农业废物堆肥中木质素降解功能微生物群落结构研究
发布时间：2021-08-02 03:28
堆肥化作为一种有效处理农业废物的方法已经得到广泛的利用，堆肥化过程中有机质是靠堆肥过程中细菌、真菌、放线菌的共同作用来完成。堆肥过程中的微生物组成与堆肥过程中的有机质相互影响，相互作用，成为影响堆肥进程的重要因素。木质纤维素是农业有机废物中的主要难降解有机废物，木质素由于其结构复杂，不易水解，并且细胞壁中的纤维素和半纤维素受到木质素的保护，以及木质素是腐殖质的前体物质，因此木质素的生物降解成为堆肥过程的限速环节。漆酶是木质素降解的三大功能酶之一，可以有效的催化氧化各种酚类以及非酚类底物，并在堆肥木质素生物降解以及腐熟进程中发挥重要作用。本研究利用典型农业废物以及森林表层土壤对农业废物堆肥进行模拟，采用含有愈创木酚以及放线酮抗生素的筛选培养基，从堆肥高温期第4天样品中分离得到一株高产漆酶菌株C1，对其鉴定，分析其产酶特性以及环境有机染料的降解。结果表明，通过对菌株的培养特征，形态特征显微镜观察以及16Sr RNA序列分析，该菌株鉴定为链霉菌，命名为Streptomyces sp. C1。对Streptomycessp. C1液体发酵所产的漆酶SCLAC经过膜过滤、硫酸铵沉淀、DEAE-5...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
1.1 有机废物堆肥化及研究进展
1.1.1 堆肥化概述
1.1.2 堆肥化基本原理
1.1.3 堆肥影响因素
1.2 堆肥中木质纤维素降解功能微生物及其作用机理
1.2.1 天然木质素纤维素的结构与降解
1.2.2 堆肥过程中木质素降解的重要性
1.2.3 堆肥中木质素降解微生物种类
1.2.4 木质素降解微生物酶系
1.3 漆酶简介
1.3.1 漆酶的分布
1.3.2 漆酶的理化性质
1.3.3 漆酶的底物非特异性
1.3.4 漆酶的结构描述与催化氧化机制
1.3.5 基于分子生物学的漆酶基因多样性及微生物群落结构研究现状
1.3.6 漆酶的应用
1.4 本文结构与主要内容
1.4.1 研究依据与思路
1.4.2 研究内容
第2章 农业废物堆肥中分离的新菌株 Streptomyces sp. C1 产漆酶特性研究
2.1 实验材料与设备
2.1.1 实验材料与处理
2.1.2 主要试剂及配方
2.1.3 培养基
2.1.4 主要仪器设备
2.2 分析方法
2.2.1 取样方法
2.2.2 产漆酶细菌筛选
2.2.3 产漆酶菌株的鉴定
2.2.4 漆酶的纯化
2.2.5 漆酶酶活的测定以及蛋白质浓度的测定
2.2.6 SDS-PAGE 凝胶电泳以及 N 端氨基酸序列测定
2.2.7 漆酶特性研究
2.2.8 漆酶染料降解研究
2.3 结果与讨论
2.3.1 菌株的筛选
2.3.2 菌株的鉴定
2.3.3 漆酶的纯化
2.3.4 漆酶特性研究结果
2.3.5 漆酶 SCLAC 的染料降解研究
2.4 本章小结
第3章 残余碳化学与农业固体废物堆肥期间微生物群落结构关系研究
3.1 材料与设备
3.1.1 实验设备
3.1.2 实验试剂
3.1.3 堆肥材料与取样
3.2 分析方法
3.2.1 理化参数测定
3.2.2 木质纤维素含量测定
3.2.3 固体13C-NMR 光谱分析
3.2.4 堆肥样品总 DNA 提取
3.2.5 细菌与真菌 PCR
3.2.6 变性梯度凝胶电泳（DGGE）
3.2.7 数据分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 堆肥化过程理化参数变化
3.3.2 堆肥期的 13C-NMR 固体核磁共振分析
3.3.3 堆肥期间木质纤维素分析
3.3.4 堆肥样品总 DNA 提取
3.3.5 细菌和真菌 PCR
3.3.6 细菌以及真菌 DGGE 指纹图谱
3.3.7 环境因子与物种数据的冗余分析
3.3.8 基于 RDA 多元分析的手动选择和方差分离分析
3.4 本章小结
第4章 链霉菌 two-domain 漆酶基因的多样性及其潜在木质素降解功能研究
