纤维素降解菌Arthrobacter oryzae HW-17的纤维素降解特性及纤维素酶学性质

采用单一碳源选择性培养基和纤维素平板水解圈法筛选到一株具有较强纤维素分解能力的菌株Arthrobacter oryzae HW-17.此外,高通量测序发现,不同驯化条件下微生物群落结构有明显差异,低温条件下优势属为类芽孢杆菌属(Paenibacillus)和伯克氏菌属(Burkholderia).本文同时对菌株Arthrobacter oryzae HW-17的微生物特性和纤维素降解特性进行了初步研究,结果发现,KNO_3、30或35℃、pH=7分别为菌株产纤维素酶的最佳氮源、温度和pH.菌株HW-17的最高纤维素酶活为18.55 U·m L~(-1),且对磨碎加工处理的纤维素样品和含鸡粪的纤维素混合样品有更好的降解效果.此外,菌株HW-17产生的纤维素酶在中温(≤50℃)和偏酸性(pH=5~7)条件下能保持较高的酶活.Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)等金属离子能够抑制该酶的活性.     

香蕉秸秆堆肥对四种农药残留降解影响

通过单因子梯度试验研究了香蕉秸秆堆肥过程关键因子—C/N、温度、含水率、pH对香蕉栽培生产过程中经常施用的4种农药——百菌清、三唑酮、氯氰菊酯和溴氰菊酯残留降解的影响.结果显示,香蕉秸秆堆肥对4种农药具有明显的降解作用,在通风方式为机械翻堆条件下,百菌清的最佳降解条件为:C/N=35∶1,温度为40℃,含水率为60%,pH =9.7;三唑酮的最佳降解条件为:C/N=35∶1,温度为40℃,含水率为70%,pH=9.45;氯氰菊酯的最佳降解条件为:C/N=25∶1,温度为40℃,含水率为70%,pH=9.7;溴氰菊酯的最佳降解条件:C/N=35∶1,温度为50℃,含水率为70%,pH=9.7.根据上述单因素控制试验,利用非线性动力学模型分析可得百菌清、三唑酮、氯氰菊酯和溴氰菊酯的最小降解半衰期分别为28.8min、 4.32h、16.8h和 12h.     

高温纤维素降解菌群筛选及产酶特性

从园林废弃物鸡粪混合堆肥的高温期堆肥样品中,筛选出6株具有高效纤维素降解性的高温菌.通过16S rRNA基因序列比对和构建系统发育树分析,初步鉴定这6种菌株为高温紫链霉菌(Streptomyces thermoviolaceus)、嗜热淀粉酶链霉菌(S.thermodiastaticus)、嗜热一氧化碳链霉菌(S.thermocarboxydus)、黄白链霉菌(S.albidoflavus)、热普通链霉菌(S.thermovulgaris)和波茨坦短芽孢杆菌(Brevibacillus borstelensis).目前为止,国内外对纤维素降菌群的研究较少,本研究将6种菌株1∶1等体积混合制成混合菌群M-1,利用DNS法比较混合菌群M-1和单一菌株的产羧甲基纤维素酶(CMCase)能力.结果表明,混合菌群M-1比单一菌株产CMCase能力强.对混合菌群M-1产CMCase活力特性进行研究,确定混合菌群M-1的最佳产酶条件.结果表明,混合菌群M-1以体积分数1%接种量接种于初始p H为4的以麸皮+淀粉混合物为碳源,玉米粉为有机氮源,KNO_3为无机氮源的培养基中,45℃条件下培养,能够有最大的酶活,达135.9 U·m L~(-1).条件优化后,产酶能力提高1.8倍.     

降解菌CDS-1产呋喃丹水解酶的条件及酶学特征

Sphingomonas sp.CDS-1是一株呋喃丹高效降解菌.为了给利用该菌产生的酶去除环境中的呋喃丹残留提供一些理论依据,对CDS-1产生的呋喃丹水解酶粗酶进行了研究.结果表明,在LB培养基中,CDS-1产生呋喃丹水解酶的最适条件为pH6～8、30℃、培养30h;该酶在20～30℃、pH>6.0的条件下比较稳定;在pH6.5和30℃时显示最大的呋喃丹水解酶活性;大多数金属离子浓度在0.2mmol/L时对其酶活有促进作用;酶定域实验结果显示该酶为胞内酶.     

