The ligninase producing capacity of 8 wild white-rot fungal strains was screened by guaiacol screening medium, and the laccase activity and lignocellulose degradation capability of degrading corn straw of the strains initially screened were investigated during solid state fermentation. The 8 strains showed good lignin-degrading enzyme activities on guaiacol screening medium. Only the ratio of colony diameter d1 to photochramic laps d2 of strain Han 577 was greater than 1. The maximum laccase activity of strains An 369, Han 202 and Han 474 on degrading corn straw was (901.11±42.83), (698.89±42.17) and (843.61±78.82) U/L, respectively. The acid insoluble lignin degradation rates of corn straw by Vanderbylia fraxinea An 369, Trametes versicolor An 174, Pleurotus pulmonarius An 279 and Coriolopsis trogii Han 474 were all more than 20%. The cellulose degradation rates of corn straw by T. versicolor An 174, P. pulmonarius An 279 and Perenniporia pyricola Han 202 were all more than 20%. The hemicellulose degradation rates of corn straw by T. gibbosa An 360 and P. pulmonarius An 279 were all more than 40%. On the whole, P. pulmonarius An 279 exhibited the best corn straw degradation efficiency.
AN Qi, YUAN Yuan, DAI Yucheng, HAN Meiling. Screening of lignocellulose degrading fungal strains and their biodegradation of corn straw[J]. Mycosystema, 2023, 42(3): 782-792 doi:10.13346/j.mycosystema.220227
农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021)。如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题。此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响。为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021)。秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019)。木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017)。虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020)。而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点。因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义。近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020)。张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株。于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌。黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌。然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的。张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌。
Fig. 1
A representative structure of lignocellulose (Liu 2019).
有研究表明,木质素的降解可以有效地提高纤维素的降解率,而当纤维素被水解时,半纤维素才可能被全部水解(Bourquin et al. 2002;Pollgioni et al. 2015)。因此,筛选出对木质纤维素降解效果好的,尤其是对木质素具有较强降解能力以打破木质素对整个降解过程不利影响的菌株是非常必要的。白腐真菌是一类使木质腐烂成为淡色的海绵状团块的腐生于树木或木材上的真菌,能够通过分泌胞外的木质纤维素酶来降解木质纤维素,且白腐菌是目前为止最主要的、最为有效的降解木质素的真菌,是整个碳素循环的中心,是目前已知的唯一能够在纯培养体系里便可将木素降解为CO2和H2O的一大类真菌(Kirk & Fenn 1982;李慧蓉 2005;Sánchez 2009;Yingkamhaeng et al. 2022)。我国幅员辽阔、森林植被种类繁多,白腐真菌资源极为丰富(Cui et al. 2019)。传统的降解木质素的酶主要包括漆酶、锰过氧化物酶和木素过氧化物酶,其中,漆酶在木质素降解过程中起着非常重要的作用(Arora & Gill 2001)。而降解纤维素和半纤维素的酶主要是纤维素酶(如内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶)和半纤维素酶(如木聚糖酶、葡聚糖酶)。
用于DNA提取的菌种于CYM固体培养基上生长7 d。用无菌手术刀片刮取培养基表面适量菌丝转入1.5 mL EP管,经研磨后进行DNA提取。参照基因组DNA快速提取试剂盒的说明书并参照Han et al. (2016)的方法进行适当修改。使用通用引物ITS5和ITS4进行PCR扩增获得这8株菌种的ITS序列,PCR扩增程序与体系参照Han et al. (2016)的报道,并送至北京华大科技有限责任公司进行测序。将菌株的ITS序列在NCBI网站上进行BLAST比对,并参考权威或模式菌株序列对菌株进行鉴定。
供试菌株中,除烟管孔菌B. adusta Han 577外,其余7株在玉米秸秆上发酵的第7天、第14天、第21天和第28天均检测到漆酶活性(图2)。白腐真菌白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、迷宫栓孔菌T. gibbosa An 360和云芝栓孔菌T. versicolor Han 1504产漆酶活性趋势相似,均在发酵的第7天漆酶活性最高,并于第21天达另一个漆酶活性小高峰;而云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的产漆酶活性趋势相似,均于发酵的第7天漆酶活性最高并在此后一直下降(图2)。白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、迷宫栓孔菌T. gibbosa An 360、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、云芝栓孔菌T. versicolor Han 1504、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202、硬毛革孔菌C. trogii Han 474和烟管孔菌B. adusta Han 577的最大漆酶活性分别为(901.11±42.83)、(207.13±1.40)、(282.92±15.16)、(171.89±10.22)、(70.95±6.19)、(698.89±42.17)、(843.61±78.82)和(0.50±0) U/L。由此可见,V. fraxinea An 369的最大漆酶活性高达(901.11±42.83) U/L,分别为T. versicolor An 174、T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279、T. versicolor Han 1504、P. pyricola Han 202、C. trogii Han 474和B. adusta Han 577最大漆酶活性的4.35倍、3.19倍、5.24倍、12.70倍、1.29倍、1.07倍和1 802.22倍。相对而言,V. fraxinea An 369、P. pyricola Han 202和C. trogii Han 474最大漆酶活性均很高。整体而言,C. trogii Han 474在检测的整个阶段漆酶活性表现均较高,而烟管孔菌B. adusta Han 577在检测的整个阶段漆酶活性表现极差,几乎检测不到。
Fig. 2
Laccase activity of eight white rot fungal strains fermentated on corn straw.
2.4 八株白腐真菌对玉米秸秆的降解分析
供试菌株在玉米秸秆上培养28 d后,不同菌株对玉米秸秆木质纤维素降解情况见表3。这8株白腐真菌对木质素降解率可以分为3个类别,分别是:(1) 酸不溶木素降解率高于20%,包括V. fraxinea An 369 (23.23%)、T. versicolor An 174 (23.75%)、P. pulmonarius An 279 (22.49%)和C. trogii Han 474 (24.10%);T. versicolor Han 1504、P. pyricola Han 202和B. adusta Han 577的酸不溶木素降解率介于10%-20%之间,而T. gibbosa An 360的酸不溶木素降解率低于10%。(2) 纤维素降解率>20%,包括T. versicolor An 174 (26.14%)、P. pulmonarius An 279 (21.11%)、P. pyricola Han 202 (23.48%);V. fraxinea An 369、T. gibbosa An 360、T. versicolor Han 1504和C. trogii Han 474的纤维素降解率介于10%-20%之间,而B. adusta Han 577的纤维素降解率仅为4.79%。(3) 半纤维素的降解率:T. gibbosa An 360和P. pulmonarius An 279的半纤维素降解率最高,分别为40.82%和40.66%;B. adusta Han 577降解率为31.04%;V. fraxinea An 369、T. versicolor An 174、T. versicolor Han 1504和P. pyricola Han 202的半纤维素降解率介于10%-20%之间,而C. trogii Han 474的半纤维素降解率为8.28%。整体而言,P. pulmonarius An 279表现出最好的木质纤维素降解效果,其对玉米秸秆的纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为21.11%、40.66%和22.49%。
Table 3
表3
表3八株白腐真菌对玉米秸秆中木质纤维素的降解率
Table 3 Degradation rate of lignocellulose of corn straw by 8 white rot fungal strains
菌株 Strain
酸不溶木素降解率 Degradation rate of acid insoluble lignin (%)
木质纤维素的真菌生物降解是环境友好的农业废弃物利用方式,此前有较多研究关注真菌降解山毛榉、毛白杨和圆柏枝等基质,而对于作物秸秆的关注度整体较少(Fukasawa et al. 2005;Wang et al. 2014;康跃等 2019)。目前,涉及到秸秆降解的白腐真菌主要有Pleurotus ostreatus、Trametes versicolor、Phanerochaete chrysosporium、Coriolopsis gallica、Pleurotus sajor-caju、Lentinula edodes、Ceriporiopsis subvermispora、T. betulina、Bjerkandera fumosa和T. hirsute (Wan & Li 2010;Shrivastava et al. 2011;甄静等 2017;Ding et al. 2019;李灵灵等 2020;张芳芳等 2021),而本研究所使用的白腐真菌云芝栓孔菌Trametes versicolor An 174、肺形侧耳Pleurotus pulmonarius An 279、迷宫栓孔菌T. gibbosa An 360、白蜡范氏孔菌Vanderbylia fraxinea An 369、梨生多年卧孔菌Perenniporia pyricola Han 202、硬毛革孔菌Coriolopsis trogii Han 474、烟管孔菌B. adusta Han 577和云芝栓孔菌T. versicolor Han 1504有被此前研究使用的真菌物种,也添加了新的物种进行对比分析。Ceriporiopsis subvermispora在玉米秸上发酵42 d,对玉米秸的木质素和半纤维素的降解率分别为39.2%和27.0%,而对纤维素的降解率更是低于5% (Wan & Li 2010)。甄静等(2017)分析T. hirsuta XYG422对玉米秸秆的生物降解,发现T. hirsuta XYG422在培养60 d时对玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率依次为83.54%、50.65%和19.53%。Ding et al. (2019)分析了T. versicolor CICC 50001、Pleurotus ostreatus CGMCCC 5.374、Phanerochaete chrysosporium CICC 40299、C. gallica CICC 2689、P. sajor-caju CGMCCC 5.593和L. edodes CGMCCC 5.697在玉米秸秆上发酵30 d的木质纤维素组分含量,发现对纤维素、半纤维素和木质素降解率最高的分别是C. gallica CICC 2689 (6.2%)、L. edodes CGMCCC 5.697 (5.34%)和P. sajor-caju CGMCCC 5.593 (4.49%)。T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆酸不溶木质素的降解率为13.60%、21.87%和12.02% (张芳芳等 2021)。而本研究中白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的酸不溶木素降解率分别为23.23%、23.75%、22.49%和24.10%,由此可见,这4种真菌的木质素降解率较好。T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020)。T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021)。而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力。T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异。由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力。
白腐真菌分泌多种胞外酶来降解玉米秸秆的木质纤维素,漆酶是重要的木质素降解酶之一。本研究中,V. fraxinea An 369、C. trogii Han 474和P. pyricola Han 202的最大漆酶活性分别高达(901.11±42.83)、(843.61±78.82)和(698.89±42.17) U/L,而T. versicolor Han 1504和B. adusta Han 577的最大漆酶活性分别为(70.95±6.19) U/L和(0.50±0) U/L。同时,T. versicolor An 174和T. versicolor Han 1504为同种真菌的不同菌株,其最大漆酶活性分别为(207.13±1.40) U/L和(70.95±6.19) U/L。由此可见,不同真菌或同种真菌不同菌株的产漆酶能力存在较大差异。此前已有研究表明,同种真菌的不同菌株在同一培养条件下所分泌的漆酶活性并不相同(Janusz et al. 2015;An et al. 2016)。另一方面,V. fraxinea An 369、C. trogii Han 474和P. pyricola Han 202的最大漆酶活性虽然是最高的,但其对玉米秸秆的酸不溶木素降解率分别为23.23%、24.10%和18.90%,而T. versicolor Han 1504和B. adusta Han 577的最大漆酶活性虽然很低,但其对玉米秸秆的酸不溶木素降解率却分别高达19.64%和14.80%。同样地,T. gibbosa An 360的最大漆酶活性虽远大于B. adusta Han 577,但其对玉米秸秆的酸不溶木素降解率低于B. adusta Han 577。由此可见,通过漆酶活性和酸不溶木素降解率联合分析不难发现漆酶活性的高低并不与酸不溶木素降解率呈现相关性,这可能与其他木质素降解酶(如锰过氧化物酶和木素过氧化物酶等)也能够降解木质素有关。整体来看,本研究中所用大部分白腐真菌菌株对玉米秸秆木质纤维素均表现出较高的降解能力,研究结果为白腐真菌在农作物秸秆的综合利用奠定了良好的基础并展现了广阔的前景。
