他條帶у引物二聚體等的干擾。PCR 產(chǎn)物長度約為 1 500 bp，у 16s rDNA 大小基本 致，因此可以確定為 16s rDNA 擴(kuò)增產(chǎn)物，可以用以測序進(jìn)行菌種鑒定。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 張力;邵喜霞;韓大勇;;白腐真菌木質(zhì)素降解酶系研究進(jìn)展[J];吉林畜牧獸醫(yī);2009年02期

本文編號：2810471