Journal of Agriculture ›› 2023, Vol. 13 ›› Issue (2): 24-32.doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2021-0193
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ZHANG Gen1,2(), CHEN Baorui3, CHEN Tao4, XIE Yiyin3, XUE Yinghao5(), WEI Zheng6()
Received:
2021-11-22
Revised:
2022-01-18
Online:
2023-02-19
Published:
2023-02-19
ZHANG Gen, CHEN Baorui, CHEN Tao, XIE Yiyin, XUE Yinghao, WEI Zheng. Research Progress on Enzymes and Microorganisms for Biodegradation of Lignocelluloses from Crop Straw[J]. Journal of Agriculture, 2023, 13(2): 24-32.
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URL: http://nxxb.caass.org.cn/EN/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2021-0193
木质纤维素 | 酶 | 功能 | 参考文献 |
---|---|---|---|
木质素 | 漆酶 | 底物氧化、脱羧和去甲基化 | [ |
木质素过氧化物酶 | 在共底物H2O2存在下氧化底物 | [ | |
锰过氧化物酶 | 将Mn2+氧化成Mn3+,生成Mn3+螯合物,进而氧化酚类底物 | [ | |
多功能过氧化物酶 | 催化电子从底物转移 | [ | |
纤维素 | 纤维素内切酶 | 催化纤维素无定形区域内键的水解 | [ |
纤维素外切酶 | 催化纤维素还原链末端 | [ | |
β-葡萄糖苷酶 | 水解纤维素二糖 | [ | |
半纤维素 | 木聚糖酶 | 裂解木聚糖的主链 | [ |
阿拉伯糖苷酶 | 水解L-阿拉伯糖残基 | [ | |
甘露聚糖酶 | 水解甘露聚糖 | [ | |
半乳糖苷酶 | 水解甘露聚糖上的侧链 | [ |
木质纤维素 | 酶 | 功能 | 参考文献 |
---|---|---|---|
木质素 | 漆酶 | 底物氧化、脱羧和去甲基化 | [ |
木质素过氧化物酶 | 在共底物H2O2存在下氧化底物 | [ | |
锰过氧化物酶 | 将Mn2+氧化成Mn3+,生成Mn3+螯合物,进而氧化酚类底物 | [ | |
多功能过氧化物酶 | 催化电子从底物转移 | [ | |
纤维素 | 纤维素内切酶 | 催化纤维素无定形区域内键的水解 | [ |
纤维素外切酶 | 催化纤维素还原链末端 | [ | |
β-葡萄糖苷酶 | 水解纤维素二糖 | [ | |
半纤维素 | 木聚糖酶 | 裂解木聚糖的主链 | [ |
阿拉伯糖苷酶 | 水解L-阿拉伯糖残基 | [ | |
甘露聚糖酶 | 水解甘露聚糖 | [ | |
半乳糖苷酶 | 水解甘露聚糖上的侧链 | [ |
农作物 秸秆 | 菌种 | 来源 | 降解特性 | 参考文献 |
---|---|---|---|---|
水稻秸秆 | Cladosporium sp. BD-19 | 农田土 | 半纤维素、纤维素、木质素的降解率分别为16.64%、26.42%、11.43% | [ |
戴氏霉H57.1和H08.1 | 真菌资源研究所 | 兼容实验证实两菌株无拮抗反应,30天混合发酵致秸秆失重率达55.7% | [ | |
芽孢杆菌B-7和B-11 | 堆肥 | 秸秆降解能力和纤维素酶活在65’80℃之间表现优异,可用于高温堆肥 | [ | |
复合菌系 | 森林土 | 在15℃,20天内的纤维素、半纤维素、 木质素的降解率分别为71.7%、65.6%、12.5% | [ | |
复合菌系 | 棉田土和牛粪 | 12天内稻杆失重率86.9%,半纤维素、纤维素、 木质素的降解率分别为97.1%、86.4%、70.3% | [ | |
复合菌系 | 瘤胃 | 分离的RUFR60菌系酶活最高,其纤维素酶、MnP、漆酶活性分别为(1.1±0.05)、(1.4624±0.09)、(0.0674±0.01) U/mL | [ | |
小麦秸秆 | Coriolus versicolor | 林场 | pH 3.0、培养温度30℃、碳源添加量15 g/L,MnP达430.9 U/L | [ |
