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纤维素降解菌的筛选及其降解特性的研究


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第3 卷 第 2   4 期 
200 2 年 4 月      

哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 
J u n l o   r i   n t u e o   c n lg   o r a  f Ha b n I si t  f Te h oo y t

/>
V 

3    2 4 N0  

A t ,20 0 2 p      

纤 维 素 降解 菌 的筛 选 及 其 降解 特 性 的 研 究 
宋颖 琦 ,刘睿 倩 , 杨  谦 ,宋金 桩 , 全 哲  杜
50 ) ( 尔滨工业大学 理学院  黑龙 江 哈 末滨 l0 01  哈



要 :在 自然环境 和秸秆降解物 中筛选 出 3种分解纤维素能力较强 f 术霉 、 青霉 和曲霉 , 3种菌株 以不  将

同的组合形式 在羧甲基纤维 素钠为唯一碳源 的产酶培 养基 中进行产酶 特性的研究 , 计算其 对玉米秸秆耪 中  粗 纤维 的利用 率并观测 玉米秸秆耪的降解状态 其 中术霉与青霉 的混台培养 在纤维素筛选培养基上培养 2  4 h 即可生长 , 后 在发酵培养 基中培养 7   达到产酶高 峰 , 2h后 酶活可达 3 【6u 对粗纤维 的利用率为 6 % , . 1  , 8 远 
超过青霉 和术霉 的单独培养 ; 术霉与曲霉二者混合 , 木霉 与青霉 、 曲霉 三者混合培养 的产酶效 果也 要超 出青 

霉和曲霉 的单独培养  但与术霉相 比无明显差异.实 验结 果表 明优 良菌株 的混合 培养会增 加其对纤维 素的  降解能力 , 为实际生产 中有效的处理农作物秸秆提供了理论依据  美键词{纤维 素降解 ; 维素酶 活 ; 纤 混台培养 ; 粗纤维 利用 率 
中国分类号 : 7  XI2 文献标识码 :   A 文章 编 号 : 37 24 2 0 ) 2 l7 } 0 6 6 3 ( O2 0  9   

S ud   fs r e ng o  ta n  o   e ̄ a i g c l o e t y o  c e ni   fsr i sf r d gr d n   el s   ul a d  e ha im  fde r d n   blt   n m c n s o   g a i g a ii y
S N   igq ,LU R i i , AN   i ,S N  i—h ,D  i— e O G Yn —i I  u— a Y G Qa qn n O G J zu U J z   n nh
( col f cec , ri ls m  f eh o  ̄ Hab  50 1 C ia  Sho o  i e Ha n nt e0 T cn l ,   S n b  i   o ri 11 0  h ) n 3 n

Ab t a t   p ce   ff n iw r   e e t d f m  h   au e   n i r e ta d t e r man   fd g a e   0 1 sr c :3 s e is o   g  e e s lc e  r u o t e n t r d e vr a n  n  h   e i s o   e r d d C 1  o 2 s rw . f r n   O i a in   f te e 3 f n ih d d f r n   e ll s   ci ie t a Di e e t mb n t s o   s     u g a   i e e tc l a e a t t s. t s fu d t a t e c l — f C o h   u vi I wa  o n  h t h   el       u l s   c vt  a   e o vo sy i c e s d wh n T i h d r . D wa  x d wi   e ii im . D I c l r a h a e a f i c n b   b iu l n r a e   e   rc o e ma s   s mie   t P n c l u i v h l s . t af e c       t e p a   f r 2 h u s c l rn 。h   mo n i 3 1 6 h   e k at     o r  u t i g t e a u t s . 1 u,a d i c n g o  a i l n s l me i m  i   e 7 u   n t a   r w r p d yi  oi   d du w t CMC h  


