白腐真菌在环境保护中研究与应用
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白腐真菌前言白腐真菌(white rot fungi)为丝状真菌,系木腐真菌(wood—degrading fungi)的一种,绝大多数为担子菌纲,少数为子囊菌纲,着生在木材上,因其能降解木材中的木质素、纤维素和半纤维素使木材呈现特征性的白色腐朽状而得名。
日前研究最多的有:黄孢原毛平革菌(Phanerochete chrysosporium)[1]、彩绒草盖菌(Coridusversicolor)、变色栓菌(Thametes versicolor)、射脉菌(Phlebia radiata)、风尾菇(Pleurotus pul—mononanus)等。
其中黄孢原毛平革菌是其典型种,也是研究木质素降解的模式菌。
白腐真菌是已知的唯一能在纯系培养中有效地将木质素降解为CO2和H2O 的一类微生物。
木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳一碳键连接而成的具有三维空间结构的高分子芳香族类聚合物。
组成单元的结构及其连接键复杂而稳定,使得木质素很难降解[2]。
木质素结构的异质性和不规则性,决定了对其生物降解的复杂性和特殊性。
白腐真菌经过长期进化,形成了相应的适应性特性:白腐真菌能分泌氧化酶到胞外,在催化氧化过程中形成自由基,进而攻击木质素结构,此过程不需要特异的电子供体,因此其作用具有非特异性[3]。
1983年Kirk和Gold两个研究小组发现能够利用白腐真菌的上述生物学特性降解染料[4,5]。
此后,白腐真菌受到许多研究者的高度关注,并在将白腐真菌应用于降解诸如染料、三硝基甲苯(TNT)等许多难降解有机物方面进行了有成效的探索[6],在木质素降解酶的生理生化过程以及基因调控方面获得了一些有意义的研究成果。
以下就酶系统基因结构,催化机制,应用及新发展几方面进行介绍。
木质素降解酶系统白腐真菌依赖一系列酶催化反应实现对难降解有机物的转化,这一过程殊为复杂,其中的关键酶系为木质素降解酶系。
木质素降解酶主要包括了3 种酶:木质素过氧化物酶( lignin peroxidase,LiP) 、锰过氧化物酶( mangnase peroxidase,MnP) 、漆酶( laccase,Lac) 这3 种木质素降解酶均能单独降解木质素,也能两两联合,或者3 种酶一起作用对木质素进行降解。
摘要在土壤日益受到污染的今天,人们通过白腐真菌降解土壤中的重金属,通过白腐真菌中释放各种有效酶以及微量物质产生化学反应,逐步使土壤中的重金属物质达到一定的中和水平,以寻找更为合理的生物处理方法来治理土壤污染,值得借鉴。
关键词白腐真菌;土壤;重金属;土壤污染;生物方法中图分类号X53文献标识码A 文章编号1007-5739(2016)21-0169-01Effective Decomposition Analysis on White-rot Fungi to Heavy Metals in Soil XU Qing-song WANG Hua XIAO Jin-chuan PIAN Yue-bin LIU Hong(Edible Fungus Institute ,Shanxi Academy of Agricultural Sciences ,Taiyuan Shanxi 030031)Abstract Soil pollution is becoming increasingly serious today ,people use white-rot fungi to degrade the heavy metals in the soil ,use white-rot fungi to release a variety of effective enzymes and trace material which can produce chemical reaction ,so the heavy metals in soil can reach a certain level of neutralization gradually.It can provide references for exploration of a more reasonable biological treatment method to control the soil pollution.Key words white-rot fungi ;soil ;heavy metal ;soil pollution ;biological method白腐真菌对土壤中重金属的有效分解研究徐青松王华肖晋川骈跃斌刘红(山西省农业科学院食用菌研究所,山西太原030031)随着人类生活水平的提高,作为农业生存之本也得到了空前的发展,而我国无公害食品、绿色食品、有机食品的品牌意识也逐步走进平常百姓的生活中,而且也带动了农民种植户的环保意识和生态意识。
