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1株木质素降解菌的筛选、鉴定及其液态发酵条件优化

李雅琳 李素艳 孙向阳 郝丹 蔡琳琳 常晓彤

李雅琳, 李素艳, 孙向阳, 郝丹, 蔡琳琳, 常晓彤. 1株木质素降解菌的筛选、鉴定及其液态发酵条件优化[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200814
引用本文: 李雅琳, 李素艳, 孙向阳, 郝丹, 蔡琳琳, 常晓彤. 1株木质素降解菌的筛选、鉴定及其液态发酵条件优化[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200814
LI Yalin, LI Suyan, SUN Xiangyang, HAO Dan, CAI Linlin, CHANG Xiaotong. Screening and identification of a lignin degrading strain and its optimized liquid fermentation conditions[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200814
Citation: LI Yalin, LI Suyan, SUN Xiangyang, HAO Dan, CAI Linlin, CHANG Xiaotong. Screening and identification of a lignin degrading strain and its optimized liquid fermentation conditions[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200814

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1株木质素降解菌的筛选、鉴定及其液态发酵条件优化

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200814
基金项目: 北京市自然科学基金资助项目(6202021)
详细信息
    作者简介: 李雅琳(ORCID: 0000-0002-5228-7926),从事农林废弃物处理与资源化利用研究。E-mail: 294792182@qq.com
    通信作者: 李素艳(ORCID: 0000-0002-4391-8263),教授,博士,从事农林废弃物处理与资源化利用研究。E-mail: lisuyan@bjfu.edu.cn
  • 中图分类号: S718.8

Screening and identification of a lignin degrading strain and its optimized liquid fermentation conditions

  • 摘要:   目的  制作应用于园林绿化废弃物的以木质素降解菌为原材料的高效液体菌剂。  方法  通过苯胺蓝平板褪色圈法和愈创木酚平板变色圈法从分离纯化得到的22株菌中筛选目标菌株,并用内转录间隔区(ITS)测序法对目标菌株进行鉴定,然后通过单因素试验对目标菌株的培养时间、接种量和培养基配方(碳源和氮源)进行优化,最后根据单因素试验结果,采用均匀实验结合人工神经网络算法寻找目标菌株的最佳发酵条件。  结果  根据平板褪色和显色结果,选定菌株Q01为目标菌株。经鉴定,菌株Q01为栓菌属Trametes真菌。根据单因素试验和均匀试验结果,确定菌株Q01的最优发酵条件为培养时间5 d,接种菌液体积分数为12.5%;培养基配方为木质素磺酸钠14.00 g·L−1、蛋白胨12.30 g·L−1、酵母粉5.00 g·L−1、豆饼粉3.00 g·L−1、五水合硫酸铜0.12 g·L−1、氯化钠0.53 g·L−1、pH自然。优化条件后菌株Q01的生物量提高1.27倍,锰过氧化物酶活性提高31.71倍,木质素过氧化物酶活性提高19.12倍,漆酶活性略有降低,但3种木质素酶的总酶活性提高了4.38倍。  结论  菌株Q01在优化后的发酵条件下制得的液体菌剂具有高酶活性和高生物量的特点,在降解园林绿化废弃物木质素方面具有一定应用潜力。图6表3参29
  • 图  1  菌株Q01在选择培养基中显色和褪色表现及显微镜观察

    Figure  1  Color development and fading performance of strain Q01 in selective medium and microscopic observation

    图  2  基于ITS 序列构建的菌株Q01系统发育树

    Figure  2  Phylogenetic tree of strain Q01 constructed based on ITS sequence

    图  3  培养时间对菌株产生木质素降解相关酶及生物量的影响

    Figure  3  Changes in culture time to the enzymes and biomass related to lignin degradation produced by the strain

    图  4  接种量对菌株产生木质素降解相关酶及生物量的影响

    Figure  4  Changes in the amount of inoculum to produce lignin degradation related enzymes and biomass

    图  5  碳源对菌株产生木质素降解相关酶及生物量的影响

    Figure  5  Effect of carbon source on lignin degradation related enzymes and biomass produced by the strain

    图  6  氮源对菌株产生木质素降解相关酶及生物量的影响

    Figure  6  Effect of nitrogen source on lignin degradation related enzymes produced by the strain and biomass

    表  1  不同菌株选择培养基的显色和褪色结果

    Table  1.   Coloring and decoloring results of different strains on selective mediums

    菌株
    苯胺蓝褪色结果愈创木酚显色结果
    12 h24 h36 h48 h72 h12 h24 h36 h48 h72 h
    Q01+++++++++++++++++
    Q02++++
    Q06+
    Q09++
    Q11+++++++++
    Q12+++++++++
    Q14++++++
    Q17++++
    Q19++++
    Q22++++++
      说明:−表示不褪色(或不显色);+、+ +、+ + +、+ + + +表示     褪色(或显色)圈逐渐增大
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    表  2  均匀试验设计及结果

