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产γ-聚谷氨酸菌株的筛选及其生物有机肥的生物效应研究
作 者: 尹成红
导 师: 沈其荣;杨兴明
学 校: 南京农业大学
专 业: 植物营养学
关键词: γ-聚谷氨酸 筛选 枯草芽孢杆菌 玉米 生长 生物有机肥
分类号: TQ922.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
γ-聚谷氨酸(poly-y-glutamic acid,γ-PGA)是一种可降解的生物大分子物质,可用于医药卫生、食品、化妆品和农业等行业。畜禽粪便和味精生产废料等固体有机废弃物如果处置不当会造成水体环境污染问题,由于它们富含碳水化合物、蛋白质以及其它养分元素,可用作γ-聚谷氨酸产生菌的发酵基质生产γ-聚谷氨酸生物有机肥。本文从土壤中筛选得到一株γ-聚谷氨酸高产菌株C1,其代谢产物通过氨基酸分析和紫外扫描,确定是由单一谷氨酸组成的聚合物,最大吸收波长为210 nm,产量达到18.3 g·L-1。通过形态特征、生理生化特征和16S rDNA基因序列测定确定C1菌株为枯草芽孢杆菌。培养条件对C1菌株生长的影响表明:C1菌株的最适生长温度为37℃;最适生长初始pH为6.5;培养基最适装液量为20-30 mL (150 mL三角瓶);在培养时间为20 h时生长表现出较强的生长能力;最适碳源为蔗糖;最适有机氮源为酵母膏,最适无机氮源为硫酸铵。水培试验结果表明,添加γ-聚谷氨酸对全养分条件下玉米幼苗生物量和株高以及NPK累积量没有明显影响,但显著提高了1/2和1/4养分强度下玉米幼苗地上部和地下部生物量、株高以及NPK累积量。Y-聚谷氨酸在各种养分条件下都能提高玉米幼苗叶绿素相对含量(SPAD值),但1/2和1/4养分强度下添加γ-聚谷氨酸作用更显著。当γ-聚谷氨酸浓度低于0.30 g·L-1时,生物量和SPAD值随γ-聚谷氨酸浓度增加而增加。丫-聚谷氨酸添加处理的玉米幼苗根系活力始终高于不添加γ-聚谷氨酸的对照,与Y-聚谷氨酸添加量无关。盆栽土培试验结果表明,施用C1菌株固体二次发酵的生物有机肥能够显著提高玉米苗期的生物量、株高、叶长、叶宽和茎粗;地上部和地下部干重分别是化肥处理的2.53和2.13倍,增幅较普通有机肥分别达24.75%和38.17%。施用该生物有机肥能够显著提高玉米地上部和地下部NPK累积量,地上部N累积量较化肥处理和有机肥处理分别增加了16.92%和65.51%,地下部分别增加了27.81%和85.08%。P和K累积量与N累积量表现出相同的趋势。施用该生物有机肥对玉米可溶性蛋白和可溶性糖含量、SOD和根系活性以及土壤微生物量C和微生物量N也有不同程度的提高。本文筛选的C1菌株表现出较优良的产γ-聚谷氨酸特性,并且γ-聚谷氨酸以及C1菌株固体二次发酵的生物有机肥对玉米生长有显著的促进作用,为固体废弃物资源化并应用于农业生产提供了依据。
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全文目录
摘要 8-10ABSTRACT 10-12第一章 文献综述 12-24 1 前言 12 2 均聚氨基酸 12-13 3 γ-聚谷氨酸的结构和性质 13-14 4 γ-聚谷氨酸的生产方法 14-15 4.1 化学合成法 14-15 4.2 提取法 15 4.3 微生物发酵法 15 5 γ-聚谷氨酸产生菌株 15-16 6 γ-聚谷氨酸的提取方法 16-18 6.1 有机溶剂沉淀法 17 6.2 化学沉淀法 17 6.3 膜分离沉淀法 17-18 7 γ-聚谷氨酸的修饰 18-19 7.1 γ-聚谷氨酸的酯化反应 18 7.2 γ-聚谷氨酸的交联作用 18 7.3 γ-聚谷氨酸与其它聚合物反应 18-19 8 γ-聚谷氨酸的应用 19-21 8.1 γ-聚谷氨酸在农业领域中的应用 19 8.2 γ-聚谷氨酸在医药领域中的应用 19-20 8.3 γ-聚谷氨酸在环保领域中的应用 20-21 8.4 γ-聚谷氨酸在食品领域中的应用 21 8.5 γ -聚谷氨酸在化妆品领域中的应用 21 9 本课题的研究内容和技术路线 21-24 9.1 研究内容 21-22 9.2 技术路线 22-24第二章 产γ-聚谷氨酸菌株的筛选与鉴定 24-38 1 前言 24 2 材料与方法 24-28 2.1 材料 24-25 2.2 方法 25-28 3 结果与分析 28-37 3.1 产γ-聚谷氨酸菌株的筛选 28-29 3.2 C1菌株发酵产物的鉴定 29-31 3.3 C1菌株的鉴定 31-33 3.4 培养条件对C1菌株生长的影响 33-37 4 讨论 37-38第三章 γ-聚谷氨酸对玉米苗期生长的影响 38-50 1 前言 38 2 材料与方法 38-39 2.1 供试材料 38 2.2 试验设计与处理 38-39 2.3 玉米幼苗分析测定方法 39 2.5 数据分析 39 3 结果与分析 39-47 3.1 γ-聚谷氨酸对玉米幼苗地上部鲜重的影响 39-40 3.2 γ-聚谷氨酸对玉米幼苗地下部鲜重的影响 40-41 3.3 γ-聚谷氨酸对玉米幼苗地上部干重的影响 41-42 3.4 γ-聚谷氨酸对玉米幼苗地下部干重的影响 42-43 3.5 γ-聚谷氨酸对玉米幼苗株高的影响 43-44 3.6 γ-聚谷氨酸对玉米幼苗叶绿素相对含量的影响 44 3.7 γ-聚谷氨酸对玉米幼苗根系活力的影响 44-45 3.8 γ-聚谷氨酸对玉米幼苗氮累积量的影响 45-46 3.9 γ-聚谷氨酸对玉米幼苗磷累积量的影响 46 3.10 γ-聚谷氨酸对玉米幼苗钾累积量的影响 46-47 4 讨论 47-50第四章 C1菌株生物有机肥对玉米生长的影响 50-62 1 前言 50 2 材料与方法 50-52 2.1 供试材料 50 2.2 试验设计与处理 50-51 2.3 玉米幼苗分析测定方法 51-52 2.4 数据处理 52 3 结果与分析 52-59 3.1 C1菌株生物有机肥对玉米苗期农艺性状的影响 52-53 3.2 C1菌株生物有机肥对玉米苗期生物量的影响 53-54 3.3 C1菌株生物有机肥对玉米苗期可溶性蛋白含量的影响 54-55 3.4 C1菌株生物有机肥对玉米苗期可溶性糖含量的影响 55-56 3.5 C1菌株生物有机肥对玉米苗期根系活力的影响 56-58 3.6 C1菌株生物有机肥对玉米苗期SOD活性的影响 58 3.7 C1菌株生物有机肥对玉米苗期NPK累积量的影响 58-59 3.8 C1菌株生物有机肥对土壤微生物量C和N的影响 59 4 讨论 59-62第五章 全文结论 62-64参考文献 64-72附录 72-74致谢 74-76作者简介 76
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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 肥料学 > 农家肥料
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