黍秆栽培双孢蘑菇的木质纤维素降解研究

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中文摘要：黍秆是我国北方重要的秸秆资源，富含木质纤维素。为了充分利用黍秆资源作为双孢蘑菇培养料的原材料，本研究采用黍秆在工厂化条件下栽培双孢蘑菇。对3个批次8个时期（混料结束、一次发酵结束、二次发酵结束、菌丝长满、原基形成、一潮菇结束、二潮菇结束、三潮菇结束）的培养料进行取样，测定其理化性质（含水量、pH、含碳量、灰分含量、含氮量、C/N比）、木质纤维素含量、相关降解酶活和产量。同时，采用扫描电子显微镜对不同时期黍秆的形态结构进行观察分析，采用16SrRNA基因测序和宏基因组测序对黍秆堆肥微生物的优势种类、演替规律及木质纤维素降解功能进行深入分析，结果如下： 1．3个批次培养料的理化性质变化趋势一致。其含碳量、pH在波动中逐渐下降；含水量、碳氮比在堆肥期逐渐下降，出菇期变化不大；灰分含量逐渐升高；含氮量在堆肥期逐渐升高，出菇期变化缓慢。二次发酵后，3批料的含氮量分别为1.76%、2.09%、2.17%，含水量分别为67.92%、70.96%、67.54%。3批料的一潮菇产量占总产比例都为最高，二潮菇次之，总产量均达到21kg/m2以上，接近国内传统麦草配方的产量水平。 2．一次发酵阶段，超过52%的半纤维素被降解利用。二次发酵结束后，培养料的纤维素、半纤维素和木质素的含量分别为18~19%、11~12%和25~27%。出菇阶段，培养料的纤维素、半纤维素和木质素的利用率分别为27~30%、17~18%和15~20%。 3．一次发酵结束后，黍秆的外表皮蜡质层脱落，富含纤维素和半纤维素的薄壁细胞层明显被降解。二次发酵结束后，黍秆的韧皮部开始被降解利用，附着于黍秆的微生物明显增多。一潮菇结束后，菌丝体表面有草酸钙晶体附着。三潮菇结束后，几乎只剩下难降解的机械组织。 4．混料结束时，黍秆培养料中相对丰度最高的是拟杆菌门的普氏菌属(Prevotella)；一次发酵结束后，嗜中、高温微生物丰度增加，其中拟杆菌门的嗜热杆菌属(Rhodothermus)的相对丰度最高，为41.7%；二次发酵结束后，拟杆菌门的相对丰度减少74%，变形菌门增加100%，放线菌门增加30%，绿弯菌门增加2.8倍。影响堆肥期菌群形成的关键环境因子分别为pH、含水量和含氮量。 5．在直接参与木质纤维素降解的糖苷水解酶家族中，内切葡聚糖酶、内切-β-1,4-木聚糖酶基因在一次发酵微生物中的丰度明显大于二次发酵微生物。嗜热双岐菌属(Thermobifida)、球形杆菌属(Sphaerobacter)和嗜热杆菌属(Rhodothermus)所含有的木质纤维素降解酶基因数较多，分别为46个、37个和35个。根据优势菌群特征优化堆肥工艺减少木质纤维素在堆肥期的过量消耗将是黍秆培养料利用改进的方向。

作者：

张昊琳

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关键词：

双孢蘑菇黍秆培养料木质纤维素降解性微生物

授予学位：

博士

学科专业：

蔬菜学

导师：

陈青君、秦勇

学位年度：

2018

学位授予单位：

新疆农业大学

语种：

中文

中图分类号：