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纖維素降解菌的篩選、鑒定及其秸稈降解效果

2024-11-07 00:00:00司海麗紀(jì)立東李曉慧朱英郭永婷秦麗莉李磊劉菊蓮尚紅鶯
江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024年18期

摘要:為加速畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈的快速腐熟,篩選高效纖維素降解菌,為研制適宜寧夏本土堆肥發(fā)酵的有機(jī)物料腐熟劑奠定基礎(chǔ)。試驗(yàn)從寧夏不同區(qū)域牛羊糞堆肥、溝渠、林土采集樣品,通過(guò)對(duì)樣品中纖維素降解菌的富集、分離、純化,經(jīng)剛果紅染色、纖維素酶活性測(cè)定、濾紙條降解及水稻秸稈降解試驗(yàn),篩選出本土纖維素降解菌并鑒定。結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)分離篩選得到3株效果最好的菌株,分別命名為X-32、HX-5、G3,纖維素酶活性分別為111.46、74.12和66.23 U/mL。其中,菌株X-32能使濾紙條在60 h內(nèi)完全降解,通過(guò)水稻秸稈降解試驗(yàn)表明發(fā)酵21 d時(shí),各個(gè)菌株對(duì)水稻的降解率均顯著高于CK,其中,X-32、HX-5、G3菌株對(duì)水稻降解率分別為48.26%、43.01%、23.33%。對(duì)2株優(yōu)勢(shì)降解菌株X-32、HX-5進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定,確定X-32菌株為Paenibacillus polymyxa(多黏類(lèi)芽孢桿菌),HX-5菌株為Bacillus velezensis(貝萊斯芽孢桿菌),可用于適宜寧夏本土有機(jī)物料腐熟劑開(kāi)發(fā)。

關(guān)鍵詞:纖維素降解菌;酶活性;秸稈;堆肥

中圖分類(lèi)號(hào):S182 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1002-1302(2024)18-0277-07

收稿日期:2023-07-21

基金項(xiàng)目:寧夏自然科學(xué)基金(編號(hào):2022AAC03450);自治區(qū)農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)(編號(hào):NKYJ-22-02);寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)保護(hù)科技創(chuàng)新示范項(xiàng)目(編號(hào):NGSB-2021-11-07)。

作者簡(jiǎn)介:司海麗(1988—),女,寧夏銀川人,碩士,農(nóng)藝師,主要從事農(nóng)業(yè)微生物篩選與應(yīng)用方面的研究。E-mail:sihaili_0427@163.com。

通信作者:紀(jì)立東,博士,副研究員,主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物利用與新型肥料研發(fā)方面的研究。E-mail:jili521010@163.com。

近年來(lái),寧夏回族自治區(qū)畜禽養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展,寧夏已成為我國(guó)重要的優(yōu)勢(shì)畜牧業(yè)生產(chǎn)基地。2020年,寧夏畜禽存欄總量達(dá)2 044.4萬(wàn)頭(萬(wàn)只、萬(wàn)羽),折合豬當(dāng)量1 158.0萬(wàn)頭(測(cè)算依據(jù)《畜禽糞污土地承載力測(cè)算技術(shù)指南》[1),與“十二五末”相比,增加了325.3萬(wàn)頭??焖僭黾拥男笄蒺B(yǎng)殖給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重污染,寧夏畜禽養(yǎng)殖污染物產(chǎn)生量和排放量分別占農(nóng)業(yè)源污染的99.1%和88.3%[2-3?!笆奈濉逼陂g,寧夏畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)能進(jìn)一步提升,預(yù)計(jì)在“十四五”末,寧夏奶牛養(yǎng)殖量要達(dá)到110萬(wàn)頭。因此,畜禽糞便產(chǎn)生量將持續(xù)增加,勢(shì)必對(duì)生態(tài)環(huán)境安全構(gòu)成極大威脅。