木材腐朽菌分类木材腐朽菌是一类能够分解木材纤维素、半纤维素和木质素等成分,导致木材腐朽的真菌。
它们在自然界的物质循环中起着重要的作用,但对于木材的利用和保存来说,却是一种潜在的威胁。
了解木材腐朽菌的分类,对于木材的保护、利用以及相关领域的研究都具有重要意义。
一、按照腐朽类型分类1、白腐菌白腐菌主要分解木材中的木质素,同时也会对纤维素和半纤维素进行一定程度的降解。
被白腐菌侵蚀的木材,外观通常呈现出白色或淡黄色,质地变得疏松易碎。
白腐菌在自然界中分布广泛,一些常见的白腐菌种类如黄孢原毛平革菌、彩绒革盖菌等。
2、褐腐菌褐腐菌主要降解木材中的纤维素和半纤维素,对木质素的分解能力较弱。
受褐腐菌侵蚀的木材,颜色会变为褐色,木材的强度和韧性显著降低,容易破碎成块状。
典型的褐腐菌有卧孔菌属、层孔菌属等。
3、软腐菌软腐菌主要侵袭木材的表面,导致木材表面变软、凹陷和变色。
与白腐菌和褐腐菌不同,软腐菌主要分解木材中的纤维素,且通常在潮湿的环境中生长。
常见的软腐菌有毛壳菌属、青霉属等。
二、按照生长环境分类1、木生菌木生菌是指那些主要在木材上生长和繁殖的腐朽菌。
它们可以在活立木、枯立木、倒木以及木材制品上生存和繁衍。
这类腐朽菌对木材的破坏作用往往较为直接和显著。
2、土生菌土生菌虽然也能导致木材腐朽,但它们的生长环境主要是土壤。
当木材与土壤接触时,土生菌就有可能侵入木材并引发腐朽。
3、寄生菌寄生菌是指那些需要依赖其他生物才能生存和繁殖的腐朽菌。
在木材腐朽的过程中,寄生菌可能会先寄生在其他微生物或植物上,然后再转移到木材上,从而引发木材的腐朽。
三、按照形态特征分类1、担子菌担子菌是木材腐朽菌中的一大类,其特征是具有担子和担孢子。
担子菌的形态多样,有的呈伞状,有的呈块状。
常见的担子菌如香菇、木耳等,在特定条件下也可能成为木材腐朽菌。
2、子囊菌子囊菌的特征是产生子囊和子囊孢子。
在木材腐朽菌中,子囊菌的种类相对较少,但也具有一定的危害性。
白腐真菌对多环芳烃的生物吸附与生物降解及其修复作用
白腐真菌是一类广泛存在于自然环境中的生物,具有很强的生物吸附和生物降解多环芳烃(PAHs)的能力。
这些真菌能够分泌特殊的酶来降解多环芳烃,将其分解成较小的分子,进一步促进它们被微生物降解。
白腐真菌的生物吸附能力来源于其菌丝结构和表面特性。
菌丝能够扩展到环境中去寻找和吸附多环芳烃,同时菌丝表面的电荷性质可以吸附带有异相电荷的多环芳烃,从而将其固定在其菌丝上。
这种吸附作用可以减少多环芳烃在土壤中的迁移和扩散。
与生物吸附相比,白腐真菌的降解效果更为显著。
它们通过分泌多种酶,如混合酮酸氧化酶、过氧化物酶等,来迅速降解多环芳烃分子。
这些酶能够将多环芳烃氧化成相对较短的链状化合物,然后进一步分解为二氧化碳和水,实现多环芳烃的完全降解。
白腐真菌的降解能力对于多环芳烃的环境修复非常重要。
环境中的多环芳烃污染会对生态系统和人类健康造成严重危害,而使用白腐真菌进行修复可以有效地降低污染物的浓度和毒性。
这种修复方法相对较为经济和环保,是一种可行的治理方法。
总而言之,白腐真菌具有强大的生物吸附和生物降解多环芳烃的能力,可以通过降低污染物浓度和毒性来修复多环芳烃污染的环境。
它们的应用前景广阔,但在实践中仍需要进一步研究和优化。
野生白腐菌分离与纯化的初步试验前言白腐真菌是一类使木材呈白色腐朽的真菌,能够分泌胞外氧化酶降解木质素,且降解木质素的能力优于降解纤维素的能力,这些酶可以促使木质腐烂成为淡色的海绵状团块——白腐,故称为白腐真菌白腐菌: white rot fungi定义: 属担子菌纲丝状真菌,因腐朽木材呈白色而得名。
代表菌株为黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium),在污染土壤修复中常有应用。
白腐菌是属于担子菌亚门的真菌,因腐朽木材呈白色而得名,是能够降解木材主要成分的微生物之一。
木材在白腐过程中大部分纤维仍保持完整,且纤维素结晶度变化不大。
由此设想利用对降解木质素选择性好的白腐菌进行生物制浆,能开辟制浆方法的新途径。
白腐菌除了能降解木质素用于预理、生物漂白、生物制浆外,对其它有机异生物质也有很强的分解能力,因而在废水处理中也有广泛的应用前景。
为降低制浆能源消耗,可在制浆之前依靠白腐菌对木质素进行分解和改性,用选择过的微生物培养基对原料进行预处理。
通过白腐菌对原料的预处理,可降低后阶段制浆能耗的50%,并且纤维强度性能也得到改进。
白腐菌预处理制浆不仅在木质材料制浆当中应用研究较多,在非木质制浆原料(如芦苇、蔗渣、剑麻、黄麻等)预处理制浆中的应用研究同样广泛。
