堆肥生境中木質(zhì)纖維素降解微生物和酶系的初步研究.pdf

1、木質(zhì)纖維素是陸地光合作用的產(chǎn)物，是生物圈中豐富的可再生資源。木質(zhì)纖維素的資源化利用在一定程度上能夠緩解能源危機(jī)，但是該過程存在著瓶頸-纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵多糖效率低。要解決這一問題，首要的策略是篩選高效的木質(zhì)纖維素降解酶系。天然生境中木質(zhì)纖維素降解酶系豐富多樣的特點(diǎn)使之成為酶系篩選的主要目標(biāo)。不依賴于培養(yǎng)的方法能夠比較全面的研究天然生境中木質(zhì)纖維素降解微生物和酶系，為工業(yè)用酶的篩選奠定了基礎(chǔ)。
　　 本文首先建立了快速展示木

2、質(zhì)纖維素降解酶系各組分的活性電泳方法；后以秸稈堆肥為主要研究對(duì)象，用不依賴于培養(yǎng)的生物化學(xué)、分子生物學(xué)方法分析整個(gè)過程、不同時(shí)間秸稈的降解情況、酶系的活力、組成和微生物多樣性。
　　 以小麥秸稈為底物連續(xù)降解32天，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該過程中纖維素、半纖維素的含量逐漸降低，纖維素降解率為67.5％，半纖維素降解率為43.3％；薄壁組織基本上完全降解，降解程度較大。
　　 小麥秸稈堆肥樣品降解32天過程中木質(zhì)纖維素降解相關(guān)酶活力和多

3、樣性呈現(xiàn)有規(guī)律的動(dòng)態(tài)變化。木聚糖酶、纖維素內(nèi)切酶和外切酶在降解中期均達(dá)到最大值。發(fā)酵中期纖維素內(nèi)切酶、木聚糖酶組分多樣性最高，活性條帶數(shù)量分別可達(dá)7條和10條。
　　 直接提取小麥秸稈、玉米秸稈堆肥樣品的總DNA，純化并進(jìn)行PCR-RFLP檢測(cè)，結(jié)果顯示小麥秸稈降解樣品100個(gè)轉(zhuǎn)化子中有59％是未培養(yǎng)細(xì)菌，其余20％、6％、5％分別屬于變形菌門、擬桿菌門和厚壁菌門，已知的細(xì)菌有17種；玉米秸稈100個(gè)轉(zhuǎn)化子中有57％的細(xì)菌屬于未

4、培養(yǎng)，其余的35％和18％的細(xì)菌分別屬于變形菌門和厚壁菌門，已知的細(xì)菌有15種。兩個(gè)樣品中都有與木質(zhì)纖維素降解相關(guān)的細(xì)菌，如芽孢桿菌屬、纖維弧菌屬、假單胞菌屬、梭菌屬等，但是種類和數(shù)量較少。
　　 秸稈堆肥過程中木質(zhì)纖維素降解相關(guān)酶系多樣性豐富，并且存在主要的酶組分，秸稈底物的降解效率高；這都證明天然生境中有高效的木質(zhì)纖維素降解微生物。但是對(duì)細(xì)菌多樣性的分析發(fā)現(xiàn)主要的纖維素降解者較少，這是由于研究方法以及微生物的未培養(yǎng)特性造成的