高溫好氧堆肥是畜禽糞便肥料化利用的重要方式。堆肥是在一定條件下,通過(guò)微生物的發(fā)酵作用,將有機(jī)固體廢棄物轉(zhuǎn)變成有機(jī)肥料的生物化學(xué)處理過(guò)程[4。堆肥過(guò)程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化主要是由不穩(wěn)定的有機(jī)物質(zhì)向穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物質(zhì)或有機(jī)物質(zhì)-腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的過(guò)程。但纖維素作為糞便的主要成分,在畜禽糞便中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、含量豐富、微生物降解效果受限,嚴(yán)重阻礙堆肥化進(jìn)程[5,因此如何加速纖維素的降解是提高堆肥效率的關(guān)鍵。微生物作為堆肥過(guò)程的工作主體,其代謝活動(dòng)直接影響物質(zhì)轉(zhuǎn)化速率,而且微生物對(duì)木質(zhì)纖維素的降解效果也是堆肥充分腐熟的關(guān)鍵[6-7,因此,篩選適宜的纖維素降解菌用于堆肥快速高效發(fā)酵十分必要。纖維素降解菌在自然環(huán)境中分布廣泛,主要有真菌、細(xì)菌和假單胞菌、鏈霉菌等放線菌8。真菌具有很強(qiáng)的產(chǎn)纖維素酶的能力9,而細(xì)菌對(duì)環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng),生長(zhǎng)較快,能夠產(chǎn)生特異性更高的多酶復(fù)合物10。Liu等從堆肥中篩選到1株纖維素分解真菌Aspergillus fumigatus Z5,最適分解溫度為50 ℃,能夠分泌完整的纖維素酶系,對(duì)玉米秸稈的降解效果比較明顯[11。江高飛等研究了在55~65 ℃和75 ℃條件下依舊能夠在高溫好氧堆肥中保持高度熱穩(wěn)定性并降解纖維素的短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus) B-7和Geobacillus stearo-thermophilusB-11[12;吳翔等從稻草堆肥高溫期中分離到1株可在45 ℃下高效降解纖維素的放線菌(Streptomyces sp.)CN9[13。張必周等篩選出能夠在低溫條件下高效降解纖維素的復(fù)配菌,在15 ℃模擬環(huán)境培養(yǎng)下濾紙酶活性(FPA)為32.96 U/mL[14,因此,開(kāi)展高效纖維素降解菌篩選及應(yīng)用潛力巨大。

高效纖維素降解菌的篩選已成為有機(jī)固體廢棄物高效腐解的新途徑之一[15。但由于寧夏畜禽養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)及飼料供給的差異,畜禽糞便纖維含量及糞便的理化性狀和寧夏區(qū)外會(huì)有很大區(qū)別,而常用的有機(jī)物料腐熟劑多是從寧夏區(qū)外采購(gòu)而來(lái),這些菌劑是否適應(yīng)寧夏的氣候特點(diǎn),能否在堆肥發(fā)酵中發(fā)揮作用就不得而知。因此,針對(duì)寧夏特殊的生態(tài)環(huán)境,從寧夏本地篩選出適宜本土的高效纖維素降解菌,為開(kāi)發(fā)有機(jī)物料腐熟菌劑十分必要。本研究以寧夏不同區(qū)域牛羊糞堆肥、溝渠、林土為分離纖維素降解菌的樣品,通過(guò)對(duì)樣品中纖維素降解菌的富集、分離、純化,經(jīng)剛果紅染色、纖維素酶活性測(cè)定、濾紙條崩解及水稻秸稈降解試驗(yàn),篩選出適宜本土生長(zhǎng)的纖維素降解菌并鑒定,以期為開(kāi)發(fā)本土高效纖維素降解菌劑的優(yōu)質(zhì)菌源提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2022年3月至12月在寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所微生物實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展。

土壤樣品:采集寧夏銀川市掌政鎮(zhèn)日光溫室菜園土壤,平羅、永寧、吳忠等地區(qū)玉米地土壤、溝渠、樹(shù)林、農(nóng)田等富含纖維素較高的土壤樣品各約1 kg,用自封袋裝好并做好標(biāo)記后放置4 ℃冰箱備用,樣品采集完7 d之內(nèi)完成纖維素降解菌的分離。

堆肥樣品:采集平羅縣寶豐鎮(zhèn)牛糞堆肥發(fā)酵高溫期堆肥樣品及吳忠市利原村牛羊糞便堆肥發(fā)酵高溫期堆肥樣品各約1 kg,用自封袋裝好并做好標(biāo)記后放置4 ℃冰箱備用,樣品采集完7 d之內(nèi)完成纖維素降解菌的富集。