    Table  2.   Uniform test design and results

    试验号木质素
    磺酸钠/
    (g·L−1)
    蛋白胨/
    (g·L−1)
    酵母粉/
    (g·L−1)
    豆饼粉/
    (g·L−1)
    五水合
    硫酸铜/
    (g·L−1)
    氯化钠/
    (g·L−1)
    锰过氧化
    物酶活性/
    (×16.67 nkat·L−1)
    木质素过氧
    化物酶活性/
    (×16.67 nkat·L−1)
    漆酶活性/
    (×16.67 nkat·L−1)
    总酶活性/
    (×16.67 nkat·L−1)
    生物量/
    g
    实测值16.005.003.0011.000.201.504 296.201 520.43219.196 035.830.037
    仿真值16.005.003.0011.000.201.503 186.762 888.58218.406 293.730.037
    实测值28.0010.001.0011.000.251.254 200.353 790.22252.628 243.180.055
    仿真值28.0010.001.0011.000.251.254 190.013 799.79288.918 278.710.049
    实测值310.002.504.009.000.351.004 095.773 605.59318.608 019.960.048
    仿真值310.002.504.009.000.351.004 094.323 712.88282.198 089.380.048
    实测值412.007.501.009.000.150.754 601.215 278.06313.2910 192.560.014
    仿真值412.007.501.009.000.150.754 607.234 178.73318.249 104.200.024
    实测值514.0012.504.007.000.200.505 263.505 028.28399.4410 691.230.059
    仿真值514.0012.504.007.000.200.505 290.884 799.66366.2910 456.830.062
    实测值66.002.502.007.000.301.504 453.063 746.77178.828 378.660.123
    仿真值66.002.502.007.000.301.504 446.864 033.08306.978 786.910.092
    实测值78.007.505.005.000.351.253 999.914 387.53186.138 573.570.042
    仿真值78.007.505.005.000.351.254 018.983 644.46276.897 940.330.047
    实测值810.0012.502.005.000.151.003 215.624 322.37363.367 901.340.050
    仿真值810.0012.502.005.000.151.004 289.803 890.43295.938 476.160.050
    实测值912.005.005.003.000.250.755 411.653 822.80432.669 667.110.063
    仿真值912.005.005.003.000.250.755 287.094 905.21374.4610 566.760.063
    实测值1014.0010.003.003.000.300.505 120.374 356.31385.329 862.000.060
    仿真值1014.0010.003.003.000.300.505 241.274 754.60362.8110 358.680.061
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    表  3  人工神经网络寻优结果

    Table  3.   Optimization results of artificial neural network

    试验号木质素磺酸钠/
    (g·L−1)
    蛋白胨/
    (g·L−1)
    酵母粉/
    (g·L−1)
    豆饼粉/
    (g·L−1)
    五水合硫酸铜/
    (g·L−1)
    氯化钠/
    (g·L−1)
    锰过氧化物酶活性/
    (×16.67 nkat·L−1)
    木质素过氧化物酶活性/
    (×16.67 nkat·L−1)
    漆酶活性/
    (×16.67 nkat·L−1)
    总酶活性/
    (×16.67 nkat·L−1)
    生物量/
    g
    预测值14.0012.305.003.000.120.5311 727.398 795.36505.5621 028.310.093 7
    实测值14.0012.305.003.000.120.5311 328.738 514.41484.7320 327.870.090 0
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-07
  • 修回日期:  2021-07-09

1株木质素降解菌的筛选、鉴定及其液态发酵条件优化

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200814
    基金项目:  北京市自然科学基金资助项目(6202021)
    作者简介:

    李雅琳(ORCID: 0000-0002-5228-7926),从事农林废弃物处理与资源化利用研究。E-mail: 294792182@qq.com

    通信作者: 李素艳(ORCID: 0000-0002-4391-8263),教授,博士,从事农林废弃物处理与资源化利用研究。E-mail: lisuyan@bjfu.edu.cn
  • 中图分类号: S718.8

摘要:   目的  制作应用于园林绿化废弃物的以木质素降解菌为原材料的高效液体菌剂。  方法  通过苯胺蓝平板褪色圈法和愈创木酚平板变色圈法从分离纯化得到的22株菌中筛选目标菌株,并用内转录间隔区(ITS)测序法对目标菌株进行鉴定,然后通过单因素试验对目标菌株的培养时间、接种量和培养基配方(碳源和氮源)进行优化,最后根据单因素试验结果,采用均匀实验结合人工神经网络算法寻找目标菌株的最佳发酵条件。  结果  根据平板褪色和显色结果,选定菌株Q01为目标菌株。经鉴定,菌株Q01为栓菌属Trametes真菌。根据单因素试验和均匀试验结果,确定菌株Q01的最优发酵条件为培养时间5 d,接种菌液体积分数为12.5%;培养基配方为木质素磺酸钠14.00 g·L−1、蛋白胨12.30 g·L−1、酵母粉5.00 g·L−1、豆饼粉3.00 g·L−1、五水合硫酸铜0.12 g·L−1、氯化钠0.53 g·L−1、pH自然。优化条件后菌株Q01的生物量提高1.27倍,锰过氧化物酶活性提高31.71倍,木质素过氧化物酶活性提高19.12倍,漆酶活性略有降低,但3种木质素酶的总酶活性提高了4.38倍。  结论  菌株Q01在优化后的发酵条件下制得的液体菌剂具有高酶活性和高生物量的特点,在降解园林绿化废弃物木质素方面具有一定应用潜力。图6表3参29

English Abstract

李雅琳, 李素艳, 孙向阳, 郝丹, 蔡琳琳, 常晓彤. 1株木质素降解菌的筛选、鉴定及其液态发酵条件优化[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200814
引用本文: 李雅琳, 李素艳, 孙向阳, 郝丹, 蔡琳琳, 常晓彤. 1株木质素降解菌的筛选、鉴定及其液态发酵条件优化[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200814
LI Yalin, LI Suyan, SUN Xiangyang, HAO Dan, CAI Linlin, CHANG Xiaotong. Screening and identification of a lignin degrading strain and its optimized liquid fermentation conditions[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200814
Citation: LI Yalin, LI Suyan, SUN Xiangyang, HAO Dan, CAI Linlin, CHANG Xiaotong. Screening and identification of a lignin degrading strain and its optimized liquid fermentation conditions[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200814

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