3个木霉菌株对马尾松松针的分解作用

文章编号：1006－1126－2014（1）

－0066－03

3个木霉菌株对马尾松松针的分解作用

收稿日期：2014－01－25

基金项目：广西林科院基本科研业务费专项（林科201212）

作者简介：宋贤冲（1986—），男，在读博士研究生，主要从事土壤微生物生态研究。

宋贤冲，邓小军，唐

健，王会利，覃其云，覃祚玉

（广西林业科学研究院国家林业局中南速生材繁育重点实验室

广西优良用材林资源培育重点实验室，南宁530002）

摘

要：应用固体发酵方法，研究3个木霉菌株（F01，PM －5，PZ －2）降解马尾松松针过程中产生的滤纸条

纤维素酶的动力学变化，以及发酵过程中马尾松松针底物的总有机物质失重情况。结果表明：木霉菌株PM －5能够产生最高的滤纸条纤维素酶活性，达到0.23U /mL ；菌株F01引起底物的总有机物质失重最大，达到8.58%。菌株F01的总有机物质失重和平均降解速率均最大，但在固体发酵后期，其平均降解速率与另2个菌株的差异不大。木霉菌株F01是最有效的木质纤维素分解菌株。关键词：木霉；松针；纤维素；固体发酵中图分类号：S791.248

文献标识码：A

Decomposition of Three Trichoderma Species on Pine Needles

of Pinus massoniana

SONG Xian-chong ，DENG Xiao-jun ，TANG Jian ，WANG Hui-li ，QIN Qi-yun ，QIN Zhou-yu

（Guangxi Forestry Ｒesearch Institute ，Key Laboratory of Central South Fast-growing

Timber Cultivation of Forestry Ministry of China ，Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Ｒesource Cultivation ，Nanning 530002，China ）

Abstract ：The dynamic change of filter paper cellulase which engendered in the decomposition process of three Trichoderma species （F01，PM －5，PZ －2）to pine needles of Pinus massoniana and the total organic matter loss of pine needle substrates of P .massoniana during fermentation were studied．The re-sults showed that activity of filter paper cellulase was the highest by strain PM －5reaching to 0.23U /ml．The total organic matter loss of substrates caused by strain F01was the highest getting to 8.58%．Both total organic matter loss and average decomposing rate caused by strain F01were the highest ，but in the later stage of solid fermentation ，the differences of average decomposing rate between F01and the oth-er two strains were not significant．Strain F01was the most efficient strain to digest lignocellulose．Key words ：Trichoderma sp．；pine needle ；cellulose ；solid fermentation 马尾松是我国南方分布最广、数量最多、用

途最广的主要用材林树种之一［1］

。松针为松树的主要副产物之一，其具有再生速度快、四季均可

采收、蓄积量大、可持续利用等特点［2］

。我国很

早之前就开始了对松针的加工利用，如食用［3］

，药用

［4］

，饲用［5］，提取天然香料［6］等。

第43卷第1期广西林业科学Vol.43No.12014年3月

Guangxi Forestry Science Mar.2014

凋落物是森林生态系统的一个重要组成部分，其分解过程中释放的养分，对维持生态系统正常的物质循环和养分平衡起着重要的作用［7］。有研究表明［8］松针凋落物分解是引起松树林地土壤变酸的主要原因。对于松针凋落物分解的研究，较多集中于在自然条件下松针分解的动力学和养分归还［8－9］，而对微生物产生的纤维素分解酶的分解作用的研究较少。

基于前期的工作基础，从桉树伐桩，马尾松和湿加松林地筛选出的3株产纤维素酶的木霉菌株。本研究选取这3个菌株，来探讨其在分解马尾松松针的降解过程和作用，试图从微生物纤维素分解酶的角度来揭示森林生态系统凋落物的分解过程。同时，希望获得可以降解马尾松松针的菌株，用于促进马尾松林地的养分归还。

