聚乙烯醇(PVA)是具有良好的膜強度、粘附性、化學穩(wěn)定性等優(yōu)良性能的可生物降解高分子材料,被廣泛應用于紡織、造紙、化工等多個領(lǐng)域,但其存在著降解周期長、可生化性差等問題。為了幫助解決聚合物材料的使用帶來的環(huán)境污染問題,越來越多的研究者開始著力于可降解微生物的篩選和分離,以及可降解微生物的誘變、基因改造等,以提高對高分子聚合物材料的降解效率。目前發(fā)現(xiàn)的可降解PVA的微生物大多數(shù)為細菌(如假單胞菌、巨大芽孢桿菌等),對真菌的研究較少,且對聚合物的降解過程材料學評估較少。本研究利用高通量測序分析了聚乙烯醇縮甲醛(PVFM)材料在堆肥過程中的真菌菌群結(jié)構(gòu)變化,從已降解聚乙烯醇材料中篩選出可以有效降解PVA的真菌,對比了PVA1788/99、PVA2488在單菌株降解過程中的降解特性,并通過滲透凝膠色譜(GPC)及傅里葉紅外分析(FTIR)分別檢測PVA的分子量變化和培養(yǎng)液中的官能團改變,以綜合探討PVA的降解機理。本文的主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:1、通過對降解一年、兩年的PVA塊狀泡棉材料表面的微生物進行高通量測序分析,獲得有效序列分別為83244條和73055條,其中有效的操作分類單元(OTU)分別有2963條和2926條。經(jīng)Alpha生物多樣性的計算分析可知:降解兩年的樣本中真核生物的種類豐富度優(yōu)于降解一年的樣本。表明隨著降解時間的延長,微生物的多樣性在增加。2、在門分類水平上,降解一年的PVA塊狀泡棉材料的優(yōu)勢菌群為Ascomycota(占比69.83%),降解兩年的PVA塊狀泡棉材料的優(yōu)勢菌群為Ascomycota(占比31%)、Zygomycota(占比19.3%)。在屬分類水平上,降解一年的PVA塊狀泡棉材料的優(yōu)勢菌群為Galactomyces(占比49.86%);降解兩年的PVA塊狀泡棉材料的優(yōu)勢菌群為Mortierella(占比19.05%)、Pseudogymnoascus(占比18.98%)�？梢钥闯鲭S著降解時間的變化,對聚乙烯醇的主要作用菌群結(jié)構(gòu)和種類也發(fā)生了明顯的變化。但其中Galactomyces和Pseudogymnoascus均屬于Ascomycota,表明Ascomycota類的真菌對聚乙烯醇材料的生物降解具有很大潛力。3、從降解材料表面分離得到了3株可有效降解聚乙烯醇的菌株,通過對其微生物形態(tài)學觀察和ITS4/5序列分析,分別鑒定為Eutypella sp.BJ、Aspergillus sp.12B、Dirkmeia sp.M19,其中Eutypella sp.BJ、Aspergillus sp.12B均屬于Ascomycota。4、在降解周期內(nèi),菌株Eutypella sp.BJ、Aspergillus sp.12B對PVA1788的降解率分別達到87.4%和80.9%,對PVA1799的降解率分別為86.31%和79.89%,對PVA2488的降解率分別為44.8%和41.1%。兩株真菌對17系列聚乙烯醇材料的降解率明顯高于24系列的PVA2488,說明較低聚合度有利于微生物降解;而對于聚合度相同、醇解度相近的PVA1799、PVA1788材料來說,兩株真菌對其的作用差別不大,結(jié)果表明PVA聚合物的醇解度對生物降解的影響程度較小。5、在對聚乙烯醇材料進行生物降解過程的實驗中發(fā)現(xiàn),在菌株Eutypella sp.BJ作用下,PVA1799的重均分子量由初始的71387逐漸下降為24238.3;在菌株Aspergillus sp.12B的作用下,PVA1799的重均分子量也由初始的71387逐漸下降為38419。說明兩株真菌對聚乙烯醇均具有較好的降解效果,且Eutypella sp.BJ的降解效果要優(yōu)于Aspergillus sp.12B。另外,隨著聚合物材料生物降解重均分子量下降的同時,有不少的羧酸類物質(zhì)產(chǎn)生。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X592;X172
【部分圖文】：

圖 2-1 Miseq 測序數(shù)據(jù)分析流程圖Fig. 2-1 The flowchart of Miseq pyrosequencing data analysis2.3.5.2 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計Illumina Miseq 原始圖像數(shù)據(jù)文件主要由CASAVA堿基來進行識別（ Base Calling），進而轉(zhuǎn)變?yōu)樵紲y序序列（ Sequenced Reads），即 Raw Data或 Raw Reads，最終存儲的格式具體為 FASTQ，涵蓋了序列信息和測序質(zhì)量信息。本過程主要包括兩部分內(nèi)容，即通過barcode對樣品序列進行有效區(qū)分，實施QC 檢測，完成參數(shù)設定，從而將非特異性擴增序列以及嵌合體有效的去除。數(shù)據(jù)預處理：對 Miseq 測序序列進行分析可知，其擁有引物、接頭序列，同時還擁有著barcode序列。首先將接頭序列去除，基于 PE reads間overlap關(guān)系，拼接reads為序列，依托barcode標簽序列對樣品數(shù)據(jù)進行識別以及區(qū)分，實施質(zhì)控過濾，進而取得了有效數(shù)據(jù)。拼接序列的 overlap 區(qū)域允許的最大錯配比率是 0.1；去除 reads 尾部質(zhì)量值低

概率是非常低的。體現(xiàn)出測序Nn1 1 （NA 提取純化，完成后采用 1%的瓊脂，詳見圖 2-2。圖中，“2Y”示降解時間為 1 年的聚乙烯醇圖可見，目的基因DNA 條帶清DNA 含量較高，在實驗中可以

-3 樣品 PCR 擴增產(chǎn)物瓊脂糖電 electrophoresis pattern of samples嵌合體結(jié)果序引物接頭，充分考慮 PE reads成了相應的序列，overlap區(qū)域錯分割，將 reads 尾部質(zhì)量值低于有效切除，將數(shù)據(jù)短序列有效的質(zhì)控，這樣也就可以獲得高質(zhì)量00-500 范圍內(nèi)，經(jīng)過質(zhì)控后，序中（如圖 2-4 所示）；另外經(jīng)過左右，說明數(shù)據(jù)預處理有效，可始序列數(shù)目占 1Y 樣本序列數(shù)目
【參考文獻】

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本文編號：2860432