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木质素是一种结构复杂的高分子难降解的有机化合物,木质素的预处理是木质纤维素生物法资源化利用的主要瓶颈,运用生物方法处理木质纤维素不但能将其资源化而且能够减轻环境污染。单一菌株对木质纤维素的分解效果远不如多种细菌协同分解的作用,复合菌系对木质纤维素的分解效果远高于单一菌株,利用微生物之间的协同作用高效分解木质素并分析其降解机理具有重要的意义。本研究以复合菌系LDC为研究对象,运用高通量测序技术分析其微生物组成多样性,分离鉴定其中可培养菌株并测定其对木质素降解率,研究LDC对木质素的降解特性及其酶活特性,明确LDC秸秆降解的微观过程及降解产物,为研究复合菌系分解木质素机理提供基础。主要结果如下:1、在前期工作基础上,用平板划线法新分离出2株纯培养菌株D-7和D-8。D-7为索氏菌属(Thauera sp.),D-8为潘隆尼亚碱湖杆菌属(Pannonibacter sp.)。其中D-3、D-4、D-8这3株细菌有木质素降解能力,降解率分别为8.5%,4.7%,5.6%。LDC中秸秆周围的液态培养物(S1)及LDC处理后的秸秆表面(S2)两个样品的细菌组成没有差异,但菌属丰度存在很大差异。S1和S2样品细菌组成在属的水平上包含92个属的细菌,S1中相对量占优势的菌属为索氏菌属(Thauera sp.,22.32%);假单胞菌属(Pseudomonas sp.,8.80%);Proteiniphilum sp.,5.56%;脱硫微菌属(Desulfomicrobium sp.,4.36%)。S2中相对量较高的占优势的菌属为:假单胞菌属(Pseudomonas sp.,26.99%);固氮螺菌属(Azospirillum sp.,4.61%);索氏菌属(Thauera sp.,3.99%)。2、LDC的最佳接种量为10%;最适底物体积比为2%,LDC对体系的pH有一定的调节能力,能够降解玉米、水稻、芦苇等禾本科植物中的木质素和半纤维素,但对纤维素降解率较低。AL浓度为3 g/L时最利于LDC的生长,其木质素降解率、脱色率分别为55.18%、72.58%;NaCl浓度在2%以下对木质素降解率、脱色率的影响不大,但随着NaCl浓度的增大而受到了明显的抑制。3、LDC能够产漆酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶的最大酶活分别为136.7 U/L、1206.5 U/L和3933.3 U/L。通过优化得到LDC的最适产酶条件:初始pH 8.0,培养基装液量为40%,添加Cu2+1.0 mmol/L,蛋白胨2.5 g/L,淀粉0.5 g/L,培养温度30℃。4、以未预处理的秸秆为底物,通过扫描电镜和气质连用,研究木质素降解微观过程和其降解产物,发现细菌首先破坏秸秆的机械结构,去除蜡质层和硅质结构;然后利用暴露出的半纤维素及木质素生长;最后去除木质素、半纤维素等其他成分留下纤维素,完成降解过程。秸秆的降解产物主要是一些小分子脂肪酸、芳香酸、芳香酯、长链的脂肪酸、长链脂肪烃,证明LDC对木质素的降解是由木质素大分子高聚物经过侧链氧化、苯环开裂的方式解聚为低分子化合物的过程。通过上述试验,明确了LDC的细菌组成多样性,对得到的8株纯培养进行鉴定及并测定其木质素降解能力,确定了LDC的最佳初始培养条件、木质素降解特性、酶活特性,同时明确了LDC降解的微观过程及产物,为复合菌系的进一步开发和应用打下基础。