稻秆降解过程中可培养微生物群落动态变化及优势菌的筛选
发布时间：2021-12-09 04:02
秸秆资源作为一种有潜质的生物质能源,在自然界中分解速度较慢。由于微生物能产生多种多样的木质纤维素酶类,在秸秆降解过程中发挥着重要作用,且因耗能较低,效率较高而被广泛应用。研究自然条件下降解秸秆的各种功能菌群落结构的消长,一方面可以揭示秸秆在土壤中的降解规律,另一方面有助于筛选高效秸秆降解菌剂。本研究通过分析南京地区江宁、八卦洲、紫金山三个试验点土壤预埋水稻秸秆的降解过程,利用微生物纯培养技术,富集分离秸秆腐解过程中不同时间段（秸秆填埋后的2周、4周、6周、8周、12周、16周）的细菌与真菌。通过对菌株的定量随机筛选及鉴定,研究可培养微生物的群落变化规律及其参与秸秆降解的优势菌,并根据所筛选菌株的降解秸秆能力进而构建高效秸秆降解复合菌系。所获的主要研究结果如下:在不同地点,不同时间秸秆降解残体中共筛选纯化获得细菌32×6×3=576株,真菌24×6×3=432株。通过分子生物学鉴定,发现所分离到的576株细菌分属于34个属种,分为4大门类,其中放线菌分支（1个属种）:阿氏节杆菌（Arthrobacter arilaitensis）;拟杆菌分支（2个属种）::鸭疫里默氏杆菌（Riemere...
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３木质素中存在的３种基本结构单元??Ｆｉ．?１－３?Ｔｈｒｅｅ?ｅｘｉｓｔｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｕｎｉｔｓ?ｉｎ?ｌｉｎｉｎ??
木质素是由苯丙烷单体通过ｃ－ｃ键和ｏｏ键等化学键相连而成的一种复杂??的、非结晶性的、三维网状酚类大分子芳香族聚合物，主要包括对羟苯基苯丙烷、??愈创木基苯丙烷和紫丁香基苯丙烷３种结构单元，如图１－３所示（李忠正，２０１２）。??这些单体通过脱氢聚合形成一种无序结构，稳定性较高，与半纤维素以共价键形??式结合在植物细胞壁中，并将纤维素分子包埋在其中，形成了更加复杂的聚合物，??可为植物细胞提供足够的强度和硬度，能够有效的避免水的侵蚀、生物侵害，具??有抗菌、抗氧化、抗紫外线吸收和阻燃等功能，因而在自然状态下降解速率缓慢??（路瑶等，２０１３）。??ＯＨ?ＯＨ?〇Ｍ??劣ｉ?Ａ??ｙ?＜＞Ｍｅ??Ｏｉｌ?ＯＨ??Ｉ?ＩＩ?ＤＩ??图１－３木质素中存在的３种基本结构单元??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｒｅｅ?ｅｘｉｓｔｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｕｎｉｔｓ?ｉｎ?ｌｉｇｎｉｎ??注：Ｉ．对羟苯基的苯丙烷；丨丨．愈创木基的苯丙烷；ＩＩＩ．紫丁香基的苯丙烷??２木质纤维素水解酶的研究进展??木质纤维素酶主要包括纤维素酶、半纤维素酶以及木质素酶，一般存在于动??植物、微生物和各种昆虫中。目前，工业上应用的木质纤维素酶多是通过微生物??发酵来进行规模化生产。然而针对酶促水解研究仍处在起步阶段
