全 文 ：收稿日期: 2001-01-18
作者简介:徐砚珂 ( 1959-) ,女 ,山东寿光人 ,工程师 ,现从事生物学研究工作。
文章编号: 1002-4026( 2001) 01-0037-06
鸟巢菌转化作物秸杆为真菌蛋白的研究
徐砚珂 1 ,杨合同 1 ,唐文华2 ,周乐聪 2
( 1. 山东省科学院生物研究所 ,山东 济南 250014;
2. 中国农业大学植物病理系 ,北京 100094)
摘要: 本文利用不同的鸟巢菌对小麦、玉米和油菜的秸秆进行了降解试验 ,发现鸟巢菌对天然
秸秆的体外干物质降解率 ( IVDM D)最高可以达到 66. 6% ,粗蛋白含量最高可以达到
22. 5% ;硫酸铵对于鸟巢菌降解玉米和小麦秸秆的影响是不同的。对于鸟巢菌来说 ,添加硫酸
铵 IV DMD和降解产物中粗蛋白含量的影响不显著 ;鸟巢菌降解玉米秸秆后生物量中氨基酸
的含量测定结果 ,鸟巢菌能促进降解玉米秸秆中的氨基酸含量的增加 ;当向玉米秸秆中添加
硫酸铵时 ,鸟巢菌能使降解后生物量中氨基酸含量进一步增加。
关　键　词: 鸟巢菌 ;农作物秸秆 ;真菌蛋白
中图分类号: 　 S182　　　　文献标识码: A
木质纤维素是自然界最为丰富的天然物质 ,全世界农作物秸秆年产量已超过 20亿
吨 ,我国每年也有近 6亿吨的产量。而目前用于饲料部分还不足 10% 。因此利用现有资源
进行科学转化与利用尤为重要。目前秸秆利用的主要方式有化学法 (氨化、酸化等 )和生物
降解法。在生物法处理中 ,混菌发酵法应用较广 ,但它的缺点是选择两种以上的菌株在生
长与作用条件上难以取得一致 ,工艺上很难折中 ,而且可资利用的酶系也只有纤维素酶 ,
这又难以克服木质素的障碍。提高秸秆消化率的关键是降解木质素 [ 1 ]。鸟巢菌类真菌属于
担子菌亚门的腹菌纲 ,鸟巢菌目 ,它们在生长过程中可以产生降解木质素的酶 ,因而可以
分解木质素 ,使秸秆转变为简单的小分子营养物质 ,易于为动物所消化利用 [2 ]。同时 ,鸟巢
菌可以利用降解产物 (作碳源 )不断地生长繁殖 ,将秸秆转化为真菌的组成成分 (真菌蛋
白 ) ,从而提高了秸秆的应用价值 [3 ]。 本文以小麦、玉米和油菜秸秆为基物 ,研究利用鸟巢
菌将秸秆转化为真菌蛋白的饲用价值及鸟巢菌降解过程中蛋白质及氨基酸的转化。
1　材料和方法
菌种:鸟巢菌科黑蛋巢菌属 (Cyathus spp. )的 24、 81、 102、 129、 150、 151、 178、 185、 200
菌株和红蛋巢菌属 (N idula spp. )的 71、 125、 134、 137、 145、 162菌株。
鸟巢菌培养基: BM ( Brodies M edium ) [4 ]: 麦芽糖 , 5. 0g;葡萄糖 2. 0g;酵母抽提物 ,
第 14卷　第 1期
2001年 3月 　　　　　　　　
山 东 科 学
SHANDONG SCIEN CE
　　　　　　　　　 Vo l. 14　 No. 1
Ma r. 2001
2. 0g;蛋白胨 , 0. 2g;天冬酰胺 , 0. 2g;硫酸镁 , 0. 5g;硝酸钙 , 0. 5g;磷酸二氢钾 , 0. 5g;硫酸
亚铁 , 0. 01g;蒸馏水 , 1000mL pH6. 0～ 6. 5(灭菌后 )。
1. 1　鸟巢菌对油菜秸杆的生物降解
考察了用 24、 71、 81、 102、 129、 134、 150、 151、 178、 185和 200等 11个菌株对于油菜秸
秆的生物降解能力的差异。将晒干的油菜秸秆破碎成 1cm以下的碎片 ,每份准确称取
10. 00g ,装于三角瓶中 ,加 50mL BM ( ph 6. 5) , 121℃下灭菌 30min。次日再次灭菌。 每瓶
接种 1片直径 6mm的鸟巢菌琼脂圆片 ,置 28℃下培养 8wk, 65℃烘样品 48hr,称重 ,计算
IV DMD[5 ] [6 ] ,测定产物中粗蛋白含量。
1. 2　鸟巢菌对不同作物残体的生物降解
选用的供试菌株为 71、 129、 150和 185等四个菌株 [7 ]。将油菜、小麦、玉米秸秆分别去
杂物 ,烘干后粉碎 ,通过 20目标准筛 ,每份称取 10. 00g,装于三角瓶中 ,加三倍于秸秆重
量的水 ,浸泡 1h ,用六层纱布罩在瓶口上 , 121℃下灭菌 30min,次日再次灭菌。每瓶接种 1
