不同碳氮源對(duì)復(fù)合木質(zhì)素降解菌木質(zhì)素降解能力的影響

1、不同碳氮源對(duì)復(fù)合木質(zhì)素降解菌木質(zhì)素降解能力的影響摘要 :通過室內(nèi)小麥秸稈固態(tài)發(fā)酵試驗(yàn),研究了不同的碳、氮源對(duì)復(fù)合側(cè)耳屬白腐真菌Tf1(P. pulmonarius)和JG1(P.cornucopiae)降解麥秸中木質(zhì)素能力的影響。結(jié)果表明，以葡萄糖為碳源 ,酒石酸銨為氮源能顯著提高復(fù)合木質(zhì)素降解菌 對(duì)木質(zhì)素的降解能力 ,發(fā)酵 9 d 后小麥秸稈的失重率為 14.87%,木質(zhì)素含量為 8.68%,木質(zhì)素降解率為 22.95%(p0.05)。關(guān)鍵詞 :碳源 ;氮源 ;木質(zhì)素降解菌 ;木質(zhì)素 ;失重率 中圖分類號(hào) :S186.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006

2、-6500.2010.03.009Effect of Carbon and Nitrogen Sources on Lignin Degradation Ability of Dual-Cultured, Lignin-Degrading FungiFAN Huan1,LIANG Jun-feng2,ZHAO Run2,ZHANG Jin-feng2,ZHANG Hong-sheng2(1.Tianjin Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Tianjin 300112,China;2. Institute of Agr

3、o-environmental Protection,Ministry of Agriculture,Tianjin 300191,China)Abstract:The present study was conducted to investigate the effect of selected carbon and nitrogen sources on lignin degradation ability by dual culture of two Pleurotus strains (P. pulmonarius Tf1 and P. cornucopiae JG1) on whe

4、at straw substrates. Carbon source (glucose,Cane sugar,maizena,maltose and starch) and nitrogen source (ammonium tartrate,ammonium sulfate,peptone,wheat bran,soybean meal) were tested in these experiments. The greatest lignin degradation ability of Tf1+JG1 was found using glucose as carbon source an

5、d ammonium tartrate as a nitrogen source. After fermentation for 9 days, weight loss for wheat straw was 14.87%,lignin content was 8.68% and lignin degradation was 22.95%(p0.05).Key words: carbon sources;nitrogen sources;lignin-degrading fungi;lignin;weight loss秸稈作為糧食作物的支撐物 ,注定其結(jié)構(gòu)是堅(jiān)固的 ,具有 很強(qiáng)的抗倒伏性 ,一

6、般的微生物和自然因素不能將其破壞 ,秸 稈直接作為飼料其營養(yǎng)價(jià)值很低 ,動(dòng)物對(duì)其的采食量僅有優(yōu) 質(zhì)牧草的50%60%,消化率僅為30%40%。但秸稈中含有 約 70%的碳水化合物 ,如果能采取一些處理措施以提高秸稈 的營養(yǎng)價(jià)值 ,則可使其成為反芻動(dòng)物的重要能量飼料。自20世紀(jì) 70 年代以來 ,國外許多學(xué)者和研究人員都致力于白腐真 菌的研究。 研究表明白腐真菌能夠顯著地改善秸稈的適口性 提高木質(zhì)素的降解率 ,大幅度提高秸稈瘤胃干物質(zhì)消化率 (40%60%),可使秸稈成為反芻動(dòng)物的一種含有較高營養(yǎng)價(jià) 值的廉價(jià)能量飼料 1 。在本實(shí)驗(yàn)室前期研究中篩選出 4 株側(cè)耳屬白腐菌菌株 其中復(fù)合菌株Tf1+