White rot fungi produce three main extracellular enzymes involved in ligninolysis; laccase, lignin peroxidase and manganese peroxidase. Though all white rot fungi do not produce all three enzymes, laccase occupies an important place in ligninolysis. The present paper reports its production by some white rot fungi; Daedalea flavida, Phlebia brevispora, Phlebia radiata and Polyporus sanguineus under different nutritional conditions. Of the various basal media tested, mineral salts malt extract broth proved to be the best medium for laccase production. Sugarcane bagasse proved to be the best laccase inducer among the various supplements added to different media.
BiYY,2010. Study on straw resources evaluation and utilization in China. . 1-229(in Chinese)
Xyloglucan transglycosylases (XETs) have been implicated in many aspects of cell wall biosynthesis, but their function in vascular tissues, in general, and in the formation of secondary walls, in particular, is less well understood. Using an in situ XET activity assay in poplar stems, we have demonstrated XET activity in xylem and phloem fibers at the stage of secondary wall formation. Immunolocalization of fucosylated xylogucan with CCRC-M1 antibodies showed that levels of this species increased at the border between the primary and secondary wall layers at the time of secondary wall deposition. Furthermore, one of the most abundant XET isoforms in secondary vascular tissues (PttXET16A) was cloned and immunolocalized to fibers at the stage of secondary wall formation. Together, these data strongly suggest that XET has a previously unreported role in restructuring primary walls at the time when secondary wall layers are deposited, probably creating and reinforcing the connections between the primary and secondary wall layers. We also observed that xylogucan is incorporated at a high level in the inner layer of nacreous walls of mature sieve tube elements.
CaoZH, HuangYL, HaoJM,2018.
Multi-suitability comprehensive evaluation of crop straw resource utilization in China
, 31(1): 179-186(in Chinese)
ChangHY,2021.
Research on degradation effect and mechanism of low temperature straw degradation bacteria to corn straw
Evaluation of six white-rot fungal pretreatments on corn stover for the production of cellulolytic and ligninolytic enzymes, reducing sugars, and ethanol
Fungal pretreatment on lignocellulosic biomass has the advantages of being eco-friendly, having low operating cost, and producing no inhibitor. In this study, six white-rot fungi (Trametes versicolor, Pleurotus ostreatus, Phanerochaete chrysosporium, Coriolopsis gallica, Pleurotus sajor-caju, Lentinula edodes) were applied to corn stover pretreatment. Biomass degradation, production of enzymes, reducing sugar via hydrolysis, and ethanol yield via yeast fermentation were quantified during 30 days cultivation, and samples were taken every 5 days. Among six fungi, the highest lignin degradation was 38.29% at 30 days for P. sajor-caju pretreatment, the highest sugar yield was 71.24%, and the highest ethanol yield was 0.124 g g corn stover under P. sajor-caju pretreatment for 25 days. The highest activities of laccase and manganese peroxidase were 29.22 and 10.22 U g dry biomass, respectively, under T. versicolor pretreatment at 25 days. The highest levels of enzyme, sugar, and ethanol production are comparable or higher than what has been reported in previous literature. P. sajor-caju is one of the most widely worldwide cultivated mushrooms. The findings in this study show the potential to incorporate P. sajor-caju mushroom cultivation into corn stover pretreatment to enhance the production of a suite of products such as enzymes, sugars, and ethanol.
FujimotoA, MatsumotoY, ChangHM, MeshitsukaG,2005.
Quantitative evaluation of milling effects on lignin structure during the isolation process of milled wood lignin
Three newly isolated fungal species, namely, Cerrena unicolor Han 849, Lenzites betulina Han 851, and Schizophyllum commune Han 881, isolated from their native habitats in Wulingshan National Nature Reserve of Hebei Province of northern China, were screened for laccase production with single or mixed lignocellulosic wastes. C. unicolor Han 849 was found to express the highest levels of laccase with single or mixed lignocellulosic wastes compared with L. betulina Han 851 and S. commune Han 881. The highest laccase activity from the mixed fungal culture of C. unicolor Han 849 and S. commune Han 881 or L. betulina Han 851 on Firmiana platanifolia was 1,373.12 ± 55.93 and 1,144.85 ± 34.97 U/L, respectively, higher than that from other tested conditions. L. betulina Han 851 or S. commune Han 881 mixed with other species was also helpful for accelerating laccase secretion due to reach maximum enzyme activity quickly. The treatment of mixing different species, including the mixture of two or three species, was obviously conducive to the improvement of laccase activity on Firmiana platanifolia. These results revealed that the fungal co-culture and the mixed lignocellulosic wastes contribute to the improvement of laccase activities and enhance laccase activities within a short period. These findings would be helpful for providing a new method for rapid production of low-cost laccase and for optimization of integrated industrial laccase production.
HuangQY, LüJX, HeQY, WuQ, LiuMQ,2022.
Screening and determination of cellulose-degrading strains and their utilization in degrading straw
In order to explore the effect of pretreatment on corn straw degradation and biogas production, corn straw was pretreated with mixed microbes and composting at 30°C for 14 days. The characteristics of material were measured and analyzed in the pretreatment process. Then, the pretreated and untreated corn straw was digested by anaerobic fermentation. Gas production and methane content of corn straw were analyzed. The results showed that the biological pretreatment process with mixed microbes could accelerate the degradation rate of straw and increase the degradation efficiency of lignin. The pH value of material was more stable, and the content of organic matter in the material was higher in the pretreatment process of corn straw with mixed microbes. The Scanning Electron Microscope (SEM) images showed that the structure of the lignocellulose was changed by mixed microbes, increasing the exposed area of cellulose and hemicellulose, which was beneficial to improve the utilization efficiency of straw. The degradation rates of hemicellulose, cellulose and lignin were 44.4%, 34.9% and 39.2%, respectively, after the pretreatment process with mixed microbes. Pretreatment was more helpful to increase the methane content in the anaerobic fermentation process of corn straw pretreated with mixed microbes, and could also shorten the fermentation period.
LiuX,2019.
Construction and effectiveness of a high efficient complex microbial system for corn straw degradation
Screening of cellulolytic bacteria from rotten wood of Qinling (China) for biomass degradation and cloning of cellulases from Bacillus methylotrophicus
The use of biomaterials has been expanded to improve the characteristics of vaccines. Recently we have identified that the peptide PH(1–110) from polyhedrin self-aggregates and incorporates foreign proteins to form particles. We have proposed that this peptide can be used as an antigen carrying system for vaccines. However, the immune response generated by the antigen fused to the peptide has not been fully characterized. In addition, the adjuvant effect and thermostability of the particles has not been evaluated.
MeiJF, ShenXB, GangLP, XuHJ, WuFF, ShengLQ,2020.
