降解水稻秸秆的复合菌系及其微生物群落结构演替

发布时间：2017-10-12 23:00

  本文关键词：降解水稻秸秆的复合菌系及其微生物群落结构演替

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【摘要】：【目的】比较和分析从堆肥中富集的水稻秸秆降解菌系F1和F2的纤维素分解能力、微生物群落结构及其在秸秆降解过程中的演替,从而探究微生物群落结构与秸秆降解效率的相关性。【方法】采用DNS(3,5-二硝基水杨酸,3,5-dinitrosalicylic acid)定糖法测定发酵液中的外切纤维素酶活;采用范氏(Van Soest)洗涤纤维分析法测定发酵前与发酵后的秸秆纤维素、半纤维素、木质素的含量,并计算降解率;采用16S r RNA基因序列分析和实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,Q-PCR)对秸秆降解过程中的微生物物种组成及特定的功能微生物进行定性和定量分析。【结果】复合菌系F1的水稻秸秆总降解率、纤维素降解率、半纤维素降解率显著高于复合菌系F2;2种复合菌系的外切纤维素酶活性与cel48基因的拷贝数变化趋势一致;复合菌系F1的物种较丰富,优势物种是好氧细菌,复合菌系F2的物种组成较单一,培养后期具有较高比例的厌氧纤维素分解菌;培养前4天,复合菌系F1和F2的优势物种均为Unclassified Bacillales和Bacillus;第4天之后,不同复合菌系的优势物种及丰度出现差异,F1的优势物种主要属于Bacteroidetes,F2的优势物种主要属于Firmicutes;虽然Petrimonas和Pusillimonas是培养后期的共有优势物种,但是Petrimonas在复合菌系F2中的相对丰度(38.30%)显著高于F1(9.47%),且培养第8天的F2中的Clostridiales OPB54增加至14.85%。【结论】cel48基因拷贝数变化与秸秆纤维素的降解效率、外切纤维素酶活性变化具有一定的相关性,cel48基因可作为潜在的生物分子标记监测秸秆纤维素的降解过程;微生物群落结构对秸秆纤维素的降解效率具有显著影响,Unclassified Bacillales,Bacillus,Petrimonas,Pusillimonas是复合菌系F1和F2降解秸秆纤维素过程中的重要物种。
【作者单位】： 农业部沼气科学研究所;农业部农村可再生能源开发利用重点实验室;
【关键词】： 水稻秸秆 外切纤维素酶 降解率 微生物群落
【基金】：国家"863计划"(2013AA102805-02) 四川省科技计划项目(2012GZ0003,2014NZ0045) 四川省应用基础研究计划项目(2013JY0006)~~
【分类号】：S216.2;S182
【正文快照】： 秸秆纤维素的水解效率是秸秆资源化利用的关键技术瓶颈。针对这一问题,国内外科学家不断探索和优化新的纤维素转化和利用技术,其中采用生物技术实现秸秆纤维素的高效转化一直是近二十年来的研究重点[1]。自上世纪开始,科学家从自然界中筛选获得了大量的纤维素分解菌,其中Clost

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本文编号：1021381