7、JG1固態(tài)發(fā)酵21 d對(duì)小麥秸稈木質(zhì)素的降 解率為 38.41%2 。有研究表明 ,碳源和氮源是微生物降解木 質(zhì)素的一個(gè)極為主要的影響因素 ,可通過改變培養(yǎng)條件改變 菌株木質(zhì)素降解能力 3 。本研究就常見的幾種碳源和氮源對(duì) 其木質(zhì)素降解能力的影響進(jìn)行了試驗(yàn) ,以期為研究其木質(zhì)素 降解能力的營養(yǎng)調(diào)控提供理論依據(jù)。1 材料和方法1.1 供試菌株Tf1(P. pulmonarius),JG1(P. cornucopiae), 購自天津食用菌 研究中心 ,經(jīng)本實(shí)驗(yàn)室定向篩選并保藏的木質(zhì)素選擇性降解 菌株。1.2 培養(yǎng)基1.2.1CPDA培養(yǎng)基馬鈴薯 200 g,葡萄糖20 g,KH2PO4 3g,Mg

8、SO4?7H2O 1.5 g,VB1 100 mg,瓊脂 18 g,自來水 1 000 mL,121 C下濕熱滅菌 30 min。1.2.2 固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基取粉碎后過 0.42 mm 篩的小麥秸稈 15.00 g 裝入三角燒瓶中 ,碳源（葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、可溶 性淀粉和玉米粉 ）5%,氮源（酒石酸銨、硫酸銨、蛋白胨、豆粕 和麩皮）1%,以1:3的料液比加入營養(yǎng)液4,拌勻，于121 C濕 熱滅菌 30 min 。1.3 菌塞的制作將斜面菌株接入滅菌后的 CPDA 平板上 ,放入培養(yǎng)箱中28 C恒溫培養(yǎng),待菌絲布滿整個(gè)平皿后用直徑為10 mm無菌打孔器打出均一菌塞 ,在滅菌后的固體發(fā)酵培養(yǎng)基中

9、分別接 入 Tf1 和 JG1 菌塞各 10 塊。1.4 干物質(zhì)失重率的測定方法 5采用恒重差減法，將發(fā)酵前后秸稈物料置于65 C烘箱中烘至恒重。 稱量后粉碎過 0.42 mm 篩,作為分析測試樣品。 樣 品失重 （%）=（ 發(fā)酵前物料干重發(fā)酵后物料干重 ）/發(fā)酵前物 料干重X 100%。1.5 木質(zhì)素含量的測定方法參見楊勝主編飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù) （第 1 版）第四章 纖維素的分析測定。木質(zhì)素降解率計(jì)算按 Tsang等6的方法：木質(zhì)素降解率 （%）=100%-（100%-干物質(zhì)失重率）X發(fā)酵后木質(zhì)素含量/發(fā) 酵前木質(zhì)素含量。1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理與分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)用 SAS 軟件進(jìn)行單因素方

10、差分析。2 結(jié)果與分析2.1 不同的碳源對(duì)發(fā)酵麥秸的失重率、木質(zhì)素含量和木 質(zhì)素降解率的影響復(fù)合木質(zhì)素降解菌 Tf1+JG1 在不同碳源的小麥秸稈固態(tài) 發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)至9d測定發(fā)酵麥秸的失重率、木質(zhì)素含量 和木質(zhì)素降解率 ,試驗(yàn)結(jié)果如圖 1-3 可見 :不同的碳源對(duì) Tf1+JG1 降解木質(zhì)素的能力有較大差異 ,其中以葡萄糖為碳 源時(shí)失重率和木質(zhì)素降解率最高 ,分別為 14.87%和 22.95%(p0.05)。木質(zhì)素降解率以淀粉為最低，為6.47%(p0.05), 其失重率為 4.26%、木質(zhì)素含量為 9.37%。白腐真菌具有極強(qiáng)的降解木質(zhì)素能力和特殊的代謝類 型,成為近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)