Na a   e s l ( r o   o r e.a d t e ut iai n r t   fc ud   e l l s  s68% . i  e u te c e s t e   st   oe - b a s u c h a n  h   i z t   a i o   r e c lu o e i  l o o Th s r s l x e d   h    

e p e so   ft e e 2 f n it a   a o   er s p r t go h T ec / ls   c ii   fT ih d m a s   x d x r s in o   s   u g h n t t f h i e a a e r wt . h   el a e a t t o   r o e n . p mi e   h   h   t     u v y c wi   p r i u . p o   t   o i ai n o   p r i u . p a d P n cl u s . c n as   r w f s rt a  h   t As e gl s s   rwi c mb n t   fAs e gl s s   n   e i i i m. p h l h o l l a   lo g o  a t   n t e e h sn l c l r  f e As e gl s s   n   e ii i m p, u i i n ts n f a t   i e e t r m  r w h o   r   i ge u t e o     p r i u . p a d P n cl u  s b t t s o i i c n l d f r n  o g o t   f i   u h t l l       g i y f f T - c o e ma s . I i p o e  h t e   o i e   e s an   a   e e s   ed g a i g a i t ofra n w w y h d r . D t s r v d t a wh n b mb n d t   t i sc n i r  ̄ e t   e r d n   b l y, f    e   a         h r n h i e t  e l t h   r p   t w. o d a  h t e c o s s a   wi r Ke   r s:d g a ig c l ls y wo d e r d n   el o e;a t i     el l s u ci t o e l a e;mie   u t r v yf u x d c l e;u i z t n r t     r d   el l s  u t ai  ai o cu ec l o e h o of u

全世界每 年大约形成 10 20 00— 00亿 t 植物  有机 物 质 , 中有 一半 是 纤 维 素 物质 .我 国每 年  其
仅农业 生 产中形 成 的农 作 物残渣 ( 草 、 等 ) 稻 秸秆  

又 污染 环境 , 因此 合 理开 发和 科 学利 用这 一 丰厚  的天然资 源是各 国政 府及 科学 家一直 致力 于且投  人大 量资金 及人 力进行 研 究 开发 的重 点领 域 目   前 对农作 物 秸秆 的 利用 还 未 达 到 令 人 满 意 的 水  平 , 主要原 因是 缺 乏 对 农作 物 秸 秆这 种 天 然 纤  其

就约有 7 t 工业 生产中还 有数百万吨 的纤维  亿 , 素 废弃 物  这 些 废弃 物 即没 有 得到 充 分 的利 用 ,  
收 藕 日期 : 0 l一 4 1  20 0   9

维素完全降解的高活性菌株. 本文通过 在自然环 
境和秸秆 降解 物 中大量 采集 和筛选 后得 出 3种 优 
基金项 目: 00年市科委科技 攻关项 目(o 2 1 2 ) 20 0 l2 1 0 . 0  
作者 简 介 : 颖 琦 (9 4一) 女 , 士 , 究实 习 员 ; 宋 17 . 硕 研   杨 谦 【9 9一) 男 , 士 , 授 , 士生 导 师  15 , 博 教 博

良菌株 , 并对其 产 酶特性 进行初 步研 究 , 发现木 霉  与青霉 菌株混 合培 养后 具有纤 维素 酶的 高产协 同 

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报 

第3 4卷 

作用, 为玉米 秸秆 中纤 维 素 的有 效 降 解提 供 一 条 
新 的途 径.  

后 , 1c 打孔 器 打 孔 转 接 在 复 筛 培 养 基上 生  用  n 长 , 隔 2  量 其溶 解 圈 的直 径 , 平 均值 计  每 4h测 取 算 C MC酶相 对 活性  A :溶解 圈 的直径 (m) 菌体 的培养 时间 ( ) c / d 
l2 5 粗 纤维利 用率 的测 定 :  . 用质 量 分 数 为 8 % 

1 材料 与方 法    
11 材 . 料 

大兴 安岭地  土 壤 及腐 术 、 米秸 秆 的 降解  玉 物, 上海 化 学试剂公 司生产 的粘度 为 8 0~I2 0 0   0 

的 甲酸溶 液处 理降 解 剩 余 物 , 后用定 性 滤纸 过  然 滤, 过滤 时用 蒸 馏水 分 数 次 冲洗 , 滤 纸 置 于 5  将 O ℃下 烘 干至恒 重  126 纤 维素 分 解 菌 的 单独 或 混 合 培养 对 玉 米  .. 秸 秆 降解的影 响 : 玉 米秸秆 粉 10g装 人 1 0  取 0    0 0 ml 杯 中 . 菌种 按 1 1 烧 将 : 0接人 秸 秆 粉 中 , 2  于 8 ℃ 观 察其 降解速 度和表 观变 化 , 观察 3 . 共 0d  