片直径 6mm的鸟巢菌琼脂圆片 ,于 28℃培养 8周 , 65℃烘样品 48h,计算 IV DMD,测定
粗蛋白含量。
1. 3　无机铵盐对鸟巢菌降解秸杆的影响
玉米和小麦秸秆烘干粉碎至 20目 ,每份称取 10. 00g ,用三倍量水浸润 24h ,按照干重
的 2%和 4%加入硫酸铵 ,常规灭菌后接种 1片直径 6mm的鸟巢菌琼脂圆片 ,置 28℃下
培养 8周 , 65℃烘样品 48h,称重 ,计算 IV DMD[8 ] ,测定粗蛋白和可溶性蛋白质含量。
1. 4　蛋白质分析
1. 4. 1　水可溶性蛋白质-双缩脲法测定
测定方法:取鸟巢菌降解秸秆样品 , 1. 00g ,加入 100. 0mL蒸馏水 ,剧烈震荡使溶解 ,
然后离心 ,取上清液 3. 0m L,加入双缩脲试剂 2. 0mL,充分混匀 ,以蒸馏水的试剂溶液作
空白 ,使用 UV- 2100型紫外可见分光光度计 ,选择钨灯下波长 540nm ,测定其光密度 ,
对照标准曲线求得样品溶液中的蛋白浓度。
标准曲线:在 0～ 1. 2mg /m L之间设置 7个牛血清白蛋白浓度梯度 ,和样品在同样条
件下测定吸光值。
1. 4. 2　粗蛋白-凯氏定氮法测定:按 GB /T 6432- 94操作。
滴定: 吸收氨后的吸收液立即用 0. 01N盐酸标准溶液滴定 ,溶液由蓝绿色变为灰红
色为中点。同时作空白测定。
测定结果计算:粗蛋白质 (% )= [{N( V 2- V1)× 0. 014× 6. 25}÷ {W×V′÷ V } ]×
100
式中　 N:标准盐酸溶液的当量浓度 ; V 2: 滴定试样时所需酸标准溶液体积 , mL; W:
试样重量 , g; V:试样分解液总体积 , mL; V′: 试样分解液蒸馏用体积 , mL; 0. 014:氮的毫
克当量数 ; 6. 25:由含氮量转为蛋白质的换算系数。
1. 5　氮基酸分析
选择鸟巢菌 150、 185降解玉米秸秆 ,进行氨基酸分析。
方法:将鸟巢菌处理过的玉米秸秆粉碎、酸水解 ,应用日立 835型氨基酸分析仪进行
定性定量检测。
·38· 山　东　科　学 2001年
2　结果与分析
2. 1　鸟巢菌对油菜秸秆的生物降解
结果见表 1。供试的 11个菌株均有不同程度的降解油菜秸秆的能力。其中 24、 185、
102和 178的降解效果较为理想 , IV DMD达 36. 3% ～ 46. 6% 。特别是菌株 24和 185,对
油菜秸秆的降解能力大大超过了其他菌株。
2. 2　鸟巢菌菌株对不同作物残体的生物降解
用 71、 129、 150和 185等四个菌株消解油菜、小麦和玉米的试验表明 ,鸟巢菌菌株和
作物残体之间不存在明显的特异性互作。对于油菜秸秆和麦秸来说 , 185均具有最强的生
物降解能力 , 150次之 ,对于玉米秸秆 , 185和 150之间并无显著差异 , 185仍为最强之一。
对于三种残体 , 71的生物降解能力均最弱 , 129次弱。
表 1　不同鸟巢菌对油菜秸秆的生物降解效果
菌株 干物质重量
/ g
IVDMD
/%
菌株 干物质重量
/g
IV DMD
/%
24 5. 45f 46. 6 150 7. 70c 24. 6
71 8. 80b 13. 8 151 7. 086c 24. 0
81 7. 19cd 29. 6 178 6. 50d e 36. 3
102 6. 03ef 40. 9 185 5. 61f 45. 1
129 7. 80c 23. 6 200 8. 90b 12. 8
134 8. 80b 13. 8 CK 10. 21a 0. 0
2. 3　鸟巢菌降解天然秸秆后的蛋白质
含量分析
分析了鸟巢菌降解玉米和小麦秸
秆后生物量中蛋白质 (粗蛋白 )的含量 ,
结果如表 2所示。可见 185降解两种秸
秆后 ,生物量中蛋白质含量最高 ,降解
小麦秸秆后达到了 21. 2% ,降解玉米秸
秆后达到了 22. 5% ,而 150降解玉米秸
秆后生物量中蛋白质含量也达到了 21. 4% ,降解小麦秸秆后则达到了 14. 2% 。蛋白质含
量最低的生物量是 71降解油菜秸秆的产物 ,蛋白质含量为 3. 54% 。但是对于油菜秸秆的
降解 ,所有测定菌株降解后的粗蛋白含量都显著低于对小麦和玉米的降解 ,最高的菌株
