عنوان

اثر منبع نیتروژن بر فعالیت لیگنوسلولیتیک قارچ¬های ترموفیل در شرایط درون‌شیشه‌ای و به کارگیری جدایه های مؤثر برای بهبود شاخص های هوموسی شدن کمپوست

Number

پ۲۹۲۸۰

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

اثر منبع نیتروژن بر فعالیت لیگنوسلولیتیک قارچ¬های ترموفیل در شرایط درون‌شیشه‌ای و به کارگیری جدایه های مؤثر برای بهبود شاخص های هوموسی شدن کمپوست

First Statement of Responsibility

سعیده انصاری

Name of Publisher, Distributor, etc.

کشاورزی

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۲

Specific Material Designation and Extent of Item

۹۶ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مدیریت حاصلخیزی و زیست‌فناوری خاک (گرایش بیولوژی و بیوتکنولوژی خاک)

Date of degree

۱۴۰۲/۰۶/۱۸

Text of Note

ترکیب‌های لیگنوسلولزی موجود در کمپوست از نظر فیزیکی سخت، متراکم و مقاوم به تجزیه میکروبی بوده اما از نظر کربن بسیار غنی هستند. در این میان قارچ‌ها از گروه‌های میکروبی مؤثر در تجزیه ترکیب‌های لیگنوسلولزی (باC/N بالا) در فرایند تولید کمپوست هستند. قارچ‌های ترموفیل با فعالیت لیگنوسلولیتیک بالا قادرند فرایند تولید کمپوست از پسماندهای کشاورزی را تسریع ‌کنند. بعلاوه، افزودن منابع نیتروژن ممکن است اثرات متفاوتی بر فعالیت لیگنوسلولیتیک قارچ‌های مذکور داشه باشند. پژوهش حاضر با هدف جداسازی قارچ‌های ترموفیل و بررسی فعالیت لیگنوسلولیتیک آنها در حضور منابع متفاوت نیتروژن بصورت درون شیشه¬ای و بکارگیری سویه¬های موثر در تولید کمپوست بود در مجموع 250 جدایه قارچی ترموفیل از نمونه‌های خاک (S)، کمپوست (C) و ورمی‌کمپوست (VC) تولید داخل کشور، جداسازی شدند و سنجش‌های کیفی برای فعالیت لیگنینازی و سلولازی این جدایه‌ها به‌ترتیب در محیط دکستروز آگار سیب زمینی (PDA) غنی شده با کنگورد (CR) و محیط Czapek-dox غنی شده با کربوکسی متیل سلولز (CMC) انجام شد. در مرحله بعد بیست جدایه برتر که دارای فعالیت‌ لیگنینازی و سلولازی نسبتاً بالاتری بودند، انتخاب و از نظر فعالیت آنزیم‌های مذکور در حضور منابع نیتروژن مختلف مورد سنجش کمی قرارگرفتند. برای این کار، از محیط کشت مایع معدنی پایه (BM) همراه با سوبستراهای مربوطه برای سنجش فعالیت هر دو آنزیم و در حضور منابع متفاوت نیتروژن شامل (NH4)2SO4 (AS)، NH4NO3 (AN)، Urea (U) ، AS + U (1:1) و AN + U (1:1) با غلظت نهایی نیتروژن 3/0 گرم در لیتر استفاده شد. نتایج نشان داد که بیشترین فعالیت لیگنینازی برای AS، U، AS+U، AN، AN+U به‌ ترتیب 9/99، 8/89، 4/95، 2/96 و 3/98 درصد رنگ¬زدایی کنگورد به ترتیب در جدایه‌های VC85، VC94، VC85، C145 و VC85 بود. بالاترین میانگین فعالیت لیگنینازی (7/63 درصد) برای20 جدایه در حضور AS به دست آمد. جدایه‌ C200 در حضور AS و C184 در حضور AN+U بیشترین فعالیت سلولازی را به‌ترتیب با (U/mL) 8/8 و 5/6 نشان دادند. بالاترین میانگین فعالیت سلولازی در 20 جدایه ‌برتر با مقدار U/mL 90/3 در تیمار AN+U به دست آمد. شناسایی مولکولی 20 جدایه برتر نشان داد که تمامی آن‌ها متعلق به گونه Aspergillus fumigatus هستند. بخش دوم تحقیق، با هدف بررسی اثرمایه‌زنی با سه گونه قارچ ترموفیل A. fumigatus منتخب (VC85، VC94 و C75) و با فعالیت لیگنینازی نسبتاً بالا بر تولید کمپوست از بقایای گوجه فرنگی و سیب زمینی (با نسبت وزنی50:50) در سه تکرار و در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. براساس نتایج حاصل از مرحله اول، آمونیوم سولفات به عنوان منبع مناسب نیتروژن برای تنظیم نسبت C/N=25 در مواد اولیه استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که اثر مایه زنی هر یک ازسویه¬های قارچی بر پارامترهایی چون دما، EC، نسبت C/N، غلظت آمونیوم و نیترات، درصد خاکستر، نسبت‌های E4/E6، E3/E5 در طول فرایند تولید کمپوست و در محصول نهایی معنادار بودند. بالاترین دما با 8/61 سلسیوس در تیمار VC85 در روز پنجم و بعد از آن در تیمارC75 با دمای 47 درجه سلسیوس در روز چهاردهم مشاهده شد. در پایان ماه ششم، کمترین مقادیر EC و نسبت C/N در تیمار VC94 (به ‌ترتیب با 12/6 و 10/17 درصد کاهش نسبت به شاهد) مشاهده شد. همچنین، کمترین مقدار آمونیوم برای شاهد بدون مایه‌زنی و تیمار C75 به‌ترتیب با مقادیر 67/49 و 58/55 میلی‌گرم بر کیلوگرم ثبت شد. مایه‌زنی با سویه¬های قارچی VC85،VC94 و C75 منجربه افزایش مقادیر خاکستر به ‌ترتیب به میزان 1/31، 1/26 و 1/28 درصد نسبت به شاهد شد. شاخص جوانه‌زنی بذر گیاه شاهی برای تیمارهای قارچی C75، VC85 و شاهد به‌ترتیب برابر با 10/92، 5/81 و10/83 درصد ثبت شد. بهترین نسبتE3/E5 و E4/E6 برای تیمار VC85 با مقادیر 75/4 و37/4 و برای VC94 با مقادیر 07/4 و 47/4 در پایان فرایند تولید کمپوست اندازه‌گیری شد. کیفیت کمپوست تولیدی با توجه به استانداردهای ذکر شده برای کشور ایران و با توجه به مقادیر پارامترهای مورد نظر از نوع درجه یک مشخص شد. با توجه به نتایج به‌دست آمده از بخش دوم آزمایش، می‌توان گفت که مایه‌زنی هر سه سویه قارچی ترموفیل سبب بهبود پارامترهای کیفی کمپوست از قبیل نسبت C/N، شاخص¬های هوموسی‌شدن (E4/E6، E3/E5) و درصد خاکستر گردید ولی با در نظر گرفتن شاخص¬های اساسی کیفیت کمپوست از جمله شاخص جوانه¬زنی بذر، دو سویه VC85 و C75 را می¬توان بعنوان سویه¬های کارآمد در تولید کمپوست معرفی نمود گرچه برای توصیه عمومی آنها نیاز به آزمایش¬های بیشتر با مواد اولیه متفاوت و در مقیاس انبوه می¬باشد.