Pleurotus ostreatus | 微生物研究所 | 漆酶活力1428 U/L(第4天),MnP酶活15.45 U/L(第5天) | [ | |
白腐真菌 | 研究所 | 白腐真菌在小麦秸秆上生长期间优先降解木质素,而对纤维素含量无影响 | [ | |
Aspergillus niger Gyx086 | 土壤 | 该菌对麦秆的水解几乎不受麦秆结晶度干扰,60 h后可完全水解木质素 | [ | |
Streptomyces sp. MS-S2 | 白蚁肠道 | 木聚糖酶和纤维素酶活性为(6.560±0.160) U/mL和(0.866±0.067) U/mL | [ | |
复合菌系 | 瘤胃 | 发酵3个月,96%的纤维素和半纤维素、42%的木质素得以分解 | [ | |
Irpex lacteus | 微生物保藏中心 | 麦秆失重率、半纤维素、纤维素降解率分别为22%、46%、20% | [ | |
玉米秸秆 | Streptomyces rishiriensis GS-4-21 | 寒地黑土 | 滤纸酶活、纤维素外切酶活、纤维素内切酶活、β-糖苷酶酶活分别为(11.94±0.51)、(12.07±0.43)、(32.94±0.83)、(30.87±1.04) U/mL | [ |
Coprinus comatus | 土壤 | 漆酶、LiP、MnP、木聚糖酶、CMCase酶活为4.86、1.33、2.96、18.22、3.57 U/mL | [ | |
Penicillium oxalicum | 土壤 | 10℃下,CMCase酶活为993.3 U/mL,秸秆降解率为39.5% | [ | |
Penicillium sp. SW-3 | 土壤和腐木 | 20℃下,CMCase酶活为92.4 U/mL,该酶最大活性温度70℃ | [ | |
尖孢镰刀菌 | 土壤 | 真菌菌株Z2-6和Z3-5,液体发酵15天后,秸秆降解率分别是59.43%、59.13% | [ | |
复合菌系 | 土壤 | 对玉米秸秆中纤维素、半纤维素、木质素的降解率分别为17.0%、85.1%、34.4% | [ | |
复合菌系 | 实验室筛选 | 培养15天,木质素、纤维素、半纤维素降解率分别为32.30%、44.85%、43.84% | [ | |
混合真菌 | 微生物保藏中心 | 11天后,玉米秸秆纤维素、木质素降解率分别达到36.80%、28.87% | [ | |
真菌复合菌系 | 土壤 | 复合菌系的秸秆降解能力和纤维素酶活力均高于各单一菌株 | [ | |
复合菌系 | 滤纸酶活性(FPA)为32.96 U/mL,玉米秸秆降解率为47.56% | [ |
农作物 秸秆 | 菌种 | 来源 | 降解特性 | 参考文献 |
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水稻秸秆 | Cladosporium sp. BD-19 | 农田土 | 半纤维素、纤维素、木质素的降解率分别为16.64%、26.42%、11.43% | [ |
戴氏霉H57.1和H08.1 | 真菌资源研究所 | 兼容实验证实两菌株无拮抗反应,30天混合发酵致秸秆失重率达55.7% | [ | |
芽孢杆菌B-7和B-11 | 堆肥 | 秸秆降解能力和纤维素酶活在65’80℃之间表现优异,可用于高温堆肥 | [ | |
复合菌系 | 森林土 | 在15℃,20天内的纤维素、半纤维素、 木质素的降解率分别为71.7%、65.6%、12.5% | [ | |
复合菌系 | 棉田土和牛粪 | 12天内稻杆失重率86.9%,半纤维素、纤维素、 木质素的降解率分别为97.1%、86.4%、70.3% | [ | |
复合菌系 | 瘤胃 | 分离的RUFR60菌系酶活最高,其纤维素酶、MnP、漆酶活性分别为(1.1±0.05)、(1.4624±0.09)、(0.0674±0.01) U/mL | [ | |
小麦秸秆 | Coriolus versicolor | 林场 | pH 3.0、培养温度30℃、碳源添加量15 g/L,MnP达430.9 U/L | [ |
Pleurotus ostreatus | 微生物研究所 | 漆酶活力1428 U/L(第4天),MnP酶活15.45 U/L(第5天) | [ | |
白腐真菌 | 研究所 | 白腐真菌在小麦秸秆上生长期间优先降解木质素,而对纤维素含量无影响 | [ | |
Aspergillus niger Gyx086 | 土壤 | 该菌对麦秆的水解几乎不受麦秆结晶度干扰,60 h后可完全水解木质素 | [ | |