A novel lignin degradation bacteria-Bacillus amyloliquefaciens SL-7 used to degrade straw lignin efficiently
Cellulosic plant material represents an as-of-yet untapped source of fermentable sugars for significant industrial use. Many physio-chemical structural and compositional factors hinder the enzymatic digestibility of cellulose present in lignocellulosic biomass. The goal of any pretreatment technology is to alter or remove structural and compositional impediments to hydrolysis in order to improve the rate of enzyme hydrolysis and increase yields of fermentable sugars from cellulose or hemicellulose. These methods cause physical and/or chemical changes in the plant biomass in order to achieve this result. Experimental investigation of physical changes and chemical reactions that occur during pretreatment is required for the development of effective and mechanistic models that can be used for the rational design of pretreatment processes. Furthermore, pretreatment processing conditions must be tailored to the specific chemical and structural composition of the various, and variable, sources of lignocellulosic biomass. This paper reviews process parameters and their fundamental modes of action for promising pretreatment methods.
Various agricultural residues, such as corn fiber, corn stover, wheat straw, rice straw, and sugarcane bagasse, contain about 20-40% hemicellulose, the second most abundant polysaccharide in nature. The conversion of hemicellulose to fuels and chemicals is problematic. In this paper, various pretreatment options as well as enzymatic saccharification of lignocellulosic biomass to fermentable sugars is reviewed. Our research dealing with the pretreatment and enzymatic saccharification of corn fiber and development of novel and improved enzymes such as endo-xylanase, beta-xylosidase, and alpha- l-arabinofuranosidase for hemicellulose bioconversion is described. The barriers, progress, and prospects of developing an environmentally benign bioprocess for large-scale conversion of hemicellulose to fuel ethanol, xylitol, 2,3-butanediol, and other value-added fermentation products are highlighted.
SánchezC,2009.
Lignocellulosic residues: biodegradation and bioconversion by fungi
The ability of fungi to degrade lignocellulosic materials is due to their highly efficient enzymatic system. Fungi have two types of extracellular enzymatic systems; the hydrolytic system, which produces hydrolases that are responsible for polysaccharide degradation and a unique oxidative and extracellular ligninolytic system, which degrades lignin and opens phenyl rings. Lignocellulosic residues from wood, grass, agricultural, forestry wastes and municipal solid wastes are particularly abundant in nature and have a potential for bioconversion. Accumulation of lignocellulosic materials in large quantities in places where agricultural residues present a disposal problem results not only in deterioration of the environment but also in loss of potentially valuable material that can be used in paper manufacture, biomass fuel production, composting, human and animal feed among others. Several novel markets for lignocellulosic residues have been identified recently. The use of fungi in low cost bioremediation projects might be attractive given their lignocellulose hydrolysis enzyme machinery.
In order to improve the digestibility and nutrient availability in rumen, wheat straw was subjected to solid state fermentation (SSF) with white-rot fungi (i.e. Pleurotus ostreatus and Trametes versicolor) and the fermented biomass (called myco-straw) was evaluated for biochemical, enzymatic and nutritional parameters. The fungal treatment after 30 days led to significant decrease (P < 0.05) in cell wall constituents viz, acid detergent fiber (ADF), neutral detergent fiber (NDF), hemicellulose, lignin and cellulose to the extent of 35.00, 38.88, 45.00, 37.48 and 37.86%, respectively in P. ostreatus fermented straw, while 30.04, 33.85, 39.90, 31.29 and 34.00%, respectively in T. versicolor fermented straw. However, maximum efficiency of fermentation in terms of low carbohydrate consumption per unit of lignin degradation, favoring cattle feed production was observed for P. ostreatus on the 10th day (17.12%) as compared with T. versicolor on the 30th day (16.91%). The myco-straw was found to contain significantly high (P < 0.05) crude protein (CP; 4.77% T. versicolor, 5.08% P. ostreatus) as compared to control straw (3.37%). Metabolizable energy (ME, MJ/kg DM), percent organic matter digestibility (OMD) and short chain fatty acids (SCFAs; mmol) production also increased considerably from control straw (4.40, 29.91 and 0.292) to a maximum up to P. ostreatus fermented straw (4.92, 33.39 and 0.376 on 20th day) and T. versicolor fermented straw (4.66, 31.74 and 0.334 on 10th day), respectively. Moreover, the myco-straw had lower organic carbon and was rich in nitrogen with lower C/N ratio as compared to control wheat straw. Results suggest that the fungal fermentation of wheat straw effectively improved CP content, OM digestibility, SCFAs production, ME value and simultaneously lowered the C/N ratio, thus showing potential for bioconversion of lignin rich wheat straw into high energy cattle feed.
SinghD, GuptaN,2020.
Microbial laccase: a robust enzyme and its industrial applications
To solve the problem of low degradation rate of corn straw, stable cellulose degrading bacteria were screened from natural fermentation compost with amino acid tail liquor as the nitrogen source, aiming to lay a foundation for the preparation of efficient straw decomposition agent. Congo red staining method was adopted for preliminary screening, the determination of cellulase activity and the loss rate of corn straw weight were used for re-screening, and morphological and molecular biological methods were used to identify the efficient degrading strain. The results showed that an efficient cellulose degrading strain, SC2, was obtained. The filter paper enzyme activity, endoglucanase activity, exoglucanase activity and β-glucosidase activity of SC2 was 17.70 U/mL, 58.97 U/mL, 16.85 U/mL and 79.26 U/mL, respectively. The degradation rate of corn straw reached 33.07%. According to the colony characteristics, sporulation structure, spore morphology and ITS sequence, SC2 was identified as Aspergillus niger. Strain SC2 has good cellulose degradation ability, can effectively promote the degradation of straw and be used to prepare corn straw decomposing agent.
Investigation on enzymatic activities in different Flammulina strains
1
2016
... 白腐真菌分泌多种胞外酶来降解玉米秸秆的木质纤维素,漆酶是重要的木质素降解酶之一.本研究中,V. fraxinea An 369、C. trogii Han 474和P. pyricola Han 202的最大漆酶活性分别高达(901.11±42.83)、(843.61±78.82)和(698.89±42.17) U/L,而T. versicolor Han 1504和B. adusta Han 577的最大漆酶活性分别为(70.95±6.19) U/L和(0.50±0) U/L.同时,T. versicolor An 174和T. versicolor Han 1504为同种真菌的不同菌株,其最大漆酶活性分别为(207.13±1.40) U/L和(70.95±6.19) U/L.由此可见,不同真菌或同种真菌不同菌株的产漆酶能力存在较大差异.此前已有研究表明,同种真菌的不同菌株在同一培养条件下所分泌的漆酶活性并不相同(Janusz et al. 2015;An et al. 2016).另一方面,V. fraxinea An 369、C. trogii Han 474和P. pyricola Han 202的最大漆酶活性虽然是最高的,但其对玉米秸秆的酸不溶木素降解率分别为23.23%、24.10%和18.90%,而T. versicolor Han 1504和B. adusta Han 577的最大漆酶活性虽然很低,但其对玉米秸秆的酸不溶木素降解率却分别高达19.64%和14.80%.同样地,T. gibbosa An 360的最大漆酶活性虽远大于B. adusta Han 577,但其对玉米秸秆的酸不溶木素降解率低于B. adusta Han 577.由此可见,通过漆酶活性和酸不溶木素降解率联合分析不难发现漆酶活性的高低并不与酸不溶木素降解率呈现相关性,这可能与其他木质素降解酶(如锰过氧化物酶和木素过氧化物酶等)也能够降解木质素有关.整体来看,本研究中所用大部分白腐真菌菌株对玉米秸秆木质纤维素均表现出较高的降解能力,研究结果为白腐真菌在农作物秸秆的综合利用奠定了良好的基础并展现了广阔的前景. ...
Laccase production among medicinal mushrooms from the genus Flammulina (Agaricomycetes) under different treatments in submerged fermentation
0
2016
Evaluation of laccase production by two white-rot fungi using solid-state fermentation with different agricultural and forestry residues
1
2021
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
Effects of various media and supplements on laccase production by some white rot fungi
1
2001
... 有研究表明,木质素的降解可以有效地提高纤维素的降解率,而当纤维素被水解时,半纤维素才可能被全部水解(Bourquin et al. 2002;Pollgioni et al. 2015).因此,筛选出对木质纤维素降解效果好的,尤其是对木质素具有较强降解能力以打破木质素对整个降解过程不利影响的菌株是非常必要的.白腐真菌是一类使木质腐烂成为淡色的海绵状团块的腐生于树木或木材上的真菌,能够通过分泌胞外的木质纤维素酶来降解木质纤维素,且白腐菌是目前为止最主要的、最为有效的降解木质素的真菌,是整个碳素循环的中心,是目前已知的唯一能够在纯培养体系里便可将木素降解为CO2和H2O的一大类真菌(Kirk & Fenn 1982;李慧蓉 2005;Sánchez 2009;Yingkamhaeng et al. 2022).我国幅员辽阔、森林植被种类繁多,白腐真菌资源极为丰富(Cui et al. 2019).传统的降解木质素的酶主要包括漆酶、锰过氧化物酶和木素过氧化物酶,其中,漆酶在木质素降解过程中起着非常重要的作用(Arora & Gill 2001).而降解纤维素和半纤维素的酶主要是纤维素酶(如内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶)和半纤维素酶(如木聚糖酶、葡聚糖酶). ...