185也只有 6. 39% 。由对照可知 ,未进行任何鸟巢菌消化的秸秆 ,蛋白质含量最高的为玉
米秸秆 ,达到了 2. 12,扣除失重因素 ,降解后蛋白质总量超过了秸秆原来含有的蛋白质总
量 ,也即生物量中的氮素有大幅度的增加 ,表示鸟巢菌可能有固氮能力。由此分析 ,通过对
秸秆的降解 ,鸟巢菌通过两种方式显著提高降解物中粗蛋白的含量 ,一是使秸秆的总重量
减少 ,提高了粗蛋白的相对含量 ,二是增加了粗蛋白的总含量。
表 2　鸟巢菌对不同作物残体的生物降解效果和蛋白质含量
菌株 小麦 玉米 油菜
IV DM D /% 粗蛋白 /% IVDMD /% 粗蛋白 /% IV DM D/% 粗蛋白 /%
71 17. 6a 9. 2a 8. 70a 11. 1a 15. 2 3. 54
129 23. 4b 11. 8a 27. 4b 11. 9a 22. 9 3. 55
150 39. 9c 14. 2b 61. 7c 21. 4c 28. 7 3. 55
185 45. 3d 21. 2c 66. 6c 22. 5c 48. 8 6. 39
CK 0. 0 1. 42 0. 0 2. 12 0. 0 0. 99
2. 4　无机铵盐对鸟巢菌降解玉米和小麦秸秆的影响
见表 3。硫酸铵对于鸟巢菌降解玉米和小麦秸秆的影响不是同的。对于不同的菌株来
说 ,添加硫酸铵后 ,对其 IVDMD和降解产物中粗蛋白含量的影响不明显 ;对于同一个菌
株来说 ,降解产物中可溶性蛋白质的含量则因秸秆种类而有明显不同 ,例如菌株 150降解
·39·第 1期 徐砚珂等: 鸟巢菌转化作物秸杆为真菌蛋白的研究
玉米秸秆 ,随着硫酸铵含量的增加 ,可溶性蛋白质含量呈下降的趋势 ,而小麦秸秆产物中
可溶性蛋白质含量则随硫酸铵含量的增加呈不规则变化 ;菌株 185降解玉米秸秆的产物
中水溶性蛋白质随硫酸铵含量的增加呈上升趋势 ,而降解小麦秸秆时呈下降趋势。
表 3　鸟巢菌分解秸秆产物粗蛋白和水可溶性蛋白质含量
菌株 可溶性蛋白质 /% 粗蛋白质 /% IV DMD /%
185(未加硫酸铵 ) 8. 94(W ) 5. 85(M ) 21. 0( W ) 20. 5( M ) 45. 9(W ) 66. 6( M )
185( 2%硫酸铵 ) 13. 20(W ) 6. 92(M ) 20. 5( W ) 21. 8( M ) 48. 6(W ) 64. 3( M )
185( 4%硫酸铵 ) 10. 78(W ) 8. 94(M ) 19. 6( W ) 22. 5( M ) 46. 3(W ) 65. 3( M )
150(未加硫酸铵 ) 7. 03(W ) 5. 82(M ) 13. 9( W ) 20. 7( M ) 41. 3(W ) 61. 7( M )
150( 2%硫酸铵 ) 5. 31(W ) 3. 17(M ) 14. 5( W ) 20. 8( M ) 42. 1(W ) 62. 3( M )
150( 4%硫酸铵 ) 8. 77(W ) 2. 56(M ) 14. 2( W ) 19. 5( M ) 40. 2(W ) 64. 2( M )
　　附注: W表示小麦秸秆 ; M表示玉米秸秆。
2. 5　鸟巢菌降解玉米秸秆的氨基酸分析
表 4　鸟巢菌降解玉米秸秆的氨基酸含量增长
玉米
( M )
M 150
(空白 )
M150
( 2%硫酸铵 )
M185
(空白 )
M185
( 2%硫酸铵 )
门冬氨酸 1. 00 2. 76 3. 10 3. 20 3. 71
苏氨酸　 1. 00 2. 56 3. 01 3. 03 3. 40
丝氨酸　 1. 00 2. 11 2. 44 2. 91 3. 03
谷氨酸　 1. 00 2. 31 2. 68 3. 02 3. 05
脯氨酸　 1. 00 2. 81 3. 93 3. 01 4. 09
羟脯氨酸 1. 00 0. 88 1. 63 0. 83 1. 03
甘氨酸　 1. 00 2. 97 3. 62 2. 95 2. 92
丙氨酸　 1. 00 2. 16 2. 74 3. 25 3. 88
胱氨酸　 1. 00 0. 35 0. 34 0. 47 0. 48
蛋氨酸　 1. 00 0. 42 0. 56 0. 53 0. 54
亮氨酸　 1. 00 2. 94 3. 64 3. 70 3. 73