可以看出,白腐菌预处理在硫酸盐法、碱法、机械法和烧碱-蒽醌法等制浆方法中都可以不同程度地降低制浆成本、提高纸张质量。
但是菌种筛选困难和预处理周期较长是制约白腐菌应用的最大障碍,大规模应用于制浆预处理还需要相关方面技术的突破。
利用白腐菌可以降解木质素、半纤维素和纤维素的特性,白腐菌在制浆造纸各个环节的应用都得到了很广泛的研究,但是利用白腐菌直接制浆却鲜见报道。
筛选对纤维素没有影响或影响较小的选择性极高的白腐菌种直接处理原料制浆是一个新的研究方向。
20世纪90年代末,日本神户制钢所应用白腐菌在常温常压下分解木材成功制出优质纸浆。
选定适宜温度,可以分解出80%的木质素,比一般化学制浆法成本降低了50%。
生态与旅游 14 农家科技利用白腐真菌去除环境水体中的新型污染物李雪晴(深圳市环境科学研究院水环境研究所 广东深圳 518001)摘 要:近年来,一些非传统的新型污染物如环境内分泌干扰激素、饮用水消毒副产物等逐渐引起了广泛关注。
现有的污水处理设施及自来水厂的净水处理单元几乎无法将其有效去除。
生物技术由于可将污染物完全降解、无毒害副产物及成本低廉而独具优势。
其中,白腐真菌凭借其非特异性酶系统可降解多种异生化合物而引起国内外学者关注。
本文对白腐真菌技术应用于新型污染物去除的国内外研究现状进行了综述,并探讨了将其推向实际应用的可能途径。
关键词:新型污染物;白腐真菌;非特异性酶“新型污染物”是指在环境中新发现的,虽然早前已经认识只是新近才引起关注, 对人体健康及生态环境具有风险的污染物。
新型污染物所涵盖的范围非常广泛,主要包括存在于环境介质中的各式环境荷尔蒙、药物及个人护理品、饮用水消毒副产物、杀虫剂等等。
它们通常由人类活动产生且不容易在环境中分解,现有的城市生活污水处理设施及自来水厂的净水处理单元几乎无法将其有效去除。
近年来,由新型污染物造成的环境及人体健康的危害问题受到了国际科学界的热切关注,欧美国家均对此展开了广泛的研究。
相比之下,我国化学物质的生产和使用量很大,但对环境中新型污染物的研究起步较晚、报道有限。
2014年,由华东理工、同济和清华大学的研究报告指出,目前已有约158种药物及个人护理品型新型污染物质在我国河流及湖泊等天然水体中被发现。
由于传统污水处理工艺并非专门为新型污染物去除而设计,效果不能得到有效保证,城市污水处理厂已成为新型污染物进入城市水体的主要源头,对污水中新型污染物的去除和控制技术展开研究已十分紧迫。
国务院和环保部针对化学品的环境管理,发布了《新化学品环境管理办法》(环保部7号令),《化学品环境风险防控“十二五”规划(环发[2013]20号)》、《危险化学品安全管理条例》,《危险化学品环境管理登记办法(试行)》等法规条例,明确指出支持新化学品环境风险评估以及控制技术的科学研究及技术推广。
白腐菌在环境污染治理方面的应用研究概述作者:方金涛指导老师:夏敏摘要:白腐菌是一种特殊的真菌,通过分泌特殊酶系统能降解多种污染物质、多种人工合成的染料,具有彻底、高效、无专一性的特点,是一种新兴的废水处理技术。
文章就近几年来国内对白腐菌处理环境中存在废水的研究现状进行了综述。
展望了白腐菌在废水处理方面的应用前景。
关键词:白腐菌;污染物质;染料废水0 引言:近年来,环境污染日益严重,其中水污染是重要因素之一,它严重地影响了人们的身体健康和生活质量。
印染行业、造纸行业都是用水大户,随着工业的迅速发展,染料品种和数量不断增加,目前我国产量已达到150000t,位居世界前列,其中约有10%-15%的染料随废水排入环境,对环境造成严重的污染,这也意味着对染料的生产及使用中产生的废水的处理难度加大。
随着人们环境保护意识的增强和国家对环境保护力度的加强,染料污染物排放标准的制定,这使染料废水的排放更加规范化,并对该类废水的处理要求更加严格。
因此有关废水的有效处理及对环境"人体影响研究也得到很多研究者的关注。
1、白腐菌的生物学特征白腐菌属于担子菌纲,腐生在木材或死树桩上,引起木质腐烂,故此得名[1]其菌丝体为多核,少有隔膜,无锁状联合!多核的分生孢子常为异核,但孢子是同核体,存在同宗配合和异宗配合两种交配系统。
它是整个碳素循环的中心,是已知的唯一能在纯系培养中将木质素降解成CO2和H2O的一类微生物[2]白腐菌种类很多,其中典型的有:黄孢原毛平革菌、特罗格粗毛盖菌、变色栓菌等。
目前研究比较深入的是黄孢原毛平革菌。
2、白腐菌对废水的降解机理2.1 白腐菌对染料废水的降解机理白腐菌的降解活动发生在次级代谢过程.在培养基中营养物限制情况下,菌体细胞内会形成一系列酶系。
首先产生H2O2的氧化酶,如胞内的葡萄糖氧化酶和胞外的乙二醛氧化酶。
这些氧化酶在分子氧的参与下,氧化相应底物,而形成H2O2,H2O2激活相应的过氧化物酶,过氧化物酶是反应启动者,先形成高度活性的自由基中间体,然后以链反应方式产生许多不同自由基,促使底物氧化。