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在我国农业生产中大量使用的聚乙烯(polyethylene,PE)地膜释放在自然环境中降解非常缓慢,在土壤中长期累积影响农作物生长并破坏生态环境,发掘微生物资源,寻求聚乙烯生物降解途径对治理“白色污染”具有重要意义。
本研究以不同来源的啮食塑料昆虫大蜡螟、黄粉虫与新疆乌苏和独山子泥火山泥浆;土壤为材料,从昆虫肠道菌群与泥火山可培养菌群中分离筛选出对PE具有降解能力的细菌菌株,研究其降解农用地膜的效能。通过饲喂PE膜片驯化大蜡螟、黄粉虫幼虫;采集肠道液与泥浆混合液富集培养、共代谢驯化、选择培养基筛选等方法分离出以PE为唯一碳源的细菌菌株。将筛选的降解菌株接种到以PE为唯一碳源的基础无机盐培养基中共培养,通过测定菌体生长量,定期检测膜片失重率,在膜片上的定殖能力,结合高分辨场发射扫描电子显微镜观察膜片形貌,红外扫描分析和膜片力学性能测定,评价菌株对聚乙烯地膜的降解效果。对筛选出降解性能良好的菌株通过形态学观察、生理生化特性和分子生物学分析进行鉴定。并对降解性能良好的菌株研究其环境适应性。
从新疆蜜蜂蜂巢中的土著大蜡螟肠道中分离获得的具有较高降解能力的3个菌株XJDLM-3、XJDLM-8和XJDLM-12,乌苏泥火山中分离获得较高降解能力的2个菌株WS-7-6、WS-9-2,均能利用PE膜片生长,扫描电镜观察经过30d降解的PE膜片表面出现明显的侵蚀孔洞和裂痕,红外扫描图谱中饱和、不饱和碳的C?H键与酯羰基发生改变,说明聚乙烯表面官能团被氧化。膜片的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量等力学性能经30d降解后显著下降。XJDLM-3、XJDLM-8、XJDLM-12、WS-7-6、WS-9-2降解聚乙烯30d的失重率分别为5.66%、8.07%、5.38%、5.25%和6.56%。经鉴定XJDLM-8、XJDLM-12和WS-7-6为Bacilluscereus,XJDLM-3为Enterobacterbugandensis,WS-9-2为Acinetobacterschindleri。5个聚乙烯降解菌对酸碱、温度适应范围广;在温度10℃?40℃和pH值5.0?9.0范围内都能良好生长,各菌株能耐受5%NaCl浓度;在-0.6mPa渗透势的耐旱条件下,各菌株存在不同的差异,具有一定的抗逆性能。本研究筛选的菌株丰富了聚乙烯生物降解的菌种资源,在降解聚乙烯地膜中具有应用的潜力。
本研究以不同来源的啮食塑料昆虫大蜡螟、黄粉虫与新疆乌苏和独山子泥火山泥浆;土壤为材料,从昆虫肠道菌群与泥火山可培养菌群中分离筛选出对PE具有降解能力的细菌菌株,研究其降解农用地膜的效能。通过饲喂PE膜片驯化大蜡螟、黄粉虫幼虫;采集肠道液与泥浆混合液富集培养、共代谢驯化、选择培养基筛选等方法分离出以PE为唯一碳源的细菌菌株。将筛选的降解菌株接种到以PE为唯一碳源的基础无机盐培养基中共培养,通过测定菌体生长量,定期检测膜片失重率,在膜片上的定殖能力,结合高分辨场发射扫描电子显微镜观察膜片形貌,红外扫描分析和膜片力学性能测定,评价菌株对聚乙烯地膜的降解效果。对筛选出降解性能良好的菌株通过形态学观察、生理生化特性和分子生物学分析进行鉴定。并对降解性能良好的菌株研究其环境适应性。
从新疆蜜蜂蜂巢中的土著大蜡螟肠道中分离获得的具有较高降解能力的3个菌株XJDLM-3、XJDLM-8和XJDLM-12,乌苏泥火山中分离获得较高降解能力的2个菌株WS-7-6、WS-9-2,均能利用PE膜片生长,扫描电镜观察经过30d降解的PE膜片表面出现明显的侵蚀孔洞和裂痕,红外扫描图谱中饱和、不饱和碳的C?H键与酯羰基发生改变,说明聚乙烯表面官能团被氧化。膜片的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量等力学性能经30d降解后显著下降。XJDLM-3、XJDLM-8、XJDLM-12、WS-7-6、WS-9-2降解聚乙烯30d的失重率分别为5.66%、8.07%、5.38%、5.25%和6.56%。经鉴定XJDLM-8、XJDLM-12和WS-7-6为Bacilluscereus,XJDLM-3为Enterobacterbugandensis,WS-9-2为Acinetobacterschindleri。5个聚乙烯降解菌对酸碱、温度适应范围广;在温度10℃?40℃和pH值5.0?9.0范围内都能良好生长,各菌株能耐受5%NaCl浓度;在-0.6mPa渗透势的耐旱条件下,各菌株存在不同的差异,具有一定的抗逆性能。本研究筛选的菌株丰富了聚乙烯生物降解的菌种资源,在降解聚乙烯地膜中具有应用的潜力。