的羧 甲基纤维 素钠 ( MC—N ) 玉米 秸 秆 粉碎 成  C a.
锯 末状 .   培 养基 :  

初 筛培 养基 :D P A培 养 基 ( 铃 薯 20g 蔗  马 0  . 糖 2 . 0g琼脂 1 ~l  , l 0 】p 5 gg 水   0m 、H值 自然 ) 0   复筛培养 基 : M C C—N  0g ( H )S     , a1  ,N  :O 4g  K !0 2g M S4? H 005g 蛋 白胨 lg 琼脂  H r 。  . g0 7   . ,  .
1  , 6g 蒸馏水 10  1 00m .   发酵产酶培养基 : M N  0g (  2O 4g  C C— a1 ,Ⅻ )s     ,

2 结  果   
2 1 纤维素 分解 菌的 分离 筛选 与纯化  . 

按照 “ 培养一 分 离单 菌落一 纯 化一 初 筛 一 复  筛“ 的方法 , 在大 兴 安 岭地 区 的 土壤 、 木 及 玉 米  腐

KdP     0 ?HO05 , I O 2gⅣ   7 ^    蛋白胨 l g麦芽汁 l    g 0 ,   0  
I, l n. f水 咖 d _ l   12 方法   

秸秆的降船物中分离到 3 种可对纤维素进行有效 

12 l纤 维 素 分解 菌 的分 离 与纯 化 : 采 集 样 品  .  将 按 照常 规的稀 释 分 离法 分 离 真 菌并纯 化 , 种 于  接 以 米秸 秆粉 为主要基 质 的 固体 培 养基 中 , 3    在 0


降解 的菌株 经初 步鉴定, 3种菌株分属于木  该   霉 属 ( rhdra s) 曲霉 属 ( se iu p 、 训Ⅲ蛐 T; oe  p 、 z m Aprl ss) 青  gf
霉 属 ( e ilu s)  P nc t m.p . ii

2 2 纤 维素分 解 菌 的 单 独或 混 台 培 养对 纤维 素  .
酶 活力的影 响 

3 5℃条件 下培 养 I  , 5d 观察 菌 的生 长状 况及 培 

养基 的变色程 度 . 选取 菌株 生长快 、 基变 色程  培养 度 大的 菌株作 为纤 维 索分 解 菌 , 该 菌 株接 种 于  将 以羧 甲基 纤 维 素钠 c MC—N ) 唯 一碳 源 的 固    C a为 体培 养 基 上进 行 复 筛 . 据 菌 丝 的 生 长 速 度 及  根 C MC—N a的液化程 度 , 出纤 维 素 降解 菌 的优 良  选
菌株 

将 纤维 素分 解 菌进 行 单 独 或 混合 培 养 , 处  其
理组合 如 下 所 示 : — — 木 霉 、 — — 青霉 、 ——  A B c

曲霉 、 一 D

术 霉 +青 霉 、 —— 术 霉 + 曲 霉 、 E  

F ——木霉 +青霉 +曲霉. 6种处理组 合分 别 将   接人 发酵 产 酶 培 养基 中 , 隔 2  每 4h测量 C MC酶 
活 , 果如 表 1 示 ,2h时 C 结 所 7  MC酶 活 的差 异 显 

12 2 纤 维 素分 解菌 的单独 与混合 发 酵培 养 : .  取 

著性 分杼如 表 2所示 , C   其 MC酶活 的动态变 化 曲 
线 如 图 1所 示 .  

20m 的锥形瓶 , 5  l 装人 10m 的培养基 , 0  l 并以体  积 比为 l % 的接种 量接 种 , 其 活 菌数 达到 1     5 使 ×
1  m , 3 0/ ]于 0℃ 、0  / i 摇 床 震 荡 培 养 , 2 0 rr n的 a 每  隔 2  4h测量 C C酶 活 . M  

1    G—I4葡 萄糖 酶 液 ( MC酶 ) 备 与 酶   23 , C 制 活力测 定 方 法 : 养 液 经 300 rI| 心 1  培   0 ,f 】 n离 0
r n 上清液 为粗 酶液 , 0 1m 上清 液 加 人 l9 l , l i 取    l    m 质量 分数 为 1 的 C 】 % MC—N 溶 液 , 5 a 在 0℃ 下 

