东北为我国玉米最大主产区,秸秆产生量巨大。东北地区每年冷凉时间长达半年之久,大大限制了秸秆原位还田的腐解速率与质量,严重影响下一年的生产,因此开展玉米秸秆低温腐解菌剂的研究具有经济和环保多方面意义。从土壤中筛选出能适应东北地区低温环境的纤维素降解菌,为东北地区玉米秸秆在低温环境下不易分解且利用率低等问题的最终解决,提供理论支持和菌种资源。本研究采用富集培养法培养16个低温环境下的不同菌来源样品,采用不同浓度梯度的稀释平板法在羧甲基纤维素钠培养基上进行分离纯化。然后将菌株在液体发酵培养基中培养,并使用纤维素酶活性重新筛选可以有效降解纤维素并具有较高的秸秆降解率的菌株。最后,观察形态特征,用16Sr DNA基因序列分析菌株。将测试基因的核酸序列与Gen Bank中的序列进行比较,建立系统发育树。结果从土壤中分离到两株能够在低温环境下高效降解玉米秸秆的纤维素降解菌4#和11#。4#和11#在16℃羧甲基纤维素钠培养基上可稳定生长,且有明显透明圈,透明圈直径与微生物菌落直径之比可到达0.4-0.6。在16℃下4#菌株在产酶培养基中培养后测量的粗酶溶液的纤维素酶活性较大,滤纸酶活性为18.24U/m L,外切酶酶活为11.69U/m L,β-葡萄糖苷酶为5.37U/m L,测该菌株在16℃下培养30d后,对玉米秸秆段的降解率高达27.6%。11#在16℃产酶培养基中培养后测得的粗酶液纤维素酶活在所筛出的11株菌中差异最显著,其滤纸酶活为22.59U/m L,内切酶酶活为11.07U/m L,外切酶酶活为12.39U/m L,β-葡萄糖苷酶7.16U/m L;测该菌株在16℃下培养30d后,对玉米秸秆段的降解率达到了29.1%。菌株4#和11#经同源性比对分析为11#菌株为苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.),4#菌株为假单孢菌属(Pseudomonas sp.)。培养基的成分和发酵条件对菌株的生长、发育和产酶都具有重要的影响,因此构建一个适合菌株生长的液体发酵条件尤其重要。本研究对菌株11#进行液体发酵条件的优化,发现该菌株在0.7%-1.2%的碳源浓度、有机氮源、培养基起始p H为4,接种量为6%,25℃条件下培养时能更好地产纤维素酶,其中,碳源浓度、氮源浓度和培养温度为这些因素中最显著的三个因素。用响应面法对这三个因素进行发酵条件的优化,结果是内切酶酶活由原来的39.518U/m L优化到59.146U/m L,比之前的酶活提高了49.67%。单菌株11#液体产酶发酵条件优化虽成功地提高了菌株产内切纤维素酶的酶活力,但在实际应用上,低温纤维素降解菌的单菌株的应用潜力与其他低温纤维素降解菌系相比还存在一定的差距。本试验将已知的能够高效降解玉米秸秆的菌株进行两两组合,并获得六组稳定的组合菌系,对组合菌系进行酶活研究和秸秆降解试验,结果表明11#-A2组合菌系在低温环境下降解效果最好,秸秆降解率可达41%以上,比单菌株11#的秸秆降解率29%提高了41.38%。且组合菌系11#-A2在不同低温环境下四种纤维素酶活较其他组合的组合菌系的酶活高,因此组合菌11#-A2为优势组合菌系。用响应面法对组合菌系11#-A2做优化试验,由试验得出菌系11#-A2产酶的最佳条件为培养8.93d,起始p H为4.93,培养温度为22.89℃,接种量为6.15%时,内切酶酶活预测达到最高值为72.631U/m L,且秸秆降解率达到41%。