本论文针对放射性及重金属污染环境生物修复超富集植物体快速减容的关键科技问题,采用铀及伴生重金属浓度梯度筛选和纤维素常规筛选相结合,分离高效菌株,并进行分子生物学鉴定。探讨菌株的相关生理生化指标和最佳产酶条件,多菌种协同组配提高菌株在超富集生物体处置技术中的作用。可为超量富集植物体的处置提供一定的理论和技术支撑。研究结果如下:(1)铀及伴生重金属浓度梯度和木质纤维素筛选相结合,分离出以芽孢杆菌属为主的有益菌株。C1菌株与模式菌株Bacillus licheniformis BCRC12826(DQ309323)匹配程度为100%,鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis);C3菌株与模式菌株Bacillus subtilis subsp.Subtilis BCRC10255T(DQ309323)匹配程度为100%,鉴定为枯草芽孢杆菌枯草亚种(Bacillus subtilis subsp.subtilis);C5菌株与模式菌株Bacillus licheniformis BCRC 12826(DQ309323)匹配程度为100%,鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis);C11菌株与模式菌株Bacillus cereus WGPSB2(EF095752)匹配度为100%,鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus);C16菌株是里氏木霉(Trichoderma reesei CGMCCC3.3711)。(2)各菌株铀及伴生重金属抗性筛选,最佳培养条件为初始p H 5.5~8.0,接种量2.0~5.0%,转速160~200 r/min,培养温度28~37℃,各菌株均能耐受一定的浓度铀及伴生重金属胁迫,对上述培养条件的敏感程度不同,对碳源的利用情况也不同。(3)菌株C1产纤维素酶的最佳条件:在1%的CMC-Na为发酵产酶碳源,2%的蛋白胨+酵母粉为氮源,培养温度39℃,装液量70 m L,培养基初始p H为8.0,分别在第4d和第5d测得FPA与CMCA分别为:143.67 U/m L和164.28 U/m L。菌株C3产纤维素酶的最佳条件时:以1%的CMC-Na为碳源,2%的蛋白胨酵母粉混合氮源,接种量为3%,培养温度为37℃,装液量为70 m L,初始p H为8.0。在第4d和第5d时滤纸酶活FPA和羧甲基纤维素酶活CMCA分别达到223.74 U/m L和257.67 U/m L。菌株C5产纤维素酶的最佳条件时:1%的CMC-Na为发酵产酶碳源,2%的蛋白胨酵母粉混合氮源,培养温度39℃,装液量70 m L,培养基初始p H为7.5。在此条件下,地衣芽孢杆菌C5产纤维素酶能力最强。分别在第3d和第5d测得FPA与CMCA分别为:215.74 U/m L和217.68 U/m L。C11在1%的CMC-Na为发酵产酶碳源,2%的蛋白胨酵母粉混合氮源,培养温度40℃,装液量70 m L,培养基初始p H为8.0,分别在第4d和第3d测得FPA与CMCA分别为:173.34 U/m L和159.57 U/m L。C16产纤维素酶的最佳条件:在1%的麸皮为发酵产酶碳源,2%的蛋白胨酵母粉混合氮源,培养温度30℃,装液量70 m L,培养基初始p H为5.5,在第5d测得FPA与CMCA分别为:235.89 U/m L和268.66 U/m L。(4)不同菌株的组配使用,得到最佳培养条件为:A2B3C3D3,即混合菌株发酵培养最佳条件为:C1和C5混合菌液4%的接种量,枯草芽孢杆菌6%的接种量,蜡状芽孢杆菌6%的接种量,里氏木霉6%的接种量。即C1、C3、C5、C11、C16菌株比例为1:3:1:3:3时,对秸秆降解效果最好。四个因素对实验影响程度依次为B>D>C>A,即枯草芽孢杆菌接种量影响最大,依次为里氏木霉接种量与蜡状芽孢杆菌接种量,最后为地衣芽孢杆菌。