水解 2  i, 人 1     N 0 rn 加 a  5 n 】D S进 行 沸 水 浴 1  0
m 定 容 至 2   , 5 0 n 处 比色   5 ml在 2   m 酶 活单位 (  u .   在 上 述 条 

0  

4  8

7  2

9  6

1o 14     4  2
th / 

l8 6 

21   6





A— 一 B



C — 

1 … )

E  

F  

件下 产生   ̄n [mn还 原糖 所需 的 酶量 为一 个  to i /
图 1 不同培养时间纤维索酶活力变化动态 图   
Fg 1 T e d p cu e o  e ll s  c ii   tdf r n  u tr   i    r a   i l r f c l a e a t t a  i e e tc l e   u vy u
lm e i  

I24 羧 甲基纤 维 素酶相 对活性 测 定 ; 纤维 素  .. 将

分解菌株在 P A培养基 亡 D 单独或馄合培养 4   8h

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第 2期 

宋颖琦 , : 维素 降解 茁的筛 选及其 降解特 隆的研究  等 纤

表 1 纤维素降解菌株 I ) 不同培养时间的纤 维素酶活力  群 在
Ta l   Cel l s   c iiy o  ta n   td f r n   u t r   m e be1 l a e a t t   fsr i s a   i e e tc l e t   u v u i

表 2 不 同处理组台在 7  2h时纤维素酶活显著性分析 
T be2 S g ic n e dfee c   n lssb t e n sr is a l   inf a c  i rn e a a yi  e w e   ta n  i
a tr 7     u t r n   f   2h c l ig e u

平板 上 , D处理 生  迅 速 , 种 2  接 4 h后 即可 生长 .  

7  铺僦 平板 , 与 A相 比液化 C 2h后 但 MC较馒 ;  A
E、 F可使 C C迅 速 液 化 . B、 M 同 C相 比生 长 速度 

较快

E、 F在培养 4  8h时 的 C C酶相 对 活性 略  M
匣 扭 

低 于 A、 由图 2中可  得 出其后期差 异 不 明显 .茸  但   《
加 ∞    

帅   蚰 如    

表 3 不同菌株 ( ) C 群 在 MC筛选平板上培 养 ‘   l h后 的  8
生长 状况 
Ta l    De e o me tsa u   fc J n   f r柏 h u s be3 v l p n   t l s o  o o y a t e o r 

汁 :sl 验 刈 水 ¨ 哺栋 ‘ 、 理组 台奸 维 索酶 活 往  s T洲 群 处 =  ) 0f f水平 显 著忤 分 析 的 多 重 比较 

0 0      5n

由表 2中可 以得 出 在 发 酵培 养 7  2h时 D处 
理的 c MC酶 活 同其 他处 理 比较 为差异 极 显著 ,   A

除 了与 F相 比较 为 差异 不 显 著 , 其 他处 理 比较  同 均 为差异 极显 著 由图 1所 示 可得 出 A、 D处 理  在发 酵培 养 7  后 就 出现 产酶 高 峰 , 2h 虽然 在后 期 
A处理 的 C MC 酶活 有 所 上 升 . D处 理 的 C MC酶 

活有所下降 , 但仍高于其他处理组合且变化平稳.  
E、 理在 发 酵培养 9  F处 6 h时 出 现产 酶 高 峰 , 期  后

同 A处理 相 比较 无 明显差 异 , 但要优 于 B、 理  C处 的产 酶效 果 , C处 理分 别在 发 酵培养 14、6   B、 4 18h 时 才 出现 产 酶 高峰 , B处 理 的 C 但 MC酶 活 是 最 

n   —J- - _——  ——J_● -L——— —- L _●- ●——  ——-_● _——— ——- _●- — ———J ___L一

 

B  

C  

D 

E  

F  

菌棣 t 、 群  

低的.上述结 果表明某些 菌株混合 培养 的 CI  h C 酶活要明显强于该菌株 的单独培养 , 其中木霉 同   青霉的混台培养就是一个 明显 的优势效应 , 它与 
青 霉单 独 培 养 的 C MC酶 活相 比较 可达 到 差异 极  显 著 .木霉 与 曲霉 , 木霉 与 曲霉 、 霉 的混合 培养  青 虽然 同木霉 相 比差异较 小 , 比曲霉 、 霉 的单独  但 青 培 养有 较好 的效 果.   23 纤维 素 分解 菌单 独或 混台培 养 的 C C酶相  . M
对活性 比较 