4.1 材料与设备
4.1.1 样品
4.1.2 菌株和质粒
4.1.3 实验设备
4.1.4 实验试剂
4.1.5 培养基及缓冲溶液
4.2 分析方法
4.2.1 理化参数测定
4.2.2 木质纤维素含量测定
4.2.3 酚氧化酶活的测定
4.2.4 链霉菌 two-domain 漆酶基因特异性引物的设计
4.2.5 Cu2SF/Cu2SR 的引物验证
4.2.6 堆肥样品基因组总 DNA 的提取、纯化与 PCR 分析
4.2.7 克隆文库( clone library )的构建
4.2.8 实时荧光定量 PCR (Quantitative PCR)
4.2.9 序列分析以及系统发育树的构建
4.3 结果与讨论
4.3.1 堆肥化过程描述
4.3.2 木质纤维素降解率
4.3.3 Cu2SF/Cu2SR 的引物验证
4.3.4 链霉菌 two-domain 漆酶基因定量分析以及酚氧化酶活
4.3.5 链霉菌 two-domain 漆酶基因多样性分析
4.3.6 链霉菌 two-domain 漆酶基因序列进化树分析
4.3.7 链霉菌 two-domain 漆酶基因的数量与酚氧化酶活相关性研究
4.3.8 链霉菌 two-domain 漆酶基因的数量与木质纤维素降解相关性研究
4.4 本章小结
第5章 农业废物堆肥产漆酶细菌种群变化特征及对基质条件变化的响应
5.1 材料与设备
5.1.1 堆肥及堆肥样品采集
5.1.2 菌株和质粒
5.1.3 实验设备
5.1.4 实验试剂
5.1.5 培养基及缓冲溶液
5.2 分析方法
5.2.1 理化参数测定
5.2.2 木质纤维素含量测定
5.2.3 酚氧化酶活的测定
5.2.4 堆肥样品基因组总 DNA 的提取、纯化与 PCR 分析
5.2.5 克隆文库( Clone library )的构建
5.2.6 实时荧光定量 PCR (Quantitative PCR)
5.2.7 数据分析
5.3 结果与讨论
5.3.1 堆肥期间的理化参数及腐殖质物质变化动态
5.3.2 细菌漆酶基因数量以及酚氧化酶活相关性研究
5.3.3 细菌漆酶基因系统发育树分析
5.3.4 堆肥期间细菌漆酶基因的分布动态变化
5.3.5 堆肥期间环境因子变化与细菌漆酶种群结果变化相关性分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录A 攻读学位期间发表的论文目录
附录B 攻读学位期间申请的发明专利
附录C 攻读学位期间参与的研究课题
致谢
本文编号：3316796
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
1.1 有机废物堆肥化及研究进展
1.1.1 堆肥化概述
1.1.2 堆肥化基本原理
1.1.3 堆肥影响因素
1.2 堆肥中木质纤维素降解功能微生物及其作用机理
1.2.1 天然木质素纤维素的结构与降解
1.2.2 堆肥过程中木质素降解的重要性
1.2.3 堆肥中木质素降解微生物种类
1.2.4 木质素降解微生物酶系
1.3 漆酶简介
1.3.1 漆酶的分布
1.3.2 漆酶的理化性质
1.3.3 漆酶的底物非特异性
1.3.4 漆酶的结构描述与催化氧化机制
1.3.5 基于分子生物学的漆酶基因多样性及微生物群落结构研究现状
1.3.6 漆酶的应用
1.4 本文结构与主要内容
1.4.1 研究依据与思路
1.4.2 研究内容
第2章 农业废物堆肥中分离的新菌株 Streptomyces sp. C1 产漆酶特性研究
2.1 实验材料与设备
2.1.1 实验材料与处理
2.1.2 主要试剂及配方
2.1.3 培养基
2.1.4 主要仪器设备
2.2 分析方法
2.2.1 取样方法
2.2.2 产漆酶细菌筛选
2.2.3 产漆酶菌株的鉴定
2.2.4 漆酶的纯化
2.2.5 漆酶酶活的测定以及蛋白质浓度的测定
2.2.6 SDS-PAGE 凝胶电泳以及 N 端氨基酸序列测定
2.2.7 漆酶特性研究
2.2.8 漆酶染料降解研究