高效畜禽废水降解菌的选育及菌群的构建

从畜禽废水中分离到7株高效降解菌Y1、Y2、F1、G1、G2、J1、J2,经初步鉴定Y1、Y2为芽孢杆菌,F1为放线菌,G1、G2为光合细菌,J1、J2为酵母菌。初步研究了各菌株的特性,并选择COD与NH3—N去除率高菌株进行菌群构建。结果表明该构建方法操作简便,切实可行。反应25d后,在所有构建的菌群中,Y2G2F1的降解能力最好,猪场废水COD去除率可达89.8%,NH3-N去除率达83.6%。     

两种N源对石油烃降解菌群降解柴油能力的影响

分别以酵母膏作为有机N源,(NH4)2SO4作为无机N源,在含N量相同(70 mmol/L)的条件下,按接种量2%,柴油1%,25℃,150 r/min摇床恒温培养,对海洋石油烃降解菌群进行了为期30 d 的液体摇瓶降解实验,通过GC-MS测定和分析,对柴油中正烷烃的降解情况进行了对比研究.结果表明,对柴油含量为1%的培养液,应用这两种不同N源,降解菌群对正烷烃的最终降解效果相同,均能完全降解,但有机N源只需3 d 时间就能完全降解正烷烃,比无机N源的降解时间短10倍多.因此,酵母膏对柴油的微生物降解具有极大的促进作用.     

堆肥中高效降解纤维素林丹复合菌系的构建及功能

以4种高温期的堆肥样品为材料,经2种筛选方法、多代淘汰及其不同系之间优化组合,最后筛选驯化出一组能有效降解纤维素和林丹的复合微生物菌系.该复合系对滤纸、脱脂棉、稻秸粉和锯末等不同纤维素材料均有较强分解能力,相比之下对天然纤维素含量高的碳源(如滤纸、脱脂棉)分解活性更高.两者的CMC糖化活性在第5d都达到40U以上,分解率达到95%以上.该复合菌系能在较大的pH范围内保持高的纤维素林丹分解活性,在pH为7.0、8.0、9.0条件下林丹降解率均较高,达到45%以上,而纤维素分解率也都在90%以上.而且在pH6～9之间的培养条件下,林丹降解与滤纸分解之间有很好的一致性.     

蜡状芽胞杆菌对芘的降解特性及降解酶研究

考察蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus)对水体中芘的降解特性,分析其代谢产物和降解酶的活性.结果表明,1 mg·L-1Mn2+、0.1 mg·L-1Fe3+和10 mg·L-1葡萄糖混合物对芘的降解有明显促进作用;1 g·L-1菌体在120 h内对2.5μmol·L-1芘的降解率达到61.4%.利用LC-MS/MS分析芘代谢产物,检测到1-萘酚、2-萘酚、9-羟基菲和1-羟基芘4种单羟基多环芳烃,表明芘在单加氧酶作用下开环降解,且B.cereus能有效分解利用4种代谢产物,其最高利用率分别为100%、90.3%、98.3%和52.7%.酶活力分析实验结果表明,B.cereus具有的水杨酸羟化酶,邻苯二酚1,2-双加氧酶和邻苯二酚2,3-双加氧酶在芘的降解中起关键作用,其酶活力经芘诱导后均有明显提高.结合产物分析及酶活测定,推断B.cereus对芘的降解途径以及降解过程是由单加氧酶和双加氧酶联合起作用.     

Rhodococcus sp.BX2菌对乙腈的降解特性及降解途径研究

对Rhodococcus sp.BX2菌降解乙腈的特性及其降解途径进行了研究.结果显示,在底物浓度为800mg·L-1,接种量为1.0%,培养温度为35℃,环境pH为7.5的条件下,16h时Rhodococcus sp.BX2菌对乙腈的降解率为95.98%;添加葡萄糖可在培养初期加快Rhodococcus sp.BX2菌的生长和对乙腈的降解,蔗糖、乙酰胺和尿素对其影响不大.将BX2菌接种到含有高乙腈浓度(25000mg·L-1)的合成废水中,培养180h后,乙腈降解率可达88.59%.在催化反应60min后,Rhodococcus sp.BX2腈水合酶与腈水解酶的总酶活可达到422.81U·mL-1,对其相关基因序列的分析结果表明,Rhodococcus sp.BX2中同时存在腈水解酶基因和腈水合酶基因,因此,确定乙腈的降解主要由腈水合酶途径完成,可能同时存在腈水解酶的降解途径.     

简青霉(Penicillium simplicissimum)对木质纤维素的降解及相关酶活性特征

简青霉[Penicillium simplicissimum(Oudem.)Thom BGA]能分泌木质纤维素降解酶,其中半纤维素酶、纤维素酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化酶和漆酶的最大酶活分别为146.82 Iu·g-1、2.78 U·g-1、47.97 U·g-1、34.56 U·g-1和17.94 U·g-1.实验结果和SPSS统计分析表明,简青霉产木质纤维素酶的能力与木质纤维素的结构有很大的关系,其对木质纤维素的降解可能是几种木质纤维素酶之间协同作用的结果.在30 d的固态发酵中,半纤维素含量与发酵天数呈显著负相关(r=-0.946,P<0.01),纤维素与木质素的降解趋势呈显著负相关(r=-0.818,P<0.05).木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶在降解木质素的同时对半纤维素和纤维素进行协同降解,是非选择性的木质素降解酶.木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶与纤维素酶之间呈显著相关(相关性依次为r=0.922,P<0.01;r=0.807,P<0.05).研究还发现生物吸附在简青霉对液态碱木质素的去除中起到了非常重要的作用.     

