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松树作为绿化环境的主要植物之一,被广泛种植于我国的大部分地区。松针,即松科松属植物的针叶。作为一种可持续利用的、并且价格便宜的天然再生资源,松针具有很大的研究价值。将废弃的松针资源进行合理利用,对改善土壤的生态环境来说,松针资源的开发与利用是至关重要的。在大兴安岭松林区进行腐殖土壤样品的采集,在松针粉为唯一碳源的选择培养基上进行菌株的筛选驯化,再通过刚果红染色法对菌株进行初筛,然后选取水解圈直径与菌落直径比值较大的,并且生长速度较快的菌株,它们分别是ZJ-1、ZJ-2、ZJ-5、ZJ-8、ZJ-11、ZJ-13、ZJ-15、ZJ-16和ZJ-19,共9株菌。经液态发酵产纤维素酶酶活性测定进行复筛,获得3株高效产纤维素酶并对松针有降解作用的菌株,分别是ZJ-8、ZJ-13和ZJ-19。分子鉴定结果表明:ZJ-8菌株是泡盛曲霉菌,ZJ-13为青霉菌,ZJ-19为康宁肉座菌。将三株菌与一株实验室保藏菌种38进行组合培养(38为枯草芽孢杆菌),经产酶酶活性测定,多数组合的酶活力均高于单独培养菌株的酶活力,其中酶活力最高的组合为38/ZJ-8/ZJ-13,即最优组合菌群,选取该组合菌群进行下一步研究。通过对组合38/ZJ-8/ZJ-13的固态发酵条件的初步研究,确定:硝酸钠为最佳氮源,培养基起始pH6.0时,在培养基中加入表面活性剂聚乙二醇400,组合ZJ-8/ZJ-13/38的产酶量达到最优。测得其CMC酶活力为98.031U,FPA酶活力50.84IU,微晶纤维素酶活力为140.06IU。实验还采用红外光谱(FTIR)法研究了松针的生物降解过程,整个过程进行了 70天,每10天进行一次取样试验,试验结果较为详尽地反映了松针中主要成分化学结构性质的动态变化。松针中主要由大量的木质素、碳水化合物和有机硅化物等成分组成,松针降解后生成了许多的多糖类物质、碳酸盐和硅酸盐。利用扫描电镜对组合菌群38/ZJ-8/ZJ-13降解松针的整个过程进行了为期75天的观察,每15天取样观察一次。可以看出,在降解试验初期,松针表面的气孔和松针端部成为菌株的菌丝体侵入松针内部的入口,菌丝进入后在薄壁细胞的腔内进行繁殖,逐步分解薄壁细胞,表皮细胞外壁上堆积的厚厚的角质层明显变薄;试验中期,菌丝体大量生长繁殖,薄壁细胞和角质层被继续降解,由木质素组成的厚壁组织也被部分降解;当整个试验过程结束时,松针的完整结构被严重破坏,薄壁组织和角质层基本被完全降解,松针的部分表皮组织和厚壁组织可能由于其高度木质化的原因未被降解完全,仍有残留。