腐爛秸稈樣品:采集平羅縣寶豐鎮(zhèn),并置4 ℃冰箱備用,樣品采集完7 d之內(nèi)完成纖維素降解菌的富集。

完好秸稈樣品:水稻秸稈采自寧夏銀川市永寧縣望洪基地。將水稻表面的灰塵清洗干凈,晾干,剪成2 cm的小段,121 ℃滅菌30 min備用。

1.2 培養(yǎng)基與試劑

(1)富集培養(yǎng)基:KH2PO4 0.34 g、K2HPO41.20 g、MgSO4·7H2O 0.25 g、NH4NO3 0.60 g、CMC-Na10.00 g、CaCl2·2H2O 0.07 g、MnSO4·H2O 0.025 mg。

(2)CMC-Na篩選培養(yǎng)基:CMC-Na 10 g、酵母膏1 g、瓊脂20 g、蒸餾水1 000 mL,pH值為7.0~7.5。

(3)CMC-Na鑒別培養(yǎng)基:CMC-Na 5.5 g、NH4NO3 0.6 g、MgSO4·7H2O 0.2 g、KH2PO40.34 g、酵母提取物0.5 g、NaCl 0.5 g、瓊脂20.0 g、蒸餾水1 000 mL,pH值7.2~7.4。

(4)濾紙條崩解培養(yǎng)基:(NH42SO4 1.0 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、KaHPO4 1.0 g、酵母膏0.1 g、濾紙條(1 cm×6 cm)3條/三角瓶(500 mL)、蒸餾水1 000 mL,pH值為7.0~7.2。

(5)產(chǎn)酶培養(yǎng)基:(NH4)SO4 2.0 g、KH2PO43.0 g、CaCl2 0.5 g、MgSO4 0.5 g、CoCl2 3.0 mg、FeSO4·7H2O 7.5 mg、ZnSO4·7H2O 2.0 mg、MnSO4Wm9N+Z+1kQ0L2tGPuQPYNBr+ivn7JwmeC11kMLcbLfY=·H2O2.5 mg、蒸餾水1 000 mL,pH值自然。

以上培養(yǎng)基均在121 ℃滅菌20 min后使用。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 菌株的富集培養(yǎng)

將取回來(lái)的土壤、堆肥、腐爛秸稈等樣品混勻后分別稱(chēng)取100 g于1 000 mL磷酸緩沖液中,每個(gè)樣品中滴加吐溫-80 4滴,采用玻璃棒充分?jǐn)噭蚝笕サ粢后w中明顯的雜質(zhì),通過(guò)2 000 r/min離心5 min后保留上清液,上清液再通過(guò)8 000 r/min離心10 min后保留離心管底部菌體,將菌體用無(wú)菌磷酸緩沖液洗下后放置4 ℃冰箱保存?zhèn)溆?。分別量取備用菌液10 mL于250 mL富集培養(yǎng)基中,30 ℃ 180 r/min振蕩恒溫培養(yǎng)7~10 d。

1.3.2 纖維素降解菌初篩

將富集菌液采用無(wú)菌水稀釋至10-3、10-4倍,各吸取0.1 mL均勻涂布于篩選培養(yǎng)基平板上,置30 ℃倒置培養(yǎng)約7 d,觀察并記錄菌落生長(zhǎng)情況。挑取不同形態(tài)菌落,接種斜面培養(yǎng)基培養(yǎng)3 d后于4 ℃低溫保存。

1.3.3 纖維素降解菌復(fù)篩

將初篩分離菌株活化后,點(diǎn)種法接種于鑒別培養(yǎng)基上,每株菌進(jìn)行2個(gè)重復(fù),在30 ℃培養(yǎng)箱倒置培養(yǎng)2~3 d,采用0.1%剛果紅染色15 min后,再用1 mol/L NaCI溶液進(jìn)行脫色,通過(guò)透明圈Dc值的大小(Dc-水解圈直徑(D,cm)/菌落直徑(d,cm),初步判斷菌株的纖維素降解能力。初選得到的菌株標(biāo)記保存,用于后期試驗(yàn)。

1.3.4 濾紙條崩解試驗(yàn)