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2010
Xyloglucan endotransglycosylases have a function during the formation of secondary cell walls of vascular tissues
1
2002
... 有研究表明,木质素的降解可以有效地提高纤维素的降解率,而当纤维素被水解时,半纤维素才可能被全部水解(Bourquin et al. 2002;Pollgioni et al. 2015).因此,筛选出对木质纤维素降解效果好的,尤其是对木质素具有较强降解能力以打破木质素对整个降解过程不利影响的菌株是非常必要的.白腐真菌是一类使木质腐烂成为淡色的海绵状团块的腐生于树木或木材上的真菌,能够通过分泌胞外的木质纤维素酶来降解木质纤维素,且白腐菌是目前为止最主要的、最为有效的降解木质素的真菌,是整个碳素循环的中心,是目前已知的唯一能够在纯培养体系里便可将木素降解为CO2和H2O的一大类真菌(Kirk & Fenn 1982;李慧蓉 2005;Sánchez 2009;Yingkamhaeng et al. 2022).我国幅员辽阔、森林植被种类繁多,白腐真菌资源极为丰富(Cui et al. 2019).传统的降解木质素的酶主要包括漆酶、锰过氧化物酶和木素过氧化物酶,其中,漆酶在木质素降解过程中起着非常重要的作用(Arora & Gill 2001).而降解纤维素和半纤维素的酶主要是纤维素酶(如内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶)和半纤维素酶(如木聚糖酶、葡聚糖酶). ...
Multi-suitability comprehensive evaluation of crop straw resource utilization in China
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2018
Research on degradation effect and mechanism of low temperature straw degradation bacteria to corn straw
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2021
Species diversity, taxonomy and phylogeny of Polyporaceae (Basidiomycota) in China
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2019
... 有研究表明,木质素的降解可以有效地提高纤维素的降解率,而当纤维素被水解时,半纤维素才可能被全部水解(Bourquin et al. 2002;Pollgioni et al. 2015).因此,筛选出对木质纤维素降解效果好的,尤其是对木质素具有较强降解能力以打破木质素对整个降解过程不利影响的菌株是非常必要的.白腐真菌是一类使木质腐烂成为淡色的海绵状团块的腐生于树木或木材上的真菌,能够通过分泌胞外的木质纤维素酶来降解木质纤维素,且白腐菌是目前为止最主要的、最为有效的降解木质素的真菌,是整个碳素循环的中心,是目前已知的唯一能够在纯培养体系里便可将木素降解为CO2和H2O的一大类真菌(Kirk & Fenn 1982;李慧蓉 2005;Sánchez 2009;Yingkamhaeng et al. 2022).我国幅员辽阔、森林植被种类繁多,白腐真菌资源极为丰富(Cui et al. 2019).传统的降解木质素的酶主要包括漆酶、锰过氧化物酶和木素过氧化物酶,其中,漆酶在木质素降解过程中起着非常重要的作用(Arora & Gill 2001).而降解纤维素和半纤维素的酶主要是纤维素酶(如内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶)和半纤维素酶(如木聚糖酶、葡聚糖酶). ...
Evaluation of six white-rot fungal pretreatments on corn stover for the production of cellulolytic and ligninolytic enzymes, reducing sugars, and ethanol
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2019
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
... 木质纤维素的真菌生物降解是环境友好的农业废弃物利用方式,此前有较多研究关注真菌降解山毛榉、毛白杨和圆柏枝等基质,而对于作物秸秆的关注度整体较少(Fukasawa et al. 2005;Wang et al. 2014;康跃等 2019).目前,涉及到秸秆降解的白腐真菌主要有Pleurotus ostreatus、Trametes versicolor、Phanerochaete chrysosporium、Coriolopsis gallica、Pleurotus sajor-caju、Lentinula edodes、Ceriporiopsis subvermispora、T. betulina、Bjerkandera fumosa和T. hirsute (Wan & Li 2010;Shrivastava et al. 2011;甄静等 2017;Ding et al. 2019;李灵灵等 2020;张芳芳等 2021),而本研究所使用的白腐真菌云芝栓孔菌Trametes versicolor An 174、肺形侧耳Pleurotus pulmonarius An 279、迷宫栓孔菌T. gibbosa An 360、白蜡范氏孔菌Vanderbylia fraxinea An 369、梨生多年卧孔菌Perenniporia pyricola Han 202、硬毛革孔菌Coriolopsis trogii Han 474、烟管孔菌B. adusta Han 577和云芝栓孔菌T. versicolor Han 1504有被此前研究使用的真菌物种,也添加了新的物种进行对比分析.Ceriporiopsis subvermispora在玉米秸上发酵42 d,对玉米秸的木质素和半纤维素的降解率分别为39.2%和27.0%,而对纤维素的降解率更是低于5% (Wan & Li 2010).甄静等(2017)分析T. hirsuta XYG422对玉米秸秆的生物降解,发现T. hirsuta XYG422在培养60 d时对玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率依次为83.54%、50.65%和19.53%.Ding et al. (2019)分析了T. versicolor CICC 50001、Pleurotus ostreatus CGMCCC 5.374、Phanerochaete chrysosporium CICC 40299、C. gallica CICC 2689、P. sajor-caju CGMCCC 5.593和L. edodes CGMCCC 5.697在玉米秸秆上发酵30 d的木质纤维素组分含量,发现对纤维素、半纤维素和木质素降解率最高的分别是C. gallica CICC 2689 (6.2%)、L. edodes CGMCCC 5.697 (5.34%)和P. sajor-caju CGMCCC 5.593 (4.49%).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆酸不溶木质素的降解率为13.60%、21.87%和12.02% (张芳芳等 2021).而本研究中白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的酸不溶木素降解率分别为23.23%、23.75%、22.49%和24.10%,由此可见,这4种真菌的木质素降解率较好.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
... . (2019)分析了T. versicolor CICC 50001、Pleurotus ostreatus CGMCCC 5.374、Phanerochaete chrysosporium CICC 40299、C. gallica CICC 2689、P. sajor-caju CGMCCC 5.593和L. edodes CGMCCC 5.697在玉米秸秆上发酵30 d的木质纤维素组分含量,发现对纤维素、半纤维素和木质素降解率最高的分别是C. gallica CICC 2689 (6.2%)、L. edodes CGMCCC 5.697 (5.34%)和P. sajor-caju CGMCCC 5.593 (4.49%).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆酸不溶木质素的降解率为13.60%、21.87%和12.02% (张芳芳等 2021).而本研究中白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的酸不溶木素降解率分别为23.23%、23.75%、22.49%和24.10%,由此可见,这4种真菌的木质素降解率较好.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
Quantitative evaluation of milling effects on lignin structure during the isolation process of milled wood lignin
1
2005
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
Decomposition of Japanese beech wood by diverse fungi isolated from a cool temperate deciduous forest
1
2005
... 木质纤维素的真菌生物降解是环境友好的农业废弃物利用方式,此前有较多研究关注真菌降解山毛榉、毛白杨和圆柏枝等基质,而对于作物秸秆的关注度整体较少(Fukasawa et al. 2005;Wang et al. 2014;康跃等 2019).目前,涉及到秸秆降解的白腐真菌主要有Pleurotus ostreatus、Trametes versicolor、Phanerochaete chrysosporium、Coriolopsis gallica、Pleurotus sajor-caju、Lentinula edodes、Ceriporiopsis subvermispora、T. betulina、Bjerkandera fumosa和T. hirsute (Wan & Li 2010;Shrivastava et al. 2011;甄静等 2017;Ding et al. 2019;李灵灵等 2020;张芳芳等 2021),而本研究所使用的白腐真菌云芝栓孔菌Trametes versicolor An 174、肺形侧耳Pleurotus pulmonarius An 279、迷宫栓孔菌T. gibbosa An 360、白蜡范氏孔菌Vanderbylia fraxinea An 369、梨生多年卧孔菌Perenniporia pyricola Han 202、硬毛革孔菌Coriolopsis trogii Han 474、烟管孔菌B. adusta Han 577和云芝栓孔菌T. versicolor Han 1504有被此前研究使用的真菌物种,也添加了新的物种进行对比分析.Ceriporiopsis subvermispora在玉米秸上发酵42 d,对玉米秸的木质素和半纤维素的降解率分别为39.2%和27.0%,而对纤维素的降解率更是低于5% (Wan & Li 2010).甄静等(2017)分析T. hirsuta XYG422对玉米秸秆的生物降解,发现T. hirsuta XYG422在培养60 d时对玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率依次为83.54%、50.65%和19.53%.Ding et al. (2019)分析了T. versicolor CICC 50001、Pleurotus ostreatus CGMCCC 5.374、Phanerochaete chrysosporium CICC 40299、C. gallica CICC 2689、P. sajor-caju CGMCCC 5.593和L. edodes CGMCCC 5.697在玉米秸秆上发酵30 d的木质纤维素组分含量,发现对纤维素、半纤维素和木质素降解率最高的分别是C. gallica CICC 2689 (6.2%)、L. edodes CGMCCC 5.697 (5.34%)和P. sajor-caju CGMCCC 5.593 (4.49%).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆酸不溶木质素的降解率为13.60%、21.87%和12.02% (张芳芳等 2021).而本研究中白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的酸不溶木素降解率分别为23.23%、23.75%、22.49%和24.10%,由此可见,这4种真菌的木质素降解率较好.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
Effects of different carbon and nitrogen sources on lignocellulolytic enzyme activities of Pleurotus ostreatus
0
2020
Taxonomy and phylogeny of the brown-rot fungi: Fomitopsis and its related genera
2
2016
... 用于DNA提取的菌种于CYM固体培养基上生长7 d.用无菌手术刀片刮取培养基表面适量菌丝转入1.5 mL EP管,经研磨后进行DNA提取.参照基因组DNA快速提取试剂盒的说明书并参照Han et al. (2016)的方法进行适当修改.使用通用引物ITS5和ITS4进行PCR扩增获得这8株菌种的ITS序列,PCR扩增程序与体系参照Han et al. (2016)的报道,并送至北京华大科技有限责任公司进行测序.将菌株的ITS序列在NCBI网站上进行BLAST比对,并参考权威或模式菌株序列对菌株进行鉴定. ...
