褐腐真菌木质纤维素降解机制的研究进展

褐腐菌降解木才机理的研究日前受到关注,发现褐腐菌不具有对结晶纤维素降解十分重要的外切葡聚糖酶,而以一种独特的方式解降纤维素。近年来,关于其以自由基氧化降解机制进行作用的报道很多,并且各国研究工作从褐腐菌中分离得到了不同性质的物质,提出了羟基自由基HO．循环形成的各种假说,但褐腐菌降木材的确切机制仍未搞清楚,这些分离得到的具有一些特殊性质的胞外物质在降解中的作用还有待于证明,在此。对近年来褐腐菌纤维素降解机制的研究进展作一简单介绍。     

褐腐真菌产生的羟基自由基HO˙对纤维素作用的研究

由褐腐真菌的典型菌株——密粘褶菌Gloeophyllum trabeum的胞外培养液中分离纯化得到一能还原Fe3 ,产生羟基自由基HO˙的多肽组分(称作Gt因子)。 采用HO˙特异性的抑制剂硫脲,对Gt因子产生的HO˙在纤维素降解中的作用进行了对照研究,结果表明Gt因子及其产生的HO˙在纤维素降解中起着重要的作用,为褐腐菌HO˙氧化降解纤维素机制假说的确立提供了一些依据。     

褐腐真菌产生的羟基自由基HO˙对纤维素作用的研究*

由褐腐真菌的典型菌株——密粘褶菌Gloeophyllum trabeum的胞外培养液中分离纯化得到一能还原Fe3+,产生羟基自由基HO˙的多肽组分(称作Gt因子)。 采用HO˙特异性的抑制剂硫脲,对Gt因子产生的HO˙在纤维素降解中的作用进行了对照研究,结果表明Gt因子及其产生的HO˙在纤维素降解中起着重要的作用,为褐腐菌HO˙氧化降解纤维素机制假说的确立提供了一些依据。     

褐腐真菌纤维素降解初期产生羟基自由基的普遍性研究*

本文通过对11株褐腐菌的研究,发现其普遍具有产生HO的特性;而且于褐腐菌的胞外培养液中均得到了部分分离纯化的、非酶的III组分,III组分普遍具有还原Fe3+为Fe2+的能力。III组分对纤维素底物的作用实验表明,HO的氧化机制在褐腐菌对纤维素降解的初期普遍存在,HO氧化断裂纤维素链内或链间的氢键,继而断裂糖苷键,使纤维素暴露出更多的还原性和非还原性末端,为纤维素酶的进一步降解提供有利条件。     

密粘褶菌Gloeophyllum trabeum胞外低分子量多肽的分离纯化及其对纤维素生物降解作用

通过HPLC高效液相层析由褐腐真菌中能强烈降解木质纤维素的代表菌株密粘褶菌Gloeo phyllumtrabeum的胞外培养液 ,分离纯化得到一低分子量的活性多肽组分 (Gt因子 ) .Gt因子具有较好热稳定性 ,在pH 2 5～ 6 5范围内保持稳定 .Gt因子分子量在 4 0 0 0左右 ,等电点pI 6 6 .Gt因子具有络合Fe3 + 的能力 ,且能够将Fe3 + 还原为Fe2 + .在O2 存在时 ,能以纤维素物质为电子供体形成羟基自由基HO·.利用循环伏安法 ,观察到Gt因子与纤维素底物之间的氧化还原过程 .研究表明 ,Gt因子极有可能在褐腐菌的纤维素降解初期起着重要的作用 .     

褐腐真菌产生的低分子化合物对纤维素的解聚作用研究

糙皮侧耳（Pleurotusostreatus）、密粘褶菌（Gloeophyllumtrabeum）、洁丽香菇（Lentinuslepideus）等8株褐腐菌在滤纸上进行固体培养时,在培养初期,纤维素的聚合度均呈现大幅度下降,但不表现失重。培养过程中也未能检测出滤纸酶活力,只有少量内切葡聚糖酶活力。而且这8株菌都具有络合Fd3+和产生羟基自由基·OH的能力。由降解和解聚能力最强的密粘语菌的胞外酶液在SephadexLH-20上分离得到一可络合Fe3+的低分子多肽组分,它与H2O2具有协同降解纤维素的作用,其机制与Fenton's试剂作用相似。Fe2+与H2O2反应生成的·OH可使纤维素氧化断裂,使之成为短小纤维,从而大幅度降低聚合度。     

密粘褶菌胞外低分子量多肽在纤维素降解中作用的研究

从褐腐真菌中能强烈降解纤维素的代表菌株密粘褶菌(Gloeophyllum trabeum)的胞外酶液中首次分离纯化得到一低分子量的活性多肽组分(称作Gt因子),此组分能在有O.2和Fe³⁺存在时产生羟基自由基HO·;对纤维素降解的研究表明,Gt因子不同于纤维素酶对纤维素的β1.4糖苷键的水解作用,而以HO·氧化的途径作用于纤维素,导致纤维素中氢键的断裂,降低纤维素的结晶度,使其暴露出更多的末端,从而有利于纤维素的进一步降解。     

白腐菌的研究现状及其在堆肥中的应用展望*

白腐真菌是一种能够引起木材白色腐朽的担子菌 ,因其特殊的代谢类型及其独有的细胞外降解特质 ,能降解各种难生物降解的有机污染物而成为近年来国内外研究的热点。本文从白腐菌的分类与来源、降解机制及其在工业、环境污染治理方面的应用研究进展等对近年来白腐菌的研究现状予以综述 ,并对其在城市垃圾堆肥化中的应用前景做了展望。     

