玉米秸稈腐解復(fù)合菌系YM-1的構(gòu)建及其降解性能研究.pdf

1、本文針對(duì)北方玉米秸稈還田地區(qū)秸稈降解速度緩慢，從而影響下茬作物生長(zhǎng)的狀況，以山東德州、泰安等地玉米秸稈連續(xù)多年還田的土壤樣品為菌源，篩選具有降解纖維素能力的菌株，通過(guò)菌株間拮抗試驗(yàn)構(gòu)建復(fù)合菌系YM-1，通過(guò)液體、固體發(fā)酵試驗(yàn)中菌系的CMC酶活、濾紙酶活、木聚糖酶活和PCR-DGGE監(jiān)測(cè)菌群的動(dòng)態(tài)變化，評(píng)價(jià)YM-1的功能及其組成穩(wěn)定性;最后通過(guò)模擬田間試驗(yàn)評(píng)價(jià)復(fù)合菌系YM-1的應(yīng)用效果。論文的主要結(jié)果如下:
　　 1)采用CMC-

2、剛果紅染色法從土壤中分離篩選了15株產(chǎn)纖維素酶菌株，在對(duì)其進(jìn)行低溫誘導(dǎo)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)菌株M11在13℃低溫環(huán)境下仍能高效分解纖維素，鑒定M11為草酸青霉（Penicillium oxalicum）。發(fā)酵試驗(yàn)表明:以玉米秸稈粉為唯一碳氮源，13℃、200 r/min搖床發(fā)酵培養(yǎng)9d時(shí)，纖維素酶活力最高為33.08 U/mL。對(duì)其酶學(xué)性質(zhì)初步研究表明該酶最適pH為5.0，最適反應(yīng)溫度為20℃，在5℃～20℃間酶活力仍能保持在90％以上。

3、　　 2)根據(jù)液體發(fā)酵中各菌株纖維素酶活力大小，從上述15株菌中篩選出4株產(chǎn)酶能力較高的菌株X11、M11、M14、F7，將它們與對(duì)照菌株里氏木霉DSM768（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院贈(zèng)送）及實(shí)驗(yàn)室保存的具有降解玉米秸稈的復(fù)合菌系CSS-1組配得到新的復(fù)合菌系YM-1。
　　 3)采用液體發(fā)酵試驗(yàn)研究復(fù)合菌系YM-1的產(chǎn)酶能力、結(jié)果表明:復(fù)合系YM-1在28℃、200 r/min條件下液體發(fā)酵培養(yǎng)7d時(shí)CMC酶活力達(dá)到最大值

4、29.87 U/mL，濾紙酶活力為17.14 U/mL，第9d時(shí)木聚糖酶活力最大為23.6 U/mL，發(fā)酵液的pH值隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈先下降后升高的趨勢(shì)。
　　 4)菌系YM-1的功能穩(wěn)定性:針對(duì)F10、F15、F20代固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物測(cè)得的纖維素酶活力及木聚糖酶活力，結(jié)果表明在復(fù)合菌系YM-1腐解過(guò)程中，不同代的復(fù)合系酶活變化幅度較小，各代酶活曲線的變化基本相同，都呈現(xiàn)出由低到高再降低的趨勢(shì)，說(shuō)明復(fù)合菌系的產(chǎn)酶能力非常穩(wěn)定。
　

5、　 5)菌系YM-1的組成穩(wěn)定性及多樣性分析:采用PCR-DGGE分析YM-1的F2、F5、F10、F15、F20、F25代菌種組成，結(jié)果表明不同繼代復(fù)合菌系中細(xì)菌與真菌的組成穩(wěn)定;DGGE條帶回收分析后發(fā)現(xiàn):F15代不同發(fā)酵時(shí)間內(nèi)DGGE條帶亮度與呈現(xiàn)的位置是不同的，菌系中的微生物組成具有多樣性。
　　 6)在模擬田間試驗(yàn)中，采用失重率法測(cè)定不同處理下玉米秸稈的失重率，結(jié)果表明:對(duì)照、復(fù)合菌系YM-1、CSS-1及菌劑A處理

6、的秸稈干重都有所降低，對(duì)照秸稈失重率為13.1％，菌劑A為19.5％，CSS-1為30.6％，而YM-1的失重率最高達(dá)到36.9％，說(shuō)明復(fù)合菌系YM-1對(duì)玉米秸稈具有較強(qiáng)的降解能力。
　　 7)在模擬田間試驗(yàn)中，采用BIOLOG生態(tài)板測(cè)定不同處理的AWCD（微平板孔內(nèi)平均顏色變化率）來(lái)分析腐解微生物的代謝活性，YM-1處理的AWCD曲線在12h～96h范圍內(nèi)斜率最大，后期168 h的AWCD值最高達(dá)3.69;菌劑A、CSS-1和