Kyu-Young Kang

1 Департамент по горските ресурси, Университет Дунгук, Сеул 100-715, Корея.

Юнг-Сук Сун

2 Департамент по наука за живота, Университет Донгук, Сеул 100-715, Корея.

Dae-Young Ким

1 Департамент по горските ресурси, Университет Дунгук, Сеул 100-715, Корея.

Резюме

Ергостеролът участва в растежа на гъбичните клетки като основен компонент в мембраните на гъбичните клетки. Той може да бъде индикатор, който показва гъбичната активност и съдържанието му зависи от гъбичните щамове, културата, условията на растеж и т.н. В това проучване гъбичните дейности и моделите на растеж на три бели гниещи щама гъби, изолирани в Корея, бяха оценени чрез определяне на съдържанието на ергостерол по време на инкубацията. Тестът за гниене на дървесината и химическите анализи на дървесината също бяха извършени, за да се провери връзката между гъбичната активност и способността за разграждане на дървесината на гъбите от бяло гниене в продължение на 60 дни. В резултатите от експериментите се счита, че тестовите щамове селективно разграждат голямо количество лигнин в дървесината в ранния етап на гниене. Особено Phanerochaete chrysosporium показа най-добрата способност за селективно разграждане на лигнин сред тестваните гъби. Предполага се, че определянето на съдържанието на ергостерол в гъбичната култура по време на инкубацията е простият и ефективен метод за скрининг на гъбички с бяло гниене за приложение при биологично изцеждане на дървесина.

Дървесината се състои главно от лигнин, целулоза и хемицелулози. Добре известно е, че гъбите от бяло гниене разграждат селективно лигнина в дървото. Биопулпирането се дефинира като третиране на дървесни стърготини с разграждащи лигнин гъби преди пулпирането. Има около 10 000 вида гъби с бяло гниене, с различна способност да разграждат лигнин, целулоза и хемицелулози. За да се намерят подходящи видове и щамове за биологично пулпиране, беше инициирана скринингова програма за идентифициране на бързо растящи щамове, които биха могли селективно да отстранят лигнина от дървесината (Akhtar et al., 1999). Въпреки че има много различни методи за скрининг на гъбички с бяло гниене, една от най-подходящите процедури изглежда е оценката на гниенето (химически анализи на съдържанието на лигнин и дървесна захар) от инокулирани дървени блокове, поставени в камери с ускорено разпадане. Видовете, избрани с този метод, също се оказаха успешни кандидати за биологична предварителна обработка на дървесина за механични процеси на целулоза или като алтернатива на химическите предварителни обработки при целулоза с висок добив (Blanchette et al., 1992).

Ергостеролът е индикатор за гъбички и участва в растежа на гъбични клетки като основен компонент в мембраните на гъбични клетки (Weete and Gandhi, 1996; Ekblad et al., 1998). По този начин този химикал може да се използва за оценка на живата гъбична биомаса в различни твърди субстрати (Pasanen et al., 1999; Hart and Brokes, 1996; Seitz et al., 1979; Pennanen et al., 1998).

В това проучване бяха тествани три гъби с ниско гниене, Phanerochaete chrysosporium, Ceriporiopsis subvermispora и Trametes versicolor, за да се оцени методът за скрининг на гъби от бяло гниене за приложение при биологично изцеждане на дървесина. Тези гъбички са добре известни като разграждащите дървесината гъби и имат отличен капацитет за разграждане на лигнин в дървото. Схемите на растеж на гъбичките и дейностите на всеки тестов щам по време на инкубацията бяха оценени чрез определяне на съдържанието на ергостерол в гъбичната култура, за да се сравнят с моделите на гниене.

Материали и методи

Гъбични щамове и среда за растеж

Три щама гъби от бяло гниене, P. chrysosporium KCCM 34740, T. versicolor KCCM 11258 и C. subvermispora KFRI 21078, са получени от Корейския културен център по микроорганизми (KCCM, Сеул, Корея) и Корейския институт за изследвания на горите (KFRI, Сеул, Корея). Щамовете бяха инокулирани и отгледани в YM бульон (Difco 271120) и картофена декстрозна течна среда при 29 ± 1, RH 70 ± 1% в продължение на 7 дни с разклащане. Съставът на растежната среда е показан в Таблица 1 .

маса 1

Състав на растежната среда, използвана в това проучване

оценка

Дървени блокчета

Двайсетгодишен бор (Pinus densiflora S. et Z.) и топола (Populus alba x glandulosa) са получени от изследователската гора на университета Дунгук в Намянгджу, Корея през януари 2001 г. Дървените трупи са обелени и след това са изрязани веднага след сечта. Впоследствие произтичащите от това дървен материал бяха изсушени във въздуха. Изсушените на въздух дървета от бяла дървесина се събират и след това се изрязват до обикновен блок от хексаедър, 20 ± 1 mm от всяка страна, съгласно корейските стандартни методи за изпитване KS F 2201. Дървените блокове се претеглят след сушене във фурната и газът се стерилизира с етилен оксид за 24 часа преди инокулация на гъбички.

