白腐真菌强化降解对秸秆抑制东海原甲藻作用的影响

摘要

中国海洋赤潮频发，破坏了海洋生态系统的平衡和自我调节能力，危害了海洋渔业，影响海洋经济发展，对人类健康产生威胁。利用化感作用抑制赤潮藻的生长具有快速高效、生态安全性好等优点，正逐渐成为一种新型的有效控制赤潮的方法。中国是农业大国，秸秆来源广泛，利用农作物秸秆的化感作用抑制赤潮藻具有低成本、易操作、无二次污染等优点，因此这一技术具有广阔的应用前景。然而，在利用秸秆化感作用抑制赤潮藻的过程中还存在投放时间长、直接投放效果难以保证等问题。因此，如何提高秸秆抑藻的活性成为提高秸秆抑藻方法的可控性和实用性的关键。白腐真菌具有强大的木质素降解能力，已被证明可以有效提高秸秆木质素纤维素的降解。然而有关白腐真菌强化秸秆抑藻活性的菌种筛选和复配效用的研究国内外尚未见报道。本论文主要探讨了两种常见白腐真菌（黄孢原毛平革菌和粗皮侧耳）对四种常见农作物秸秆（青稞秸秆、小麦秸秆、油菜秸秆和玉米秸秆）抑制东海原甲藻活性的强化作用规律，并采用UPLC-Triple-TOF/MS方法初步分析了小麦秸秆和油菜秸秆降解液中的化学物质，同时对比分析了两种白腐真菌强化油菜秸秆降解后降解液中的化感物质。
　　本论文的主要研究结果如下:
　　1.黄孢原毛平革菌对油菜和玉米秸秆的抑藻能力均存在显著影响(p＜0.05)，对青稞秸秆和小麦秸秆的抑藻能力没有显著影响(p＞0.05)。其中，浓度为1×106cfu/mL至8×106cfu/mL的黄孢原毛平革菌添加后，均可有效提高油菜秸秆对东海原甲藻的抑制能力(p＜0.05):例如，加入浓度为8×106cfu/mL的黄孢原毛平革菌后，其抑制率由14.65±6.85％提升至60.70±5.43％。而对于玉米秸秆，只有最高添加浓度（8×106cfu/mL）的黄孢原毛平革菌能显著提高玉米秸秆对东海原甲藻的抑藻能力(p＜0.05)，抑制率由64.42±0.33％提升至72.56±0.50％。
　　2.粗皮侧耳添加浓度为8×106cfu/mL时，可显著提升青稞秸秆对东海原甲藻的抑制能力(p＜0.05)，其抑制率由58.14±2.16％提升至77.44±0.38％;而其他添加浓度则对其抑藻能力无显著性影响(p＞0.05)。对小麦、油菜和玉米这三种秸秆，粗皮侧耳的强化降解对其抑藻能力均没有显著性影响(p＞0.05)。
　　3.对小麦和油菜秸秆降解液进行UPLC-Triple-TOF/MS分析，发现小麦秸秆降解液中含有salcolin A和salcolin B等已被证实具有较强抑藻活性的化感物质;油菜秸秆降解液中含有butyric acid、sulfate和benzoic acid等已被证实具有较强抑藻活性的化感物质，这些物质可能是小麦和油菜秸秆对东海原甲藻抑制作用的物质基础。
　　4.对比分析黄孢原毛平革菌和粗皮侧耳添加后油菜秸秆降解液中的化学物质，发现黄孢原毛平革菌可使油菜秸秆降解液中的2,3-dihydro-3-hydroxy-2-oxo-1H-indole-3-acetic acid、4-O-β-D-glucopyranosyl-D-cymaropyranose、corchoionoside C、未能明确结构式的未知成分1(C14H22O8)和未知成分3(C11H20O6S)的物质含量分别提升20倍，386倍，41倍，57倍和10倍，而粗皮侧耳添加后油菜秸秆降解液中此类物质含量基本不变甚至含量降低。因此，黄孢原毛平革菌强化油菜秸秆降解后2,3-dihydro-3-hydroxy-2-oxo-1H-indole-3-acetic acid、4-O-β-D-glucopyranosyl-D-cymaropyranose、corchoionoside C、未能明确结构式的未知成分1(C14H22O8)和未知成分3(C11H20O6S)等物质的含量提升可能是其提升油菜秸秆对东海原甲藻抑制能力的机制之一。
　　本论文研究将为解决秸秆化感抑藻的迟滞期、提高秸秆化感抑藻的实用性和可控性提供一定的理论基础。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 赤潮的成因、危害与防治

1．1．1 赤潮的定义及成因

1．1．2 赤潮的危害

1．1．3 赤潮的防治技术

1．2 化感作用抑藻的研究概况

1．2．1 化感作用与化感物质

1．2．2 化感作用抑藻机理

1．2．3 利用化感作用抑制赤潮藻

1．3 白腐真菌强化秸秆降解

1．3．1 白腐真菌的定义及分类

1．3．2 白腐真菌的木质素降解酶系

1．3．3 白腐真菌降解木质素机理

1．4 本文的研究目的与意义

2 黄孢原毛平革菌强化秸秆降解对其抑制东海原甲藻的影响

2．1 实验材料与方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验试剂

2．1．3 实验仪器与设备

2．1．4 实验设计

2．1．5 藻细胞计数方法

2．1．6 抑藻率的计算

2．1．7 数据统计与分析

2．2 结果与讨论

2．2．1 黄孢原毛平革菌强化青稞秸秆降解对其抑制东海原甲藻生长的影响

2．2．2 黄孢原毛平革菌强化小麦秸秆降解对其抑制东海原甲藻生长的影响

2．2．3 黄孢原毛平革菌强化油菜秸秆降解对其抑制东海原甲藻生长的影响

2．2．4 黄孢原毛平革菌强化玉米秸秆降解对其抑制东海原甲藻生长的影响

2．3 小结

3 粗皮侧耳强化秸秆降解对其抑制东海原甲藻的影响

3．1 实验材料与方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验试剂

3．1．3 实验仪器与设备

3．1．4 实验设计

3．1．5 藻细胞计数方法

3．1．6 抑藻率的计算

3．1．7 数据统计与分析

3．2 结果与讨论

3．2．1 粗皮侧耳强化青稞秸秆降解对其抑制东海原甲藻生长的影响

3．2．2 粗皮侧耳强化小麦秸秆降解对其抑制东海原甲藻生长的影响

3．2．3 粗皮侧耳强化油菜秸秆降解对其抑制东海原甲藻生长的影响

3．2．4 粗皮侧耳强化玉米秸秆降解对其抑制东海原甲藻生长的影响

3．3 小结

4 白腐真菌强化秸秆抑藻机理初探——化感物质液质分析

4．1 实验材料与方法

4．1．1 仪器设备

4．1．2 样品实验前处理方法

4．1．3 测试条件

4．2 结果与讨论

4．2．1 小麦、油菜秸秆降解液检测分析

4．2．2 白腐真菌强化油菜秸秆降解液中化感物质检测分析

4．3 小结

5 结论

5．1 本研究总结及创新点

5．2 研究存在问题

5．3 研究展望

参考文献

作者简介