图 2 不 同处 理在筛选培 养基 内菌圈 的扩展面积 
F g 2 S ra   r a 0   c l m  fd f rn  ra te ̄ i    p e d a e   fmy ei u o  i ee t e t t  f t n t

24 纤维素 分 解 菌单 独 或 混 台培 养对 秸 秆 降解  . 的{ 肜响  表 4表 明所 选菌 株均可 以不 同程 度地降解 玉  米秸 秆 中的纤 维素 , 木 霉 与青 霉 的混 合 培 养表  但 现 出明显 的协 同效应 , 可  提高 纤维 素的降解 量 .   玉米秸 秆 中的 纤维素 教部 分降解后 其颜 色由黄 色  转 为棕黑 色和黑 色 , 并产生较 强 的粘 滑感 . 中颜  其

由表 3中得 出在以 C C为唯一碳 源的筛选  M

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报 

第3 4卷 

色和粘滑感是有机质含量和降解后产糖的一个直  观 标准 , 而且加 入 木 霉 与 青 霉混 合 菌 培 养 的玉 米 
秸秆 在 经 过 3  0d发 酵 后 已 降 解 至 原 来 体 积 的 

考虑刘微生物的产酶体系之问的协同效应. 本实  验的结 果表 明术霉 与青 霉 的混合培 养具 有最 大的  协同效应 , 木霉同曲霉二者混合 , 木霉同曲霉 、 青  霉三 者 冶 的培 养效 果与木 霉单 独培 养无 明显差  异 , 比曲霉及青 霉 的单独 培养效 果显 著 , 但 这也许 
是 因为 曲霉 的降 解 产 物 可 以抑 制 木 霉 的 产 酶 效 

3% , 2 而单独加入曲霉和青 霉的玉米秸秆则 为原 
来体 积的 4 % 左右 , 明加 入 混合 菌 株 可 以加速  5 说
玉米秸 秆 的分解 速度 .  
表 4 不 同 时 间 降解 程 度观 察 
Ta l    De r d t n o  t a a   i e e tt   be4 g a a i   fs r w  td f r n  i o me

果, 或与 混合接 种 的时 间 、 种量 有 一 定 的关  接
系 

() 4 在实验 的过 程 中发现 培养 时 间 的不 同对 

产酶的影响较大 、 木霉与青霉 的混合培养在 7   2h
时达到 产 酶 高 峰 , 而后 在近 10h内一 直 保 持 比  0  较 平 稳 的 变 化 , 霉 同 曲霉 二 者 混 合 , 霉 同 曲  木 术 霉 、 霉三 者混 合 在 9  青 6h时达 到产 酶 高 峰 , 而后 

略有上升或下降 , 这为菌种产酶时闷的确定提供 
了一定 的理论 依 据 , 止在 实 际生产 中错 过 最 佳  防
的产酶 时机 .  

3 结 论 与 讨论   
l 1所筛选的 3   1   种菌株均能较大程度的降解  纤 维素 , 明这些 菌株 具有 产生纤 维 素酶的特 性 , 说  
或者具 有合 成 这类 胞 外 酶 的基 因 ; 将 这类 野生  如

参 考 文献 :  
I  陈春洪 . 祁哲师 , 陈 薇, 等.里 氏木霉纤维 素酶产生  条件的研究 [ ] J .微生物学通报 ,19 ,5 2 :%7 . 9 8 2 ( ) 7 9 

型菌株进一步遗传改造, 将会 更大程度的加速纤  维素 的降 解 , 秸 秆等 农 业 废 弃 物 的有 效 开 发利  为 用 提供 优 势微生 物菌 种资源 
() 2 目前 国内外对 分 解 纤维 素 能 力较 强 的木  霉及其 酶 活性 的研 究 较 多 , 界上 所 选 育 出 来 的  世 优 良纤维 素分 解 菌几 乎 都 是木 霉 属 菌 株 , 木霉  而 菌 普 遍 缺 乏 ~ 种 限 制 因 子—— 6葡 萄 糖 昔  一 酶  , 这可 以使 纤 维 二 糖积 聚 , 而反 馈抑 制 酶  从 恬, 降低酶解 效 率 , 响 纤维 素水 解 为葡 萄 糖.近  影 年来 , 多研 究者在改进纤 维素酶系组成 方 面做 了 许   大量 的工作 ; 通过 优 化培养 基 的组 成 、 进菌 种 的  改 组成来提 高 B一葡 萄糖 苷 酶 的活 性 ”.现在 有 关 

