香蕉残体降解菌株的筛选及降解特性研究

【摘要】中国是香蕉种植大国之一,香蕉种植面积逐年增多,香蕉产量的增长带动了农民经济收入的提高,但随之产生的大量香蕉副产物如何处理令人担忧。香蕉收获后砍伐掉老的香蕉树后地下部分残留的球茎,即真正的茎,需要消耗大量人力挖除。长期以来,挖出的大量球茎堆积在蕉田边,任其自然腐烂,浪费大量资源,污染环境,成为香蕉病虫害滋生繁殖的场所,从而间接影响了我国香蕉的可持续种植。本文筛选出了高效的香蕉球茎降解菌株,并进行了复合降解菌群的构建,研究了该类功能微生物对香蕉球茎的生物降解特性,预期能够为加速香蕉球茎中难利用的大分子物质转变为可利用的小分子物质,从而实现该类资源的可循环利用提供理论依据。本试验以腐烂蕉头为原材料,通过定向平板筛选技术、酶活测定技术以及蕉头降解试验筛选出能高效降解香蕉球茎的单一菌株和组合菌群：’1、利用香蕉根部球茎粉末液体培养基富集分离生长速度优势菌株,从中筛选出包括7株细菌和2株真菌。对7株细菌进行羧甲基纤维素钠、愈创木酚、木聚糖、香蕉根部球茎粉末培养基的平板试验,进一步复筛出效果优异的4株细菌(bd-7、bd-12、bd-30、bd-48)。对挑出的4株细菌、2株真菌(Z1、Z2)进行纤维素、半纤维素、木质素酶活测定,菌株都有一定的产酶的能力。其中菌株bd-7的CMC酶活和滤纸酶活较高,分别为81.10U/mL和34.61U/mL,真菌Z2的CMC酶活和滤纸酶活较高,分别达到141.21U/mL和50.24U/mL;bd-7菌木聚糖酶较高,为293.22U/mL,真菌Z2木聚糖酶较高,为256.71U/mL;细菌中bd-48的Lip和Mnp酶活较高,分别是8.39U/L、23.78U/L,两株真菌的木质素酶活都较低。2、利用实验室降解试验,进一步研究降解菌株对香蕉球茎的降解能力。各菌株经过15天降解灭菌的香蕉球茎后,4株细菌bd-7、bd-12、bd-30、bd-48的相对降解率分别为53.14%、50.64%、36.26%、52.81%；两株真菌Z1、Z2的相对降解率分别为：18.44%、51.09%;四种细菌与真菌Z2组合(Z2+bd-7、Z2+bd-12、Z2+bd-30、Z2+bd-48)的相对降解率分别为63.24%、67.31%、59.79%、62.51%。混合菌群比单株菌的相对降解率提高了约10-30%。同时测定了菌株降解前后球茎中纤维素、半纤维素、木质素的含量变化。菌株bd-7和bd-48的降解效果优于其它菌株,其中菌株bd-7的纤维素、半纤维素、木质素降解率分别是33.77%、82.83%、18.64%,菌株bd-48纤维素、半纤维素、木质素降解率分别是36.91%、83.03%、30.10%。真菌Z2与其余四种细菌混合后纤维素降解率有显著提高,Z2+bd-30的纤维素降解率达到51.76%,木质素与半纤维素的降解率无显著增加。3、利用扫描电镜观察菌株作用15天后样品的表面结构,与未接菌的CK处理比较,可以看出处理后的球茎样品表面粗糙,不规则,崩解的碎片较多,香蕉球茎中物质发生降解。4、为了更好模拟实际应用,选择bd-7、bd-12、bd-30、bd-48、Z2菌株进行不灭菌的降解试验,可知经过30天降解,bd-48号菌作用后相对降解率最高,可达到33.22%,具有降解效果,但实际应用有待深入研究。5、筛得的降解效果较好的bd-7、bd-48号细菌和菌株Z2经鉴定,bd-7和bd-48与Bacillusmethylotrophicus(甲基营养型芽孢杆菌)16SrDNA序列的同源性分别高达100%、99.9%。而菌株Z2与Aspergillusfumigatus烟曲霉的ITS序列的同源性高达100%。
【作者】施娟娟；
【导师】沈其荣；
【作者基本信息】南京农业大学，农业资源利用，2013，硕士
【关键词】香蕉球茎；菌株筛选；生物降解；降解特性；菌群构建；

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