酪氨酸　 1. 00 1. 11 0. 76 1. 17 1. 65
苯丙氨酸 1. 00 2. 88 3. 26 2. 70 2. 96
鸟氨酸　 1. 00 0. 98 1. 03 1. 24 0. 96
赖氨酸　 1. 00 0. 77 0. 85 0. 91 0. 71
组氨酸　 1. 00 2. 72 2. 97 3. 07 2. 60
色氨酸　 未测 未测 未测 未测 未测
精氨酸　 1. 00 1. 61 1. 75 1. 93 2. 99
　　分析了鸟巢菌降解玉米秸秆
后生物量中氨基酸的含量分布情
况 ,结果如表 4所示。可见 150、
185降解玉米秸秆后 ,生物剩余量
中多数氨基酸的含量有所提高 ,
其中组氨酸、亮氨酸、丙氨酸、甘
氨酸、脯氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏
氨酸、门冬氨酸和苯丙氨酸的含
量有明显增长 (以未降解的玉米
秸秆的氨基酸含量为 1) ;而且菌
株 185比菌株 150的作用显著 ,如
谷氨酸在 185的作用下含量为
3. 02,比菌株 150增长 30. 7% ;亮
氨酸则增长 25. 8% 。当鸟巢菌降
解的秸秆中添加 2%硫酸铵之后 ,
不论是菌株 185或是菌株 150,各
种氨基酸的含量都有相应的提
高 ,如脯氨酸的含量与菌株 185空
白对照增长了 35. 8% ,丙氨酸的含量增长了 26. 9% (与 150空白对照 )。由此可见 ,鸟巢菌
能促进降解玉米秸秆中的氨基酸含量的增长 ,但不同菌株作用的效果不同 ;当鸟巢菌降解
玉米秸秆的过程中添加无机铵盐时 ,鸟巢菌能使降解后生物量中氨基酸含量增长。
3　讨　论
( 1)鸟巢菌对几个供试作物残体都有生物降解能力。 鸟巢菌降解作物秸秆后 ,均大幅
度地提高了降解产物中粗蛋白的含量 ,实验结果表明最高可以达到 22. 5% ,因此可以作
为畜牧业中动物饲料的部分蛋白质来源。 这种蛋白质含量的上升一方面是因为鸟巢菌消
·40· 山　东　科　学 2001年
耗了秸秆中的部分干物质 ,将作物秸秆中的纤维素、半纤维素及木质素材料转化为分子量
较低的寡聚糖、纤维二糖等 ,供给鸟巢菌生物繁殖所必需的有机碳源 ,结果生物量的总重
量下降 ,从而使粗蛋白的相对含量提高 ;另外一方面是由于鸟巢菌的生长合成了多量的蛋
白质 ,使降解秸秆中蛋白质的绝对含量提高。这可能是因为鸟巢菌本身具有固氮能力 ,利
用大气 的游离氮源与秸秆中的碳源合成蛋白质。鸟巢菌的固氮能力和作用机制还有待于
进一步研究 ,但是其提高秸秆降解产物中蛋白质含量的能力是肯定的。 据资料调查 ,未见
鸟巢菌有生物毒性的作用。另外鸟巢菌在降解作物秸秆的过程中 ,将这些秸秆转化为简单
的小分子营养物质 ,如多糖、有机酸 ,易于为动物所消化利用 ,使饲料发出一种近乎发酵粉
的气味 ,改善了饲料的动物适口性 [7 ]。 因此 ,鸟巢菌降解作物秸秆不仅提高了粗蛋白的含
量 ,而且提高了秸秆的可饲用性 ,使降解秸秆的应用价值大大提高。
( 2)硫酸铵对于鸟巢菌降解玉米和小麦秸秆的影响是不同的。无机氮源的添加能够提
供合成蛋白质所需的氮源 ,进一步提高降解产物中粗蛋白的含量 ,但是对于鸟巢菌来说 ,
添加硫酸铵 IV DMD和降解产物中粗蛋白含量的影响不显著 ,这就进一步说明鸟巢菌降
解秸秆提高粗蛋白含量 ,可能与其固氮能力有关。
( 3)氨基酸分析结果表明 ,鸟巢菌降解玉米秸秆的氨基酸含量有明显提高 ,而且无机
氮源促进了氨基酸的增长 ,进一步证明了鸟巢菌降解作物秸秆提高饲料蛋白质的能力。通
过实验筛选 ,鸟巢菌 185为降解植物秸秆的一个优良菌株。
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·41·第 1期 徐砚珂等: 鸟巢菌转化作物秸杆为真菌蛋白的研究
Study on transformation of stubbles
into fungal protein by birds nest fungi
XU Yan-ke
1 , Y ANG He-tong
1 , T AN G Wen-hua
2 , ZHOU Le-cong
2
( 1. Biology Institute , Shandong Academy of Sciences , Jinan 250014,China;