將酶活性試驗(yàn)確定的優(yōu)勢(shì)菌株分別接種在牛肉蛋白陳培養(yǎng)基,培養(yǎng)24 h后制備菌懸液。每種菌液分別取1 mL接種于盛有100 mL無(wú)菌濾紙條崩解培養(yǎng)基的三角瓶中,并放入3條1 cm×6 cm的無(wú)菌waterman #1濾紙條。28 ℃、100 r/min培養(yǎng),定期觀察濾紙條崩解情況。每個(gè)菌株3次重復(fù)。根據(jù)濾紙條崩解程度初步判斷菌株降解纖維素能力?!?”表示濾紙邊緣己膨脹、“++”表示濾紙整體膨脹并己下彎、“+++”表示濾紙呈不定塊狀、“++++”表示濾紙呈糊狀。

1.3.5 纖維素酶活性測(cè)定

粗纖維素酶液的制備:以2%接種量接入濾紙條崩解能力較強(qiáng)菌株的菌懸液于產(chǎn)酶培養(yǎng)基中,28 ℃、180 r/min培養(yǎng)7 d后,4 000 r/min離心10 min,上清液作為粗酶液。每個(gè)菌株3次重復(fù)。

纖維素酶活性單位定義:在50 ℃條件下,1 mL酶液于60 min內(nèi)水解相應(yīng)的底物,產(chǎn)出相當(dāng)于1 mg葡萄糖的還原糖量,定義為1個(gè)酶活性單位,表示為U/mL。

CMC酶活性=Bn×測(cè)定前酶液定容體積(mL)/[0.5 mL×?xí)r間(h)],式中:B表示從標(biāo)準(zhǔn)曲線中查得的凈葡萄糖量(mg);n表示酶液稀釋倍數(shù);0.5表示測(cè)定時(shí)吸取稀釋酶液量(mL)。

1.3.6 水稻秸稈降解試驗(yàn)

將濾紙條崩解試驗(yàn)確定的優(yōu)勢(shì)菌株懸液分別吸取1 mL接種至水稻秸稈為唯一碳源的培養(yǎng)基中,28 ℃、60 r/min培養(yǎng)7 d后,采用無(wú)菌水將不同處理中的秸稈殘?jiān)壳逑闯鰜?lái),然后65 ℃烘干至恒重并稱(chēng)重。

計(jì)算秸稈相對(duì)降解率(RDE):RDE=(W0-W)/W0×100%;

其中,W0為對(duì)照秸稈殘?jiān)芍?,W為目標(biāo)菌降解的秸稈殘?jiān)芍?。相?duì)降解率高表示目標(biāo)菌株降解水稻秸稈的效果好,每株菌3次重復(fù)。

1.3.7 優(yōu)勢(shì)菌株鑒定

提取優(yōu)勢(shì)菌株DNA,通過(guò)PCR擴(kuò)增得到測(cè)序結(jié)果,將16S rDNA 基因序列于NCBI網(wǎng)站進(jìn)行BLAST比對(duì),并找出其同源序列,進(jìn)行相似性分析。選相性>99.5%的序列在MEGA 11軟件基于Neighbor-Joining法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 纖維素降解菌的初篩及菌落形態(tài)

通過(guò)樣品富集及平板篩選法,由表1、表2可知,篩選出不同形態(tài)及不同顏色的纖維素降解細(xì)菌共計(jì)132株,再經(jīng)過(guò)多次剛果紅染色篩選確定9株菌在CMC-Na平板上具有比較穩(wěn)定且明顯的降解圈,且D/d的值在2.5以上的菌株有5株,分別是JYX-1、HX-3、HX-5、G3、X-32(圖1)。降解圈直徑和菌落直徑比(D/d)從大到小依次為菌株HX-3、JYX-1、HX-5、G3、X-32,其中HX-3菌株染色試驗(yàn)D/d值最高,為4.93,其次是JYX-1菌株,D/d值為3.30。D/d越大說(shuō)明該菌株產(chǎn)生的纖維素酶活性越高,但不能完全表示菌株產(chǎn)纖維素酶的能力和降解纖維素的效果。

2.2 纖維素降解菌株酶活性測(cè)定

對(duì)初篩所得9株菌的纖維素酶活性的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2,所檢測(cè)的9株菌的纖維素酶活性均>CK,其中,纖維素酶活性>50 U/mL的菌株有3株,分別是HX-5、G3、X-32;其中X-32菌株的纖維素酶活性最高,達(dá)到111.46 U/mL,顯著高于其他菌株,其次為HX-5菌株和G3菌株,纖維素酶活性分別為74.12、66.23 U/mL。

