纖維素分解菌的篩選與鑒定

張海艷 王文磊 韓錳

摘要[目的]高效利用纖維素資源，保護生態環境。[方法]利用剛果紅染色法從土壤中篩選出高效纖維素降解菌且對其進行形態學和分子學鑒定。[結果]菌株Ⅰ的纖維素酶活力0.005 3 U/mL，與Bacillus pumilus strain 35的親緣關系為99%，命名為Bacillus pumilus WL-1，為革蘭氏陽性菌。菌株Ⅱ的纖維素酶活力0.0059 U/mL，與Bacillus pumilus strain BAB-1322的親緣關系為99%，命名為Bacillus pumilus?WL-2，為革蘭氏陽性菌。[結論]篩選的纖維素分解菌具有較強的纖維降解能力，可有效提高纖維素資源的開發利用。

關鍵詞土壤;纖維素分解菌;篩選鑒定;纖維素酶活力

中圖分類號X172文獻標識碼A文章編號0517-6611（2020）15-0001-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.15.001

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Screening and Identification of Cellulose Decomposing Bacteria

ZHANG Haiyan， WANG Wenlei， HAN Meng

（Department of Life Science， Luoyang Normal University， Luoyang， Henan 471934）

Abstract[Objective]To make efficient use of cellulose resources and protect the ecological environment. [Method]Congo red staining was used to screen highefficient cellulosedegrading bacteria from soil and identify them morphologically and molecular. [Result]The results showed that the cellulase activity of strain I was 0.005 3 U/mL and its relationship with Bacillus pumilus?strain 35 was 99%. The strain I was named Bacillus pumilus?WL1， which was grampositive. The cellulase activity of strain II was 0.005 9 U/mL and 99% of its relatives with Bacillus pumilus?strain BAB1322. The strain II was named Bacillus pumilus?WL2 and was grampositive. [Conclusion]The cellulosedecomposing bacteria screened in this study have strong cellulosedegrading ability and can effectively improve the development and utilization of cellulose resources.

Key wordsSoil;Cellulose decomposing bacteria;Screening and identification;Cellulase activity

基金項目河南省高等學校重點科研項目（19A180023）。

作者簡介張海艷（1977—），女，山西長子人，講師，碩士，從事生物化學教學與研究。

收稿日期2020-01-11

世界上最豐富的可再生資源非纖維素莫屬，然而纖維素結晶區和非結晶區彼此交織的獨特結構使得酶分子及化學試劑難以與這種致密結構的表面結合[1]，造成纖維素利用率低下。尤其是作物秸稈，大部分被焚燒，既浪費資源又污染環境[2]。纖維素具有代替糧食生產酒精、生產飼料蛋白、有機酸發酵、制取功能性寡糖等潛在功能[3]。對纖維素資源的開發和利用意義重大。目前，降解纖維素主要有高酸和高堿等處理纖維素的化學方法以及離子輻射等物理方法。這些方法條件極端，不易控制，極易造成二次污染[4]。生物法分解纖維素具有反應溫和、成本較低和無污染等優點[5]。可以產纖維素酶的真菌和細菌分布廣泛。王少昆等[6]在科爾沁砂質草地土壤中分離出2株分解能力較強的真菌;劉東陽等[7]從秸稈中篩選出3株蠟樣芽孢桿菌屬的纖維素分解菌;牛明芬等[8]從牛糞中篩選出4株高效纖維素分解菌;明紅梅等[9]從白酒槽的殘渣中篩選鑒定出2株羧甲基纖維素（sodium carboxymethyl cellulose，CMC）酶活分別為13.7 U/g的地衣芽孢桿菌和9.25 U/g的枯草芽孢桿菌。纖維素分解菌的篩選鑒定，是高效利用纖維素資源的前提。

筆者以河南省洛陽市龍峪灣景區腐殖土為研究材料，通過剛果紅染色法，篩選出高效纖維素分解菌，對其進行形態學及分子學鑒定，并初步研究了其生長情況和CMC酶活水平，為纖維素資源高效利用提供研究依據。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1樣品采集。

土壤樣品取自河南省洛陽市龍峪灣景區腐殖土，置于冰箱備用。

1.1.2主要培養基。

羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）培養基、LB液體培養基、產酶培養基、濾紙條培養基，均參照文獻[10-13]配制。

目前，大量前人從纖維素富集的地方篩選出了多種纖維素分解菌，經過鑒定，這些微生物有蠟樣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、綠色木霉、青霉等[17-20]，種類繁多，效果良好。該研究篩選的Bacillus pumilus WL-1和Bacillus pumilus WL-2為短小芽孢桿菌。王宏燕等[21]篩選出9株松針纖維素降解菌，D/d值最大為4.2，最小為2.0;岑貞陸等[22]篩選出1株可以分解纖維素的短小芽孢桿菌，D/d值為2.6。該研究篩選的2株纖維素分解菌的D/d值分別為3.0和2.9，可以反映出其纖維降解能力較強。

高效的纖維素降解菌對人類生產生活有很大作用，如在香蕉莖稈堆肥中，可加快堆體中的有機物分解;對畜禽類糞便有除臭及促進秸稈分解的作用。短小芽孢桿菌除了具備上述功能，還可能具有改善煙葉品質[23]、誘導番茄對細菌性青枯病的抗性[24]、防治水產養殖病原弧菌[25]等功能。短小芽孢桿菌適用范圍廣、功能多、應用潛力巨大。

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