高效木质素降解菌的复合诱变选育

摘要：从实验室保存的９株白腐真菌中筛选出１株降解玉米秸秆木质素性能优良的菌株ＹＪ－９－１，在第１４天时，其木质素降解率为４１．７４％。经ＩＴＳ－５．８S ｒＤＮＡ序列同源性及系统发育树分析，初步鉴定该菌为变色栓菌（Ｔｒａｍｅｔｅｓ ｖｅｒｓｉｃｏｌｏｒ）。对ＹＪ－９－１进行紫外微波复合诱变，获得1株高效木质素降解菌株３－８，并利用其对玉米秸秆中的木质素进行降解。结果表明，在第１４天时，菌株３－８对玉米秸秆木质素的降解率为４８．４３％，比出发菌株提高了１６．０３％。

关键词：白腐真菌；木质素降解；复合诱变

中图分类号：Ｑ９３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）14－2983-05

Screening of High Efficient Lignin-Degrading Strains by Complex Mutagenesis

ＹＡＮ Ｐｉｎｇ１，ＬＩ Ｊｉａｎｇ２

（１． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１， Ｃｈｉｎａ；

２． Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｙ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｏｎｅ ｗｈｉｔｅ－ｒｏｔ ｆｕｎｇｕｓ ＹＪ－９－１ ｗｉｔｈ ｓｔｒｏｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ｌｉｇｉｎ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ９ ｓｔｒａｉｎｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ （ＳＳＦ）． Ａｆｔｅｒ １４ ｄａｙｓ ｏｆ ＳＳＦ， ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔｒａｉｎ ｏｎ ｌｉｇｎｉｎ ｗａｓ ４１．７４％． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｔｓ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ， ＹＪ－９－１ ｗａｓ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ａｓ ａ ｓｔｒａｉｎ ｏｆ Ｔｒａｍｅｔｅｓ ｖｅｒｓｉｃｏｌｏｒ． Ｕｓｉｎｇ ＹＪ－９－１ ａｓ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｓｔｒａｉｎ， ａ ｓｔｒａｉｎ ３－８ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｌｉｇｎｉｎ ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ＵＶ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ． Ｔｈｅｎ strain ３－８ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｇｒａｄｅ ｌｉｇｎｉｎ ｉｎ ｃｏｒｎ ｓｔｒａｗ ｔｈｒｏｕｇｈ ＳＳＦ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｉｔｓ ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｎ ｌｉｇｎｉｎ ｒｅａｃｈｅｄ ４８．４３％ ｏｎ ｔｈｅ １４ｔｈ ｄａｙ， higher than １６．０３％ ｏｆ ＹＪ－９－１．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｗｈｉｔｅ－ｒｏｔ ｆｕｎｇｕｓ； lignin-ｄｅｇｒａｄｉｎｇ； ｃｏｍｐｌｅｘ ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ

生物质是一种可再生并能转化为乙醇、生物柴油等燃料的能源物质，其中木质纤维素作为全球储存量最大的生物质，是最具前景的能源物质之一［１］。秸秆作为一种农业废弃物，是木质纤维素的重要来源，在世界各地都有着丰富的储量，仅在中国每年就有大约２亿ｔ的秸秆产出，但大部分都被直接焚烧或者丢弃，这不仅浪费资源而且造成环境污染［２］。

木质纤维素主要组分包括纤维素（３０％～５０％），半纤维素（１５％～３５％）和木质素（１０％～３０％）［３］。由于这些大分子物质的相互缠绕，木质纤维素在自然条件下很难被降解，将它转化为生物质能源则需要经过多步的处理。首先是前处理，主要去除木质素和半纤维素，目前的处理方法有物理、化学、生物以及综合处理法，其中，生物法由于环境友好、反应温和、成本低廉等优点而备受关注。

生物法中白腐真菌是目前已知的降解木质素性能最好的微生物［４］。国内外学者已在这方面进行了大量的研究，但筛选出的菌株普遍存在木质素降解率低、降解周期长等问题。如张杰等［５］筛选出1株秸秆降解白腐真菌Ｐ５，１５ ｄ后木质素降解率为１１．４７％；Zhang等［６］筛选出1株竹基质选择性降解菌Ｐｅｒｅｎｎｉｐｏｒｉａ ｓｐ．，木质素降解率只有８．６６％，而且发酵时间为４周；杜海萍［７］分离出1株糙皮侧耳菌，木质素降解率仅有１６．４１％。从实验室已有的木质素降解菌出发，通过紫外微波复合诱变筛选得到1株木质素降解率较高的白腐真菌“３－８”，在发酵１４ ｄ时木质素降解率提高到４８．４３％，该研究可为生物制浆和饲料等行业提供参考。

１ 材料与方法

１．１ 材料

１．１．１ 菌种来源 实验室保存的９株白腐真菌。

１．１．２ 玉米秸秆 取自成都市双流县，经粉碎过４０目筛，备用。

１．１．３ 培养基 ＰＤＡ固体培养基：去皮土豆２００.0 ｇ，葡萄糖２０.0 ｇ，ＫＨ２ＰＯ４ ３．０ ｇ，ＭｇＳＯ４·７Ｈ２O １．５ ｇ，去离子水１ ０００ ｍＬ，琼脂１８.0 ｇ。初筛培养基：ＰＤＡ固体培养基＋０．０１％愈创木酚、ＰＤＡ固体培养基＋０．０１％苯胺蓝、氯化锰筛选平板（ＭｎＣｌ２·４Ｈ２Ｏ ０．１１５ ｇ， 琼脂１８.0 ｇ， 去离子水１ ０００ ｍＬ）。复筛培养基：准确称取玉米秸秆粉５．０ ｇ，装入２５０ ｍＬ的三角瓶，再加入９ ｍＬ去离子水。

１．２ 研究方法

１．２．１ 实验室木质素降解菌的筛选 不同菌株经ＰＤＡ固体培养基活化后，用无菌打孔器制成直径为１ ｃｍ菌块，接入固态发酵培养基，每瓶接入两个菌块，３０ ℃恒温培养１４ ｄ后，剥去基质上菌皮，抽滤烘干后测定失重率和木质素含量，计算不同菌株对玉米秸秆木质素的降解率。