[发明专利]一种木质纤维素降解菌及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及微生物菌剂领域，具体地说，涉及一种含有扩张青霉的木质纤维素降解微生物菌剂。

背景技术

我国是一个农业大国，据粗略统计，每年产生农作物秸秆约8亿吨，但利用率很低，既造成生物资源的浪费，也对环境造成严重污染，因此如何充分利用这些生物资源已成为制约我国农业可持续发展的关键问题之一。

双孢蘑菇(Agaricus bisporus)或称白蘑菇，其培养料一般是由农作物秸秆、畜禽粪便和少量化肥混合配制而成。如能将农作物秸秆在蘑菇生产中得到充分利用，将大大提高生物资源的有效利用率，并减缓农业废弃物对环境的压力。目前我国很大一部分的双孢菇依靠农民的小作坊生产，因此经常受到环境温度过低、堆肥发酵时间过长、堆肥品质低下的困扰。缩短堆肥发酵时间，提高堆肥品质已成为小作坊双孢菇生产亟待解决的问题。

大量的研究表明，用于蘑菇栽培的培养料，是经过一个复杂的微生物群直接参与的生物转化过程形成的(Burton，1997)。蘑菇菌丝利用的主要是培养料生物转化结束后，在作物秸秆表面沉积的一种暗褐色物质，该复合物来源于代谢后的木质素产物，其中含有大量的氮和完整的微生物细胞成分以及部分分解后残留下来的碎片，同时，这种复合物除蘑菇菌丝外，其他微生物或杂菌几乎都难利用(Adams，2008)。蘑菇培养料生物转化过程的完成是依赖于微生物群落的共同作用实现的，研究人员对堆置阶段培养料中细菌、放线菌、真菌三大类型菌群的出现、发展规律，各自的作用特点以及他们之间的相互性、拮抗性都进行了大量的研究(姜成，2003；Ashraf，2007)。蘑菇生长所利用的碳源，根本上是来自秸秆木质纤维素的降解产物。因此，在培养料生物转化过程中添加外源木质纤维素降解菌具有潜在的加快培养料发酵腐熟速率，提高堆肥品质的作用。

目前有很多研究人员开展了在农业废弃物和城市垃圾堆肥过程中添加外源木质纤维素降解菌的研究，虽然在添加外源木质纤维素降解菌是否能够加快堆肥发酵腐熟速率、提高堆肥品质上还存在有争议，但添加外源木质纤维素降解菌在堆肥中的作用已成为研究人员的研究重点。

由于作物秸秆的纤维素与半纤维素、木质素形成致密的网状结构，且内部高度的结晶化导致其很难被微生物作为碳源利用，因此筛选获得高效的秸秆木质纤维素降解菌成为该技术的关键。

降解木质纤维素的细菌种类很多，放线菌是公认的降解能力较强的一类丝状细菌，包括链霉菌(Streptomyces)、节杆菌(Arthrobacter)、小单胞菌(Micromonospora)、诺卡氏菌(Nocardia)等(Li，1997；刘东波，1990)。放线菌对木质素的降解作用主要在于增加它的水溶性。由于放线菌可以穿透木质纤维素等不溶基质，因此在中性、微碱性土壤或堆肥中，放线菌参与有机质的初始降解和腐殖化。Crawford(1983)等人对放线菌中的链霉菌进行了研究，发现该菌菌丝分枝多且产量大，在高斯培养基上菌落质地紧密，与培养基结合牢固不易挑起。在初级代谢阶段该菌有降解木质素能力，主要是通过脱甲基、芳环断裂和侧链氧化三种途径降解木质素。虽然链霉菌生长过程中会产生抗生素抑制其它微生物的生长，是较好的试验菌种，但这导致其很难与其它木腐微生物协同降解木质素，使其在工业应用上受到很大限制。