2. Dept . Plant Pathology ,China Agricultural University ,Bei jing 100094,China )
Abstract: The a rticle repo rted the dig estability of w hea t, maize and rapeseed stubbles
w ith bi rds nest fungi. It w as found that the maximal IV DMD ( In Vi t ro Dry Mat ter De-
cline) reached 66. 6% , and the pro tein content in the dig ested bio-mass w as 22. 5% . Am-
monium sulpha te addi tion to the stubbles affected the dig estion of wheat and maize stub-
bles by birds nest fungi v ariably. The addition of ammonium sulphate did not inf luence
the protein content in the resul ted bio-mass rema rkably. Amino acid analy sis show ed
that birds nest fungi increased the amino acid content in the dig ested maize stubbles.
Ammonium sulphate addition to the stubbles increased the amino acid content furthur.
Key words: bi rds nest fungus; stubbles; fungal pro tein
(上接第 28页 )
The ultrastructure of myocardium from Ocypods stimpsoni ortman
XIE Ying-bo , LI Guo-rong , WANG Shu-yun
( Shandong Normal Universi ty , Jinan 250014,China )
Abstract: It w as found that the myoca rdia l cells o f Ocypoda stimpsoni o rtman are of st ri-
ated under electron microscope. The thick and thin filaments are a rranged in the st ria-
tions which a re al terna tiv ely isot ropic and anisot ropic bands. Each st rip o f thick filament
consists of six st rip of thin ones that fo rm a h exagon. However, thick filaments a re ho l-
low , and the myofibril i s only a small por tion in the myoca rdial cell. The crista e o f mi to-
chondria are shor ter, and are arranged loo sely. The intercalated disc is not fo rmed among
the myoca rdial cells as v ertebra ta. Therefore, the st ructures result in the hear t function
o f Ocypoda stimpsoni o rtman being low er.
Key words: myoca rdial fiber; Ocypoda stimpsoni o rtman; ult rastructure
·42· 山　东　科　学 2001年