[] 2 史玉英.纤维素分解菌 群的分 离和筛选 J .南京农  ]
业 大学 学 报 ,9 6 1 ( )5 -2 19 ,9 3 :96 

[] 3 韩如喊 , 陈美慈 , 航 . 闰 等.嗜热厌 氧细菌 lsilm otdu   r s. V 4菌株转化为纤维素产乙醇 的研 究 [ : 应用  pE A J
与环境生 物学 报 ,99 5 :7 —7 . 19 ( ) 1014  

[ ] R E     , E G R Y R P r ut no e u  4 MA C L G C T N E D     .Po cl  f l ? d o cl
ls  l Sg rcieg b se b u g lmie  utr oi aeOl u a f 3 aas   yfn a  xd c l e sl   f   n  u d

sbtt e e tin J B o crl et19 ,9 7   us  ̄f m na o 【 . it ht  t, 7 1 ( ): a r t e oL 9
66 6 6 5-   5 NI   EYES  R  A .EH RM AN C . Te hn a  m mu ia    I c f l Co o nc—

t n: uw y a d a ay i o  o i S e   n   n l s   fc mmec a  el ls   r p r — o s r il l a ep e aa   e u

l n ltb  o  i as cnes n t  tao 【 ] i ss al f b0 s ovl ̄   o e n l j . o A e r m   ' h  
W om   c ilBitc n l 9 8,1 3 13 4 r JMimbo oe h o ,19   4:0 —0  

术霉与曲霉 、 青霉的混合菌培养降解纤维素以及它  们之间相互作用机理报道较少; 本文筛选了3株纤  维分解能 力较强 的菌株 , 对木霉 、 并 曲霉 、 青霉 的混  合培养 的产 酶及降解能 力作 了初步 的探讨 .  
( 自然 状 态 下 , 3) 纤维 素 的 彻 底 降 解 是 在 微  生物 体系 中多 种 微生 物 长 时 间 相互 作 用 的结 果 ,   这… 过程 仅靠 一种微 生物 是 无法 实 现的 这是 由  

6 B U A E   J A S O    Faym t no cl ] R ML U R A,OH N S NG rei a o   e- t i f  
l ls   a   — gu o ia e i a T i h d r   e s i c l  uaea d B le sd s   n   r o e ma re e  u -   c

lr qf  yueo topaeprt n g j .Boe uel  ̄ b  s   w,h s ati i [ ] i — ii d f - io n s 
p rt n 9 9(  2 72 5  eai ,1 9 7) 8 - 9 . o

[] 7 中科 院埴生 所纤维 索 酶组
( :471 2 2) 1  5   —

纤维 索分解 菌 与伴 生菌 

的分离鉴定及其协 同作用 [ : 微 生物学报 ,9 8 1 J 17 ,1  

( 辑 编



波)  

于分解纤维素的酶是由多种组分组成的酶体 系.   因此, 在进行纤维素大分子降解的研究过程 中要 


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纤维素分解菌的筛选与研究论文 - 副本
已知的分解纤维素的真菌有野生型的曲霉、青霉、 木霉等,细菌纤维素单胞、纤维弧菌,在有氧条件下起分解纤维素作用的主要 是真菌,可利用这些特点设计筛选方案...
纤维素降解菌相关研究
纤维素降解菌相关研究_农林牧渔_专业资料。包括对纤维素降解菌的分离、纯化、染色...稳定期及衰亡期四 个时期,各时期的长短同菌种本身特征、培养基成分和培养条件不...
油菜秸秆纤维素降解菌的筛选及复合菌剂的降解特性
油菜秸秆纤维素降解菌的筛选及复合菌剂的降解特性 摘要:从土壤、腐烂的木桩和成品肥料中筛选高效降解油菜秸秆 纤维素的菌株,并通过正交试验对菌种进行复配组合,筛选出...
苯胺降解菌的筛选及降解特性分析
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