土壤真菌多样性研究及塑料降解真菌菌株的筛选

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塑料在给人们生产生活带来方便的同时也造成了严重的环境污染。生物降解塑料作为一种新型环保的高分子材料受到人们的青睐,但其仍存在自然界中降解缓慢的问题。利用微生物降解塑料具有降解效率高、反应条件温和、处理过程清洁无污染等优势,已成为近年来研究的热点。与细菌和放线菌相比,真菌的代谢产物丰富,能够加速生物降解塑料的水解,同时真菌酶系更全且多为胞外酶,有利于酶法处理难降解高分子材料,因此具有塑料降解活性的真菌成为研究的焦点。聚乳酸(PLA)因具有优良的理化性能、生物相容性被广泛应用于医疗卫生、工农业生产和生活领域,已发现的降解PLA微生物主要是放线菌;聚乙烯醇(PVA)是纺织和印染废水的主要污染源,PVA降解菌株主要集中于假单胞菌属;聚氯乙烯(PVC)产量位居第二,处理时会产生有害物质污染环境,其生物降解的相关研究较少。目前有关真菌降解塑料的相关报道较少。因此,筛选生物降解塑料的可降解真菌菌株,探讨其产生的塑料降解酶的酶学性质,对国民经济和社会发展有着重要的意义和广阔的前景。本研究分析了不同地区土壤真菌的多样性,利用透明圈法筛选了具有降解PLA、PVA及PVC活性的真菌菌株,并应用紫外分光光度法对PVA降解效率最高的菌株进行了发酵条件的优化及粗酶液反应条件的探索。共采集了9个省份和自治区的23份环境标本,分离获得了青霉、曲霉、毛霉、枝孢霉、木霉、镰刀菌、链格孢霉等215株真菌菌株,其中以曲霉、青霉居多,为塑料降解真菌菌株的筛选提供菌株资源。为寻找生物降解塑料的可降解真菌菌株,利用透明圈法筛选获得PVA降解菌株27株,最大透明圈比为3.5;PLA降解菌株18株,最大透明圈比为3;PVC降解菌株9株,最大透明圈比为3.5。能同时降解3种塑料菌株共3株;可同时降解PVA、PLA菌株4株;可同时降解PVA、PVC菌株5株。为提高生物降解效率,应用紫外分光光度法对PVA降解效率最高的菌株展青霉SBF17进行发酵条件优化及粗酶液反应条件探索。结果表明,该菌株的最适发酵条件为PDB培养基+PVA诱导,装瓶量150mL锥形瓶内装50mL培养基25℃培养7d。粗酶液最适反应条件为30℃、pH8.0,30min。粗酶液总酶活力最高可达0.52U/mL,该值优于文献报道,具有一定开发潜力。本研究结果可为塑料的生物降解、降解酶的开发利用及降解机制的探讨提供资源菌株,并奠定理论和实验基础。
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