Evaluation of laccase activities by three newly isolated fungal species in submerged fermentation with single or mixed lignocellulosic wastes
2
2021
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
... 漆酶活性测定采用2,2ʹ-连氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸) [ABTS]法(韩美玲等 2020;Han et al. 2021).定义每分钟1.0 μmol的ABTS被转化所需酶量为一个活力单位,ε420=3.6×104 L/(mol·cm). ...
Screening and determination of cellulose-degrading strains and their utilization in degrading straw
0
2022
Laccase production and metabolic diversity among Flammulina velutipes strains
1
2015
... 白腐真菌分泌多种胞外酶来降解玉米秸秆的木质纤维素,漆酶是重要的木质素降解酶之一.本研究中,V. fraxinea An 369、C. trogii Han 474和P. pyricola Han 202的最大漆酶活性分别高达(901.11±42.83)、(843.61±78.82)和(698.89±42.17) U/L,而T. versicolor Han 1504和B. adusta Han 577的最大漆酶活性分别为(70.95±6.19) U/L和(0.50±0) U/L.同时,T. versicolor An 174和T. versicolor Han 1504为同种真菌的不同菌株,其最大漆酶活性分别为(207.13±1.40) U/L和(70.95±6.19) U/L.由此可见,不同真菌或同种真菌不同菌株的产漆酶能力存在较大差异.此前已有研究表明,同种真菌的不同菌株在同一培养条件下所分泌的漆酶活性并不相同(Janusz et al. 2015;An et al. 2016).另一方面,V. fraxinea An 369、C. trogii Han 474和P. pyricola Han 202的最大漆酶活性虽然是最高的,但其对玉米秸秆的酸不溶木素降解率分别为23.23%、24.10%和18.90%,而T. versicolor Han 1504和B. adusta Han 577的最大漆酶活性虽然很低,但其对玉米秸秆的酸不溶木素降解率却分别高达19.64%和14.80%.同样地,T. gibbosa An 360的最大漆酶活性虽远大于B. adusta Han 577,但其对玉米秸秆的酸不溶木素降解率低于B. adusta Han 577.由此可见,通过漆酶活性和酸不溶木素降解率联合分析不难发现漆酶活性的高低并不与酸不溶木素降解率呈现相关性,这可能与其他木质素降解酶(如锰过氧化物酶和木素过氧化物酶等)也能够降解木质素有关.整体来看,本研究中所用大部分白腐真菌菌株对玉米秸秆木质纤维素均表现出较高的降解能力,研究结果为白腐真菌在农作物秸秆的综合利用奠定了良好的基础并展现了广阔的前景. ...
Study on screening, identification and capability of lignin-degrading fungi for landscaping waste
0
2019
1
1982
... 有研究表明,木质素的降解可以有效地提高纤维素的降解率,而当纤维素被水解时,半纤维素才可能被全部水解(Bourquin et al. 2002;Pollgioni et al. 2015).因此,筛选出对木质纤维素降解效果好的,尤其是对木质素具有较强降解能力以打破木质素对整个降解过程不利影响的菌株是非常必要的.白腐真菌是一类使木质腐烂成为淡色的海绵状团块的腐生于树木或木材上的真菌,能够通过分泌胞外的木质纤维素酶来降解木质纤维素,且白腐菌是目前为止最主要的、最为有效的降解木质素的真菌,是整个碳素循环的中心,是目前已知的唯一能够在纯培养体系里便可将木素降解为CO2和H2O的一大类真菌(Kirk & Fenn 1982;李慧蓉 2005;Sánchez 2009;Yingkamhaeng et al. 2022).我国幅员辽阔、森林植被种类繁多,白腐真菌资源极为丰富(Cui et al. 2019).传统的降解木质素的酶主要包括漆酶、锰过氧化物酶和木素过氧化物酶,其中,漆酶在木质素降解过程中起着非常重要的作用(Arora & Gill 2001).而降解纤维素和半纤维素的酶主要是纤维素酶(如内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶)和半纤维素酶(如木聚糖酶、葡聚糖酶). ...
Isolation and structure characterization of lignin and hemicelluloses from crop straw
0
2016
Biology and biotechnology of white-rot fungi
0
2005
Screening of lignin degrading strain BYL-7 and optimization of degradation conditions
1
2020
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
Biological pretreatment of corn straw for enhancing degradation efficiency and biogas production
0
2020
Construction and effectiveness of a high efficient complex microbial system for corn straw degradation
1
2019
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. 10.13346/j.mycosystema.220227.F0001
木质纤维素结构示意图(刘霄 2019)
A representative structure of lignocellulose (Liu 2019).Fig. 1
有研究表明,木质素的降解可以有效地提高纤维素的降解率,而当纤维素被水解时,半纤维素才可能被全部水解(Bourquin et al. 2002;Pollgioni et al. 2015).因此,筛选出对木质纤维素降解效果好的,尤其是对木质素具有较强降解能力以打破木质素对整个降解过程不利影响的菌株是非常必要的.白腐真菌是一类使木质腐烂成为淡色的海绵状团块的腐生于树木或木材上的真菌,能够通过分泌胞外的木质纤维素酶来降解木质纤维素,且白腐菌是目前为止最主要的、最为有效的降解木质素的真菌,是整个碳素循环的中心,是目前已知的唯一能够在纯培养体系里便可将木素降解为CO2和H2O的一大类真菌(Kirk & Fenn 1982;李慧蓉 2005;Sánchez 2009;Yingkamhaeng et al. 2022).我国幅员辽阔、森林植被种类繁多,白腐真菌资源极为丰富(Cui et al. 2019).传统的降解木质素的酶主要包括漆酶、锰过氧化物酶和木素过氧化物酶,其中,漆酶在木质素降解过程中起着非常重要的作用(Arora & Gill 2001).而降解纤维素和半纤维素的酶主要是纤维素酶(如内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶)和半纤维素酶(如木聚糖酶、葡聚糖酶). ...
Screening of cellulolytic bacteria from rotten wood of Qinling (China) for biomass degradation and cloning of cellulases from Bacillus methylotrophicus
1
2020
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
A novel lignin degradation bacteria-Bacillus amyloliquefaciens SL-7 used to degrade straw lignin efficiently
1
2020
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass
1
2005
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
China statistical yearbook
0
2019
Ligin-degrading enzyme
1
2015
... 有研究表明,木质素的降解可以有效地提高纤维素的降解率,而当纤维素被水解时,半纤维素才可能被全部水解(Bourquin et al. 2002;Pollgioni et al. 2015).因此,筛选出对木质纤维素降解效果好的,尤其是对木质素具有较强降解能力以打破木质素对整个降解过程不利影响的菌株是非常必要的.白腐真菌是一类使木质腐烂成为淡色的海绵状团块的腐生于树木或木材上的真菌,能够通过分泌胞外的木质纤维素酶来降解木质纤维素,且白腐菌是目前为止最主要的、最为有效的降解木质素的真菌,是整个碳素循环的中心,是目前已知的唯一能够在纯培养体系里便可将木素降解为CO2和H2O的一大类真菌(Kirk & Fenn 1982;李慧蓉 2005;Sánchez 2009;Yingkamhaeng et al. 2022).我国幅员辽阔、森林植被种类繁多,白腐真菌资源极为丰富(Cui et al. 2019).传统的降解木质素的酶主要包括漆酶、锰过氧化物酶和木素过氧化物酶,其中,漆酶在木质素降解过程中起着非常重要的作用(Arora & Gill 2001).而降解纤维素和半纤维素的酶主要是纤维素酶(如内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶)和半纤维素酶(如木聚糖酶、葡聚糖酶). ...
Hemicellulose bioconversion
1
2003
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
Lignocellulosic residues: biodegradation and bioconversion by fungi
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2009
... 有研究表明,木质素的降解可以有效地提高纤维素的降解率,而当纤维素被水解时,半纤维素才可能被全部水解(Bourquin et al. 2002;Pollgioni et al. 2015).因此,筛选出对木质纤维素降解效果好的,尤其是对木质素具有较强降解能力以打破木质素对整个降解过程不利影响的菌株是非常必要的.白腐真菌是一类使木质腐烂成为淡色的海绵状团块的腐生于树木或木材上的真菌,能够通过分泌胞外的木质纤维素酶来降解木质纤维素,且白腐菌是目前为止最主要的、最为有效的降解木质素的真菌,是整个碳素循环的中心,是目前已知的唯一能够在纯培养体系里便可将木素降解为CO2和H2O的一大类真菌(Kirk & Fenn 1982;李慧蓉 2005;Sánchez 2009;Yingkamhaeng et al. 2022).我国幅员辽阔、森林植被种类繁多,白腐真菌资源极为丰富(Cui et al. 2019).传统的降解木质素的酶主要包括漆酶、锰过氧化物酶和木素过氧化物酶,其中,漆酶在木质素降解过程中起着非常重要的作用(Arora & Gill 2001).而降解纤维素和半纤维素的酶主要是纤维素酶(如内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶)和半纤维素酶(如木聚糖酶、葡聚糖酶). ...
