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环境科学学报 2018年第7期38卷 2690-2695页

作者：李淼淼沈飞张庆华江西农业大学生物科学与工程学院江西省农业微生物资源开发与利用工程实验室南昌330045

为分析纤维素降解复合菌系中微生物多样性及关键功能菌,本研究通过梯度稀释法观察不同梯度下滤纸降解及酶活变化情况,确定复合菌系实现滤纸有效降解的临界点为10-5;在此基础上结合高通量测序技术对不同稀释度下的稀释液进行测序.研究结... 详细信息

为分析纤维素降解复合菌系中微生物多样性及关键功能菌,本研究通过梯度稀释法观察不同梯度下滤纸降解及酶活变化情况,确定复合菌系实现滤纸有效降解的临界点为10-5;在此基础上结合高通量测序技术对不同稀释度下的稀释液进行测序.研究结果表明,具有降解能力的稀释液(稀释度≤10-5)与无降解能力的稀释液(稀释度>10-5)微生物组成差异显著.从门水平热图看,Firmicutes和Proteobacteria为复合菌系的优势菌门;在属水平上,复合菌系中协同降解纤维素的菌株主要属于Clostridium、Petrobacter、Defluviitalea等属,Clostridium属在有降解能力(稀释度≤10-5)的稀释液中丰度较高,而随着稀释度的增大,在无降解能力(稀释度>10-5)的稀释液中几乎消失.经分析判断梭菌属Clostridium是纤维素降解复合菌系的关键功能属,它们与Petrobacter、Defluviitalea等菌属协同作用从而实现纤维素的高效降解.

关键词：纤维素降解复合菌系梯度稀释法微生物多样性高通量测序技术

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兼性厌氧纤维素降解复合菌系在甜高粱和水稻秸秆青贮中的应用研究

兼性厌氧纤维素降解复合菌系在甜高粱和水稻秸秆青贮中的应用研究

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作者：吴永杰南京农业大学

学位级别：硕士

青贮是调制贮藏青绿饲草的主要手段,优质青贮饲料是反刍动物日粮的重要组成部分。促进青贮过程中结构性碳水化合物的降解,增加水溶性碳水化合物含量,是改善青贮发酵品质的有效策略。与纯培养微生物相比,从反刍动物瘤胃内容物中富集筛选... 详细信息

青贮是调制贮藏青绿饲草的主要手段,优质青贮饲料是反刍动物日粮的重要组成部分。促进青贮过程中结构性碳水化合物的降解,增加水溶性碳水化合物含量,是改善青贮发酵品质的有效策略。与纯培养微生物相比,从反刍动物瘤胃内容物中富集筛选的兼性厌氧纤维素降解复合菌系能分泌活性较高、种类也更为全面的木质纤维素降解酶,而且其安全性、适应性和实际应用价值高,在青贮中有巨大的应用潜力。本研究将从西藏牦牛和荷斯坦奶牛瘤胃内容物中富集筛选的兼性厌氧纤维素降解复合菌系分别添加到甜高粱和水稻秸秆青贮中,探讨其对碳水化合物组分含量、微生物群落结构、多样性及青贮发酵品质的影响,为纤维素降解复合菌系在青贮饲料生产中的应用提供科学依据。1.兼性厌氧纤维素降解复合菌系微生物组成及CAZymes分析本试验对四组兼性厌氧纤维素降解复合菌系(YL、PY、CF和CL)微生物组成、CAZymes分布及酶活性进行了探讨分析。结果发现四组纤维素降解复合菌系属水平细菌组成既有差异,也有共性。四组纤维素降解复合菌系中均具有丰度不同的乳酸菌,但乳酸菌种类的丰度有差异,如YL、PY和CF中肠球菌属(Enterococcus)相对丰度较高,而CL中乳杆菌属(Lactobacillus)的相对丰度较高。此外四组纤维素降解复合菌系中均检测到不同丰度的参与瘤胃木质纤维素降解的菌属,如埃希菌属(Escherichia)、芽孢杆菌属(Bacillus)和链球菌属(Streptococcus)等。CAZymes功能注释分析发现,四组菌系均具有较多数量CAZymes,其中YL CAZymes的数量与种类最多(484,104),其次为CL(299,76)、PY(243,69)和CF(141,57);各菌系CAZymes家族中糖苷水解酶(GH)的种类和数量占比最高。此外,YL和PY的外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶活性高于CL和CF。综上所述,四组纤维素降解复合菌系在降解结构性碳水化合物和提高青贮发酵品质方面具有较大的潜力。2.兼性厌氧纤维素降解复合菌系对甜高粱碳水化合物组分含量、微生物群落结构及青贮发酵品质的影响本试验探讨了纤维素降解复合菌系对甜高粱青贮过程中结构性碳水化合物组分含量、微生物群落结构及发酵品质的影响。试验设7个处理组:(1)SCK:对照组;(2)SE:添加商品酶制剂E;(3)SXA:接种复合乳酸菌XA;(4)SCL:接种纤维素降解复合菌系CL;(5)SCF:接种纤维素降解复合菌系CF;(6)SPY:接种纤维素降解复合菌系PY;(7)SYL:接种纤维素降解复合菌系YL;分别于青贮3、7、14、45、60和90天开窖取样分析。结果表明:整个青贮过程中,各处理组p H值、水溶像碳水化合物、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、纤维素和半纤维素含量呈下降趋势;除SYL,青贮45后各处理组p H均达到最低值(纤维素降解菌系处理组均降低了p H值、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、纤维素和半纤维素含量,促进了结构性碳水化合降解,提高了乳酸含量。SYL和SPY组酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、纤维素和半纤维素含量均低于商品酶制剂组。青贮90天后添加纤维素降解复合菌系明显破坏了青贮饲料表面形态及化学结构;也明显改变了青贮饲料微生物群落结构及多样性,提高了乳酸菌丰度。综上所述:与乳酸菌及商品酶制剂相比,纤维素降解复合菌系可促进结构性碳水化合物的降解,进一步改善甜高粱青贮发酵品质。3.兼性厌氧纤维素降解复合菌系对水稻秸秆碳水化合物组分含量、微生物群落结构及青贮发酵品质的影响本试验探讨了纤维素降解复合菌系对水稻秸秆青贮过程中结构性碳水化合物组分含量、微生物群落结构和青贮发酵品质的影响。试验设7个处理组:(1)RCK:对照组;(2)RE:添加商品酶制剂E;(3)RXA:接种复合乳酸菌XA;(4)RCL:接种纤维素降解复合菌系CL;(5)RCF:接种纤维素降解复合菌系CF;(6)RPY:接种纤维素降解复合菌系PY;(7)RYL:接种纤维素降解复合菌系YL;分别于青贮3、7、14、45、60和90天取样分析。结果表明:整个青贮过程中,各处理组p H值、水溶性碳水化合物、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、纤维素和半纤维素含量呈降低趋势;乳酸含量呈升高趋势。青贮90后,纤维素降解复合菌系组乳酸含量达到最大值,水溶性碳水化合物含量均高于RE组和RXA组,p H值、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、纤维素和半纤维素含量均低于RXA与RE组。在青贮后期,RPY和RYL组p H值显著低于RX

