农业固体废物堆肥中木质素的微生物降解研究

论文摘要

利用微生物对农业废物进行堆肥化是当前处理农业废物的一大趋势。堆肥过程中微生物的种类、数量及群落结构是决定该生态体系的物质循环和废物特别是木质素类物质降解能力的重要因素。由于环境微生物的可培养性差,传统的培养技术不适用堆肥微生物群体组成和结构的解析。近年来发展起来的醌指纹法,利用微生物体内广泛存在的类异戊二烯醌作为标记物分析微生物群落,成为环境微生物和微生物生态领域的研究热点。本文详细介绍了醌指纹法整个体系的建立过程,并利用该体系对堆肥过程中的微生物群落及具有木质素降解潜能的微生物群落进行了成功分析。在堆肥过程中MK7（H4）、Q7、Q8含量较多,表明γ-变形菌和放线菌在整个过程中起主要作用,同时堆肥化不同时期的群落变化基本符合传统的研究结果。而在具有木质素降解潜能的微生物群落中,主要醌种为MK7（H2）、MK7（H4）、Q9（H2）,表明堆肥化过程中降解木质素的主要是一些真菌和γ-变形菌。降解主要发生在高温期和二次发酵时期。微生物群落多样性指数较小,说明物种都比较单一,同时群落结构随着堆制时间发生巨大变化。本文还研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对黄孢原毛平革菌、简青霉产木质素降解酶能力的影响。结果表明,鼠李糖脂对酶活性的影响与鼠李糖脂的浓度、投加形式、菌种及酶的种类有关。0.0065%的鼠李糖脂不同程度地促进了黄孢原毛平革菌产LiP酶,MnP酶,简青霉产LiP酶,漆酶,0.013%的鼠李糖脂可以促进黄孢原毛平革菌产LiP酶,简青霉产漆酶,但却明显抑制了另外两种酶的活性;鼠李糖脂可以使简青霉产MnP的高峰期提前,但不能提高酶活性。通过影响产酶能力,鼠李糖脂使两株菌对木质素的降解率均高于对照样。此外,接种鼠李糖脂产生菌——铜绿假单胞菌的效果达到甚至超过添加鼠李糖脂的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 堆肥概述
• 1.1.1 堆肥系统
• 1.1.2 堆肥的基本原理
• 1.1.3 堆肥化技术的发展趋势
• 1.2 木质素的生物降解
• 1.2.1 木质素类废物的存在概况及解决方法
• 1.2.2 木质素的结构及其模型化合物
• 1.2.3 降解木质素的微生物及酶系
• 1.2.4 木质素的生物降解机制
• 1.3 研究堆肥过程中微生物群落演替的方法
• 1.3.1 微生物纯培养
• 1.3.2 BIOLOG法
• 1.3.3 磷脂脂肪酸法（PLFA）
• 1.3.4 PCR技术
• 1.3.5 醌指纹法
• 1.3.6 醌指纹法在堆肥化群落分析中的应用前景
• 1.4 表面活性剂在堆肥化中的应用
• 1.5 本研究的主要内容
• 第2章 醌指纹法分析堆肥化中的微生物群落演替
• 2.1 实验目的
• 2.2 实验设备及原料
• 2.2.1 实验设备
• 2.2.2 菌种及堆肥原料
• 2.2.3 主要试剂及药品
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 菌种的培养及HPLC分析方法
• 2.3.2 堆肥及堆肥样品的分析方法
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 标准体系的建立及堆肥样品中主要醌的确定
• 2.4.2 堆肥化过程中的微生物群落分析
• 2.4.3 木质素降解微生物群落的醌指纹分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 表面活性剂对木质素降解菌产酶能力的影响
• 3.1 实验目的
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 菌种
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 分析测定方法
• 3.3 结果
• 3.3.1 鼠李糖脂对两株菌产LiP的影响
• 3.3.2 表面活性剂对MnP的影响
• 3.3.3 表面活性剂对Lac的影响
• 3.3.4 表面活性剂对木质素含量的影响
• 3.4 讨论
• 3.4.1 鼠李糖脂对两株菌产酶能力的影响
• 3.4.2 鼠李糖脂对两株菌降解木质素的影响
• 3.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