White-rot fungal conversion of wheat straw to energy rich cattle feed
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2011
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
... 木质纤维素的真菌生物降解是环境友好的农业废弃物利用方式,此前有较多研究关注真菌降解山毛榉、毛白杨和圆柏枝等基质,而对于作物秸秆的关注度整体较少(Fukasawa et al. 2005;Wang et al. 2014;康跃等 2019).目前,涉及到秸秆降解的白腐真菌主要有Pleurotus ostreatus、Trametes versicolor、Phanerochaete chrysosporium、Coriolopsis gallica、Pleurotus sajor-caju、Lentinula edodes、Ceriporiopsis subvermispora、T. betulina、Bjerkandera fumosa和T. hirsute (Wan & Li 2010;Shrivastava et al. 2011;甄静等 2017;Ding et al. 2019;李灵灵等 2020;张芳芳等 2021),而本研究所使用的白腐真菌云芝栓孔菌Trametes versicolor An 174、肺形侧耳Pleurotus pulmonarius An 279、迷宫栓孔菌T. gibbosa An 360、白蜡范氏孔菌Vanderbylia fraxinea An 369、梨生多年卧孔菌Perenniporia pyricola Han 202、硬毛革孔菌Coriolopsis trogii Han 474、烟管孔菌B. adusta Han 577和云芝栓孔菌T. versicolor Han 1504有被此前研究使用的真菌物种,也添加了新的物种进行对比分析.Ceriporiopsis subvermispora在玉米秸上发酵42 d,对玉米秸的木质素和半纤维素的降解率分别为39.2%和27.0%,而对纤维素的降解率更是低于5% (Wan & Li 2010).甄静等(2017)分析T. hirsuta XYG422对玉米秸秆的生物降解,发现T. hirsuta XYG422在培养60 d时对玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率依次为83.54%、50.65%和19.53%.Ding et al. (2019)分析了T. versicolor CICC 50001、Pleurotus ostreatus CGMCCC 5.374、Phanerochaete chrysosporium CICC 40299、C. gallica CICC 2689、P. sajor-caju CGMCCC 5.593和L. edodes CGMCCC 5.697在玉米秸秆上发酵30 d的木质纤维素组分含量,发现对纤维素、半纤维素和木质素降解率最高的分别是C. gallica CICC 2689 (6.2%)、L. edodes CGMCCC 5.697 (5.34%)和P. sajor-caju CGMCCC 5.593 (4.49%).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆酸不溶木质素的降解率为13.60%、21.87%和12.02% (张芳芳等 2021).而本研究中白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的酸不溶木素降解率分别为23.23%、23.75%、22.49%和24.10%,由此可见,这4种真菌的木质素降解率较好.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
Microbial laccase: a robust enzyme and its industrial applications
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2020
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
Augmented digestion of lignocellulose by steam explosion, acid and alkaline pretreatment methods: a review
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2015
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
Microbial delignification of corn stover by Ceriporiopsis subvermispora for improving cellulose digestibility
2
2010
... 木质纤维素的真菌生物降解是环境友好的农业废弃物利用方式,此前有较多研究关注真菌降解山毛榉、毛白杨和圆柏枝等基质,而对于作物秸秆的关注度整体较少(Fukasawa et al. 2005;Wang et al. 2014;康跃等 2019).目前,涉及到秸秆降解的白腐真菌主要有Pleurotus ostreatus、Trametes versicolor、Phanerochaete chrysosporium、Coriolopsis gallica、Pleurotus sajor-caju、Lentinula edodes、Ceriporiopsis subvermispora、T. betulina、Bjerkandera fumosa和T. hirsute (Wan & Li 2010;Shrivastava et al. 2011;甄静等 2017;Ding et al. 2019;李灵灵等 2020;张芳芳等 2021),而本研究所使用的白腐真菌云芝栓孔菌Trametes versicolor An 174、肺形侧耳Pleurotus pulmonarius An 279、迷宫栓孔菌T. gibbosa An 360、白蜡范氏孔菌Vanderbylia fraxinea An 369、梨生多年卧孔菌Perenniporia pyricola Han 202、硬毛革孔菌Coriolopsis trogii Han 474、烟管孔菌B. adusta Han 577和云芝栓孔菌T. versicolor Han 1504有被此前研究使用的真菌物种,也添加了新的物种进行对比分析.Ceriporiopsis subvermispora在玉米秸上发酵42 d,对玉米秸的木质素和半纤维素的降解率分别为39.2%和27.0%,而对纤维素的降解率更是低于5% (Wan & Li 2010).甄静等(2017)分析T. hirsuta XYG422对玉米秸秆的生物降解,发现T. hirsuta XYG422在培养60 d时对玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率依次为83.54%、50.65%和19.53%.Ding et al. (2019)分析了T. versicolor CICC 50001、Pleurotus ostreatus CGMCCC 5.374、Phanerochaete chrysosporium CICC 40299、C. gallica CICC 2689、P. sajor-caju CGMCCC 5.593和L. edodes CGMCCC 5.697在玉米秸秆上发酵30 d的木质纤维素组分含量,发现对纤维素、半纤维素和木质素降解率最高的分别是C. gallica CICC 2689 (6.2%)、L. edodes CGMCCC 5.697 (5.34%)和P. sajor-caju CGMCCC 5.593 (4.49%).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆酸不溶木质素的降解率为13.60%、21.87%和12.02% (张芳芳等 2021).而本研究中白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的酸不溶木素降解率分别为23.23%、23.75%、22.49%和24.10%,由此可见,这4种真菌的木质素降解率较好.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
... 在玉米秸上发酵42 d,对玉米秸的木质素和半纤维素的降解率分别为39.2%和27.0%,而对纤维素的降解率更是低于5% (Wan & Li 2010).甄静等(2017)分析T. hirsuta XYG422对玉米秸秆的生物降解,发现T. hirsuta XYG422在培养60 d时对玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率依次为83.54%、50.65%和19.53%.Ding et al. (2019)分析了T. versicolor CICC 50001、Pleurotus ostreatus CGMCCC 5.374、Phanerochaete chrysosporium CICC 40299、C. gallica CICC 2689、P. sajor-caju CGMCCC 5.593和L. edodes CGMCCC 5.697在玉米秸秆上发酵30 d的木质纤维素组分含量,发现对纤维素、半纤维素和木质素降解率最高的分别是C. gallica CICC 2689 (6.2%)、L. edodes CGMCCC 5.697 (5.34%)和P. sajor-caju CGMCCC 5.593 (4.49%).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆酸不溶木质素的降解率为13.60%、21.87%和12.02% (张芳芳等 2021).而本研究中白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的酸不溶木素降解率分别为23.23%、23.75%、22.49%和24.10%,由此可见,这4种真菌的木质素降解率较好.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
Biological pretreatment with white rot fungi and their co-culture to overcome lignocellulosic recalcitrance for improved enzymatic digestion
1
2014
... 木质纤维素的真菌生物降解是环境友好的农业废弃物利用方式,此前有较多研究关注真菌降解山毛榉、毛白杨和圆柏枝等基质,而对于作物秸秆的关注度整体较少(Fukasawa et al. 2005;Wang et al. 2014;康跃等 2019).目前,涉及到秸秆降解的白腐真菌主要有Pleurotus ostreatus、Trametes versicolor、Phanerochaete chrysosporium、Coriolopsis gallica、Pleurotus sajor-caju、Lentinula edodes、Ceriporiopsis subvermispora、T. betulina、Bjerkandera fumosa和T. hirsute (Wan & Li 2010;Shrivastava et al. 2011;甄静等 2017;Ding et al. 2019;李灵灵等 2020;张芳芳等 2021),而本研究所使用的白腐真菌云芝栓孔菌Trametes versicolor An 174、肺形侧耳Pleurotus pulmonarius An 279、迷宫栓孔菌T. gibbosa An 360、白蜡范氏孔菌Vanderbylia fraxinea An 369、梨生多年卧孔菌Perenniporia pyricola Han 202、硬毛革孔菌Coriolopsis trogii Han 474、烟管孔菌B. adusta Han 577和云芝栓孔菌T. versicolor Han 1504有被此前研究使用的真菌物种,也添加了新的物种进行对比分析.Ceriporiopsis subvermispora在玉米秸上发酵42 d,对玉米秸的木质素和半纤维素的降解率分别为39.2%和27.0%,而对纤维素的降解率更是低于5% (Wan & Li 2010).甄静等(2017)分析T. hirsuta XYG422对玉米秸秆的生物降解,发现T. hirsuta XYG422在培养60 d时对玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率依次为83.54%、50.65%和19.53%.Ding et al. (2019)分析了T. versicolor CICC 50001、Pleurotus ostreatus CGMCCC 5.374、Phanerochaete chrysosporium CICC 40299、C. gallica CICC 2689、P. sajor-caju CGMCCC 5.593和L. edodes CGMCCC 5.697在玉米秸秆上发酵30 d的木质纤维素组分含量,发现对纤维素、半纤维素和木质素降解率最高的分别是C. gallica CICC 2689 (6.2%)、L. edodes CGMCCC 5.697 (5.34%)和P. sajor-caju CGMCCC 5.593 (4.49%).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆酸不溶木质素的降解率为13.60%、21.87%和12.02% (张芳芳等 2021).而本研究中白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的酸不溶木素降解率分别为23.23%、23.75%、22.49%和24.10%,由此可见,这4种真菌的木质素降解率较好.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
Progress in research of straw biodegradation mechanisms and functional microbial flora
0
2017
Screening and identification of a cellulose degrading strain
0
2021
Synergistic effect of xylanase and laccase on structural features of energy cane
1
2022
... 有研究表明,木质素的降解可以有效地提高纤维素的降解率,而当纤维素被水解时,半纤维素才可能被全部水解(Bourquin et al. 2002;Pollgioni et al. 2015).因此,筛选出对木质纤维素降解效果好的,尤其是对木质素具有较强降解能力以打破木质素对整个降解过程不利影响的菌株是非常必要的.白腐真菌是一类使木质腐烂成为淡色的海绵状团块的腐生于树木或木材上的真菌,能够通过分泌胞外的木质纤维素酶来降解木质纤维素,且白腐菌是目前为止最主要的、最为有效的降解木质素的真菌,是整个碳素循环的中心,是目前已知的唯一能够在纯培养体系里便可将木素降解为CO2和H2O的一大类真菌(Kirk & Fenn 1982;李慧蓉 2005;Sánchez 2009;Yingkamhaeng et al. 2022).我国幅员辽阔、森林植被种类繁多,白腐真菌资源极为丰富(Cui et al. 2019).传统的降解木质素的酶主要包括漆酶、锰过氧化物酶和木素过氧化物酶,其中,漆酶在木质素降解过程中起着非常重要的作用(Arora & Gill 2001).而降解纤维素和半纤维素的酶主要是纤维素酶(如内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶)和半纤维素酶(如木聚糖酶、葡聚糖酶). ...
