一种链霉菌菌株及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于农业微生物领域，涉及一种具有纤维素降解能力、促进植物种子萌发的链霉菌菌株及其在秸杆腐熟方面的应用。
【背景技术】
[0002]我国是传统的农业大国，具有相当丰富的农作物秸杆资源，年产秸杆量在8亿吨以上，其中水稻秸杆的产量为1.5万吨，江苏、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、广东、广西和四川9省是水稻秸杆的集中分布区。随着这些年我国农业的高速发展，我国水稻秸杆的产量始终保持上升趋势，我国会有越来越多的水稻秸杆面临被弃置、浪费甚至造成污染的现状。目前，我国水稻秸杆的利用主要是在能源、肥料、饲料和工业原料等领域。作为能源物质秸杆的直接燃烧效率比较低，只有12%?15%，秸杆在燃烧过程中会产生0)2、014、顯2、502等温室气体和大量烟尘，造成严重的大气污染。在饲料应用上，水稻秸杆含有高达24.0%的粗纤维，仅有3.8%的蛋白含量，所以适口性较差，营养价值也不高，需经复杂的后续处理。作为工业原材料，因为水稻秸杆含有大量的纤维素，因此可以处理后作为工业原料利用，主要包括造纸、建材、编织等利用方式，但因为秸杆密度较小，造成长途运输成本较高，因此制约了其在工业上的应用。而对秸杆最方便的处理方式是直接还田，既能简单快速的处理秸杆，又能提高土壤的有机质含量，改善土壤的理化性质，该方法的核心技术是利用微生物对秸杆进行直接腐熟处理。秸杆还田通常分为两种方式，一是直接还田，主要形式是:高茬还田、整杆覆盖还田和粉碎还田；二是间接还田，主要形式是:堆怄还田、沼肥还田、生物腐解还田等。
[0003]在秸杆中，纤维素、半纤维素和木质纤维素交互在一起，木质纤维素包围着纤维素，而木质纤维素又是非水溶性的、分子量非常巨大的、具有芳香环的三维聚合物，它对纤维素和半纤维素起保护作用。因此，木质纤维素难以被分解掉。在秸杆降解的过程中，首先是细菌吸附在外层的木质纤维素上，释放的胞外酶逐渐将木质纤维素的结构破坏，使微生物能够进入纤维素内部，从而逐渐降解纤维素。目前为止，已发现的能够降解纤维素的细菌种类有很多，主要有:红球菌属、芽孢杆菌属、生孢食纤维菌属、节杆菌属、假单胞菌属、纤维单胞菌属等。在纤维素的降解过程中，真菌也起着重要作用，按照温度来分，有中温真菌和高温真菌。在降解纤维素的过程中，真菌不但可以分泌胞外酶，从分子结构上破坏纤维素的稳定性，而且真菌菌丝穿插在纤维素之间，从宏观角度上拉扯纤维素，为酶发挥作用提供空间。在降解纤维素的真菌中，木霉属、担子菌属都被认为是降解纤维素的高效微生物。与降解纤维素的细菌和霉菌相比，目前对于放线菌降解纤维素的研宄还相对较少。降解纤维素的放线菌主要有:诺卡氏菌属、链霉菌属，高温放线菌属等。虽然细菌的生长速度较快，但是细菌产生的纤维素酶大多是胞内酶且产量较低；而霉菌的降产纤维素酶的能力虽然更强，但是大多数霉菌对植物都有致病的效应，因此细菌和霉菌都很少应用于秸杆腐熟剂的生产。放线菌繁殖速度慢，对纤维素的降解能力也比不上真菌，但是放线菌的抗逆性更强，在低温和高温的环境中，放线菌在纤维素降解方面起重要作用。因此，寻找一种能高效降解纤维素、适应还田后土壤的链霉菌是目前采用微生物方式高效降解利用秸杆的关键之一。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种新型链霉菌，属放射菌目一科，以解决现有技术中秸杆腐熟过程缓慢、效率不高，而现有秸杆腐熟剂应用受限等问题。
[0005]1.本发明提供一种链霉菌菌株，所述链霉菌菌株(Streptomyces sp.)的名称为纤维素分解菌F2，于2015年I月14日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为CGMCC N0.10358。地址为:北京市朝阳区北辰西路I号院3号，中国科学院微生物研宄所，邮编:100101。
[0006]该菌株呈现典型的放线菌菌落形态，菌落为密毡状，产生白色的孢子，基内菌丝为白色。
[0007]2.本发明还提供上述I提供的链霉菌菌株在秸杆腐熟中的应用。
[0008]3.本发明还提供一种秸杆腐熟剂，该秸杆腐熟剂包括上述I提供的链霉菌菌株。