11、 ,木質(zhì)素的降解是一個(gè)多酶 體系作用的過程。 前期研究結(jié)果顯示 7, 不同的碳源對(duì)復(fù)合木 質(zhì)素降解菌產(chǎn)生木質(zhì)素降解酶系的活性有較大差別 ,這可用 以解釋為何不同碳源對(duì) Tf1+JG1 降解木質(zhì)素的能力有很大差 別的原因。 試驗(yàn)證實(shí) ,Tf1+JG1 木質(zhì)素降解酶系中的木質(zhì)素過 氧化物酶 (Lip) 、錳過氧化物酶 (MnP) 在木質(zhì)素降解過程中起著極其重要的作用 ,其酶活與木質(zhì)素的降解率顯著相關(guān),這些結(jié)論可為進(jìn)一步研究復(fù)合白腐真菌 Tf1+JG1 的生理生化特性 提供一些理論依據(jù)。2.2 不同的氮源對(duì)發(fā)酵麥秸的失重率、木質(zhì)素含量和 木質(zhì)素降解率的影響對(duì)復(fù)合白腐真菌Tf1+JG1在不同氮源培養(yǎng)基

12、中 28 C , 培養(yǎng) 9 d 的小麥秸的失重率、木質(zhì)素含量和木質(zhì)素降解率測 定結(jié)果顯示 ( 圖 46), 氮源以酒石酸銨失重率和木質(zhì)素降解率 最高,分別為14.87%和22.95%(p0.05)。木質(zhì)素降解率以硫酸 銨為最低 ,為 9.49%(p0.05), 其失重率和木質(zhì)素含量分別為 3.33%和 8.98%。有研究表明這些損失的木質(zhì)素有的變成小分 子的木質(zhì)素碎片 ,有的將可能進(jìn)一步通過芳環(huán)的斷裂生成脂 肪酸,隨后進(jìn)一步完全代謝為二氧化碳和水8。 Hadar 等9研究表明 ,側(cè)耳屬白腐菌能夠利用秸稈中的非蛋白氮合成菌 體蛋白 ,使得發(fā)酵物料中的蛋白含量得到提高。3 結(jié)論大量白腐真菌處理秸稈

13、的試驗(yàn)研究表明 ,被研究的多種 白腐真菌用來處理秸稈均表現(xiàn)出較強(qiáng)的種間變異 ,同時(shí)培養(yǎng) 發(fā)酵條件不同 ,處理秸稈的效果也不同。 從木質(zhì)素降解結(jié)果來 分析 ,我們將選擇葡萄糖為碳源、 酒石酸銨為氮源做進(jìn)一步碳 氮比研究 ,以發(fā)現(xiàn)另一個(gè)極為重要的因素對(duì)復(fù)合木質(zhì)素降解 菌 Tf1+JG1 產(chǎn)酶活力和木質(zhì)素降解能力的影響。參考文獻(xiàn) :1 閆鑫鵬 ,李杰 .白腐真菌在農(nóng)作物秸稈中的研究與應(yīng) 用 J. 飼料工業(yè) ,2008,29(14):54-57.2 張洪生 ,梁軍鋒 ,張克強(qiáng) ,等 . 兩株側(cè)耳屬真菌對(duì)小麥 秸稈化學(xué)組分及瘤胃消化率的影響 J. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué) 報(bào),2009,28(10):2185-2

14、188.3 王燦,胡洪營 ,于茵 ,等.培養(yǎng)基種類和培養(yǎng)條件對(duì)白腐 真菌生長和產(chǎn)酶特性的影響 J. 環(huán)境科學(xué)研 究,2007,20(2):9-13.4 王宏勛 ,杜甫佑 ,張曉昱 .白腐真菌選擇性降解秸稈木 質(zhì)纖維素研究 J. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào) :自然科學(xué) 版,2006,34(3):97-100.5 Jalc D,Siroka P, Fejes J, et al. Effect of three strains of Pleurotus tuber-regium(Fr.)Sing. on chemical composition and rumen fermentation of wheat

15、strawJ. J Gen Appl Microbiol,1999,45:277-282.6 Tsang L J, Reid I D, Coxworth E C. Delignification ofwheat straw by Pleurotus spp. under mushroom growing conditionsJ. Applied and EnvironmentalMicrobiology,1987,53:1304-1306.7 范寰,梁軍峰 ,趙潤 ,等. 不同碳氮源對(duì)復(fù)合木質(zhì)素降 解菌木質(zhì)素降解酶系活力的影響 J. 天津農(nóng)業(yè)科 學(xué),2010,16(2):18-20.8 Singh D,Chen S L. The white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium: conditions for