高效稳定纤维素分解混合菌群的筛选及分解特性研究

以高纤维素素含量的土壤为筛选源,利用定向筛选技术,经过多代淘汰,最终筛选出一组木质纤维素分解混合菌群P-C。混合菌群的生长曲线没有明显的分界线,在培养4至5天时,出现了短暂的平稳期,在培养第7天时出现峰值,此时混合菌群的纤维素酶活最高。以天然纤维素为产酶碳源时,混合菌群纤维素酶活明显高于以人工纤维素为产酶碳源时的酶活,以秸秆为碳源时的纤维素酶活是以滤纸为碳源时的1.5倍。混合菌群纤维素酶的最适pH是6,最适酶促反应温度是45℃,但在35℃-40℃时也具有较高酶活。pH=6,糖化48 h时,发酵液糖浓度最高。     

高效纤维质降解菌处理木薯酒精废液及其厌氧发酵动力学分析

为提高木薯酒精废液中固形物的降解效率,优化木薯酒精废液的厌氧发酵特性,采用高效纤维质降解菌群作为CSTR（continuous stirred tank reactor,连续搅拌反应器）接种污泥,通过逐级提高进料负荷,研究不同容积负荷下的厌氧消化性能及相应的酶活性变化,建立了厌氧发酵过程动力学模型.结果表明,在高温（55℃）条件下经长时间稳定运行,容积负荷为14 kg/（m3·d）（以COD_Cr计）时,反应器出水ρ（TCOD）（TCOD为总化学需氧量,以COD_Cr计）和ρ（SCOD）（SCOD为溶解性化学需氧量,以COD_Cr计）分别为15 367.6、10 982.8 mg/L,TCOD去除率达到70%~75%;φ（CH₄）在48%左右,沼气产率为0.22 L/g（以每g TCOD计）;此外,木聚糖酶活性、纤维素酶活性在该条件下达到最大值,分别为42.1、30.2 U.脱氢酶活性在容积负荷为12 kg/（m3·d）时达到最大值80.1 TFμg/（h·mL）.动力学模型研究表明,最大原料产气率（y_m）为0.335 L/g（以每g TCOD计）,一级反应常数（k）为0.743 d-1,产气率为0.3 L/g,通过该模型可以得到最佳HRT（hydraulic retention time,水力停留时间）为11.5 d,最佳容积负荷为4.6 kg/（m3·d）.研究显示,在高温高容积负荷条件下,CSTR能够稳定的处理木薯酒精废液,并且能够获得较高的纤维素和半纤维素酶活性.      

一组高效稳定纤维素分解菌复合系MC1的筛选及功能

从4种堆肥样品中分别筛选出纤维素分解能力较强的4组混合菌,再以酸碱反应互补的原则重新优化组合并驯化成1组纤维素分解能力非常强而稳定的纤维素分解菌复合系MC1.100mL培养物在50℃静止培养72h,分别可分解0.48g滤纸、0.49g脱脂棉、0.19g麦秆和0.08g锯末.分解滤纸时,第24h CMC糖化力最高,为122.3U·mL^-在初始pH4～10的不同培养基上接种,均能把pH调到中性,最后稳定在8.0～8.5之间.在连续投放滤纸情况下纤维素分解能力稳定保持20d以上,其发酵液的pH在有滤纸时稳定在6.0～6.5之间,没有滤纸时稳定在8.0～8.5之间.     

南方红壤区不同经济林地土壤理化特征和酶活性的对比研究

基于中国南方红壤区马尾松、桉树、蜜柚三种不同经济林地,测试土壤有机碳、活性有机碳、全氮、碱性氮、全磷、速效磷、C/N比值、土壤酶活性等参数,综合分析不同经济林地土壤理化指标和酶活性的特征差异。结果表明,马尾松林地的有机碳、活性有机碳含量和C/N比值明显高于桉树和蜜柚林地,而全氮、碱性氮、全磷和速效磷等含量在三个林地之间的差异则没有规律。这说明马尾松林地土壤有持续的新有机质补充,而桉树和蜜柚林地土壤有机质存量在逐渐消耗,滞留在土壤中的复合肥又显著改变了林地土壤的氮磷含量比例;桉树和蜜柚林地土壤酶活性明显低于基本处于无常规人工管理的马尾松林地,说明高强度的人工土地开发已显著影响了桉树和蜜柚林地的土壤肥力及土壤微生物总活性。     

