1. 研究目的与意义
目的：细菌是自然界中木质素降解的主要作用者之一，其降解能力虽然弱于真菌，但由于其生长迅速，来源广泛，易于大规模生产，所以在生物纸浆、木质素污染的环境治理方面有广阔的应用前景。
意义：木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的聚酚类三维网状高分子芳香族化合物，长期以来对木质素的利用还不够深入，只是作为废弃物加以排放，不但严重的环境污染，也浪费资源，因此，提高木质素的利用效率、开发木质素的利用途径是解决资源、能源、环境问题的一个重要措施。本课题通过从环境中分离木质素降解细菌，并研究其种类和生化特性，为木质素的生物降解利用打下理论和实践基础。2. 国内外研究现状分析
20世纪50~60年代证实木材腐朽与细菌相关，到80~90年代的研究工作表明细菌可以代谢杨木二氧己烷木质素、低分子量的磺化木质素(lignosulfonates)及硫酸盐木质素（Kraft lignin）片断。 在土壤、堆肥等各种木质素降解系统中,木质素降解率及降解程度取决于木质素降解微生物群落的组成,因此众多研究者从不同来源筛选高效的,具有不同生理、生物特性的菌株。Crawford 等从土壤中分离得到的两株放线菌绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporus) T7A 和西唐氏链霉菌(S.setonii) 75Vi2 能降解软木、硬木、草类木质素和碳水化合物,尤其是降解草类木质素的能力很强。 Lokesh从糖厂排出物污染的土壤中分离得到四种细菌粘膜炎布兰汉氏球菌(Branhamellaca2 tarrhalis) , 环丝菌( Brochothrix) , 藤黄微球菌(Mi2 crococcus luteus) 和坚强芽孢杆菌(Bacillus firmus) 。它们均能在以引杜林(一种聚合的工业木质素)为唯一碳源的固体培养基上生长。 Kukolya从热的马粪中分离得到12 种耐热的放线菌,经鉴定为褐色高温单胞菌( Thermomonospora f usca) , T. alba 和小单孢菌(Micromonosporasp. ) 。这些菌种可在稻草为唯一碳源的培养基中生长,具有各不相同的木质素增溶能力。 木质素的生物降解不仅依赖微生物的降解能力, 而且在很大程度上依赖于环境条件。Ant hony 等第一次广泛地研究了主要调控因子对绿孢链霉菌产木质素降解酶以及聚合产物形成的影响,包括碳源、氮源和pH 值。研究结果表明以酵母膏为氮源代替N H4Cl 可使降解大大加强,以D-葡萄糖为补充碳源有利于降解。 |
3. 研究的基本内容与计划
内容：1. 筛选木质素降解细菌 2. 对细菌进行生化特性研究 3. 对高效木质素降解细菌进行生物强化实验 计划：2014年2月中旬3月初 选题、查阅资料、交开题报告 2014年3月初4月初 筛选木质素降解细菌 2014年4月初5月初 生化特性研究、生物强化实验 2014年5月初5月中旬 完成论文并修改 |
4. 研究创新点
细菌是自然界中木质素降解的主要作用者之一,其降解能力虽然弱于真菌,但由于其生长迅速,来源广泛,易于大规模生产,所以在生物纸浆、木质素污染的环境治理方面有广阔的应用前景。
细菌在初级代谢阶段降解木质素,可在降解作用的初期使木质纤维物质发生改性,以利于后续真菌的有效降解,也可在降解作用后期代谢真菌降解木质素产生的低分子量物质,这些都为细菌与真菌协同作用降解木质素的研究和应用提供理论依据。因此,研究细菌与真菌协同降解木质素,对开发木质纤维素废物处理的新菌剂有重要意义。
到目前为止,细菌降解木质素的作用机制研究局限于木质素类低分子量化合物,关于其对天然木质素降解了解极少。另外,细菌在对天然木质素改性增溶的同时,是否具有解聚能力,这些方面研究有待继续。