Streptomyces sp. MS-S2 | 白蚁肠道 | 木聚糖酶和纤维素酶活性为(6.560±0.160) U/mL和(0.866±0.067) U/mL | [ | |
复合菌系 | 瘤胃 | 发酵3个月,96%的纤维素和半纤维素、42%的木质素得以分解 | [ | |
Irpex lacteus | 微生物保藏中心 | 麦秆失重率、半纤维素、纤维素降解率分别为22%、46%、20% | [ | |
玉米秸秆 | Streptomyces rishiriensis GS-4-21 | 寒地黑土 | 滤纸酶活、纤维素外切酶活、纤维素内切酶活、β-糖苷酶酶活分别为(11.94±0.51)、(12.07±0.43)、(32.94±0.83)、(30.87±1.04) U/mL | [ |
Coprinus comatus | 土壤 | 漆酶、LiP、MnP、木聚糖酶、CMCase酶活为4.86、1.33、2.96、18.22、3.57 U/mL | [ | |
Penicillium oxalicum | 土壤 | 10℃下,CMCase酶活为993.3 U/mL,秸秆降解率为39.5% | [ | |
Penicillium sp. SW-3 | 土壤和腐木 | 20℃下,CMCase酶活为92.4 U/mL,该酶最大活性温度70℃ | [ | |
尖孢镰刀菌 | 土壤 | 真菌菌株Z2-6和Z3-5,液体发酵15天后,秸秆降解率分别是59.43%、59.13% | [ | |
复合菌系 | 土壤 | 对玉米秸秆中纤维素、半纤维素、木质素的降解率分别为17.0%、85.1%、34.4% | [ | |
复合菌系 | 实验室筛选 | 培养15天,木质素、纤维素、半纤维素降解率分别为32.30%、44.85%、43.84% | [ | |
混合真菌 | 微生物保藏中心 | 11天后,玉米秸秆纤维素、木质素降解率分别达到36.80%、28.87% | [ | |
真菌复合菌系 | 土壤 | 复合菌系的秸秆降解能力和纤维素酶活力均高于各单一菌株 | [ | |
复合菌系 | 滤纸酶活性(FPA)为32.96 U/mL,玉米秸秆降解率为47.56% | [ |
[1] |
doi: S0960-8524(15)00514-3 pmid: 25912971 |
[2] |
doi: 10.1016/j.cropro.2018.08.002 URL |
[3] |
国家统计局. 中国统计年鉴2019[M]. 北京: 中国统计出版社, 2019.
|
[4] |
doi: S0960-8524(18)30957-X pmid: 30031276 |
[5] |
doi: 10.1016/j.biortech.2014.03.145 pmid: 24759645 |
[6] |
|
[7] |
doi: 10.1016/j.renene.2018.02.128 URL |
[8] |
doi: 10.1016/j.nbt.2020.10.004 pmid: 33039697 |
[9] |
doi: 10.1186/s13068-019-1382-2 URL |
[10] |
doi: 10.1186/s13068-019-1386-y URL |
[11] |
doi: 10.1016/j.pecs.2012.02.002 URL |
[12] |
doi: 10.1038/s41467-021-25117-1 pmid: 34521828 |
[13] |
doi: 10.3389/fmicb.2017.01628 URL |
[14] |
doi: 10.1016/j.biombioe.2020.105481 URL |
[15] |
|
[16] |
doi: 10.1016/j.molcatb.2010.11.002 URL |
[17] |
doi: 10.1016/0014-5793(88)80043-7 URL |
[18] |
pmid: 11829603 |
[19] |
|
[20] |
doi: 10.1073/pnas.90.2.750 URL |
[21] |
doi: 10.1111/febs.13224 URL |
[22] |
doi: 10.1016/S0141-0229(01)00528-2 URL |
[23] |
pmid: 8038159 |
[24] |
doi: 10.1074/jbc.M112.405548 pmid: 23071108 |
[25] |
|
[26] |
doi: 10.1016/S1074-5521(02)00149-7 URL |
[27] |
doi: 10.3109/07388551.2011.595385 pmid: 21929293 |
[28] |
