玉米秸秆低温高效降解复合菌系GF-20的关键功能菌及其低温降解生理机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31760353
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1310.麦类作物与玉米栽培学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The cool climate limits efficiency decomposition of returning straw in spring maize region of north China is urgent problems in theoretical and technical area. In order to promoting efficient degradation of corn stover in low temperature regions, the before study a microbial consortium with efficient corn stover degradation ability at low temperature (the stover degradation ratio was 32% under 10℃ cultivation condition) was screened out by restrictive cultivation and cold acclimation and then it’s growth characteristics, diversity of microbial composition and stability were identified. Our present study takes clarifying the microbial composition structure of consortia GF-20 and it’s intertwined interspecies relationships as the breakthrough point, to further improve the corn stover degradation efficiency. Composite microbial system GF-20 was continuously subcultured under 10℃, the temporal-spatial succession of microbial community structure will be determined, and the key functional strains will be recombinant by "knock out" method, and its stability and the straw degradation efficiency will be tested so as to untangle the microbial synergistic network relationships between the strains of microbial consortium GF-20, furthermore, the physiological mechanism of the degradation of corn stover with high efficiency under low temperature will be evaluated. The result of this research will provide theoretical and technical supports for further explore ways of construction more efficient degradation microbial community.
立足于我国北方春玉米区低温限制还田玉米秸秆当季高效腐解的实际问题与技术需求,在课题组筛选驯化获得的玉米秸秆低温高效降解复合菌系GF-20(10℃,降解率32%)的基础上,针对进一步提高其玉米秸秆降解效率的核心问题,以揭示GF-20微生物组成结构为切入点,以明确其菌种间协同关系为突破,研究GF-20降解玉米秸秆微生物群落结构时空演替规律,并分离纯化单菌株,复配功能单菌,检测其稳定性和秸秆降解效率等,利用“Knock out”设计明确各菌种间的互作关系,揭示GF-20玉米秸秆低温高效降解生理机制,构建菌种模型,为进一步探索组配低温高效玉米秸秆降解复合菌系提供理论支持。

结项摘要

秸秆的生物降解具有高效率和环保等特点而备受关注。项目立足于内蒙古等北方寒旱区玉米秸秆还田当季降解难的技术需求和生产实际问题,开展玉米秸秆降解复合菌系GF-20降解效果、功能稳定性、协同关系、作用机理等研究,并分离纯化功能单菌、优化组合,获得复配菌提高降解效率。主要结果如下:(1)复合菌系GF-20在不同降解时期存在微生物群落结构演替,组成菌种类和丰度不断变化,关键降解物种 Pseudomonas、Dysgonomonas、Achromobacter、Stenotrophomonas、Cellvibrio 、Cellulomonas、Flavobacterium等协同降解木质纤维素,代谢方式主要为碳水化合物及氨基酸代谢,同时具有信号传导、细胞转运等多种代谢方式,编码较完整的纤维素和半纤维素降解酶系;(2)在温度4℃~30℃、pH值6.0~9.0条件下可保持良好的性质、功能与组成稳定性,碳源为玉米秸秆、氮源为硫酸铵和尿素(0.16%+0.04%)时复合菌系GF-20菌种组成更稳定,诱导复合菌系产纤维素酶,促进底物分解;(3)从GF-20中分离获得关键单菌株Achromobacter deleyi(A3)和Pseudomonas plecoglossicida(A4),并与真菌Aspergillus terreus(A)和Phanerochaete Chrysosporium(P)组配构建复配菌GF-Z,其中菌株A3、A4、A对秸秆降解率、滤纸酶活性及木聚糖酶活性具有显著促进作用,菌株P对秸秆降解率、半纤维素降解率、木质素降解率和漆酶活性具有显著提升作用,组成菌株间具有协同效应,其秸秆降解率及木质纤维素降解率较GF-20提高4.85~17.07个百分点,在0.02%~2.5%盐浓度、初始pH 4.0~9.0及13℃~25℃温度范围内,保持较好的稳定性,在模拟环境条件下具有显著的促腐作用。(4)优化筛选技术,采用多层次递进式降解菌系筛选技术,获得复合菌系M44,其玉米秸秆降解率较对照GF-20高3.86个百分点,秸秆组分中半纤维素和木质素降解率分别高出1.57和3.28个百分点,酶活性高出1.44%~17.88%。研究结果为寒旱区实现玉米秸秆大面积原位还田、农业绿色可持续发展提供高效的微生物菌系(种)资源和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
玉米秸秆低温降解复合菌的筛选及其菌种组成
  • DOI:
    10.11654/jaes.2021-0057
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张鑫;青格尔;高聚林;于晓芳;胡树平;张必周;韩升才;冯彪
  • 通讯作者:
    冯彪
不同尿素含量培养条件下复合菌系GF-20菌种组成及功能差异
  • DOI:
    10.7606/j.issn.1004-1389.2021.06.017
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    西北农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    青格尔;于晓芳;高聚林;胡万吉;王志刚;孙继颖;胡树平
  • 通讯作者:
    胡树平
复合菌系GF-20低温降解玉米秸秆过程中群落演替与理化特性
  • DOI:
    10.13344/j.microbiol.china.210008
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    青格尔;于晓芳;高聚林;王志刚;胡树平;孙继颖;屈佳伟;韩升才
  • 通讯作者:
    韩升才
玉米秸秆低温降解复合菌系降解能力及微生物组成研究
  • DOI:
    10.13930/j.cnki.cjea.200128
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国生态农业学报(中英版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    青格尔;于晓芳;高聚林;王志刚;胡万吉;闹干朝鲁;王振;胡树平;孙继颖;屈佳伟
  • 通讯作者:
    屈佳伟
Taxonomic structure and function of the corn stover degradative microbial consortium GF-20 following growth on different sources of nitrogen
不同氮源生长后玉米秸秆降解微生物群落 GF-20 的分类结构和功能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Annals of Applied Biology
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Qinggeer Borjigin;Xiaofang Yu;Julin Gao;Bizhou Zhang;Zhigang Wang;Shuping Hu;Shengcai Han;Jiying Sun;Wanji Hu
  • 通讯作者:
    Wanji Hu

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其他文献

低温高效降解玉米秸秆复合菌系发酵条件优化及腐解菌剂的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡海红;孙继颖;高聚林;王振;包闹干朝鲁;胡树平;青格尔
  • 通讯作者:
    青格尔

其他文献

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青格尔的其他基金

玉米秸秆低温高效降解复合菌剂田间促腐机制及微生态效应研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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