不同水平外源碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征

外源碳会改变土壤有机质的转化以及土壤微生物的活性,不同水平的易利用有机碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征尚不明确.为阐释外源碳周转过程中的微生物响应特征,选取葡萄糖为典型易利用外源碳,采用13C稳定同位素标记技术,在室内模拟培养实验,基于土壤微生物生物量碳(MBC)设置不同水平葡萄糖碳(0×MBC、0. 5×MBC、1×MBC、3×MBC和5×MBC共5个MBC倍数梯度水平),明确其转化与分配规律;并利用96微孔酶标板荧光分析法,测定参与土壤碳转化过程关键酶纤维二糖水解酶(CBH)和β-葡萄糖苷酶(β-Glu)活性.结果表明,培养2 d时,葡萄糖碳(13C)占可溶性有机碳(13C-DOC)和土壤有机碳(13C-SOC)的比例与其添加量成显著正相关;向13C-MBC的分配在3×MBC处理时达到最大值(18. 96 mg·kg-1),随后降低;13C分配率主要与MBC、Olsen-P和DOC存在显著正相关关系. 60 d时,土壤13C-DOC、13C-MBC和13C-SOC显著下降,分别小于或等于0. 02、2和10 mg·kg-1;与CK相比,添加葡萄糖后CBH酶活性显著提高,其中3×MBC处理提高了22. 6倍,显著高于其它处理(P 0. 05);高量葡萄糖(3×MBC和5×MBC)添加促进了β-Glu酶活性,但促进效果随葡萄糖添加量的增加而减少; NH+4-N、p H、β-Glu和CBH成为13C分配率的主要影响因子.综上,外源碳向土壤有机碳的转化随添加量的增加而增加,改变了土壤酶活性,但微生物对外源碳的利用可能存在一个饱和阈值,饱和阈值之内,有机质的转化速率与添加量成正比;超出饱和阈值,有机质的转化速率反而变慢.因此,适量地添加外源碳有利于提高稻田土壤有机碳,优化作物生长环境质量.     

基于CSTR反应器鸡粪秸秆共消化产甲烷特性及菌群变化研究

基于实际工程通过控制有机负荷对不同配比鸡粪和玉米秸秆(VS比分别为1∶0、5∶2、1∶1)进行联合厌氧消化,分析了不同VS比变化对水解酶活性及微生物动态群落变化的影响,并确定了鸡粪秸秆联合厌氧消化的最优配比.结果 表明,当VS比为1∶1时,碳氮比(C/N)为17,此时甲烷日产量峰值为31.46L,累计产甲烷量为940....     

有机无机配施下西北旱区麦田土壤N2O的排放特征及微生物特性

有机无机配施可为作物提供长效持续的营养物质来源,研究旱地农田有机无机配施带来的环境效应和土壤酶活性及微生物特性,对减少化肥面源污染,改善生态环境有重要意义.本试验以3个梯度氮水平(NO、N1、N2):0、150、300 kg·hm-2为主处理,单施化肥和有机无机配施(+M)为副处理,有机肥施用量为30 t·hm-2;测定了小麦生长季的温室气体N2O排放通量和土壤酶活性,硝态氮及铵态氮含量和土壤物理性质.结果表明,土壤N2O排放通量最高的为N2+M处理,排放通量达到0.190 4 mg·(m2·h)-1,N2+M处理较NO累计排放量提高了 255％;N2和N2+M处理N2O的排放通量和增温潜势高于N1和N1+M处理,而产量低于N1和N1+M处理;微生物量碳氮以N2+M处理分蘖期最多,分别为346.31 mg·kg-1和33.36 mg·kg-1;N2+M处理的土壤酶活性较高,其次是N2处理,NO和NO+M处理土壤酶活性较低;通径分析表明,铵态氮(NH4+-N)、土壤磷酸酶(AKP)和微生物量氮(MBN)对N2O排放通量的直接影响较大,其他间接影响较小可不予以考虑.研究旱地麦田有机无机配施的环境效益,与多方面因素相关,合理地配施有机肥可以平衡产量与土壤环境的综合效益.     

植物根系对镉毒害的防御及其代谢

本文采用植物根系生物量、根系内活性氧清除酶活性变化和植物表观中毒症状作指标 ,研究了 Cd毒害对草坪植物的毒性作用、根系应激反应。结果表明 ,当土壤溶液中 Cd浓度达 1.5× 10 - 3mol· dm- 3时 ,植物体内活性氧代谢、生长状况将出现异常 ,甚至出现明显的表观中毒症状。 Cd对植物体内清除酶活性的毒性强度为 CAT>SOD>POD。匍匐翦股颖 (Agrostis stolonifera)根系对 Cd毒害的抵抗作用强于多年生黑麦草 (L olium perernne)。