doi: 10.1074/jbc.M110.161059 URL |
[29] |
doi: 10.1016/j.copbio.2010.11.005 pmid: 21168322 |
[30] |
doi: 10.1105/tpc.010442 pmid: 12034895 |
[31] |
doi: 10.1016/S1389-1723(03)80164-0 URL |
[32] |
doi: 10.1016/j.bbapap.2006.03.009 URL |
[33] |
doi: 10.1016/j.biortech.2012.09.012 pmid: 23069613 |
[34] |
doi: 10.1111/j.1472-765X.2011.03175.x pmid: 22085266 |
[35] |
doi: 10.1016/j.jbiotec.2005.12.036 URL |
[36] |
doi: 10.1007/s00253-007-1235-y URL |
[37] |
doi: 10.1080/07388550701775919 pmid: 18085462 |
[38] |
pmid: 12675557 |
[39] |
doi: 10.1007/s12010-008-8279-z pmid: 18581264 |
[40] |
尹蕾, 王伟舵, 陈子璇, 等. 水稻秸秆高效降解菌株的筛选鉴定及其降解产物分析[J]. 江苏农业科学, 2018, 46(19):292-296.
|
[41] |
王垚, 韩燕峰, 梁宗琦. 两株戴氏霉对水稻秸秆的降解及产酶研究[J]. 菌物学报, 2017, 36(5):598-603.
|
[42] |
江高飞, 暴彦灼, 杨天杰, 等. 高温秸秆降解菌的筛选及其纤维素酶活性研究[J]. 农业环境科学学报, 2020, 39(10):2465-2472.
|
[43] |
doi: 10.1016/j.biortech.2020.123064 URL |
[44] |
doi: 10.1016/j.biortech.2021.125709 URL |
[45] |
doi: 10.1016/j.jece.2020.104499 URL |
[46] |
尚洁, 刘继芳, 陇琼, 等. 小麦秸秆产锰过氧化物酶白腐真菌的筛选及产酶条件优化[J]. 饲料研究, 2020, 43(6):63-67.
|
[47] |
刘红菊, 屯妮萨·麦提赛伊迪, 张仕琦, 等. 糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus)615对小麦秸秆木质纤维素降解效果的研究[J]. 中国饲料, 2018(5):13-19.
|
[48] |
doi: 10.1016/j.biombioe.2017.07.003 URL |
[49] |
doi: 10.1016/j.biortech.2018.12.029 URL |
[50] |
doi: 10.1016/j.fuel.2021.122333 URL |
[51] |
doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.136529 URL |
[52] |
doi: 10.1016/j.anifeedsci.2018.01.005 URL |
[53] |
刘晓飞, 宋洁, 马京求, 等. 产纤维素酶放线菌的筛选鉴定及其对玉米秸秆的降解[J]. 精细化工, 2020, 37(8):1657-1664.
|
[54] |
苏玉春, 李文斌, 汪树生, 等. 毛头鬼伞菌株降解玉米秸秆效果的研究[J]. 吉林农业大学学报, 2021:1-11.
|
[55] |
邢慧珍, 宋水山, 黄媛媛, 等. 一株低温玉米秸秆降解真菌的筛选、鉴定及降解特性[J]. 微生物学通报, 2020, 47(9):2923-2933.
|
[56] |
魏素珍, 金晓丽, 张延蕾. 一株能产高温纤维素分解酶的低温菌对玉米秸秆的降解[J]. 饲料工业, 2021, 42(18):42-49.
|
[57] |
李晓秀, 张盼, 刘琬瑜, 等. 玉米秸秆降解真菌的筛选及鉴定[J]. 饲料工业, 2017, 38(3):37-42.
|
[58] |
邓兵, 贾军, 艾士奇, 等. 常温降解玉米秸秆复合菌系及其微生物多样性研究[J]. 可再生能源, 2017, 35(8):1127-1134.
|
[59] |
青格尔, 于晓芳, 高聚林, 等. 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[J]. 微生物学通报, 2021, 48(8):2681-2694.
