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一株玉米秸秆纤维素降解菌的筛选鉴定、全基因组分析及其应用

文献类型： 中文期刊

作者： 李丹丹;郭自春;相凯文;丁天宇;任泽军;黄钰洁;任宗玲;田慎重;陈月明;高磊;彭新华;蔡燕飞

作者机构：

关键词： 枯草芽孢杆菌;纤维素降解;产酶条件优化;全基因组分析;秸秆还田

期刊名称：微生物学通报

ISSN： 0253-2654

年卷期： 2025 年

页码：

收录情况： 北大核心（2023版） ; ; CSCD（2025-2026年度） ; ; 科技核心（2024版）

摘要： 【背景】冬季玉米秸秆还田后腐解缓慢，影响冬小麦出苗和生长，而现有外源促腐菌在当地土壤中的适应性较差，腐解效果有限。【目的】本研究旨在筛选适宜于潮土和砂姜黑土环境、具有高效降解纤维素能力的优势菌株，以期为秸秆资源的高效利用提供理论依据与技术支撑。【方法】从长期秸秆还田试验地中采集土样样品，采用稀释涂布平板法、水解圈法和酶活测定法筛选纤维素降解细菌，结合形态学观察、生理生化实验和分子生物学方法对筛选出的细菌生物学特性进行鉴定；通过单因素试验优化产酶条件，基于全基因组测序开展功能基因注释，并进行室内与田间玉米秸秆腐解效果验证。【结果】筛选获得一株高效降解纤维素的菌株，鉴定为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）K15。全基因组测序分析表明，K15含1条环状染色体（大小约4 082 766 bp，GC含量44.4%），共预测编码4 309个基因，包含187个CAZy家族基因，其中糖苷水解酶基因（GH）60个，涉及多种与纤维素降解相关的酶类。单因素试验优化最佳产酶条件为麦芽糖30.0 g/L、牛肉膏30.0 g/L、pH 4.0、接种量2%、培养时间3 d，羧甲基纤维素酶（CMC酶）活性达到76.9 U/mL。大田腐解试验表明，接种该菌60 d后，砂姜黑土和潮土中玉米秸秆的腐解率分别达到48.9%和37.4%，较对照分别提高12.8%和63.7%。【结论】枯草芽孢杆菌K15具有较强的纤维素降解能力和显著的促腐效果，富含大量与纤维素降解相关的基因，能显著提升砂姜黑土与潮土中秸秆腐解效率，具有良好的促腐还田应用潜力。

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