[0009]4.上述3提供的秸杆腐熟剂，该腐熟剂成品中链霉菌孢子总浓度为I X 108CFU/g以上。
[0010]5.本发明还提供上述I提供的链霉菌菌株在促进植物种子萌发方面的应用。
[0011]6.本发明还提供秸杆腐熟剂在促进植物种子萌发方面的应用。
[0012]有益效果:
[0013]1.本研宄从不同样本中分离、筛选到高效降解秸杆纤维素的优势链霉菌菌种，经过35h能将滤纸完全崩解，最大产纤维素酶的活力为14.77U/mL，48h后就能在水稻和玉米秸杆上生长，72h长出大量菌丝，并产生大量孢子，说明该菌种活力高，适应性强，可广泛用于多种秸杆的腐化处理过程中。再通过水稻秸杆的好氧堆肥中试研宄，为秸杆的综合利用提供理论参考，开发出能够应用于农业生产的微生物秸杆腐熟菌剂。
[0014]2.通过筛选获得的纤维素分解菌F2，以该菌株制成的秸杆腐熟剂，经过试验，秸杆10天便开始变软、腐烂，此时分解率已超过20%，经过25天，秸杆已经完全降解，说明制成的秸杆腐熟剂缩短了堆肥发酵周期，提高腐解速率。应用于秸杆腐解、还田过程，既可以增加土壤中的有机质含量，培肥地力，改善土壤理化性质，可减少化肥和农药的使用量，降低农业面源污染，又减少了因秸杆焚烧引起的空气污染等环境问题。
[0015]3.秸杆腐解后的种子发芽试验表明经腐熟剂处理后，促进了种子发芽率，对下茬作物的生长不会产生影响。
【附图说明】
[0016]图1本发明提供的纤维素分解菌F2的菌落形态
[0017]图2菌株F2在CMC-Na刚果红平板上的透明圈
[0018]图3菌株F2对滤纸的崩解情况
[0019]图4培养时间对菌株F2F2的酶活性影响
[0020]图5 1d后不同菌株对水稻秸杆的降解率
[0021]图6菌株F2对玉米秸杆堆肥效果的研宄
[0022]图7菌株F216SrDNA测序和聚类结果
[0023]图8菌株F2分解水稻秸杆的中试效果
[0024]图9菌株F2堆肥分解水稻秸杆堆温的变化
[0025]图10菌株F2对植物种子发芽的影响
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例对本发明做进一步说明，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域的公知手段，或按照制造厂商的建议条件。
[0027]本研宄采用以下3种指标作为堆肥的评价标准，即秸杆颜色、堆肥温度、种子发芽率。
[0028]①颜色:颜色可以用来判断堆肥腐熟的指标。一般认为秸杆颜色达到深褐色或灰黑色为宜，并有光泽。
[0029]②温度:在较短的时间内堆肥温度升到50°C以上，进入高温阶段，并且高温持续7-14 天。
[0030]③种子发芽率:发芽率=[(浸提液中的种子发芽率X种子根长)]/[(蒸馏水中的种子发芽率X种子根长)]χιοο%。该方法可以判断经微生物处理后，秸杆腐熟物对下茬作物生长的影响，该结果有助于了解秸杆的腐熟状态，在秸杆还田的实际应用中具有重要的指导意义。
[0031]实施例1
[0032]纤维素分解菌F2的筛选与鉴定
[0033]以下试验用培养基在制备过程中均在121°C灭菌20min。
[0034]I)以蒸馏水浸泡水稻秸杆、枯枝败叶，过夜，去除可溶性有机物，冲洗数次，烘干待用。将水稻秸杆、枯枝败叶剪成2cm左右，作为接下来富集培养基的唯一碳源。
[0035]配制富集培养基【赫奇逊(Hutchinson)秸杆培养基】:磷酸二氢钾(KH2PO4) 1.0g,氯化钠(NaCl) 0.1g,氯化铁(FeCl3.6H20) 0.0lg,硫酸镁(MgSO4.7H20) 0.3g，硝酸钠(NaNO3) 2.5g，氯化钙(CaCl2.6H20) 0.lg，蒸馏水 1000mL。
[0036]称取从不同地域收集的腐败树枝和稻杆样品10g，转移至装有90mL无菌水的250mL三角瓶中，180rpm摇床振荡20min，静置，用移液器吸取ImL悬液转移至装有富集培养基的三角瓶中，放于55°C水浴锅中振荡培养，待秸杆松散变软后，转接到新鲜的富集培养基中，接种量为5% (质量百分比)，如此转接数代，淘汰不能在培养基中生长的菌群，即没有分解纤维素能力的菌群。
[0037]2)配制分离培养基(CMC-Na刚果固体红培养基):羧甲基纤维素钠(CMC-Na) 10.0g，硝酸钾(KNO3) 1.0g，磷酸氢二钾(K2HPO4) 0.5g，硫酸镁(MgSO4.