Ｈ３ｃｏ?Ｎ￣ｒ??图１－２木聚糖链的结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｘｙｌａｎ??１．４木质素??木质素是由苯丙烷单体通过ｃ－ｃ键和ｏｏ键等化学键相连而成的一种复杂??的、非结晶性的、三维网状酚类大分子芳香族聚合物，主要包括对羟苯基苯丙烷、??愈创木基苯丙烷和紫丁香基苯丙烷３种结构单元，如图１－３所示（李忠正，２０１２）。??这些单体通过脱氢聚合形成一种无序结构，稳定性较高，与半纤维素以共价键形??式结合在植物细胞壁中，并将纤维素分子包埋在其中，形成了更加复杂的聚合物，??可为植物细胞提供足够的强度和硬度，能够有效的避免水的侵蚀、生物侵害，具??有抗菌、抗氧化、抗紫外线吸收和阻燃等功能，因而在自然状态下降解速率缓慢??（路瑶等，２０１３）。??ＯＨ?ＯＨ?〇Ｍ??劣ｉ?Ａ??ｙ?＜＞Ｍｅ??Ｏｉｌ?ＯＨ??Ｉ?ＩＩ?ＤＩ??图１－３木质素中存在的３种基本结构单元??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｒｅｅ?ｅｘｉｓｔｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｕｎｉｔｓ?ｉｎ?ｌｉｇｎｉｎ??注：Ｉ．对羟苯基的苯丙烷；丨丨．愈创木基的苯丙烷；ＩＩＩ．紫丁香基的苯丙烷??２木质纤维素水解酶的研究进展??木质纤维素酶主要包括纤维素酶、半纤维素酶以及木质素酶
【参考文献】：
期刊论文
[1]内切葡聚糖酶与木聚糖酶在毕赤酵母中的共分泌表达[J]. 刘高磊,胡蝶,邬敏辰,殷欣,汪俊卿. 食品与生物技术学报. 2015(03)
[2]高效纤维素降解菌的筛选及复合菌系的构建[J]. 王海滨,韩立荣,冯俊涛,张兴. 农业生物技术学报. 2015(04)
[3]高通量测序和DGGE分析土壤微生物群落的技术评价[J]. 夏围围,贾仲君. 微生物学报. 2014(12)
[4]基于分子技术的土壤微生物多样性研究进展[J]. 谭益民,何苑皞,郭文平. 中南林业科技大学学报. 2014(10)
[5]玉米秸秆低温降解复合菌系的筛选[J]. 萨如拉,高聚林,于晓芳,胡树平. 中国农业科学. 2013(19)
[6]木质素的结构研究与应用[J]. 路瑶,魏贤勇,宗志敏,陆永超,赵炜,曹景沛. 化学进展. 2013(05)
[7]2,4-滴丁酯抗性细菌球形赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus sphaericus）的分离鉴定及生长特性研究[J]. 滕春红,刘永双,陶波,李相全,于海涛,邱丽娟. 作物杂志. 2013(02)
[8]木霉菌和白腐菌对水稻秸秆降解的影响[J]. 高晓梅,刘晓辉,桓明辉,李杨,池景良. 山东农业科学. 2012(11)
[9]可再生生物质资源——木质素的研究[J]. 李忠正. 南京林业大学学报(自然科学版). 2012(01)
[10]高通量测序技术及其应用[J]. 王兴春,杨致荣,王敏,李玮,李生才. 中国生物工程杂志. 2012(01)
博士论文
[1]秸秆资源评价与利用研究[D]. 毕于运.中国农业科学院 2010
硕士论文
[1]农作物秸秆资源量估算、分布与利用潜力研究[D]. 车莉.大连理工大学 2014
[2]秸秆还田土壤中细菌群落结构多样性分析及纤维素降解细菌的分离[D]. 陶少强.安徽农业大学 2012
[3]ARISA和T-RFLP技术分析葡萄酒相关酵母菌多样性[D]. 孙悦.西北农林科技大学 2011
[4]秸秆降解菌的选育及复配研究[D]. 杨小丽.郑州大学 2009
[5]高效木质纤维素分解菌复合系的发酵特性[D]. 刘震东.东北农业大学 2009
[6]低温降解纤维素菌的筛选[D]. 张丹.东北农业大学 2007
本文编号：3529879
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３木质素中存在的３种基本结构单元??Ｆｉ．?１－３?Ｔｈｒｅｅ?ｅｘｉｓｔｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｕｎｉｔｓ?ｉｎ?ｌｉｎｉｎ??
