黄孢原毛平革菌与绿色木霉菌混合降解稻草过程的研究

发布时间：2020-05-29 05:36

【摘要】：中国的稻草产量居于世界首位,微生物降解稻草作为一种环境友好的处理稻草的方式已经得到了广泛的关注和研究。白腐菌中的黄孢原毛平革菌是在这方面具有很好应用前景的木质纤维素降解菌;绿色木霉菌具有较高的纤维二糖水解酶产量,但其在降解木质纤维素方面的作用和机理国内还少有研究。固相微萃取与气质联用仪的结合使用已经广泛应用于植物与微生物在生长代谢过程中分泌的挥发性气体的研究,但对微生物降解稻草整个体系中挥发性有机物的变化还少有研究。傅里叶变换红外光谱仪可以有效地追踪有机物中官能团的变化,进而反映有机物的转化过程。本研究将黄孢原毛平革菌与绿色木霉菌分别接种在以稻草粉末为培养基的平板体系中,并与二者混合培养的情况进行多方面的研究对比。研究内容包括培养体系中挥发性有机物的种类变化,木质纤维素在降解过程中有关化学基团的变化,木质素过氧化物酶及锰酶酶活的测定。结果表明:绿色木霉菌与黄孢原毛平革菌在降解稻草时均是先分解蜡质层、纤维素与半纤维素等易降解物质,培养进行到第10天左右时,易降解物质匮乏,木质素降解条件形成,相应的木质素降解酶开始大量产生,木质素开始得到有效降解。而在混合培养的C组,虽然表面上绿色木霉菌替代了黄孢原毛平革菌,但其降解稻草的机理与纯培养相比发生了改变,另外在C组检测到了代表微生物拮抗作用的萜烯C10H16,说明说明黄孢原毛平革菌仍以肉眼观察不到的方式对绿色木霉菌产生着影响。红外检测及酶活测定结果说明C组在对木质素进行羟基化方面的能力强于A、B两个纯培养组,但在降解芳香环类物质方面的能力要弱于A、B两组。说明二者同时接种可以提高对稻草中某些物质的降解效率,但其他部分的降解效率可能会降低。黄孢原毛平革菌与绿色木霉菌的混合接种在实际堆肥中是否能整体提高对木质纤维素的降解效率还有待进一步研究。
【图文】：

木质素,结构单元,丙烷

很容易被水解为小分子糖类。但有时纤维素包裹在半纤维素和木质素组成的型基质中，并且三者之间形成了大量稳定的化学键，使得纤维素难以被水解（3）木质素。木质素是自然界中的第二大有机物，含量仅次于纤维素[1主要由苯丙烷衍生物单体通过碳碳键和醚键连接而成的一种结构复杂的立体物质，不含可水解的敏感键，较难发生水解[15]。其中，根据化学组成及结构，丙烷单元可分为愈创木基丙烷、紫丁香基丙烷和对羟基苯丙烷等三种结构（见图 1.1）。不同类别的木质素由不同类型的丙烷单元构成，其中针叶材的素一般主要是由愈创木基丙烷单元构成的，阔叶材的木质素一般主要是由愈基丙烷与紫丁香基丙烷构成的，草本植物的木质素一般主要是由愈创木基丙丁香基丙烷和对羟基苯丙烷等构成的[16]。在植物细胞壁中，由木质素与半纤构成的不定型基质包裹着纤维素，它们一起形成了一个保护细胞的坚韧屏17]，阻止了微生物的侵入和外界的氧化作用，从而降低了稻草的可生物降解而自然界中植物降解的关键是木质素的降解。

示意图,木质素,局部结构,示意图

图 1.3 木质素局部结构示意图以一个血红素基和一个二价锰离子为活性中心的糖蛋，其活性中心的二价锰离子会失去一个电子变为三价电子的酶中间体因为获得这个电子而恢复到稳定状态酸盐等有机酸螯合剂存在的情况下会被螯合进而脱离三价锰离子是一种氧化剂，，但它的氧化能力较弱，只约占木质素的 1/10），没有能力氧化木质素中含量较合状态的三价锰离子较小，它能够穿透木材启动木质进后续氧化性更强的 LiP 对木质素中占优势的非酚类 LiP、MnP 一样，也是一种糖蛋白。它是一种多酚氧化构。Laccase 在氧化木质素中的苯酚时会先夺取苯酚苯酚变为具有氧化性的基团，这些基团可以进一步氧Laccase 不仅具有催化解聚功能，还能将反应产物重新
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S141.4;S182

【参考文献】