本文關(guān)鍵詞：高效降解水稻秸稈復(fù)合菌群的構(gòu)建及其降解效能

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【摘要】：中國正處于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟高速發(fā)展的快車道,具有人口稠密,地域遼闊的特點。我國每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈總量數(shù)值驚人,可達8億噸。其中,水稻秸稈所占比例位居榜首。通過構(gòu)建復(fù)合菌群,應(yīng)用生物降解的方式處理水稻秸稈不僅能夠提高土壤肥力,改善土壤結(jié)構(gòu),而且能夠有效解決資源再利用和降低生產(chǎn)成本的問題。這對于生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化循環(huán)利用,降低環(huán)境污染程度具有重要意義。采用CMC-Na培養(yǎng)基從水稻秸稈腐殖質(zhì)中分離篩選出具有纖維素降解能力的菌株L4,通過形態(tài)學(xué)水平,培養(yǎng)特征觀測和16S rDNA序列測定三個層次進行種屬鑒定工作,最終確定該菌株為灰略紅鏈霉菌(Streptomyces griseorubens)。同時測定了透明圈直徑大小以及秸稈發(fā)酵體系中纖維素酶活變化規(guī)律,研究表明該菌株具有降解秸稈的優(yōu)良特性。結(jié)合纖維素酶的組成特點,依據(jù)不同菌株的產(chǎn)酶特性,我們選取了菌株L4,黑曲霉和綠色木霉用于構(gòu)建功能互補且酶系完備的復(fù)合菌群。根據(jù)拮抗性檢測實驗結(jié)果顯示,三者之間不存在相互抑制能力。功能互補性驗證實驗顯示復(fù)合菌群與單個菌株比較來看,對于水稻秸稈各化學(xué)組分的降解能力均有顯著提高。系統(tǒng)地分析了復(fù)合菌群在秸稈發(fā)酵體系中的纖維素酶活和木質(zhì)素酶活的變化規(guī)律,結(jié)果顯示CMCase和β-1,4-葡聚糖酶的酶活峰值大小分別為83.89 U/mL和66.56 U/mL,木聚糖酶活峰值大小為191.82 U/mL,木質(zhì)素酶中的錳過氧化物酶活峰值大小為8.21 U/m L。相對于菌株L4,四種纖維素酶組分和木聚糖酶活水平均有顯著提高,錳過氧化物酶活峰值大小提高到2.45倍。測定了水稻秸稈各化學(xué)組分的含量變化,結(jié)果顯示發(fā)酵周期結(jié)束后秸稈中半纖維素降解率高達56.87%,纖維素降解率相對于前者略低為44.19%,對于木質(zhì)素的降解利用相對較弱,僅為18.46%。與菌株L4比較來看,纖維素降解率提高到1.58倍,半纖維素降解率提高到1.14倍,研究表明復(fù)合菌群分解利用秸稈的能力更強,降解程度更為顯著,但復(fù)合菌群對于木質(zhì)素的降解利用遠不及秸稈組分中的碳水化合物。探討了pH和溫度對于復(fù)合菌群降解效能的影響,得到最佳條件為pH 7.0,溫度為34℃。利用掃描電鏡觀察水稻秸稈降解前后的整體結(jié)構(gòu)變化,從而進一步驗證了復(fù)合菌群降解水稻秸稈的高效性。
【關(guān)鍵詞】：水稻秸稈 復(fù)合菌群 纖維素酶活 降解率
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S141.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外對水稻秸稈的研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 水稻秸稈資源概況分析10
• 1.2.2 水稻秸稈利用現(xiàn)狀分析10-11
• 1.2.3 水稻秸稈生物降解研究概況11-15
• 1.2.4 降解水稻秸稈復(fù)合菌群的研究進展15-17
• 1.3 課題研究的目的意義及內(nèi)容17-19
• 1.3.1 課題研究的目的意義17
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 實驗材料與方法19-33
• 2.1 實驗材料19-22
• 2.1.1 水稻秸稈來源19
• 2.1.2 菌種來源19
• 2.1.3 實驗儀器19-20
• 2.1.4 實驗試劑及藥品20
• 2.1.5 培養(yǎng)基配方20-22
• 2.2 實驗方法22-33
• 2.2.1 降解水稻秸稈菌株的分離篩選22
• 2.2.2 降解水稻秸稈菌株的鑒定22-24
• 2.2.3 纖維素降解能力初步測定24-26
• 2.2.4 復(fù)合菌群間拮抗性檢測實驗26-27
• 2.2.5 復(fù)合菌群功能互補性驗證實驗27
• 2.2.6 復(fù)合菌群降解水稻秸稈的發(fā)酵實驗27
• 2.2.7 復(fù)合菌群降解水稻秸稈酶活力變化規(guī)律27-29
• 2.2.8 水稻秸稈發(fā)酵體系中糖含量測定29-30
• 2.2.9 水稻秸稈發(fā)酵體系中各組分含量變化分析30-31
• 2.2.10 影響復(fù)合菌群降解水稻秸稈因素的探究31-32
• 2.2.11 水稻秸稈降解前后掃描電鏡觀察32-33
• 第3章 降解水稻秸稈菌株的篩選鑒定及復(fù)合菌群的構(gòu)建33-43
• 3.1 降解水稻秸稈菌株的篩選33-35
• 3.1.1 菌株的初篩和復(fù)篩33-34
• 3.1.2 纖維素降解能力的初步測定34-35
• 3.2 降解水稻秸稈菌株的鑒定35-38
• 3.2.1 菌株形態(tài)學(xué)水平鑒定35-36
• 3.2.2 菌株培養(yǎng)特性觀察及生理生化指標(biāo)測定36
• 3.2.3 菌株分子生物學(xué)水平鑒定36-38
• 3.3 降解水稻秸稈菌株產(chǎn)纖維素酶能力檢測38-40
• 3.3.1 菌株L_4水稻秸稈發(fā)酵實驗38-39
• 3.3.2 菌株L_4連續(xù)發(fā)酵體系中纖維素酶活大小測定39-40
• 3.4 降解水稻秸稈復(fù)合菌群的構(gòu)建40-42
• 3.4.1 菌群拮抗性檢測實驗40-41
• 3.4.2 菌群功能互補性驗證實驗41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 復(fù)合菌群降解水稻秸稈效能分析43-54
• 4.1 秸稈發(fā)酵體系中復(fù)合菌群酶活性變化規(guī)律43-46
• 4.1.1 纖維素酶活變化規(guī)律43-44
• 4.1.2 木聚糖酶活變化規(guī)律44-45
• 4.1.3 錳過氧化物酶活變化規(guī)律45-46
• 4.1.4 還原糖含量變化規(guī)律46
• 4.2 復(fù)合菌群降解水稻各組分含量變化規(guī)律46-49
• 4.2.1 水稻秸稈化學(xué)成分含量測定46-47
• 4.2.2 秸稈發(fā)酵體系中各組分含量變化規(guī)律47-49
• 4.3 影響復(fù)合菌群降解效能因素的探究49-51
• 4.3.1 pH對復(fù)合菌群降解效能的影響49-50
• 4.3.2 溫度對復(fù)合菌群降解效能的影響50-51
• 4.4 水稻秸稈降解效果的掃描電鏡分析51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻55-61
• 致謝61

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本文編號：845731