CN102321544A - 一种高效降解森林凋落物中木质纤维素的丝状真菌 - Google Patents

一种高效降解森林凋落物中木质纤维素的丝状真菌 Download PDF

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Abstract

一种高效降解森林凋落物中木质纤维素的丝状真菌，它涉及一种降解森林凋落物中木质纤维素的微生物。本发明解决了目前林业生产中完全依赖自然环境中所存在的微生物，林业生产水平较低的问题。本发明高效降解森林凋落物中木质纤维素的丝状真菌为青霉(Penicillium sp.)HDSF3，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.5029。

Description

一种高效降解森林凋落物中木质纤维素的丝状真菌
技术领域
本发明涉及一种降解森林凋落物中木质纤维素的微生物。
背景技术
凋落物的分解是森林生态系统化学循环的重要组成部分，它影响着森林生态系统的生产力。森林凋落物的分解可以提高表层土壤的养分含量，改善土壤化学成分，有利于植物的生长。
目前森林凋落物的分解还是依赖于自然环境中所存在的微生物，由于自然环境中微生物的种类和数量受多种因素的影响，存在较大的波动性，因此森林凋落物的分解水平差异较大。为了提高林业生产水平，改善森林营养状况，促进物质循环，急需一种能够高效降解森林凋落物的微生物。
发明内容
本发明是为了解决目前林业生产中完全依赖自然环境中所存在的微生物，林业生产水平较低的问题，而提供的一种高效降解森林凋落物中木质纤维素的丝状真菌。
本发明高效降解森林凋落物中木质纤维素的丝状真菌为青霉(Penicillium sp.)HDSF3，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.5029。
本发明高效降解森林凋落物中木质纤维素的丝状真菌是青霉(Penicillium sp.)HDSF3属于青霉属(Penicillium)，其菌株营养体为淡色的菌丝体，菌丝各细胞之间有横隔膜，细胞内多核。青霉HDSF3菌落初期白色，后变成暗蓝绿色，背面淡黄色(青霉HDSF3菌落图如图1所示)；其分生孢子梗由菌丝生出，聚集呈孢梗束状、无色，表面光滑，有隔膜，多次分枝在孢梗顶端形成典型的帚状特征结构；青霉HDSF3在孢梗顶端产生多数安瓿形产孢细胞，其分生孢子为球形，无色，单胞，表面光滑。显微镜观察青霉HDSF3如图2所示。
本发明青霉HDSF3在黑龙江省丰林国家自然保护区红松林中筛选得到。
本发明青霉HDSF3能够产生大量的漆酶、锰过氧化物酶、羧甲基纤维素酶和滤纸酶，而这些酶对森林凋落物的主要成分木质纤维素具有降解作用。因此，本发明青霉HDSF3能够降解森林凋落物，促进凋落物的分解和养分的释放。本发明青霉HDSF3可用于林业生产，改善森林营养状况，有利于植物对营养物质的吸收，提高植物的生物量，促进物质循环，因此，采用本发明青霉HDSF3可以不受自然环境及自然环境中微生物的影响提高林业生产水平。
青霉(Penicillium sp.)HDSF3为青霉菌，属于青霉属(Penicillium)；保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏日期为2011年7月5日，保藏号为CGMCC No.5029。
附图说明
图1是青霉HDSF3菌落图，图2是显微镜青霉HDSF3观察图(×40倍)。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式高效降解森林凋落物中木质纤维素的丝状真菌为青霉(Penicillium sp.)HDSF3，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.5029。
本实施方式青霉HDSF3在黑龙江省丰林国家自然保护区红松林中筛选得到。经形态学鉴定为Penicillium sp.。
