复合菌系FC1的构建及降解玉米秸秆的效果研究

【摘要】：我国每年产生超过2亿吨玉米秸秆废弃物,直接还田是其资源化利用的有效方式之一,但是还田秸秆的腐解速率慢影响后茬作物生长,在一定程度上限制了该技术的推广应用。因此,秸秆高效降解菌的研究正成为热点。本研究以玉米秸秆粉为唯一碳源从秸秆还田土壤和落叶腐木中筛选玉米秸秆降解真菌并考察其降解效果,通过产酶和降解试验研究了表面活性剂对菌株Z7-6和F7-5降解玉米秸秆的影响,采用组合复配法构建了降解真菌的复合菌系FC1,并通过盆栽模拟试验研究了其对玉米秸秆的降解效果。所获的主要研究结果如下：利用以玉米秸秆粉为唯一碳源的培养基,从多年秸秆直接还田土壤和落叶腐木中筛选获得5株玉米秸秆高效降解真菌。经分子生物学鉴定,菌株Z7-6为草酸青霉Penicillium oxalicum、F7-5为烟曲霉Aspergillus fumigatus、F4-3为哈茨木霉Trichoderma harzianum、L1-1为白耙齿菌Irpex lacteus、J2-5为镰刀菌属的一种Fusarium spp。其中,以菌株Z7-6的降解效果最好,接种该菌株固体发酵30 d后,玉米秸秆的相对降解率达到52.66%。液体发酵7 d的试验结果也表明,菌株Z7-6的产酶效果最好,其滤纸酶活、纤维素酶活和半纤维素酶活分别达到15.73 U/gds、79.29 U/gds和1217.2 U/gds,玉米秸秆的相对降解率达到37.75%。综合菌株产酶和降解效果发现,在发酵过程中添加0.1%(v/v)的表面活性剂Triton X-100对菌株Z7-6降解玉米秸秆有明显的促进作用。其液体发酵7d和固体发酵30 d的相对降解率分别达到61.7%和66.8%,比未添加表面活性剂的处理分别提高24%和14.2%。4种供试表面活性剂也均能促进菌株F7-5对玉米秸秆的降解,效果最佳的活性剂处理是添加0.1%浓度的Triton X-100,该处理下F7-5液体发酵7d和固体发酵30d的玉米秸秆的相对降解率分别达到59.3%和60.7%,比未添加表面活性剂的处理分别提高22.6%和15.5%。利用5株供试菌株构建了真菌复合菌系,命名为FC1,其组成为：菌株Z7-6、F4-3, L1-1和J2-5复合。试验结果表明,复合菌系FC1液体发酵7d后的玉米秸秆相对降解率达49.32%,比菌株Z7-6提高了近12%。全组合复配试验发现增加降解菌的种类可以提高复合菌系的产纤维素酶水平,有效促进玉米秸秆的降解。同时随着菌株种类的增加,复合菌系的酶活和降解率变化范围减小,说明增加降解菌种类有助于增加玉米秸秆降解的稳定性。利用盆栽模拟试验研究了复合菌系FC1对玉米秸秆的降解效果,同时研究了0.1%的Triton X-100对菌剂降解玉米秸秆的影响。发现FC1与Triton X-100 (TR)共同施用可以有效促进玉米秸秆的降解,其秸秆降解率达57.1%,比秸秆直接还田的处理提高了19.3%。同时,真菌复合菌系FC1与TR共同施用可以有效分解秸秆中的纤维素、半纤维和木质素成分,其对应的各成分降解率为50.8%、69.2%和42.3%,该处理对秸秆中总纤维素类物质的相对降解达39.5%。 【关键词】：玉米秸秆降解真菌 酶活力 相对降解率 非离子型表面活性剂 复合菌系构建
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X172
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 文献综述12-20
• 1.1 秸秆的资源化利用12-13
• 1.1.1 堆肥原料12
• 1.1.2 动物饲料12-13
• 1.1.3 还田利用13
• 1.1.4 其他利用途径13
• 1.2 玉米秸秆还田的研究进展13-14
• 1.2.1 玉米秸秆还田现状13-14
• 1.2.2 玉米秸秆还田对土壤的影响14
• 1.2.3 玉米秸秆还田存在的问题14
• 1.3 秸秆降解菌剂的研究进展14-16
• 1.3.1 秸秆降解菌的种类15-16
• 1.3.2 秸秆降解复合菌系的研究进展16
• 1.4 秸秆的预处理16-17
• 1.4.1 秸秆预处理的方法16-17
• 1.4.2 预处理对秸秆降解的影响17
• 1.5 研究目的、内容及意义17-18
• 1.6 技术路线18-20
• 第二章 玉米秸秆降解菌的筛选与鉴定20-34
• 2.1 材料与方法20-23
• 2.1.1 材料20-21
• 2.1.2 方法21-23
• 2.1.3 数据处理23
• 2.2 结果与分析23-31
• 2.2.1 玉米秸秆降解菌的筛选23-25
• 2.2.2 玉米秸秆降解菌的降解效果25-26
• 2.2.3 玉米秸秆降解真菌的鉴定26-29
• 2.2.4 玉米秸秆降解真菌的产酶特性29-31
• 2.3 讨论31-33
• 2.4 小结33-34
• 第三章 表面活性剂对菌株Z7-6和F7-5降解玉米秸秆的影响34-48
• 3.1 材料与方法34-36
• 3.1.1 材料34-35
• 3.1.2 方法35-36
• 3.1.3 数据处理36
• 3.2 结果与分析36-45
• 3.2.1 表面活性剂对菌株Z7-6固体发酵降解玉米秸秆的影响36-38
• 3.2.2 表面活性剂对菌株Z7-6液体发酵降解玉米秸秆的影响38-40
• 3.2.3 表面活性剂对菌株F7-5固体发酵降解玉米秸秆的影响40-44
• 3.2.4 表面活性剂对菌株F7-5液体发酵降解玉米秸秆的影响44-45
• 3.3 讨论45-47
• 3.4 小结47-48
• 第四章 玉米秸秆降解真菌复合菌系的构建48-58
• 4.1 材料与方法48-49
• 4.1.1 材料48
• 4.1.2 方法48-49
• 4.1.3 数据处理49
• 4.2 结果与分析49-54
• 4.2.1 菌株兼容性试验49-50
• 4.2.2 菌株种群多样性对玉米秸秆降解的影响50-51
• 4.2.3 菌株种群多样性对产纤维素类酶的影响51-53
• 4.2.4 复合菌系的构建53-54
• 4.3 讨论54-56
• 4.4 小结56-58
• 第五章 复合菌系FC1对还田秸秆的降解效果研究58-66
• 5.1 材料与方法58-60
• 5.1.1 材料58
• 5.1.2 方法58-60
• 5.1.3 数据处理60
• 5.2 结果与分析60-63
• 5.2.1 复合菌系FC1对玉米秸秆的降解效果60-61
• 5.2.2 复合菌系FC1对秸秆中木质纤维素的影响61-63
• 5.3 讨论63-64
• 5.4 小结64-66
• 全文结论66-68
• 参考文献68-74
• 附录74-76
• 附录1 菌株Z7-6的ITS序列74
• 附录2 菌株F7-5的ITS序列74
• 附录3 菌株F4-3的ITS序列74-75
• 附录4 菌株L1-1的ITS序列75
• 附录5 菌株J2-5的ITS序列75-76
• 攻读硕士学位期间(待)发表论文76-78
• 致谢78

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