白桦木材生物变色机理及防治研究

论文摘要

作为我国北方地区主要营林树种和重要用材树种的白桦(Betula platyphylla Suk),其变色问题严重影响成材制品的品质。为了探求白桦变色本质,消除变色隐患,有效降低行业经济损失,本研究对白桦木材变色机理进行了系统的研究,并在此基础上探索了绿色环保无污染的防治途径——生物防变色,主要研究结果如下:(1)变色材中蓝变材属于变色菌引起的变色,即通常所谓的蓝变,黄变材属于生理保护色,发生在木材的局部小范围内,色度学值(L*、a*、b*、ΔE*)变化规律表明,蓝变材对材色影响严重,黄变材不会带来木材整体材色的变化;(2)蓝变材的冷水、热水、1%NaOH抽提物、苯醇抽提物含量均高于正常材,聚戊糖含量略有降低,说明变色菌在适宜的条件下,也会溶蚀半纤维素,但纤维素、木质素含量与正常材相比区别不大;(3)黄变材纤维素含量、聚戊糖含量以及木素含量与正常材的各项含量区别不大,说明,黄变材主要组分没有受到破坏;(4)从白桦变色组织上分离得到5株致白桦变色的变色菌,它们分别是:交链孢(Alternaria alternata)、粘束梗霉属(Graphium sp.)、绿色木霉菌(Trichoderna viride)、甘薯长喙壳(Ceratocystis fimbriata)及可可球二孢(Botryodiplodia theobromae);(5)交链孢(Alternaria alternata)在10℃~35℃温度范围内均能生长,在5℃和40℃几乎不生长,25℃时生长最快,pH值对交链孢(Alternaria alternata)生长影响显著,数据显示,交链孢(Alternaria alternata)适宜在弱酸环境下生长,且光照条件下比自然光条件下生长更好,属于喜光菌;(6)粘束梗霉属(Graphium sp.)在30℃时生长最快,超过或低于30℃后生长速率随温度的增加或减少而逐渐减慢,温度在5℃和40℃几乎不生长,温度在10℃和15℃的生长十分缓慢,pH值对粘束梗霉属(Graphium sp.)的生长影响不大,自然光条件下比光照条件下生长更好,属于不喜光菌;(7)绿色木霉(Trichoderna viride)在10℃~35℃均能生长,5℃和40℃几乎不生长,25℃时生长最快,绿色木霉(Trichoderna viride)平均日生长量高的范围集中在25℃、30℃、20℃温区,这与环境温度一直,且pH值及光照对生长影响不大,可见绿色木霉是一种极易生长的菌;(8)甘薯长喙壳(Ceratocystis fimbriata)在10℃~35℃均能生长,5℃和40℃几乎不生长,25℃时生长最快,甘薯长喙壳(Ceratocystis fimbriata)平均日生长量高的范围集中在25℃、30℃、35℃,可见偏高温对甘薯长喙壳(Ceratocystis fimbriata)的生长影响不大;pH值、光照条件对甘薯长喙壳(Ceratocystis fimbriata)生长影响极显著,pH7生长最快,光照条件比自然光下生长更快;(9)可可球二孢(Botryodiplodia theobromae)在10℃~35℃均能生长,30℃时生长最快,5℃时不生长;pH值、光照条件对可可球二孢(Botryodiplodia theobromae)生长影响不大;(10)从白桦及白桦所生长的林地土壤中分离得到129株拮抗菌供试菌株,其中放线菌98株,细菌31株;用改良对峙法从129株供试菌株中筛选出对变色菌有拮抗作用的放线菌共36株,细菌共6株,其中B26对5株变色菌均具有拮抗作用,表现了很强的拮抗性能,从细胞形态、生理生化及16SrDNA序列分析结果表明,B26与枯草芽孢杆菌(Bacillus Subtilis)同源性最高,在细菌分类上可鉴定为芽孢杆菌属枯草芽孢杆菌,命名为Bacillus subtilis.B26;(11) Bacillus subtilis.B26活体菌株生长随温度的升高,生物量逐渐增大,35℃时达到最大,抑菌活性亦随着温度的增加而加强,35℃时活性却明显下降;偏酸和偏碱的环境对Bacillus subtilis.B26菌株的生长尤其是代谢产物的抑菌活性均不利;(12) Bacillus subtilis.B26代谢产物在温度85℃以上抗菌活性才失效,pH1~13均保持良好的活性,尤其酸性环境下对活性影响不明显,因此对于所要应用的对象白桦木材的弱酸性小环境有很好的适应潜力;(13) Bacillus subtilis.B26代谢产物对温度、酸碱度、酶、光照及存放时间表现了良好的耐受性,这些特性决定了Bacillus subtilis.B26以代谢产物的形式做生防制剂产品开发和应用具有实际意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 木材变色机理研究概况