Screening of straw-degrading bacteria and study on their cellulose degrading performances
0
2019
Screening of efficient lignin-degrading fungal strains and their degradation on cornstalk
0
2021
The screening of cellulose degrading strains and application to corn straw in low temperature
0
2018
Research progress of microbial degradation of corn straw
0
2016
Fermentation condition optimization of laccase producing strain Trametes hirsuta XYG422 and its activity on corn straw degradation
0
2017
1
2016
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
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2010
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
中国作物秸秆资源利用潜力的多适宜性综合评价
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2018
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
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2021
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
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2019
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
不同碳氮源对糙皮侧耳木质纤维素酶活性的影响
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2020
... 漆酶活性测定采用2,2ʹ-连氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸) [ABTS]法(韩美玲等 2020;Han et al. 2021).定义每分钟1.0 μmol的ABTS被转化所需酶量为一个活力单位,ε420=3.6×104 L/(mol·cm). ...
纤维素降解菌种的筛选测定及其对秸秆的降解
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2022
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
园林废弃物木质素降解真菌的筛选、鉴别及其能力研究
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2019
... 木质纤维素的真菌生物降解是环境友好的农业废弃物利用方式,此前有较多研究关注真菌降解山毛榉、毛白杨和圆柏枝等基质,而对于作物秸秆的关注度整体较少(Fukasawa et al. 2005;Wang et al. 2014;康跃等 2019).目前,涉及到秸秆降解的白腐真菌主要有Pleurotus ostreatus、Trametes versicolor、Phanerochaete chrysosporium、Coriolopsis gallica、Pleurotus sajor-caju、Lentinula edodes、Ceriporiopsis subvermispora、T. betulina、Bjerkandera fumosa和T. hirsute (Wan & Li 2010;Shrivastava et al. 2011;甄静等 2017;Ding et al. 2019;李灵灵等 2020;张芳芳等 2021),而本研究所使用的白腐真菌云芝栓孔菌Trametes versicolor An 174、肺形侧耳Pleurotus pulmonarius An 279、迷宫栓孔菌T. gibbosa An 360、白蜡范氏孔菌Vanderbylia fraxinea An 369、梨生多年卧孔菌Perenniporia pyricola Han 202、硬毛革孔菌Coriolopsis trogii Han 474、烟管孔菌B. adusta Han 577和云芝栓孔菌T. versicolor Han 1504有被此前研究使用的真菌物种,也添加了新的物种进行对比分析.Ceriporiopsis subvermispora在玉米秸上发酵42 d,对玉米秸的木质素和半纤维素的降解率分别为39.2%和27.0%,而对纤维素的降解率更是低于5% (Wan & Li 2010).甄静等(2017)分析T. hirsuta XYG422对玉米秸秆的生物降解,发现T. hirsuta XYG422在培养60 d时对玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率依次为83.54%、50.65%和19.53%.Ding et al. (2019)分析了T. versicolor CICC 50001、Pleurotus ostreatus CGMCCC 5.374、Phanerochaete chrysosporium CICC 40299、C. gallica CICC 2689、P. sajor-caju CGMCCC 5.593和L. edodes CGMCCC 5.697在玉米秸秆上发酵30 d的木质纤维素组分含量,发现对纤维素、半纤维素和木质素降解率最高的分别是C. gallica CICC 2689 (6.2%)、L. edodes CGMCCC 5.697 (5.34%)和P. sajor-caju CGMCCC 5.593 (4.49%).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆酸不溶木质素的降解率为13.60%、21.87%和12.02% (张芳芳等 2021).而本研究中白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的酸不溶木素降解率分别为23.23%、23.75%、22.49%和24.10%,由此可见,这4种真菌的木质素降解率较好.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
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2016
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
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2005
... 有研究表明,木质素的降解可以有效地提高纤维素的降解率,而当纤维素被水解时,半纤维素才可能被全部水解(Bourquin et al. 2002;Pollgioni et al. 2015).因此,筛选出对木质纤维素降解效果好的,尤其是对木质素具有较强降解能力以打破木质素对整个降解过程不利影响的菌株是非常必要的.白腐真菌是一类使木质腐烂成为淡色的海绵状团块的腐生于树木或木材上的真菌,能够通过分泌胞外的木质纤维素酶来降解木质纤维素,且白腐菌是目前为止最主要的、最为有效的降解木质素的真菌,是整个碳素循环的中心,是目前已知的唯一能够在纯培养体系里便可将木素降解为CO2和H2O的一大类真菌(Kirk & Fenn 1982;李慧蓉 2005;Sánchez 2009;Yingkamhaeng et al. 2022).我国幅员辽阔、森林植被种类繁多,白腐真菌资源极为丰富(Cui et al. 2019).传统的降解木质素的酶主要包括漆酶、锰过氧化物酶和木素过氧化物酶,其中,漆酶在木质素降解过程中起着非常重要的作用(Arora & Gill 2001).而降解纤维素和半纤维素的酶主要是纤维素酶(如内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶)和半纤维素酶(如木聚糖酶、葡聚糖酶). ...
木质素降解菌BYL-7的筛选及降解条件优化
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2020
... 木质纤维素的真菌生物降解是环境友好的农业废弃物利用方式,此前有较多研究关注真菌降解山毛榉、毛白杨和圆柏枝等基质,而对于作物秸秆的关注度整体较少(Fukasawa et al. 2005;Wang et al. 2014;康跃等 2019).目前,涉及到秸秆降解的白腐真菌主要有Pleurotus ostreatus、Trametes versicolor、Phanerochaete chrysosporium、Coriolopsis gallica、Pleurotus sajor-caju、Lentinula edodes、Ceriporiopsis subvermispora、T. betulina、Bjerkandera fumosa和T. hirsute (Wan & Li 2010;Shrivastava et al. 2011;甄静等 2017;Ding et al. 2019;李灵灵等 2020;张芳芳等 2021),而本研究所使用的白腐真菌云芝栓孔菌Trametes versicolor An 174、肺形侧耳Pleurotus pulmonarius An 279、迷宫栓孔菌T. gibbosa An 360、白蜡范氏孔菌Vanderbylia fraxinea An 369、梨生多年卧孔菌Perenniporia pyricola Han 202、硬毛革孔菌Coriolopsis trogii Han 474、烟管孔菌B. adusta Han 577和云芝栓孔菌T. versicolor Han 1504有被此前研究使用的真菌物种,也添加了新的物种进行对比分析.Ceriporiopsis subvermispora在玉米秸上发酵42 d,对玉米秸的木质素和半纤维素的降解率分别为39.2%和27.0%,而对纤维素的降解率更是低于5% (Wan & Li 2010).甄静等(2017)分析T. hirsuta XYG422对玉米秸秆的生物降解,发现T. hirsuta XYG422在培养60 d时对玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率依次为83.54%、50.65%和19.53%.Ding et al. (2019)分析了T. versicolor CICC 50001、Pleurotus ostreatus CGMCCC 5.374、Phanerochaete chrysosporium CICC 40299、C. gallica CICC 2689、P. sajor-caju CGMCCC 5.593和L. edodes CGMCCC 5.697在玉米秸秆上发酵30 d的木质纤维素组分含量,发现对纤维素、半纤维素和木质素降解率最高的分别是C. gallica CICC 2689 (6.2%)、L. edodes CGMCCC 5.697 (5.34%)和P. sajor-caju CGMCCC 5.593 (4.49%).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆酸不溶木质素的降解率为13.60%、21.87%和12.02% (张芳芳等 2021).而本研究中白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的酸不溶木素降解率分别为23.23%、23.75%、22.49%和24.10%,由此可见,这4种真菌的木质素降解率较好.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
... BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
... BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
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2019
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
... 木质纤维素结构示意图(刘霄 2019)A representative structure of lignocellulose (Liu 2019).Fig. 1
有研究表明,木质素的降解可以有效地提高纤维素的降解率,而当纤维素被水解时,半纤维素才可能被全部水解(Bourquin et al. 2002;Pollgioni et al. 2015).因此,筛选出对木质纤维素降解效果好的,尤其是对木质素具有较强降解能力以打破木质素对整个降解过程不利影响的菌株是非常必要的.白腐真菌是一类使木质腐烂成为淡色的海绵状团块的腐生于树木或木材上的真菌,能够通过分泌胞外的木质纤维素酶来降解木质纤维素,且白腐菌是目前为止最主要的、最为有效的降解木质素的真菌,是整个碳素循环的中心,是目前已知的唯一能够在纯培养体系里便可将木素降解为CO2和H2O的一大类真菌(Kirk & Fenn 1982;李慧蓉 2005;Sánchez 2009;Yingkamhaeng et al. 2022).我国幅员辽阔、森林植被种类繁多,白腐真菌资源极为丰富(Cui et al. 2019).传统的降解木质素的酶主要包括漆酶、锰过氧化物酶和木素过氧化物酶,其中,漆酶在木质素降解过程中起着非常重要的作用(Arora & Gill 2001).而降解纤维素和半纤维素的酶主要是纤维素酶(如内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶)和半纤维素酶(如木聚糖酶、葡聚糖酶). ...
