秸秆降解菌的筛选与鉴定及降解效果的研究

论文摘要

随着社会的发展,环境问题也日益加剧。秸秆作为农业生产中重要的副产物及主要的农业废弃物,产量多且富含纤维素,如何有价值的处理秸秆一直困扰着农户及当地环保人员。用于直接作动物的饲料营养价值低,消化差;以焚烧处理又污染环境。因此对于已知多种形式的纤维素降解菌,由于其可产生纤维素酶而被广泛研究、应用及推广各类工、商业中。为了将农业残留物引导到发展生物资源的相对经济可行性和碳减排潜力,通过筛选获得纤维素降解菌,实现对秸秆这一生态资源的高效利用、加速秸秆腐熟以解决庄稼沃肥及生态环境保护等问题。为获得高产纤维素酶的有效菌株,本研究从有机肥及校园内土壤中进行定向筛选,利用羧甲基纤维素钠为唯一碳源的固体培养基,通过高温富集培养、刚果红培养基和DNS法对酶活力测定以此来筛选,随后对其进行16S rDNA基因测序,最后对其中纤维素酶活较高的菌株通过滤纸条崩解、失重率以及秸秆降解前后的电镜图分析评估其降解能力。结果表明筛选出20株高效纤维素降解菌,其中CMC酶活最高量有86.5±0.51 U/mL;对选取其中三株酶活较突出的菌株B-1、B-2、B-6经形态观察与16S rDNA序列鉴定三株菌分别为Bacillus subtilis、Bacillus sonorensis及Bacillus tequilensis。随后对B-1、B-2、B-6三株菌做滤纸崩解试验、秸秆失重率以及扫描电镜观察试验,结果显示三株菌对滤纸条具有明显的崩解效果,在固体发酵试验中,三株菌对玉米秸秆都表现出良好的降解效果,在45℃条件下,秸秆经过摇瓶发酵后的失重率均在30%左右。再通过比对玉米秸秆被微生物降解前后的电镜扫描图可发现,微生物发挥出一定的降解作用,使原本的木质纤维素结构变得不规整,进一步表现筛选出的微生物对降解秸秆纤维素的高效能力。由此筛选获得的纤维素降解菌为进一步完善秸秆降解菌的研究及农作物秸秆的有效利用奠定了基础,并且具有广阔的应用前景。

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摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 秸秆资源与利用

1.1.1 我国的秸秆资源

1.1.2 秸秆资源的利用

1.2 秸秆的特征与降解

1.2.1 秸秆的特征

1.2.2 秸秆降解微生物

1.2.2.1 纤维素降解菌

1.2.2.2 半纤维素降解菌

1.3 纤维素酶的概况

1.3.1 纤维素酶系

1.3.2 纤维素酶解机制

1.4 筛选纤维素降解菌的研究进展

1.5 研究内容、目的及意义

1.5.1 研究内容

1.5.2 研究目的及意义

1.6 实验技术路线

第二章降解秸秆微生物的分离筛选

2.1 实验材料

2.1.1 样品来源

2.1.2 实验药品及试剂

2.1.3 培养基

2.1.4 主要仪器

2.1.5 常用试剂

2.2 实验方法

2.2.1 富集和分离

2.2.2 菌种的初筛

2.2.3 菌种的复筛

2.2.3.1 葡萄糖标准曲线的制作

2.2.3.2 木糖与甘露糖标准曲线的制作

2.2.3.3 粗酶液的制备

2.2.3.4 酶活力的测定

2.3 结果与分析

2.3.1 初筛结果

2.3.1.1 菌种的分离筛选

2.3.1.2 刚果红初筛

2.3.2 复筛结果

2.3.2.1 标准曲线的绘制

2.3.2.2 菌株产酶结果

2.4 小结

第三章秸秆降解菌的种属鉴定

3.1 实验材料

3.1.1 实验菌株

3.1.2 常用试剂

3.1.3 培养基

3.1.4 实验仪器

3.2 实验方法

3.2.1 形态鉴定

3.2.2 分子鉴定

3.2.2.1 感受态细胞的制备

3.2.2.2 细菌16S rDNA序列鉴定

3.2.2.3 系统发育树的构建

3.3 结果分析

3.3.1 菌株的形态学观察

3.3.2 PCR扩增16S rDNA序列结果

3.3.3 转化子筛选验证结果

3.3.4 基因序列比对分析结果

3.3.5 系统发育树的构建

3.4 小结

第四章秸秆降解菌对玉米秸秆的降解效果

4.1 实验材料

4.1.1 实验菌株

4.1.2 实验原料

4.1.3 实验试剂

4.1.4 培养基

4.1.5 实验仪器

4.2 实验方法

4.2.1 滤纸条降解实验

4.2.2 玉米秸秆的失重率测定

4.2.3 秸秆木质表面结构分析

4.3 结果与分析

4.3.1 滤纸条降解效果

4.3.2 玉米秸秆的失重率变化

4.3.3 秸秆木质表面结构比较分析

4.4 小结

结论与展望

参考文献

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 贾雨诗

导师: 熊海容

关键词: 秸秆纤维素,纤维素酶,降解菌,筛选,鉴定

来源: 中南民族大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用,农业基础科学,农艺学

单位: 中南民族大学

分类号: X172;X71;S141.4

总页数: 67

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