2、结果


2.1紫外诱变剂量的确定(见图1、图2)

图1 P2紫外诱变孢子致死率

图2 P2紫外诱变30 s萌发菌株


如图1、图2所示,随着照射时间的延长,孢子的萌发数降低,在0~30 s内致死率快速升高,在处理30 s时致死率达78.07%,30 s后上升缓慢,确定以30 s为最佳诱变剂量。


2.2诱变菌株初选


以30 s为诱变剂量,连续诱变10批,挑出萌发菌株194株,其中26株为正突变,正突变率为13.4%,结合亲本对峙试验(见图3)和初筛平板培养基筛选试验(见表2),筛选出直径较大的5株优良诱变菌株,分别为16、18、20、89、102号,其变色圈为出发菌变色圈直径的1.5倍以上。

图3诱变菌株与亲本对峙试验

表2诱变菌种愈创木酚变色圈直径(cm)


2.3诱变菌株复选


2.3.1生长速度


诱变菌株的菌丝生长情况见表3。如表3所示,各诱变菌株生长速度均显著快于出发菌,各个菌株生长速度89>20>102>18>16>对照组,其中89、20、102、18号诱变菌株的生长速度极显著地高于对照组(P<0.01),而16号诱变菌株生长速度显著高于对照组(P<0.05)。

表3诱变菌株的菌丝生长情况(mm/d)


2.3.2酶活性(见表4)


表4诱变菌株胞外酶活性(U/ml)


如表4所示,与出发菌株对照组相比,诱变菌株木质素过氧化酶(LiP)和漆酶(Lac)活性均不同程度地高于对照组,纤维素酶差异不显著,其中诱变菌株89的酶活性最高,极显著高于对照组(P<0.01),诱变菌株89、20和102号的LiP酶活性分别为对照组2.03、1.69倍和1.60倍,诱变菌株89、102、18号的Lac酶活性分别为对照组1.89、1.79倍和1.76倍。


2.3.3纤维成分变化(见表5)

表5诱变菌株处理秸秆纤维成分变化(%)


如表5所示,各诱变菌株均不同程度降低了部分纤维成分的含量。其中89号菌株纤维含量降低程度最大,20号菌株次之。与对照相比,89号和20号菌株NDF含量分别降低5.28%和3.77%,达到极显著水平(P<0.01)。二者的ADF含量分别降低5.16%(P<0.01)和4.58%(P<0.05)。而木质素含量分别降低了19.89%(P<0.05)和15.37%(P>0.05)。按木质素降解率计算,89号菌株木质素降解率较对照组提高了51.76%。


3、讨论


3.1紫外诱变及初筛


紫外诱变处理侧耳菌,方法简便,是真菌最常用的育种方法之一。研究表明,适当剂量的紫外线处理能引起DNA的断裂和交联,核酸和蛋白质的交联,胞嘧啶和尿嘧啶的水合作用,形成胸腺嘧啶二聚体。紫外诱变时诱变剂的剂量与灯的功率、照射时间和灯与微生物的距离相关。在本试验中,采用紫外灯照射30 s,照射孢子悬浮液浓度为1×108个/ml左右,致死率为70%~80%。试验结果表明,诱变时间越长,正突变越高,同时负突变率也较高。因此,30 s的紫外照射进行诱变处理有利于提高正诱变率。根据出发菌的生长特性,本研究采用孢子进行诱变,可避免菌落不纯的现象。能在以愈创木酚为指示剂的培养基上产生变色圈表明微生物具有木质素降解能力,且变色圈的大小深浅与产酶能力有关。本试验采用了以愈创木酚为唯一碳源的方式,进行木质素降解能力的筛选,诱变菌株和出发菌有明显的拮抗带,表明诱变后为新菌株,且愈创木酚培养基的变色圈明显增大,表明诱变菌株木质素降解酶代谢能力提高。


3.2酶活性及纤维降解能力


本试验结果表明,通过紫外诱变获得一枚菌株89号,其LiP和Lac活性分别为出发菌的2.03倍和1.89倍,菌丝生长速度提高18.21%,LiP、Lac酶活性高峰出现在处理秸秆的第15~20 d。本试验中纤维素酶活性高峰出现的相对滞后,这正是处理秸秆作为饲料所希望的,分解木质素,而保留纤维素作为家畜的营养。采用射线处理白腐真菌,其中处理效果好的菌株其LiP及Lac活性提高1.4~2倍,而且酶活高峰出现在12~18 d,这与本试验结果接近。对白腐真菌F4孢子悬液进行紫外和N+离子注入诱变,获得菌株漆酶活性是出发菌株的16倍。对刺芹侧耳(Pleurotus eryngiiGIM 5.280)的原生质体进行紫外和60Coγ双重诱变,获得一株漆酶的高产菌株,与出发菌相比酶活表达量提高54.3%。这些试验结果均表明紫外诱变可以导致菌株产生分解木质素的酶活性显著提高。由秸秆粉木质降解程度可知,木质素降解能力与木质素过氧化酶(LiP)及漆酶(Lac)酶活性密切相关。研究表明,LiP催化氧化β-1非酚型木质素模型化合物为其芳香正离子自由基,使木质素断裂形成3,4-二甲氧基苯乙醇自由基和质子化形式的藜芦醛,并进一步将醛氧化成酸,再经过LiP对低分子木质素和单环芳香化合物的开环作用,获得的低分子产物可被微生物降解。


用紫外线照射糙皮侧耳的原生质体筛选高效分解秸秆的菌株,采用该菌株处理秸秆其木质素和纤维素的降解率分别为出发菌株的1.75倍和1.71倍。采用射线照射白腐真菌处理秸秆,在发酵20~30 d时,出发菌株与诱变菌株发酵秸秆,其酸不溶木质素(ADL)的降解明显提高;在发酵的第30 d,其中的3个诱变菌株处理秸秆使ADL的降解率提高0.88~1.23倍。采用He-Ne激光对白腐真菌L1原生质体进行诱变,选育出一菌株Lx,其木质素降解率比出发菌株提高50%。本试验结果表明,诱变菌株89号处理秸秆后其木质素含量降低了19.89%,NDF和ADF含量分别降低5.28%和5.16%,木质素降解率较对照组提高了51.76%。其它4株诱变菌株的木质素、NDF和ADF含量变化较小。本结果还表明,不同菌株处理的秸秆纤维含量大小与酶活性高低变化相对应。秸秆的细胞壁结构主要由纤维素、半纤维素和木质素构成,而木质素与半纤维素以其坚固的酯键相结合,并将纤维素包裹在其中。木质素的分解意味着坚固的细胞壁结构被破坏,这样就可以释放动物可以消化利用的纤维素,提高秸秆营养物质的消化利用率。以上研究结果表明,在秸秆发酵的15~20 d,木质素分解酶的活性远高于纤维素酶活性,木质素的降解率也大于纤维素的分解率(由表1及表5计算可知),这有利于降解木质素而保留纤维素的秸秆处理模式。


4、结论


通过紫外诱变育种和筛选试验,综合生长速度、产酶活性及木质素降解能力得到的P89诱变菌株,木质素过氧化酶和漆酶活性分别为出发菌的2.03倍和1.89倍,菌丝生长速度提高18.21%,木质素含量降低19.89%。菌株P89为本研究诱变筛选获得的开发秸秆资源优秀菌株。


紫外诱变处理侧耳菌,筛选获得的开发秸秆资源优秀菌株(一)

紫外诱变处理侧耳菌,筛选获得的开发秸秆资源优秀菌株(二)

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