降解秸秆和四环素复合菌系的筛选

【摘要】：秸秆是籽粒收获后耕地上重要的农业废弃物,如何将秸秆“变废为宝”是实现环境保护和农业可持续发展的重要课题。随着社会的发展人类肆意的使用抗生素,造成抗生素在植物当中的富集。本文旨在驯化能够同时将秸秆和抗生素分解和转化的微生物菌群。 本实验经水稻秸秆和牛粪、鸡粪制作堆肥长期筛选驯化获得一组即能够快速分解木质纤维素,又能够降解四环素的复合菌系ADC-6。在堆肥制作过程中定期取样,并在分解菌最活跃的高温期进行单独菌种取样,作为复合菌系ADC-6的筛选菌源。堆肥在发酵过程中定期取样测定总碳、总氮、木质素含量、纤维素含量、半纤维素含量、总磷、pH和温度等腐熟数据。堆肥温度43d时降低到40℃以下；木质素含量上升到19.179%；纤维素降低到40.372%；半纤维素降低到30.08%；含固率上升到11.78%。总重量由1g降低到0.687g,分解率为31.3%；四环素由0.0192g/mL降低到0.0005g/mL,分解率为97.3%。 ADC-6的筛选,以PCS培养基作为复合系的固定氮源,以加入5%的秸秆作为ADC-6生长碳源。通过外淘汰法对复合菌系进行筛选,30代后菌源分解能力趋于稳定。对筛选的复合菌系ADC-6稳定后的菌种进行一个周期取样和相关指标的测定。测定数据有,酶活性、总还原糖,木质素、纤维素、半纤维素、减重、四环素残留量、有机酸含量、DGGE、克隆文库的构建。检测数据结果表明,木质素、纤维素、半纤维素和四环素降解效果明显,稳定的复合系由Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes三个类群组成。其中Bacteroidetes属的微生物占克隆文库菌种总数的62%,属于菌群中的优势菌种。 【关键词】：堆肥 木质纤维素 抗生素 菌种组成多样性
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S141
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 课题背景12-15
• 1.2 课题意义15-16
• 2 材料与方法16-26
• 2.1 仪器16
• 2.1.1 总磷的测定16
• 2.1.2 总氮的测定16
• 2.1.3 纤维素16
• 2.1.4 分子实验16
• 2.2 试剂16-18
• 2.2.1 总碳测定所需试剂及配置方法16
• 2.2.2 总磷测定所需试剂及配置方法16-17
• 2.2.3 总氮测定所需试剂17
• 2.2.4 纤维素17
• 2.2.5 HLPC试剂17
• 2.2.6 分子实验所需试剂17-18
• 2.3 方法18-26
• 2.3.1 有机肥堆制方法18
• 2.3.2 温度的检测18
• 2.3.3 堆肥总碳的测定18-19
• 2.3.4 堆肥样品总氮的测定19
• 2.3.5 纤维素的测定19-20
• 2.3.6 堆肥中总磷的测定20-21
• 2.3.7 堆肥样品pH的测定21
• 2.3.8 筛菌秸秆处理21
• 2.3.9 培养条件21
• 2.3.10 复合系的筛选21-22
• 2.3.11 稻杆总重量和pH值变化22
• 2.3.12 抗生素的检测22
• 2.3.13 DNA提取22-23
• 2.3.14 DGGE操作23
• 2.3.15 测序23-25
• 2.3.16 16S rDNA碱基序列分析25
• 2.3.17 系统发育分析25
• 2.3.18 实验技术路线25-26
• 3 菌群驯化26-33
• 3.1 堆肥过程26-29
• 3.1.1 堆肥制作方法26
• 3.1.2 有机肥自动翻堆机及发酵槽图解26-27
• 3.1.3 长槽式有机肥连续生产中试线27
• 3.1.4 秸秆有机肥生产设备-翻堆机27-28
• 3.1.5 堆肥第一天发酵槽中原材料效果28
• 3.1.6 有机肥制作的样品前处理28-29
• 3.1.7 有机肥堆制过程中材料的变化29
• 3.2 菌群驯化29-33
• 3.2.1 四环素、玉米秸秆和小麦秸秆分解菌复合系的筛选29-33
• 4 结果与分析33-46
• 4.1 堆肥腐熟度33-36
• 4.1.1 堆肥温度的变化33
• 4.1.2 堆肥pH的变化33
• 4.1.3 C/N的变化33-34
• 4.1.4 含固率的变化34
• 4.1.5 木质纤维的分解34-35
• 4.1.6 磷的变化35-36
• 4.2 复合菌系稳定性及分解能力36-41
• 4.2.1 pH的变化36
• 4.2.2 酶活的变化36-38
• 4.2.3 有机酸的变化38-39
• 4.2.4 总还原糖的变化39-40
• 4.2.5 木质纤维素的变化40-41
• 4.2.6 四环素的降解41
• 4.3 菌种组成多样性41-44
• 4.3.1 DGGE菌群稳定性41-42
• 4.3.2 16S rDNA clone文库分析42-44
• 4.4 HPLC四环素检测方法的优化44-46
• 结论46-47
• 堆肥实验46
• 复合菌系ADC-6的筛选实验46
• 复合菌系ADC-6菌种组成多样性分析46-47
• 参考文献47-52
• 附录52-53
• 缩略词表53-54
• 攻读学位期间发表的学术论文54-55
• 致谢55-56

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