2.3 濾紙條降解試驗(yàn)

將初篩選出具有降解纖維素效果的9株優(yōu)勢(shì)細(xì)菌進(jìn)行濾紙條降解試驗(yàn),由表3可知,在28 h時(shí),除CK和F3菌株處理下濾紙條呈彎曲狀,其他菌株處理下濾紙條均為不定狀,隨著時(shí)間推移至32 h時(shí),9株菌處理下的濾紙條均呈現(xiàn)不定塊狀。但在培養(yǎng)60 h時(shí),由圖3可知,X-32菌株在降解速度和效率上均高于其他菌株,濾紙條已經(jīng)完全分解為糊狀,因此,初步判斷X-32具有較強(qiáng)的纖維素分解能力。

2.4 水稻秸稈降解試驗(yàn)

通過(guò)纖維素酶活性檢測(cè)篩選出3株優(yōu)勢(shì)菌株,分別為菌株HX-5、G3、X-32,研究?jī)?yōu)勢(shì)菌株對(duì)水稻秸稈降解試驗(yàn)結(jié)果。 由圖4可知,不同菌株對(duì)水稻秸稈的降解效果有明顯差異,降解率均高于CK。在培養(yǎng)7 d時(shí),菌株HX-5和菌株X-32的降解率顯著高于CK和G3。待發(fā)酵21 d時(shí),各處理均表現(xiàn)出明顯差異,且各菌株對(duì)水稻的降解率均顯著高于CK,其中,X-32>HX-5>G3,降解率分別為48.26%、43.01%、23.33%。不同菌株對(duì)水稻秸稈降解效果見(jiàn)圖5、圖6。

2.5 優(yōu)勢(shì)菌株的鑒定

將優(yōu)勢(shì)菌株X-32和HX-5送至北京睿博興科生物技術(shù)有限公司測(cè)序,所得測(cè)序結(jié)果在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行BLAST比對(duì),并找出其同源序列,進(jìn)行相似性分析。選相似性最高的15個(gè)序列在MEGA 11軟件基于 Neighbor-Joining 法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù),由圖7可知,X-32菌株與Paenibacillus polymyxa同源性最高,判定為多黏類(lèi)芽孢桿菌。HX-5菌株與Bacillus velezensis同源性最高,判定為貝萊斯芽孢桿菌。

3 討論與結(jié)論

本研究從寧夏本地采集堆肥、土壤樣品,篩選得到2株高效降解秸稈的細(xì)菌,分別為多黏類(lèi)芽孢桿菌(Paenibacilluspolymyxa)X-32 和貝萊斯芽孢桿菌(Bacillus velezensis)HX-5,其中X-32具有較高的纖維素酶活性,對(duì)濾紙條和水稻秸稈有明顯的降解效果,HX-5雖然也具有較強(qiáng)的纖維素降解能力,總體效果不及X-32,但是HX-5易培養(yǎng),菌數(shù)較高,且和X-32不拮抗,可作為復(fù)合菌劑用于堆肥發(fā)酵。多黏類(lèi)芽孢桿菌和貝萊斯芽孢桿菌均屬于芽孢桿菌科的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌,是自然界分布極廣的一類(lèi)細(xì)菌,因其具有芽孢,能夠抵御外界有害因子,對(duì)溫度有很強(qiáng)的耐受性,并且適應(yīng)能力較強(qiáng)[16-17,因此,廣泛應(yīng)用于堆肥中,芽孢桿菌成為目前研究產(chǎn)纖維素酶微生物的一個(gè)重要方向18。

