棉花秸秆木质纤维素降解和青贮复合菌系的筛选及其协同机理研究

新疆是我国棉花主产区，秸秆资源丰富。棉花秸秆是牛、羊主要的粗饲料，但其木质化程度高，家畜不易消化吸收。本试验旨在从棉田、棉花秸秆与牛粪、鸡粪堆肥（C/N比30）中获取菌源，定向连续继代培养，混合接种组配，筛选出生产降解木质素、纤维素酶活性强的复合菌系；然后与黄孢原毛平革菌混合定向继代培养，形成复合菌系，再与筛选出的pH值降低快、产乳酸多的棉花秸秆青贮菌系混合培养，最终筛选出高效降解棉花秸秆木质纤维素的青贮复合微生物菌系。同时利用平板分离法、变性梯度凝胶电泳法(PCR-DGGE)和rDNA-ITS技术研究筛选过程中复合菌系的组成变化多样性和主要菌株之间的协同作用关系；并测定产降解木质素、纤维素各种酶的活性、CP、CF、NDF、ADF、ADL等含量；研究在不同温度、酸碱度及溶氧量环境条件下复合菌系降解木质纤维素能力的变化。为开发利用好棉花秸秆这一巨大饲料资源提供有力的技术支撑。

为推进我国南疆地区棉花秸秆作为粗饲料的利用的进程，缓解南疆饲草资源资源短缺的现实，针对棉花秸秆的降解，筛选适宜棉花秸秆青贮的乳酸菌、乳酸菌复合系及其纤维素降解复合系。采用传统的分离纯化方法从青贮样品中及禾本科牧草中分离乳酸菌，利用16S rDNA技术对筛选的乳酸菌株进行鉴定，采用DGGE技术对青贮复合系的稳定性和多样性进行分析，鉴定菌系多样性组分；筛选降解棉花秸秆纤维素复合系，利用微生物分泌的纤维素复合酶加快木质纤维素分解，分析纤维素复合系的实际降解能力，测定其酶活；对棉花秸秆的预处理进行比较分析，确定棉花秸秆最适预处理方法。.1）试验从牧草中，玉米青贮样品中共分离出32株菌，通过常规生理生化实验及产酸速率的测定选择12株菌进行鉴定，Biolog鉴定与16S rDNA鉴定，鉴定结果以后者为准，其中菌株Q2为地衣芽孢杆菌（Bacillus lichenniformis）；菌株Q4为面包乳杆菌（Lactobacillus crustorum）；菌株Q7、Q9、Q10、Q11为鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）；M2、M4为干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）。菌株L属于乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）；菌株Q1属于肠球菌属(Enterococcus)。菌株F属于葡萄球菌属(Staphylococcus sp)；菌株 J属于芽孢杆菌属(Bacillus sp)。青贮复合系连续培养到第20代后趋于稳定，通过PCR-DGGE分析和测序得出，青贮复合系主要由四种微生物组成分别为Bacillus lichenniformis，Lactobacillus crustorum，Lactobacillus rhamnosus ，Lactobacillus casei。.2)筛选出来了优良的棉花秸秆木质纤维素降解复合菌系，并进行了优化，获得了优良的培养基，PEG对复合酶活参数的影响，PEG6000能够提高酶活性和降解效率。.3）通过纤维素降解微生物菌群、白腐菌和青贮微生物菌的协同作用来提高棉秆中木质纤维素的降解效率。纤维素降解微生物菌群、白腐菌和青贮微生物菌在木质纤维素生物降解过程中的协同作用可以大大提高棉秆在体外和尼龙袋中的降解效率。