• 1.2.1 化学变色
• 1.2.2 光变色
• 1.2.3 生物变色
• 1.2.4 木材变色与腐朽的区分
• 1.3 木材变色菌研究概况
• 1.3.1 变色菌种类
• 1.3.2 变色菌对木材微观构造及化学成分的影响
• 1.3.3 变色菌对木材物理力学性能的影响
• 1.3.4 变色菌对木材其它性能的影响
• 1.3.5 变色菌生长条件
• 1.4 木材变色菌防治技术研究概况
• 1.4.1 物理防治法
• 1.4.2 化学防治法
• 1.4.3 生物防治法
• 1.5 本课题的研究内容
• 2 白桦木材变色机理的研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 变色类型的化学方法确定
• 2.2.2 扫描电镜观察
• 2.2.3 颜色变化规律
• 2.2.4 化学成分变化
• 2.3 本章小结
• 3 白桦木材变色菌分离纯化鉴定及其生物学特性研究
• 3.1 白桦木材变色菌的分离纯化
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.3 结果与分析
• 3.2 白桦木材变色菌的鉴定
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.3 结果与分析
• 3.3 白桦木材变色菌的生物学特性研究
• 3.3.1 试验材料及设备
• 3.3.2 试验方法
• 3.3.3 结果与分析
• 3.4 本章小结
• 4 白桦木材变色拮抗菌的筛选
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 土壤及白桦木材上放线菌、细菌的分离、纯化
• 4.2.2 拮抗菌筛选方法的确定
• 4.2.3 变色菌拮抗菌的初筛
• 4.2.4 变色菌拮抗菌复筛
• 4.3 本章小结
• 5 拮抗菌B26 的种类鉴定
• 5.1 试验材料和方法
• 5.1.1 试验材料
• 5.1.2 试验方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 拮抗菌B26 的活化培养及分离纯化
• 5.2.2 拮抗菌B26 菌落形态及菌株形态观察
• 5.2.3 拮抗菌B26 生理生化鉴定
• 5.2.4 拮抗菌B26 的16SrDNA 基因序列测序
• 5.3 本章小结
• 6 BACILLUS SUBTILIS.B26 在变色防治中的应用研究
• 6.1 试验材料
• 6.2 试验方法
• 6.2.1 种子液的制备
• 6.2.2 温度、酸碱度对拮抗菌Bacillus subtilis.B26 生长及抗菌活性的影响.
• 6.2.3 代谢产物抗菌活性的耐受性研究
• 6.3 结果与分析
• 6.3.1 温度、酸碱度对拮抗菌Bacillus subtilis.B26 生长及抗菌活性的影响.
• 6.3.2 温度对代谢产物抗菌活性的影响
• 6.3.3 酸碱度对代谢产物抗菌活性的影响
• 6.3.4 酶对代谢产物抗菌活性的影响
• 6.3.5 光照对代谢产物抗菌活性的影响
• 6.3.6 存放时间对代谢产物抗菌活性的影响
• 6.4 本章小结
• 7 结论
• 7.1 主要结论
• 7.1.1 机理研究主要结论
• 7.1.2 变色菌分离纯化鉴定及其生物学特性研究主要结论
• 7.1.3 拮抗菌筛选主要结论
• 7.1.4 拮抗菌鉴定及其应用主要结论
• 7.2 研究创新点
• 7.3 存在的问题及建议
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