多黏類(lèi)芽孢桿菌是一類(lèi)兼具生物防治和促生長(zhǎng)作用的植物根際細(xì)菌,1993年由Ash等將其歸為類(lèi)芽孢桿菌屬之前又名多黏芽孢桿菌[19,在農(nóng)業(yè)、工業(yè)及醫(yī)藥等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,并對(duì)人和動(dòng)植物沒(méi)有致病性20-22,但其在纖維素降解或堆肥發(fā)酵上的研究很少。程愛(ài)芳等對(duì)多黏類(lèi)芽孢桿菌HD-1產(chǎn)纖維素酶活性進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)其最大酶活性為88.3 U/mL[23,本研究測(cè)定X-32纖維素酶活性達(dá)111.46 U/mL,但發(fā)酵條件均需要進(jìn)一步研究。纖維素作為自然界最廣泛的碳源,受到各國(guó)政府的高度重視,β-葡萄糖苷酶作為纖維素降解過(guò)程中的一個(gè)重要酶組分具有十分重要的研究?jī)r(jià)值,王艷等研究了1株多黏類(lèi)芽孢桿菌β-葡萄糖苷酶2個(gè)亞基bglA和bglB在大腸桿菌C41中共表達(dá)后,其酶活性比單一酶組分及混合表達(dá)的酶活性提高了4倍[24,這研究結(jié)果為多黏類(lèi)芽孢桿菌對(duì)纖維素降解及基因的共表達(dá)提供了試驗(yàn)依據(jù)。本試驗(yàn)雖然研究了X-32菌株對(duì)纖維素酶活性及秸稈的直接降解,但關(guān)于β-葡萄糖苷酶的研究還有欠缺,需在今后的試驗(yàn)中繼續(xù)研究,有望開(kāi)發(fā)一款具有生防、促生的有機(jī)物料腐熟劑。

貝萊斯芽孢桿菌2005年被首次報(bào)道,是芽孢桿菌屬的一個(gè)新種[25,能夠產(chǎn)生多種次級(jí)代謝產(chǎn)物,并且具有潛在的抑菌活性和促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用,在植物病害的生物防治方面被廣泛應(yīng)用26-27,關(guān)于貝萊斯芽孢桿菌對(duì)纖維素降解的研究鮮有報(bào)道。余梅霞等研究1株FIB-3的貝萊斯芽孢桿菌在培養(yǎng)5 d時(shí)濾紙酶活性達(dá)最高8.436 U/mL[28,但沒(méi)有更深一步研究對(duì)秸稈降解或堆肥發(fā)酵的效果。Bafana等報(bào)道B. velezensis AB具有對(duì)偶氮染料Direct Red 28(DR28)的脫色能力[29,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)其具有染料解毒活性和偶氮還原酶(60 ku)活性。陳龍等研究一株貝萊斯芽孢桿菌157 CMCase具有產(chǎn)酶量高,耐受pH值范圍廣的特點(diǎn)[30,可在洗滌劑、飼料添加劑、造紙領(lǐng)域中應(yīng)用,但該研究沒(méi)有對(duì)纖維素酶活性、濾紙及秸稈降解效果進(jìn)行研究。本研究中篩選到的貝萊斯芽孢桿菌HX-5纖維素酶活性為74.12 U/mL,對(duì)濾紙條和水稻秸稈有明顯的降解能力,在發(fā)酵21 d時(shí)對(duì)水稻秸稈的降解率達(dá)43.01%,但其代謝途徑尚不清楚,今后應(yīng)需在CMCase酶活性、次級(jí)代謝產(chǎn)物上加強(qiáng)研究,為研發(fā)功能生物有機(jī)肥提供菌源支撐。

從不同土壤樣本及糞便發(fā)酵樣中分離篩選得到3株效果最好的菌株,分別是X-32、HX-5、G3,纖維素酶活性分別為111.46、74.12、66.23 U/mL。

以篩選所得最佳菌株X-32、HX-5、G3為目標(biāo)菌株開(kāi)展濾紙條降解試驗(yàn)和水稻秸稈降解試驗(yàn),菌株X-32在培養(yǎng)60 h可將濾紙條完全崩解,待秸稈發(fā)酵21 d時(shí),各個(gè)菌株對(duì)水稻的降解率均顯著高于CK,其中,X-32、HX-5、G3菌株對(duì)水稻降解率分別為48.26%、43.01%、23.33%。

對(duì)優(yōu)勢(shì)菌株X-32、HX-5進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定,確定X-32菌株為多黏類(lèi)芽孢桿菌(Paenibacilluspolymyxa),HX-5菌株為貝萊斯芽孢桿菌(Bacillus velezensis),具有堆肥發(fā)酵有機(jī)物料腐熟劑的研究潛力。

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