木质素是由苯丙烷单体通过ｃ－ｃ键和ｏｏ键等化学键相连而成的一种复杂??的、非结晶性的、三维网状酚类大分子芳香族聚合物，主要包括对羟苯基苯丙烷、??愈创木基苯丙烷和紫丁香基苯丙烷３种结构单元，如图１－３所示（李忠正，２０１２）。??这些单体通过脱氢聚合形成一种无序结构，稳定性较高，与半纤维素以共价键形??式结合在植物细胞壁中，并将纤维素分子包埋在其中，形成了更加复杂的聚合物，??可为植物细胞提供足够的强度和硬度，能够有效的避免水的侵蚀、生物侵害，具??有抗菌、抗氧化、抗紫外线吸收和阻燃等功能，因而在自然状态下降解速率缓慢??（路瑶等，２０１３）。??ＯＨ?ＯＨ?〇Ｍ??劣ｉ?Ａ??ｙ?＜＞Ｍｅ??Ｏｉｌ?ＯＨ??Ｉ?ＩＩ?ＤＩ??图１－３木质素中存在的３种基本结构单元??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｒｅｅ?ｅｘｉｓｔｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｕｎｉｔｓ?ｉｎ?ｌｉｇｎｉｎ??注：Ｉ．对羟苯基的苯丙烷；丨丨．愈创木基的苯丙烷；ＩＩＩ．紫丁香基的苯丙烷??２木质纤维素水解酶的研究进展??木质纤维素酶主要包括纤维素酶、半纤维素酶以及木质素酶，一般存在于动??植物、微生物和各种昆虫中。目前，工业上应用的木质纤维素酶多是通过微生物??发酵来进行规模化生产。然而针对酶促水解研究仍处在起步阶段
Ｈ３ｃｏ?Ｎ￣ｒ??图１－２木聚糖链的结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｘｙｌａｎ??１．４木质素??木质素是由苯丙烷单体通过ｃ－ｃ键和ｏｏ键等化学键相连而成的一种复杂??的、非结晶性的、三维网状酚类大分子芳香族聚合物，主要包括对羟苯基苯丙烷、??愈创木基苯丙烷和紫丁香基苯丙烷３种结构单元，如图１－３所示（李忠正，２０１２）。??这些单体通过脱氢聚合形成一种无序结构，稳定性较高，与半纤维素以共价键形??式结合在植物细胞壁中，并将纤维素分子包埋在其中，形成了更加复杂的聚合物，??可为植物细胞提供足够的强度和硬度，能够有效的避免水的侵蚀、生物侵害，具??有抗菌、抗氧化、抗紫外线吸收和阻燃等功能，因而在自然状态下降解速率缓慢??（路瑶等，２０１３）。??ＯＨ?ＯＨ?〇Ｍ??劣ｉ?Ａ??ｙ?＜＞Ｍｅ??Ｏｉｌ?ＯＨ??Ｉ?ＩＩ?ＤＩ??图１－３木质素中存在的３种基本结构单元??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｒｅｅ?ｅｘｉｓｔｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｕｎｉｔｓ?ｉｎ?ｌｉｇｎｉｎ??注：Ｉ．对羟苯基的苯丙烷；丨丨．愈创木基的苯丙烷；ＩＩＩ．紫丁香基的苯丙烷??２木质纤维素水解酶的研究进展??木质纤维素酶主要包括纤维素酶、半纤维素酶以及木质素酶
【参考文献】：
期刊论文
[1]内切葡聚糖酶与木聚糖酶在毕赤酵母中的共分泌表达[J]. 刘高磊,胡蝶,邬敏辰,殷欣,汪俊卿. 食品与生物技术学报. 2015(03)
[2]高效纤维素降解菌的筛选及复合菌系的构建[J]. 王海滨,韩立荣,冯俊涛,张兴. 农业生物技术学报. 2015(04)
[3]高通量测序和DGGE分析土壤微生物群落的技术评价[J]. 夏围围,贾仲君. 微生物学报. 2014(12)
[4]基于分子技术的土壤微生物多样性研究进展[J]. 谭益民,何苑皞,郭文平. 中南林业科技大学学报. 2014(10)
[5]玉米秸秆低温降解复合菌系的筛选[J]. 萨如拉,高聚林,于晓芳,胡树平. 中国农业科学. 2013(19)
[6]木质素的结构研究与应用[J]. 路瑶,魏贤勇,宗志敏,陆永超,赵炜,曹景沛. 化学进展. 2013(05)
[7]2,4-滴丁酯抗性细菌球形赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus sphaericus）的分离鉴定及生长特性研究[J]. 滕春红,刘永双,陶波,李相全,于海涛,邱丽娟. 作物杂志. 2013(02)
[8]木霉菌和白腐菌对水稻秸秆降解的影响[J]. 高晓梅,刘晓辉,桓明辉,李杨,池景良. 山东农业科学. 2012(11)
[9]可再生生物质资源——木质素的研究[J]. 李忠正. 南京林业大学学报(自然科学版). 2012(01)
[10]高通量测序技术及其应用[J]. 王兴春,杨致荣,王敏,李玮,李生才. 中国生物工程杂志. 2012(01)
博士论文
[1]秸秆资源评价与利用研究[D]. 毕于运.中国农业科学院 2010
硕士论文
[1]农作物秸秆资源量估算、分布与利用潜力研究[D]. 车莉.大连理工大学 2014
[2]秸秆还田土壤中细菌群落结构多样性分析及纤维素降解细菌的分离[D]. 陶少强.安徽农业大学 2012
[3]ARISA和T-RFLP技术分析葡萄酒相关酵母菌多样性[D]. 孙悦.西北农林科技大学 2011
[4]秸秆降解菌的选育及复配研究[D]. 杨小丽.郑州大学 2009
[5]高效木质纤维素分解菌复合系的发酵特性[D]. 刘震东.东北农业大学 2009
[6]低温降解纤维素菌的筛选[D]. 张丹.东北农业大学 2007
本文编号：3529879
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