2.3 结果与讨论
2.3.1 菌株的筛选
2.3.2 菌株的鉴定
2.3.3 漆酶的纯化
2.3.4 漆酶特性研究结果
2.3.5 漆酶 SCLAC 的染料降解研究
2.4 本章小结
第3章 残余碳化学与农业固体废物堆肥期间微生物群落结构关系研究
3.1 材料与设备
3.1.1 实验设备
3.1.2 实验试剂
3.1.3 堆肥材料与取样
3.2 分析方法
3.2.1 理化参数测定
3.2.2 木质纤维素含量测定
3.2.3 固体13C-NMR 光谱分析
3.2.4 堆肥样品总 DNA 提取
3.2.5 细菌与真菌 PCR
3.2.6 变性梯度凝胶电泳（DGGE）
3.2.7 数据分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 堆肥化过程理化参数变化
3.3.2 堆肥期的 13C-NMR 固体核磁共振分析
3.3.3 堆肥期间木质纤维素分析
3.3.4 堆肥样品总 DNA 提取
3.3.5 细菌和真菌 PCR
3.3.6 细菌以及真菌 DGGE 指纹图谱
3.3.7 环境因子与物种数据的冗余分析
3.3.8 基于 RDA 多元分析的手动选择和方差分离分析
3.4 本章小结
第4章 链霉菌 two-domain 漆酶基因的多样性及其潜在木质素降解功能研究
4.1 材料与设备
4.1.1 样品
4.1.2 菌株和质粒
4.1.3 实验设备
4.1.4 实验试剂
4.1.5 培养基及缓冲溶液
4.2 分析方法
4.2.1 理化参数测定
4.2.2 木质纤维素含量测定
4.2.3 酚氧化酶活的测定
4.2.4 链霉菌 two-domain 漆酶基因特异性引物的设计
4.2.5 Cu2SF/Cu2SR 的引物验证
4.2.6 堆肥样品基因组总 DNA 的提取、纯化与 PCR 分析
4.2.7 克隆文库( clone library )的构建
4.2.8 实时荧光定量 PCR (Quantitative PCR)
4.2.9 序列分析以及系统发育树的构建
4.3 结果与讨论
4.3.1 堆肥化过程描述
4.3.2 木质纤维素降解率
4.3.3 Cu2SF/Cu2SR 的引物验证
4.3.4 链霉菌 two-domain 漆酶基因定量分析以及酚氧化酶活
4.3.5 链霉菌 two-domain 漆酶基因多样性分析
4.3.6 链霉菌 two-domain 漆酶基因序列进化树分析
4.3.7 链霉菌 two-domain 漆酶基因的数量与酚氧化酶活相关性研究
4.3.8 链霉菌 two-domain 漆酶基因的数量与木质纤维素降解相关性研究
4.4 本章小结
第5章 农业废物堆肥产漆酶细菌种群变化特征及对基质条件变化的响应
5.1 材料与设备
5.1.1 堆肥及堆肥样品采集
5.1.2 菌株和质粒
5.1.3 实验设备
5.1.4 实验试剂
5.1.5 培养基及缓冲溶液
5.2 分析方法
5.2.1 理化参数测定
5.2.2 木质纤维素含量测定
5.2.3 酚氧化酶活的测定
5.2.4 堆肥样品基因组总 DNA 的提取、纯化与 PCR 分析
5.2.5 克隆文库( Clone library )的构建
5.2.6 实时荧光定量 PCR (Quantitative PCR)
5.2.7 数据分析
5.3 结果与讨论
5.3.1 堆肥期间的理化参数及腐殖质物质变化动态
5.3.2 细菌漆酶基因数量以及酚氧化酶活相关性研究
5.3.3 细菌漆酶基因系统发育树分析
5.3.4 堆肥期间细菌漆酶基因的分布动态变化
5.3.5 堆肥期间环境因子变化与细菌漆酶种群结果变化相关性分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录A 攻读学位期间发表的论文目录
附录B 攻读学位期间申请的发明专利
附录C 攻读学位期间参与的研究课题
致谢
本文编号：3316796
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3316796.html
