首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到17条相似文献,搜索用时 981 毫秒
1.
规模化和产业化开发利用木质纤维素类生物质面临着许多科学和技术上的挑战,这些挑战的核心是如何实现木质纤维素生物质的高效分离与有效转化。然而,在自然界中,不同生物系统分别进化出了其独特的木质纤维素降解与转化的生物过程机制,通过采用不同的策略与途径来克服生物质的抗降解屏障。综述了不同自然生物转化系统在降解生物质过程中的策略与过程特征,并着重分析了食木白蚁肠道消化系统在生物质降解过程中高效转化与利用的独特系统特点。向白蚁生物系统学习,利用自然生物系统的启迪及其相关基因与酶资源,结合生物仿生技术可望建立新型的生物质降解工艺,逐渐实现生物质的低能耗、低污染、高效率、全值化利用。  相似文献   

2.
长期以来,白蚁对木质纤维素的降解能力令人惊叹,毫无疑问,其在全球碳循环中扮演着一个十分重要的角色。这一强大功能的实现极大地依赖于一种特别的肠道"消化液(digestome)",它的构成不仅包括了来自白蚁自身产生的木质纤维素降解酶系统,还来源于独特与多样的肠道共生微生物的贡献(包括了古细菌、细菌、酵母以及其他真核生物),它们的协同作用能有效地将木质纤维素生物质高效转化为乙酸、甲烷、二氧化碳、氢气等物质。然而,到目前为止,我们对这类昆虫的独特肠道生物转化系统的认识还很不深入,特别是针对肠道内的那些各类共生微生物菌群的功能、白蚁与共生微生物间的相互关系、以及潜在的科学与应用价值还无法给予明确的科学解释,更不用说针对其肠道中的共生酵母菌群,一类通常被忽略的独特微生物。近20多年来,越来越多的研究证据表明,白蚁肠道共生酵母在与寄主的关系中表现了不可或缺的重要性与独特功能,已被证明广泛分布于不同白蚁及许多其他昆虫的肠道中。随着近20年来越来越多昆虫肠道共生微生物酵母群被发现和鉴定,他们潜在的功能以及与寄主的共生机制被逐步解析,这些研究结果进一步揭示了"隐身"的昆虫肠道酵母类微生物菌群与寄主的营养、关键生物质转化过程中的重要酶系统、转化过程中的关键中间产物的转化与利用、抵御外源性的重要病原物,甚至对白蚁种群繁衍的远缘交配等方面均可能发挥了重要和不可缺少的作用。本文将试图归纳相关研究的最新进展,系统总结与解析白蚁肠道来源共生酵母的重要科学价值及其在不同领域的潜在应用前景。  相似文献   

3.
长期以来,白蚁对木质纤维素的降解能力令人惊叹,毫无疑问,其在全球碳循环中扮演着一个十分重要的角色。这一强大功能的实现极大地依赖于一种特别的肠道"消化液(digestome)",它的构成不仅包括了来自白蚁自身产生的木质纤维素降解酶系统,还来源于独特与多样的肠道共生微生物的贡献(包括了古细菌、细菌、酵母以及其他真核生物),它们的协同作用能有效地将木质纤维素生物质高效转化为乙酸、甲烷、二氧化碳、氢气等物质。然而,到目前为止,我们对这类昆虫的独特肠道生物转化系统的认识还很不深入,特别是针对肠道内的那些各类共生微生物菌群的功能、白蚁与共生微生物间的相互关系、以及潜在的科学与应用价值还无法给予明确的科学解释,更不用说针对其肠道中的共生酵母菌群,一类通常被忽略的独特微生物。近20多年来,越来越多的研究证据表明,白蚁肠道共生酵母在与寄主的关系中表现了不可或缺的重要性与独特功能,已被证明广泛分布于不同白蚁及许多其他昆虫的肠道中。随着近20年来越来越多昆虫肠道共生微生物酵母群被发现和鉴定,他们潜在的功能以及与寄主的共生机制被逐步解析,这些研究结果进一步揭示了"隐身"的昆虫肠道酵母类微生物菌群与寄主的营养、关键生物质转化过程中的重要酶系统、转化过程中的关键中间产物的转化与利用、抵御外源性的重要病原物,甚至对白蚁种群繁衍的远缘交配等方面均可能发挥了重要和不可缺少的作用。本文将试图归纳相关研究的最新进展,系统总结与解析白蚁肠道来源共生酵母的重要科学价值及其在不同领域的潜在应用前景。  相似文献   