秸秆的生物降解机理及其功能微生物菌群研究进展
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2017
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
一株纤维素降解菌的筛选与鉴定
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2021
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
秸秆降解菌的筛选及其纤维素降解性能的研究
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2019
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
高效木质素降解菌的筛选及其对玉米秸秆的降解效果
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2021
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
... 木质纤维素的真菌生物降解是环境友好的农业废弃物利用方式,此前有较多研究关注真菌降解山毛榉、毛白杨和圆柏枝等基质,而对于作物秸秆的关注度整体较少(Fukasawa et al. 2005;Wang et al. 2014;康跃等 2019).目前,涉及到秸秆降解的白腐真菌主要有Pleurotus ostreatus、Trametes versicolor、Phanerochaete chrysosporium、Coriolopsis gallica、Pleurotus sajor-caju、Lentinula edodes、Ceriporiopsis subvermispora、T. betulina、Bjerkandera fumosa和T. hirsute (Wan & Li 2010;Shrivastava et al. 2011;甄静等 2017;Ding et al. 2019;李灵灵等 2020;张芳芳等 2021),而本研究所使用的白腐真菌云芝栓孔菌Trametes versicolor An 174、肺形侧耳Pleurotus pulmonarius An 279、迷宫栓孔菌T. gibbosa An 360、白蜡范氏孔菌Vanderbylia fraxinea An 369、梨生多年卧孔菌Perenniporia pyricola Han 202、硬毛革孔菌Coriolopsis trogii Han 474、烟管孔菌B. adusta Han 577和云芝栓孔菌T. versicolor Han 1504有被此前研究使用的真菌物种,也添加了新的物种进行对比分析.Ceriporiopsis subvermispora在玉米秸上发酵42 d,对玉米秸的木质素和半纤维素的降解率分别为39.2%和27.0%,而对纤维素的降解率更是低于5% (Wan & Li 2010).甄静等(2017)分析T. hirsuta XYG422对玉米秸秆的生物降解,发现T. hirsuta XYG422在培养60 d时对玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率依次为83.54%、50.65%和19.53%.Ding et al. (2019)分析了T. versicolor CICC 50001、Pleurotus ostreatus CGMCCC 5.374、Phanerochaete chrysosporium CICC 40299、C. gallica CICC 2689、P. sajor-caju CGMCCC 5.593和L. edodes CGMCCC 5.697在玉米秸秆上发酵30 d的木质纤维素组分含量,发现对纤维素、半纤维素和木质素降解率最高的分别是C. gallica CICC 2689 (6.2%)、L. edodes CGMCCC 5.697 (5.34%)和P. sajor-caju CGMCCC 5.593 (4.49%).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆酸不溶木质素的降解率为13.60%、21.87%和12.02% (张芳芳等 2021).而本研究中白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的酸不溶木素降解率分别为23.23%、23.75%、22.49%和24.10%,由此可见,这4种真菌的木质素降解率较好.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
... CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆酸不溶木质素的降解率为13.60%、21.87%和12.02% (张芳芳等 2021).而本研究中白蜡范氏孔菌V. fraxinea An 369、云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279和硬毛革孔菌C. trogii Han 474的酸不溶木素降解率分别为23.23%、23.75%、22.49%和24.10%,由此可见,这4种真菌的木质素降解率较好.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆纤维素降解率为12.0%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为13.2% (李灵灵等 2020).T. betulina ZT-153、B. fumosa ZT-307和P. chrysosporium CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
... CGMCC 5.0776在玉米秸秆上发酵33 d对玉米秸秆纤维素降解率分别为17.12%、17.05%和12.56% (张芳芳等 2021).而本研究中的云芝栓孔菌T. versicolor An 174、肺形侧耳P. pulmonarius An 279、梨生多年卧孔菌P. pyricola Han 202的纤维素降解率分别为26.14%、21.11%和23.48%,与此前研究相比,展现出优异的纤维素降解能力.T. versicolor BYL-7优化前对水稻秸秆半纤维素降解率为17.9%,优化后对水稻秸秆纤维素降解率为21.5% (李灵灵等 2020),而本研究中T. gibbosa An 360、P. pulmonarius An 279和B. adusta Han 577对玉米秸秆半纤维素降解率分别是40.82%、40.66%和31.04%,与之前研究所用菌株相比,半纤维素降解能力极为优异.由此可见,P. pulmonarius An 279对玉米秸秆木质纤维素的降解效果是这8株白腐真菌中最佳的,具高效降解玉米秸秆木质纤维素的能力. ...
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2018
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
微生物降解玉米秸秆的研究进展
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2016
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
毛栓孔菌XYG422菌株产漆酶发酵条件优化及对玉米秸秆生物降解的研究
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2017
... 农作物秸秆是农业生产过程中主要的废弃物,2019年我国秸秆总产量约8.5亿t,其中玉米秸秆的总产量约2.8亿t,占我国秸秆总量的32.94% (国家统计局 2019;常洪艳 2021).如何有效地利用农作物秸秆,构建农作物秸秆高效降解和转化的循环体系,既是现代农业所必须面临的难题,也是目前许多学者所急切解决的问题.此前,农业秸秆最主要的处理方式是焚烧和随意丢弃任其腐烂,这种处理措施对生态环境造成严重的影响.为此,我国推出了秸秆还田这一举措,不仅能够避免秸秆焚烧所引起的大气污染,还能够增强土壤肥力(甄静等 2017;曹志宏等 2018;An et al. 2021;Han et al. 2021;杨娜等 2021;张芳芳等 2021).秸秆主要成分为木质纤维素,是重要的可再生资源,其中,玉米秸秆的三大组分含量分别约为木质素(23.68%)、纤维素(41.93%)和半纤维素(24.71%) (Ding et al. 2019),其中木质素分散于纤维素纤维之间,而半纤维素在木质素和纤维素的纤维之间贯穿存在并起连接作用,进而形成了非常牢固的、类似于“钢筋混凝土结构”的纤维素-半纤维素-木质素的结构(图1) (Saha 2003;Mosier et al. 2005;毕于运 2010;安琪 2016;李赫龙 2016;刘霄 2019).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...
... ).木质素与纤维素和半纤维素所形成的“钢筋混凝土结构”限制了水解酶与纤维素的接触以及木质素自身非水溶性和化学结构的复杂性是导致秸秆难以被降解的主要因素(甄静等 2017).虽然采用物理或化学的方法能够有效处理农作物秸秆,但通常需要严苛且较为极端的条件(Singh et al. 2015;薛林贵等 2017;Singh et al. 2020;Ma et al. 2020).而微生物能够通过分泌酶对农作物秸秆进行发酵与降解,在处理农作物秸秆时具有反应条件温和及对环境无二次污染的优点.因此,分离和筛选高效农作物秸秆降解菌具有重要的意义.近年来,许多研究人员陆续分离得到了一些对秸秆具降解能力的菌株,如细菌、真菌和放线菌(Fujimoto et al. 2005;Li et al. 2020;Mei et al. 2020).张爽(2018)从土壤中分离并筛选获得具纤维素分解能力的3株木霉属的菌株.于慧娟和郭夏丽(2019)通过小麦秸秆粉末平板、刚果红染色法和小麦秸秆的降解率来筛选高效的秸秆降解菌,获得了4株具降解秸秆能力的真菌.黄青盈等(2022)通过食堂的餐厨垃圾、废水和被废水污染的土壤分离、驯化获得具降解秸秆能力的细菌.然而,Shrivastava et al. (2011)通过秸秆降解实验分析发现真菌对秸秆的降解效果是最优的.张斯童等(2016)分析了对不同种类的微生物对秸秆的降解效果,结果表明真菌对秸秆的降解能力要优于放线菌和细菌. ...