|
[60] |
张仲卿, 张爱忠, 姜宁. 混合真菌发酵对玉米秸秆纤维素与木质素降解率的影响[J]. 动物营养学报, 2019, 31(3):1385-1395.
|
[61] |
江高飞, 杨天杰, 郑海平, 等. 降解玉米秸秆真菌复合菌系的构建及其降解效果评价[J]. 植物营养与肥料学报, 2021, 27(2):284-292.
|
[62] |
张必周, 高聚林, 于晓芳, 等. 玉米秸秆低温降解菌的分离与鉴定及复配菌降解效果研究[J]. 玉米科学, 2020, 28(6):168-175.
|
[63] |
doi: 10.1016/j.biortech.2019.121368 URL |
[64] |
班允赫, 李旭, 李新宇, 等. 利用高通量测序技术对水稻秸秆中、低温降解菌系的比较分析[J]. 微生物学杂志, 2020, 40(5):7-17.
|
[65] |
张蕴琦, 徐凤花, 张书敏, 等. 水稻秸秆降解菌系的筛选及其菌群组成分析[J]. 江苏农业科学, 2017, 45(8):257-260.
|
[66] |
doi: 10.1016/j.wasman.2021.08.002 URL |
[67] |
doi: 10.1016/j.biortech.2020.124465 URL |
[68] |
doi: 10.1021/acs.jafc.9b01073 pmid: 31070909 |
[69] |
doi: 10.1016/j.biortech.2021.126148 URL |
[70] |
doi: 10.1016/j.biortech.2021.125507 URL |
[71] |
doi: 10.1016/j.biortech.2020.123849 URL |
[72] |
doi: 10.1016/j.livsci.2020.104013 URL |
[73] |
doi: S0956-053X(18)30466-5 pmid: 30343752 |
[74] |
doi: 10.1016/j.enconman.2019.111928 URL |
[75] |
杨娟, 王艳, 蔡云花, 等. 解淀粉芽胞杆菌对玉米秸秆的降解特性[J]. 农业生物技术学报, 2019, 27(3):526-533.
|
[76] |
孙玲, 吴景贵, 李建明, 等. 纤维素降解细菌对玉米秸秆的降解效果[J]. 吉林农业大学学报, 2019, 41(4):402-407.
|
[77] |
刘云鹏, 苏瑛杰, 孙旸, 等. 裂褶菌对玉米秸秆木质纤维素的降解作用[J]. 吉林农业大学学报, 2018, 40(1):63-70.
|
[78] |
宋倩, 邓勋, 宋瑞清. 糙皮侧耳多功能过氧化物酶基因异源表达及其对玉米秸秆木质素的降解[J]. 吉林农业大学学报, 2020:1-11.
|
[79] |
张芳芳, 张桐, 戴丹, 等. 高效木质素降解菌的筛选及其对玉米秸秆的降解效果[J]. 菌物学报, 2021, 40(7):1869-1880.
|
[80] |
徐丽萍, 姜喆, 葛英亮, 等. 利用Illumina高通量测序技术筛选低温降解玉米秸秆真菌[J]. 食品工业科技, 2020, 41(20):99-103.
|
[81] |
李雯, 刘艳薇, 李停锋, 等. 不同纤维素降解菌对玉米秸秆的降解效果[J]. 生态环境学报, 2020, 29(2):402-410.
|
[82] |
徐丽萍, 姜喆, 葛英亮, 等. Illumina MiSeq高通量测序降解黑龙江绥化地区玉米秸秆细菌菌群的研究[J]. 食品工业科技, 2018, 39(23):105-110.
|
[83] |
宋云皓, 满都拉, 郜晋楠, 等. 玉米秸秆纤维素降解菌的筛选及复合菌系的构建[J]. 饲料工业, 2017, 38(19):33-37.
|
[84] |
doi: 10.1111/1462-2920.12159 pmid: 23763762 |
[85] |
苏鑫, 王敬红, 张方政, 等. 复合菌系降解玉米秸秆过程中群落演替与秸秆降解的关系[J]. 微生物学报, 2020, 60(12):2675-2689.
|
[86] |
张鑫, 青格尔, 高聚林, 等. 玉米秸秆低温降解复合菌的筛选及其菌种组成[J]. 农业环境科学学报, 2021, 40(7):1565-1574.
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