4.
蒋宇彤  张硕  林子佳  倪金凤 《微生物学报》2020,60(12):2635-2649
木质纤维素是地球上最丰富的有机聚合物,白蚁是古老但进化最成功的高效木质纤维素降解者之一。了解白蚁降解高度抗性植物聚合物的机制对工业上生物质能源转化和生物仿生设计有重要的借鉴和指导价值。白蚁和其共生微生物产生的木质纤维素酶在其转化利用木质纤维素上发挥着重要作用。本文从来源作用方面对白蚁自身及其肠道原虫、细菌和真菌产生的纤维素酶、木聚糖酶和漆酶等酶研究概况进行了总结,对其存在的问题和前景进行了展望。本综述有助于全面了解白蚁消化系统木质纤维素酶的基因种类、来源、分布、表达以及酶活性和功能。  相似文献   

5.
高效降解木质纤维素的白蚁肠道微生物组   总被引:2,自引:0,他引:2  
李丹红  王誉  杨红 《微生物学报》2017,57(6):876-884
木食性白蚁是自然界木质纤维素的高效降解者,在长期进化过程中白蚁与其肠道微生物组协同作用发展出不同的纤维素降解机制。木食性白蚁具有分别来源于白蚁和共生微生物的两套纤维素酶系统。在低等白蚁中,木质颗粒经过白蚁前、中肠分泌的内源性酶初步消化后,在后肠共生鞭毛虫中被降解为乙酸、二氧化碳和氢。高等木食性白蚁在进化中丢失了鞭毛虫,木质颗粒经白蚁自身分泌的酶初步消化后,在后肠大量共生细菌的帮助下被有效降解。培菌类白蚁利用其菌圃中的蚁巢伞菌和肠道微生物协同作用降解木质纤维素。共生微生物在白蚁的氮素固定与循环、中间产物代谢及纤维素降解等过程中发挥了重要作用。学习和模拟白蚁高效降解木质纤维素的体系,对生物质能源的产业化发展具有积极的意义。  相似文献   

6.
微生物降解木质纤维素类生物质固废的研究进展   总被引:2,自引:0,他引:2  
自然界中的细菌、真菌、放线菌及某些病毒是降解木质纤维素的主要微生物,它们在生物质固废能源的转化和利用上起桥梁作用,能变废为宝,实现生物质固废的资源化利用。根据生物质固废相关处理技术及生物质固废资源化成果转化,总结微生物降解生物质固废的有关处理技术及应用。在综合国内外现有研究成果的基础上,以木质纤维素类生物质固废为例,从微生物种类和生物质固废资源化成果转化两个方面对微生物降解木质纤维素类生物质固废有关技术进行分析,提出每项技术存在的问题,并展望每项技术的发展前景。  相似文献   

7.
木质纤维素生物质分布广、产量大、可再生,用于制备生物基能源、生物基材料和生物基化学品。木质纤维素生物质组成复杂,包含纤维素、半纤维素和木质素等,木质素与半纤维素通过共价键、氢键交联形成独特的“包裹结构”,纤维素含有复杂的分子内与分子间氢键,上述因素制约着其资源化利用。生物预处理以其独特优越性成为生物质研究的重要方面。系统阐述了生物预处理过程中木质素降解和基团修饰对纤维素酶解的影响,纤维素含量及结晶区变化,半纤维素五碳糖利用,微观物理结构的改变。进一步提出了以生物预处理为核心的组合预处理、基于不同功能的多酶协同催化体系、木质纤维素组分分级利用和新型高效细菌预处理工艺是生物预处理未来发展的重要趋势。  相似文献   

8.
白蚁及共生微生物木质纤维素水解酶的种类   总被引:2,自引:2,他引:0  
相辉  周志华 《昆虫知识》2009,46(1):32-40
白蚁是热带生态系统重要的木质纤维素降解者。白蚁种类丰富,可分成高等白蚁和低等白蚁,食性也具有各自特点。白蚁自身可以产生纤维素酶,主要是GHF9的内切葡聚糖酶(EG),也有β-葡萄糖苷酶(GB)。低等白蚁共生的原虫中已发现丰富的纤维素酶基因,属于GHF5,7和45。同时还有其他相关功能基因,如木聚糖酶和果胶类物质水解酶。高等白蚁肠道中没有共生原虫。高等培菌白蚁可以利用共生蚁巢伞属真菌促进木质纤维素降解,真菌可以产生纤维素酶,果胶质水解酶类、木聚糖酶,同时还产生可能与木质素分解相关的一种漆酶,但是从分子水平,关于共生真菌纤维素水解酶的研究还较少。白蚁肠道已分离出许多具有木质纤维素降解能力的菌株,最近的研究也发现了大量细菌纤维素酶基因。白蚁-共生系统丰富的木质纤维素水解酶类为发展生物方法开发纤维素乙醇这一思路提供有价值的资源。  相似文献   

