枯枝落叶中分离筛选的纤维素分解菌生长周期实验
纤维素是地球上分布最广,含量最丰富的碳源物质之一,对人类而言,它既是自然界中数量最大的可再生资源,又是环境污染的源头之一。我国的纤维素资源极为丰富,据粗略统计,我国农作物秸秆年产量可达6亿t左右[1]。虽然纤维素废弃物的资源巨大,但是现阶段人们对其利用率极其低下,既造成了资源的浪费,又污染了环境。针对纤维素多而难利用的现状,从枯枝落叶中分离筛选到1株纤维素分解菌,对其进行形态学、生理生化特性、生长曲线、酶活等生物学特性的初步研究,为纤维素分解菌的鉴定及开发提供依据。
不同碳源下生长曲线的制作根据前期试验结论,采用该菌生长最佳的pH和温度,选取不同的碳源(葡萄糖和CMC)分别配置基础液体培养基。
分别按照1∶20(V/V)接种活化的菌液,混合均匀后分别取5 mL混合液放入54支无菌试管中,37℃振荡培养,分别培养0、2、4、6、8、11、14、17、20、23、26、29、32、35、38、42、45、48 h,每组3个平行,用未接种的培养基作为空白对照,选用600 nm波长进行光电比浊测定,以生长时间为横坐标,吸光度为纵坐标作生长曲线。
产纤维素酶菌株的生长曲线以葡萄糖为碳源,产纤维素酶菌株的生长曲线。由0~4 h为延滞期,出现的原因可能是菌种为适应新的环境条件,合成新的酶,积累必要的中间产物。该时期的特点为:①菌体生长速率常数接近零;②对外界条件、理化因素反应敏感。4~17 h为对数期,出现的原因可能是由于延滞期大量合成细胞分裂所需要的物质并且营养丰富,细胞分裂所需要的物质充足,细胞迅速分裂。在该阶段,菌体大量分裂,数量迅速增加。
17~26 h为稳定期,出现的原因可能为:①营养物尤其是生长因子的耗尽;②营养物的比例失调;③碱、毒素等有害代谢产物的积累及次级代谢产物的反馈抑制作用;④pH、氧化还原电位等物理化学条件对菌体生长越来越不适宜。该时期的菌体生长的特点为:菌体生长速率常数等于零。26~29 h为衰亡期,出现的原因可能是:①营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累。②细菌死亡速率超过新生速率,整个群体呈现出负增长。③菌体在衰亡期的后期,由于部分细菌产生抗性会使细菌死亡的速率降低,因此仍有部分活菌存在。在该阶段,出现菌种死亡速率超过生长速率,并且细菌自溶,以及释放一些含碱性的有毒物质等。
产纤维素酶菌株在以CMC为碳源的培养基中的生长曲线可知,在以葡萄糖为碳源和以CMC为碳源的培养基中该菌株均能生长得很好。不同的地方是,该菌株在以葡萄糖为碳源的培养基中的生长周期较在以CMC为碳源的培养基中短,在以CMC为碳源的培养基中该菌株的生长周期明显增长且延滞期的时间也较长,原因可能是种子菌株在接种到以CMC为碳源的培养基中后,培养的外在条件发生了较大的变化,纤维素酶可能是该菌株的一种诱导酶,菌体先要合成出纤维素酶后才能在CMC培养基中生长、繁殖,所以,在CMC培养基中延滞期和生长周期都较长。