Text of Note

AbstractLignocellulosic compounds are physically hard, dense and resistant to microbial decomposition, but are rich in carbon. In the compost production process, fungi are effective microbial groups in the lignocellulosic compounds' decomposition (with high C/N). Thermophilic fungi with high lignocellulase activity could accelerate the compost production process of agricultural wastes. Indeed, the addition of nitrogen sources may have different impacts on the lignocellulitic activity of the thermophilic fungi. The current research was carried out with the aim of isolating thermophilic fungi and assaying their lignocellulitic activity in the presence of different nitrogen sources under in vitro conditions, and application of efficient strains for compost production. A total of 250 thermophilic fungi were isolated from soil (S), compost (C) and vermicompost (VC) samples, and qualitative assays for their ligninase and cellulase activities were carried out in potato dextrose agar (PDA) medium containing Congo Red (CR), and Czapek-dox medium suplemented with carboxymethyl cellulose (CMC), respectively. Then, the twenty superior isolates with higher ligninase and cellulase activities were selected and qualitative assayed for these enzymes activities in the presence of different nitrogen sources. Basic mineral liquid medium (BM) containing the mentioned substrates was used to measure the activity of the both enzymes and in the presence of nitrogen sources including (NH4)2SO4 (AS), NH4NO3 (AN), Urea (U), AS+U (1:1) and AN+U (1:1), with a final nitrogen concentration of 0.3 g/L. The results showed that the highest ligninase activity was recorded in presence of AS, U, AS+U, AN, AN+U for VC85, VC94, VC85, C145 and VC85 isolates (99.99, 89.8, 4.95, 96.2 and 98.3 % CR decolorization), respectively. The highest mean of ligninase activity (63.7%) for all 20 isolates, was obtained in the presence of the AS. C200 in the presence of AS and C184 in the presence of AN+U showed the highest cellulase activity of 8.8 and 6.5 U/mL, respectively. The highest mean cellulase activity in the 20 superior isolates was 3.90 U/mL in AN+U treatment. Molecular identification of the superior isolates revealed that all of them belong to Aspergillus fumigatus. The second part of this study, the effects of three efficient A. fumigatus strains (VC85, VC94 and C75) with relatively higher ligninase activity on composting of tomato and potato residues (with a ratio of 50: 50 w/w) was investigated in a completely randomized design with three replications. Based on the results of in vitro experiment, ammonium sulfate selected as a suitable source of nitrogen to adjust the C/N ratio of raw materials (25:1). The results showed that the inoculation of each fungal strains was significantly affect some compost parameters such as temperature, EC, C/N ratio, ammonium and nitrate concentration, ash percentage, E4/E6, E3/E5 ratios during the composting as well as in the final product. Seed germination index was significantly decreased in VC94 compared to the control and two other strains. The highest temperature of 61.8 0C was recorded in VC85 treatment on day 5th followed by C75 with 47 0C on day 14th. At the end of the 6th month incubation, the lowest values of EC and C/N ratio observed in VC94 treatment (6.12% and 17.10% decrease compared to the control, respectively). Also, the lowest concentration of ammonium was recorded for the control (without inoculation) and C75 treatment with values of 49.67 and 55.58 mg/kg, respectively. Inoculation with fungal strains VC85, VC94 and C75 led to an increase in ash content by 31.1%, 26.1% and 28.1%, respectively, compared to the control. The suitable E3/E5 and E4/E6 ratios in final product were 4.75 and 4.37 for VC85, and 4.07 and 4.47 for VC94, respectively. The quality of the produced compost according to Iranian standard and defined parameters was grade1. According to the results obtained from the composting procces, it can be find out that the inoculation of each three thermophilic fungal strains could improve the quality parameters of the compost such as C/N ratio, humification index (E4/E6, E3/E5). Considering the main quality indices including seed germination index, VC85 and C75 could be recommended as the efficient strains for compost production. However, for their generalization, they must be assayed under large scale conditions with various raw materials.

Variant Title

The effects of nitrogen source on lignocellulytic activity of thermophilic fungi and application of efficient isolates for improving humification indices of compost

Entry Element

انصاری،‏

Part of Name Other than Entry Element

‏ سعیده

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

‏علی اصغرزاد،

Entry Element

ساریخانی،

Entry Element

نجفی،

Entry Element

ارزنلو،

Part of Name Other than Entry Element

‏ ناصر

Part of Name Other than Entry Element

‏ محمدرضا

Part of Name Other than Entry Element

‏ نصرت اله

Part of Name Other than Entry Element

‏مهدی

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Dates

استاد مشاور

Entry Element

تبریز