堆肥生境中木質纖維素降解微生物和酶系的初步研究.pdf

1、木質纖維素是陸地光合作用的產物，是生物圈中豐富的可再生資源。木質纖維素的資源化利用在一定程度上能夠緩解能源危機，但是該過程存在著瓶頸-纖維素生物質轉化成可發(fā)酵多糖效率低。要解決這一問題，首要的策略是篩選高效的木質纖維素降解酶系。天然生境中木質纖維素降解酶系豐富多樣的特點使之成為酶系篩選的主要目標。不依賴于培養(yǎng)的方法能夠比較全面的研究天然生境中木質纖維素降解微生物和酶系，為工業(yè)用酶的篩選奠定了基礎。
　　 本文首先建立了快速展示木

2、質纖維素降解酶系各組分的活性電泳方法；后以秸稈堆肥為主要研究對象，用不依賴于培養(yǎng)的生物化學、分子生物學方法分析整個過程、不同時間秸稈的降解情況、酶系的活力、組成和微生物多樣性。
　　 以小麥秸稈為底物連續(xù)降解32天，檢測發(fā)現該過程中纖維素、半纖維素的含量逐漸降低，纖維素降解率為67.5％，半纖維素降解率為43.3％；薄壁組織基本上完全降解，降解程度較大。
　　 小麥秸稈堆肥樣品降解32天過程中木質纖維素降解相關酶活力和多

3、樣性呈現有規(guī)律的動態(tài)變化。木聚糖酶、纖維素內切酶和外切酶在降解中期均達到最大值。發(fā)酵中期纖維素內切酶、木聚糖酶組分多樣性最高，活性條帶數量分別可達7條和10條。
　　 直接提取小麥秸稈、玉米秸稈堆肥樣品的總DNA，純化并進行PCR-RFLP檢測，結果顯示小麥秸稈降解樣品100個轉化子中有59％是未培養(yǎng)細菌，其余20％、6％、5％分別屬于變形菌門、擬桿菌門和厚壁菌門，已知的細菌有17種；玉米秸稈100個轉化子中有57％的細菌屬于未

4、培養(yǎng)，其余的35％和18％的細菌分別屬于變形菌門和厚壁菌門，已知的細菌有15種。兩個樣品中都有與木質纖維素降解相關的細菌，如芽孢桿菌屬、纖維弧菌屬、假單胞菌屬、梭菌屬等，但是種類和數量較少。
　　 秸稈堆肥過程中木質纖維素降解相關酶系多樣性豐富，并且存在主要的酶組分，秸稈底物的降解效率高；這都證明天然生境中有高效的木質纖維素降解微生物。但是對細菌多樣性的分析發(fā)現主要的纖維素降解者較少，這是由于研究方法以及微生物的未培養(yǎng)特性造成的