Определяне на съдържанието на ергостерол

Тест за разлагане на дърво

Тестът за разлагане на дървесина за всеки щам беше извършен съгласно корейските стандартни методи за изпитване KS F 2213. Всички тестове бяха извършени в три екземпляра.

Общият период на изпитване беше 60 дни. На всеки 10 дни от началото на теста за гниене се събираха дървесни блокове, за да се определи загубата на тегло. Събраните дървени блокове бяха почистени и изсушени във фурната, за да се измери теглото на сухо във фурната. Загубата на тегло на всеки дървен блок се изчислява по уравнението, както следва.

Където W1 е сухото тегло на сухия пещ на дървения блок преди изпитването, W2 е сухото тегло на сухия фурна на изгнилия дървен блок след изпитването.

Разтворимост в алкали и химически анализи на дървесни блокове

Химичният състав на дървените блокове от теста за гниене беше анализиран, за да се характеризира моделът на разграждане на дървесината на изпитваните гъби. Извършва се съгласно стандартните методи за изпитване TAPPI T 212 om-93 (1% разтворимост на NaOH) и T 222 om-88 (съдържание на холоцелулоза и лигнин). Звуковият дървесен блок беше използван като контрол. Всички тестове бяха проведени в три екземпляра.

Резултати и дискусия

Съдържание на ергостерол в гъбичната култура

Тестваните гъбички се инкубират в оптимално състояние за растеж в продължение на 15 дни. Резултатът от измерването на съдържанието на ергостерол според времето на инкубация е показан на фиг. 1. Това може да се разглежда като гъбична активност и модел на растеж на всяка тествана гъба. C. subvermispora показва най-високата стойност на съдържанието на ергостерол като 1,22% на 6-ия ден от инкубацията. Трябва да се има предвид, че C. subvermispora има отличната способност за растеж в ранния етап на инкубацията. Този резултат е в съответствие с резултата на Messner et al. (1998), който се позовава на модела на растеж на тази гъба. От друга страна, P. chrysosporium показва най-висока стойност от 1,31% сред тестовите гъби на 10-ия ден от инкубацията. В случая на T. versicolor най-високата стойност е била 1,07% на 14-ия ден от инкубацията. В резултат на измерването на съдържанието на ергостерол всички тестови гъби показаха отличната способност за растеж в ранния етап на инкубацията. Беше проверено, че P. chrysosporium и C. subvermispora имат особено висока гъбична активност и способност за растеж в рамките на 10 дни от инкубацията при оптимално състояние на растеж.

Промени в съдържанието на ергостерол в тестовите гъби според времето на инкубация.

Отслабване на дървени блокове

При теста за гниене на дървения блок през общо 60 дни, всички тествани гъби показват най-високата скорост на загуба на тегло през първите 10 дни от тестовия период (фиг. 2 и и 3). 3). Според напредването на гниенето, загубата на тегло на дървесината се увеличава, но нарастващата скорост на загуба на тегло показва лек наклон след 10 дни период на изпитване. Загубата на тегло от блок от топола е по-висока от блока от борови дървета. Следователно се счита, че всички изпитвани гъби предпочитат твърдата дървесина пред иглолистната. P. chrysosporium показва най-високата стойност на загуба на тегло сред тестовите гъбички през първите 10 дни от тестовия период. То беше съответно 6,12% и 7,23% в дървения блок от бор и топола.

Промени в загубата на тегло от борови дървени блокове при тест за разлагане на дървесината.

Промени в загубата на тегло на тополови дървени блокове при тест за разлагане на дървесина.

В резултатите от измерването на съдържанието на ергостерол и теста за гниене на дървесината и трите тестови гъби показаха отличната способност да разграждат дървесината от високата гъбична активност по време на ранния етап на гниене. Особено P. chrysosporium показа най-отличната способност за разграждане на дървесината със стабилна крива на растеж.

Разтворимост в алкали на дървени блокове

За да се определи степента на гниене на дървесината, се измерва разтворимостта на алкалите на дървените блокове. Разтворимостта в алкали на дървения блок, разрушен от P. chrysosporium, е най-висока както при бор, така и в топола (фиг. 4 и и 5). 5). Това показва, че P. chrysosporium има най-добрата способност за разграждане на дървесината сред изпитваните гъби. C. subvermispora показа по-високата степен на нарастване на алкалната разтворимост в тополата, отколкото в бора. В случая на T. versicolor той показва относително ниска способност за разграждане на дървесината с най-ниска стойност сред тестовите гъби, докато най-високата стойност в последния етап на гниене при топола. Тези резултати са в съответствие с предишните резултати за загуба на тегло и разтворимост в алкали (Blanchette et al., 1992).