本实施方式在黑龙江省丰林国家自然保护区红松林中按照“之”字形路线多点采集凋落物。采用剖面取样法，根据凋落物的颜色、结构、分解程度等自上而下逐层采样，装入聚乙烯袋中并编号，放置在4℃环境中保存；然后，采用稀释平板方法分离真菌，选择凋落物未分解层和发酵层出现频率高的丝状真菌，经过试验筛选得到降解木质纤维素酶活性高的青霉(Penicillium sp.)HDSF3。
青霉HDSF3接种于PDA斜面培养基进行扩繁，并置于4℃环境中保存。
青霉HDSF3发酵纯培养：
一、将青霉HDSF3制成青霉HDSF3菌悬液，青霉HDSF3菌悬液中青霉HDSF3的浓度为103CFU/mL；
二、将采集新鲜的红松落叶置于40℃烘箱中烘干7天(然后可置于聚乙烯袋保存)，再将烘干的红松落叶捣碎；
三、准确称取0.500g捣碎的红松落叶碎屑置于60℃环氧乙烷气中灭菌3h，再放入装有8.0mL无菌水三角瓶中，并接种2.0mL步骤一的青霉HDSF3菌悬液，在湿度为90％、温度为28℃的黑暗条件下培养。
青霉HDSF3发酵纯培养液取样2.0mL，然后向取样的瓶中加入10mL提前预冷的醋酸钠缓冲溶液(50mmol，pH 6.0)，置于25℃旋转摇床，以180r/min振荡20min；再将振荡的混合液经烘干至恒重的定性滤纸过滤，滤液置于4℃冷冻离心机10000g离心10min；取离心上清液作为粗酶液测定酶活性，离心管底的沉淀物与第一次的过滤残渣一同烘干至恒重(72℃)。
样品质量损失率(％)＝[(青霉HDSF3发酵纯培养初始样品的干重-经过青霉HDSF3发酵纯培养的样品干重)/初始样品的干重]×100％
平均降解速率(％)＝样品质量损失率/培养天数
漆酶的测定采用愈创木酚为底物，定义每分钟氧化1μmol愈创木酚所需的酶量为1个酶活力单位。锰过氧化物酶的测定采用酚红法。羧甲基纤维素酶和滤纸酶的测定依据Rodriguez的方法。
青霉HDSF3发酵纯培养6周，青霉HDSF3发酵纯培养培养基中漆酶活性为0.099U/mL、锰过氧化物酶活性为0.072U/mL、羧甲基纤维素酶活性为0.59U/mL、滤纸酶活性为0.053U/mL；发酵纯培养培养基中样品质量损失率达到20.43％，平均降解速率为0.49％/d。说明本实施方式青霉HDSF3具有高效降解森林凋落物的能力。
具体实施方式二：本实施方式将具体实施方式一中青霉HDSF3利用发酵罐进行发酵培养(本实施方式发酵培养的培养基及培养条件与具体实施方式一中青霉HDSF3发酵纯培养相同)，制成浓度为103CFU/mL的青霉HDSF3菌悬液，然后按照1∶10的比例用水稀释制成青霉HDSF3喷洒液，按照1mL/g的比例喷洒在灭菌的红松针叶(60℃环氧乙烷气中灭菌3h)，然后将接种青霉HDSF3的红松针叶装在网格直径0.5mm的分解袋中。以盆栽1年生红松苗为试验材料，以草炭土、蛭石和沙子(体积比5∶3∶2)为培养基质，将上述分解袋平铺在培养基质上。试验分为两组，第一组接种青霉HDSF3；第二组作为对照组，灭菌的红松针叶直接装入分解袋不接种青霉HDSF3。培养一个生长季(5个月)后测定各项指标如表1所示：
表1
  第一组   第二组
  平均苗高(cm)   7.08   5.45
  苗木平均鲜重(g/株)   8.47   7.03
  苗木平均干重(g/株)   2.53   1.98
  植株含氮量(％)   1.70   1.45
  植株含磷量(％)   0.14   0.07
  植株含钾量(％)   0.61   0.32
  土壤含氮量(％)   0.09   0.08
  土壤含磷量(％)   0.018   0.016
  土壤含钾量(％)   0.045   0.049
  凋落物含磷量(％)   0.09   0.14
  凋落物含氮量(％)   0.83   1.44
  凋落物含钾量(％)   0.25   0.33
  凋落物分解率(％)   81.4   10.2

Claims (1)

1.一种高效降解森林凋落物中木质纤维素的丝状真菌，其为青霉(Penicillium sp.)HDSF3，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.5029。本发明青霉HDSF3可应用于林业生产。
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