9.
白蚁及其共生微生物协同降解植物细胞壁的机理一直被世界各国科学家所关注。培菌白蚁作为高等白蚁,相比低等食木白蚁具有更多样化的食性,其利用外共生系统“菌圃”,对多种植物材料进行处理。本文综述了菌圃微生物降解木质纤维素的研究进展,以期为深入研究菌圃中木质纤维素降解过程及其机制,并挖掘利用菌圃降解木质纤维素的能力及仿生模拟菌圃开发新的生物质利用系统提供参考。培 菌白蚁在其巢内利用由植物材料修建的多孔海绵状结构——“菌圃”来培养共生真菌鸡枞菌Termitomyces spp.,形成了独特的木质纤维素食物降解和消化策略,使木质纤维素在培菌白蚁及其共生微生物协同作用下被逐步降解。幼年工蚁取食菌圃上的共生真菌菌丝组成的小白球和老年工蚁觅得食物并排出粪便堆积到菌圃上成为上层菌圃。这一过程中,被幼年工蚁取食的共生真菌释放木质素降解酶对包裹在植物多糖外部的木质素屏障进行解聚。菌圃微生物(包括共生真菌)对解聚的木质素基团进一步降解,将多糖长链或主链剪切成短链,使菌圃基质自下而上被逐步降解。最后下层的老熟菌圃被老年工蚁取食,其中肠的内源酶系及后肠微生物将这些短链进一步剪切和利用。因此,蚁巢菌圃及其微生物是培菌白蚁高效转化利用木质纤维素的基础。化学层面的研究表明,菌圃能够实现对植物次生物质解毒和植 物纤维化学结构解构。对共生真菌相关酶系的研究显示可能其在菌圃的植物纤维化学结构和植物次生物质的降解中发挥了作用,但不同属共生真菌间其效率和具体功能不尽相同。而菌圃中的细菌是否发挥了作用和哪些细菌类群发挥了作用等仍有待进一步的研究。相比于低等食木白蚁利用其后肠共生微生物降解木质纤维素,培菌白蚁利用菌圃降解木质纤维素具有非厌氧和能处理多种类型食物两大优势,仿生模拟菌圃降解木质纤维素的机制对林地表面枯枝落叶的资源化利用具有重要意义。  相似文献   

10.
木质纤维素生物质是地球上最丰富的可再生生物资源。随着化石能源的消耗及环境的污染,以取代石化燃料为目标的由生物质向生物燃料的转化受到了广泛的关注。木质纤维素有很强的天然抗降解屏障,需先通过物理、化学及微生物等手段进行预处理,进而以更低的成本和更高的效率转化为生物燃料及其他高附加值产品。本文在总结酸碱等传统预处理方法优缺点的基础上,综述了各种组合预处理对这些传统预处理方法的改进,以及γ-戊内酯预处理、低共熔溶剂预处理、微生物联合体生态位预处理这些新型预处理技术的研究进展,总结了木质素高值化过程中木质素的保护、解聚、改性的新方法,指出了预处理方法在工业生产中的应用及不足,以期为木质纤维素生物质转化的研究提供参考。  相似文献   

11.
12.
Biorefinery of renewable lignocellulosic biomass to biochemical and biofuel is a promising technology to mitigate global warming and fuel shortage but hydrolysis of recalcitrant lignocellulose to its constitutive components is the bottleneck of the process. This work isolated and characterized a new lignocellulose degrading filamentous fungus from decomposing wood in mangrove area. The strain was identified as Coniochaeta sp. according to ITS rRNA sequences and its phylogenic analysis. The extracellular lignocellulolytic enzymes of this fungal strain, when grown on corn stover, were profiled by LC–MS/MS and exponentially modified protein abundance index (emPAI) based label-free quantitative proteomics approach. We identified 107 potential lignocellulolytic enzymes and their functional classification revealed unique extracellular enzyme system constituting multienzyme complexes of cellulases (29%), hemicellulases (17%), glycoside hydrolases (10%), proteases and peptidases (24%), lignin degrading enzymes (7%) and hypothetical proteins (13%). The growth behavior, biochemical assay and LC–MS/MS analysis of secretome by isolated fungal strain revealed its lignocellulose degradation potential when cultivated with corn stover as a major carbon source.  相似文献   