1材料与方法

1.1菌株来源

木霉菌株F01为我们前期筛选出的产纤维素酶菌株［10］，木霉菌株PM－5和PZ－2分别为我们从马尾松和湿加松林地筛选出来的产纤维素酶菌株。3个菌株在PDA斜面培养基上保存于4ħ冰箱中，每隔3个月复壮1次。用0.05%的无菌吐温20收集3个菌株的孢子，制备孢子悬液，浓度为1ˑ106个孢子/mL。

1.2固体发酵

实验中所用的马尾松松针为2013年7月采集自广西国有派阳山林场公武分场15林班（107ʎ08' E，21ʎ91'N）。实验前用蒸馏水将针叶表面清洗3次，然后置于72ħ烘箱中24h烘干。烘干的松针用微型植物粉碎机粉碎过100目筛后作为培养底物。固体发酵参照郝杰杰等［11］的方法进行，将每个250mL锥形瓶中装入约2.0g底物（精确至0.001g），再加入8.0mL2%的马铃薯浸汁湿润底物，然后121ħ高压灭菌30min。待冷却后于超净工作台中无菌接种3株真菌的孢子液1mL，浓度为1ˑ106个孢子/mL。接种0.05%的无菌吐温20作为对照组。锥形瓶用8层纱布加盖牛皮纸包裹，在28ħ的条件下培养。分别于培养的第2，9，16，23，30，44天取样。每个处理3个重复。

1.3粗酶液的提取和失重的计算

参照郝杰杰等［11］的方法提取粗酶液和计算失重率。取样后，向锥形瓶中加入10mL预冷的醋酸钠缓冲液（50mm，pH5.5），25ħ下置于摇床180r/min振荡20min，然后将混合液经烘干称重的9mm中速定性滤纸过滤。滤液再置于4ħ冷冻离心机中10000ˑg离心10min，取上清液作为粗酶液测定酶活性，离心管中的沉淀物也置于上述滤纸上与第一次的过滤物一同放入72ħ烘箱中烘干至恒重。

样品失重率（%）=（样品的初始干重－样品分解后的干重）/样品的初始干重ˑ100%

平均降解速率（%）=总失重率/培养天数1.4滤纸条纤维素酶活性的测定

参照宋贤冲等［10］的方法进行。一个单位的酶活定义为反应条件下每分钟降解底物释放1μmol 还原糖（以葡萄糖计）所需的酶量，酶活用U/mL 来表示。

2结果与分析

2.1发酵提取液颜色变化

松针用水溶液浸泡，其溶于水的物质会溶解到水里，使水溶液变棕褐色。3株木霉菌株均能在以马尾松松针为底物的固体发酵基质上生长，在开始培养2天后，孢子皆开始萌发，生长旺盛。第1次取样分析时，菌株PM－5的缓冲提取液较之其它2个实验组和对照组表现出稍淡的棕褐色。菌株F01由于产生大量的分生孢子的影响，过滤液呈绿色。44天以后，对照组和发酵组的发酵提取液均呈淡黄色，但菌株PM－5的缓冲提取液更为清澈透明。

2.2总有机物质失重和平均降解速率

在固体发酵过程中，总有机物质失重表明发酵过程中有机物质的分解。在固体发酵前期的9天内，木霉菌F01引起松针的总有机物质失重和平均降解速率均较高，分别为7.0%、0.78%；其次为菌株PM－5和菌株PZ－2，总有机物质失重分别达到5.8%和5.4%，平均降解速率分别达到0.60%、0.65%（图1和图2）。到了固体发酵后期，菌株F01的失重和降解速率均维持在最高；但菌株PZ－2的失重自第16天起超过菌株PM－5。3个菌株在固体发酵后期的平均降解速率相差不大（图2）。

2.33株木霉菌产纤维素酶的变化

3株木霉菌产生的滤纸条纤维素酶活性的最高峰均出现在第16天，酶活分别达到0.23、0.20、0.17U/mL（图3）。在整个发酵周期内，菌株PM-5的酶活均高于菌株F01和PZ－2，但在固体发酵末期，3个菌株的酶活差异不大。总体来讲，3株木霉菌的滤纸条纤维素酶活大小顺序为：PM－5＞F01＞PZ－2。

76

第1期宋贤冲，邓小军，唐健，等：3个木霉菌株对马尾松松针的分解作用