关键词：青贮发酵品质水稻秸秆甜高粱纤维素降解复合菌系结构性碳水化合物

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瘤胃纤维素降解菌系对灭菌水稻秸秆结构性碳水化合物降解的影响

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草业学报 2022年第7期31卷 85-95页

作者：李君风赵杰唐小月代童童董东宗成邵涛南京农业大学草业学院饲草调制加工与贮藏研究所江苏南京210095

为了提高水稻秸秆的青贮发酵品质,本研究旨在从黑白花奶牛瘤胃中筛选出具有降解纤维素能力的兼性厌氧复合菌系,探讨其对水稻秸秆青贮过程中结构性碳水化合物降解及发酵品质的影响。试验采集了黑白花奶牛瘤胃内容物,经富集培养、刚果红... 详细信息

为了提高水稻秸秆的青贮发酵品质,本研究旨在从黑白花奶牛瘤胃中筛选出具有降解纤维素能力的兼性厌氧复合菌系,探讨其对水稻秸秆青贮过程中结构性碳水化合物降解及发酵品质的影响。试验采集了黑白花奶牛瘤胃内容物,经富集培养、刚果红染色初筛,耐酸诱导,滤纸降解复筛,酶活力测定,获得高效兼性厌氧纤维素降解复合菌系M6。试验设4个处理组:1)水稻秸秆直接自然青贮(CK)组;2)灭菌后水稻秸秆青贮(IRR)组;3)灭菌水稻秸秆接种复合乳酸菌(CLAB)青贮组;4)灭菌水稻秸秆接种复合菌系(M6)青贮组,分别于青贮3、6、15、45、60和90 d后开窖取样分析。结果表明,青贮3 d后,M6处理组pH始终低于其他各组,青贮第60天达到最低值(4.62)。青贮45 d后,M6处理组乳酸含量始终显著高于其他各组(P纤维、酸性洗涤纤维和纤维素含量在M6组均显著低于其他各组(P复合菌系M6在水稻秸秆青贮过程中具有降解粗纤维和促进乳酸发酵的作用,添加纤维素降解复合菌系可有效改善水稻秸秆青贮发酵品质,为青贮添加剂的研发与应用提供了理论依据。

关键词：纤维素降解复合菌系水稻秸秆发酵品质碳水化合物

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碳氮比对稻草和猪粪生物处理及厌氧消化的影响

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环境科学学报 2017年第11期37卷 4212-4219页

作者：沈飞李汉广钟斌史晶亮吴晓玉张庆华江西农业大学生物科学与工程学院江西省农业微生物资源开发与利用工程实验室南昌330045

以农业废弃物稻草和猪粪为发酵原料,首次采用纤维素降解复合菌系对稻草和猪粪混合物进行生物处理,通过考察不同碳氮比(25∶1、30∶1、35∶1和40∶1)条件下稻草和猪粪混合物生物预处理的发酵特征及后续的产甲烷能力,探讨了碳氮比对稻草... 详细信息

以农业废弃物稻草和猪粪为发酵原料,首次采用纤维素降解复合菌系对稻草和猪粪混合物进行生物处理,通过考察不同碳氮比(25∶1、30∶1、35∶1和40∶1)条件下稻草和猪粪混合物生物预处理的发酵特征及后续的产甲烷能力,探讨了碳氮比对稻草和猪粪的协同生物预处理及厌氧消化效果的影响.结果表明,控制碳氮比为30∶1、料水比为11%时,稻草和猪粪混合物经纤维素降解复合菌系于55℃预处理30 h后其厌氧消化效果最佳.在此条件下,稻草和猪粪降解液中滤纸酶活和羧甲基纤维素酶酶活分别达到了2.18和2.31 IU,其失重率高达41.69%;随后经厌氧发酵后其甲烷产率和产甲烷速率分别可达318.14 m L·g-1(以VS计)和10.61 m L·d-1·g-1(以VS计),且总量为9.9 g的稻草和猪粪混合物的总甲烷产量可达1948 m L,上述结果相对于未经生物预处理的对照组均提高了38%.本研究结果可进一步为其它种类的农作物秸秆和畜禽粪便的高效资源化利用提供理论支撑,展现出了巨大的应用潜力.

关键词：碳氮比纤维素降解复合菌系稻草猪粪厌氧消化

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