13.
Lignocellulosic biomass from agricultural crop residues and forest waste represents an abundant renewable resource for bioenergy and future biofuel. The current bottleneck of lignocellulosic biofuel production is the hydrolysis of biomass to sugar. To understand the enzymatic hydrolysis of complex biomasses, in this report, lignocellulolytic enzymes secretion by Phanerochaete chrysosporium cultivated in different natural lignocellulosic biomass such as corn stover, hay, sawdust, sugarcane baggase, wheat bran and wood chips were quantitatively analyzed with the iTRAQ technique using LC-MS/MS. A diverse groups of enzymes, including cellulases, glycoside hydrolases, hemicellulases, lignin degrading enzymes, peroxidases, esterases, lipases, chitinases, peptidases, protein translocating transporter and hypothetical proteins were quantified, of which several were novel lignocellulosic biomass hydrolyzing enzymes. The quantitative expression and regulation of lignocellulolytic enzymes by P. chrysosporium were dependent on the nature and complexity of lignocellulosic biomass as well as physical size of the biomass. The iTRAQ data revealed oxidative and hydrolytic lignin degrading mechanism of P. chrysosporium. Numerous proteins presumed to be involved in natural lignocellulosic biomass transformation and degradation were expressed and produced in variable quantities in response to different agricultural and forest wastes.  相似文献   

14.
15.
Termites are an important group of terrestrial insects that harbor an abundant gut microbiota, many of which contribute to digestion, termite nutrition and gas (CH(4), CO(2) and H(2)) emission. With 2200 described species, termites also provide a good model to study relationships between host diet and gut microbial community structure and function. We examined the relationship between diet and gut prokaryotic community profiles in 24 taxonomically and nutritionally diverse species of termites by using nucleic acid probes targeting 16S-like ribosomal RNAs. The relative abundance of domain-specific 16S-like rRNAs recovered from gut extracts varied considerably (ranges: Archaea (0-3%); Bacteria (15-118%)). Although Bacteria were always detectable and the most abundant, differences in domain-level profiles were correlated with termite diet, as evidenced by higher relative abundances of Archaea in guts of soil-feeding termites, compared to those of wood-feeding species in the same family. The oligonucleotide probes also readily distinguished gut communities of wood-feeding taxa in the family Termitidae (higher termites) from those of other wood-feeding termite families (lower termites). The relative abundances of 16S-like archaeal rRNA in guts were positively correlated with rates of methane emission by live termites, and were consistent with previous work linking high relative rates of methanogenesis with the soil (humus)-feeding habit. Probes for methanogenic Archaea detected members of only two families (Methanobacteriaceae and Methanosarcinaceae) in termite guts, and these typically accounted for 60% of the all archaeal probe signal. In four species of termites, Methanosarcinaceae were dominant, a novel observation for animal gut microbial communities, but no clear relationship was apparent between methanogen family profiles and termite diet or taxonomy.  相似文献   

16.
17.
The gut microbiota of termites plays critical roles in the symbiotic digestion of lignocellulose. While phylogenetically ‘lower termites’ are characterized by a unique association with cellulolytic flagellates, higher termites (family Termitidae) harbour exclusively prokaryotic communities in their dilated hindguts. Unlike the more primitive termite families, which primarily feed on wood, they have adapted to a variety of lignocellulosic food sources in different stages of humification, ranging from sound wood to soil organic matter. In this study, we comparatively analysed representatives of different taxonomic lineages and feeding groups of higher termites to identify the major drivers of bacterial community structure in the termite gut, using amplicon libraries of 16S rRNA genes from 18 species of higher termites. In all analyses, the wood‐feeding species were clearly separated from humus and soil feeders, irrespective of their taxonomic affiliation, offering compelling evidence that diet is the primary determinant of bacterial community structure. Within each diet group, however, gut communities of termites from the same subfamily were more similar than those of distantly related species. A highly resolved classification using a curated reference database revealed only few genus‐level taxa whose distribution patterns indicated specificity for certain host lineages, limiting any possible cospeciation between the gut microbiota and host to short evolutionary timescales. Rather, the observed patterns in the host‐specific distribution of the bacterial lineages in termite guts are best explained by diet‐related differences in the availability of microhabitats and functional niches.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号