白腐菌的研究现状及其在堆肥中的应用展望

白腐真菌是一种能够引起木材白色腐朽的担子菌,因其特殊的代谢类型及其独有的细胞外降解特质,能降解各种难生物降解的有机污染物而成为近年来国内外研究的热点。本从白腐菌的分类与来源、降解机制及其在工业、环境污染治理方面的应用研究进展等对近年来白腐菌的研究现状予以综述,并对其在城市垃圾堆肥化中的应用前景做了展望。     

中国东北地区多孔菌的区系组成及分布特征

多孔菌是木材腐朽真菌的一个重要类群,通过将木材中的纤维素、半纤维素和木质素分解成为可被自身和其他生物利用的营养物质,从而促进森林生态系统的物质循环。经过野外采集及室内分析,中国东北地区共发现多孔菌304种,隶属于7目14科93属,其中优势科是多孔菌科,优势属是木层孔菌属、泊氏孔菌属和薄孔菌属。经过区系地理分析,东北地区的多孔菌以北温带和世界广布成分为主,具有明显的北温带特征。东北地区的多孔菌濒危种有23种,其中有11种生于单一属的寄主树木上,说明生境的选择限制了多孔菌的生长;多孔菌物种中营腐生生活的种类占大多数,有褐腐和白腐之分。总体来说,白腐菌占大多数,但东北地区褐腐菌所占比例为23.8%,高于世界水平,并且其中有80%的种类生长在针叶树上,说明褐腐菌对于东北地区针叶林生态系统的物质循环有重要作用。     

基于全基因组数据解析伞菌目木质纤维素降解酶系的差异

伞菌目Agaricales隶属于担子菌门Basidiomycota、伞菌亚门Agaricomycotina,是担子菌门中最大的一个类群,能够以腐生、寄生以及共生的模式在自然环境中生存,生存范围广,对于维持生态环境的平衡具有重要的作用。本研究基于51株伞菌目真菌基因组大数据挖掘降解木质纤维素相关的碳水化合物活性酶(carbohydrate-active enzymes,CAZymes)和氧化还原酶(oxidoreductases),同时比较白腐菌、褐腐菌、腐生菌、菌根菌、植物致病菌、兼性寄生菌、动物共生菌和不明生态型真菌降解机制的差异。结果显示白腐菌和褐腐菌等木腐菌、菌根菌、兼性寄生菌、其他腐生菌、植物致病菌以及共生菌的CAZymes家族平均数目为134个、93个、101个、127个、61个和32个,而CAZymes同源的基因平均数目为398个、240个、463个、407个、418个、131个和38个,木腐菌的CAZymes家族最为丰富,但是兼性寄生菌基因数目最多;同时具有木质纤维素降解酶活性的26个家族中,基因数目分别为86个、32个、101个、86个、104个、36个和10个。在木腐菌(白腐菌和褐腐菌)、菌根菌、兼性寄生菌、腐生菌、不明生态型、植物致病菌和动物共生菌中氧化还原酶相关的基因数目为44个、35个、48个、53个、59个、6个和29个,其中不明生态型真菌的基因数目最多达到了59个,植物致病菌的数量最少。CAZymes和氧化还原酶在不同的真菌中数量和种类差别很大,与其生态类型的关系不明显,此研究丰富了木质纤维素降解机制的多样性,但是需要进一步的实验设计对其生物活性进行验证以及进行蛋白家族进化分析。     

大兴安岭林区多孔菌的区系组成与种群结构

本文在过去10 a野外调查和室内鉴定及分析研究的基础上,对大兴安岭林区多孔菌的区系组成和种群结构进行了分析,发现大兴安岭林区的多孔菌具有较高的多样性,共有5目11科56属129种,占中国多孔菌区系的21.36%,优势科是多孔菌科。种的区系地理成分分为7类,以北温带成分和世界广布成分为主,具有明显的北温带成分的区系特征。大兴安岭的多孔菌常见种较多,种群结构中共生菌3种,寄生菌27种,腐生菌占大多数,有99种。在能够引起木材腐朽的126种真菌中,白腐菌93种,占多数,褐腐菌33种,占少数,但该地区褐腐菌所占比例明显高于全国范围内褐腐菌在多孔菌中的比例。通过对大兴安岭主要树种上的种群结构进行比较,表明阔叶树上的木材腐朽菌绝大部分是白色腐朽菌,而针叶树上的白腐菌与褐腐菌数量相差不大,褐腐菌对于针叶林特别是落叶松的更新具有非常重要的作用。     

木材白腐菌分解木质素的酶系统-锰过氧化物酶、漆酶和木质素过氧化物酶催化分解木质素的机制

<正>近年来许多研究者进行了木材白腐菌分解木质素的酶系统对木质素的催化分解机制的研究。木材白腐菌在分解木质素的过程中会产生分解木质素的酶系统,氧化与分解木质素,这些酶系统主要包括细胞外过氧化物酶(锰过氧化物酶-MnP、木质素过氧化物酶-LiP)和细胞外酚氧化酶-漆酶(laccase)。在降解     

粗糙脉孢菌木质纤维素降解利用研究进展简

粗糙脉孢菌作为木质纤维素降解真菌,不仅具有完整的木质纤维素降解酶系,而且还拥有全基因组基因敲除突变体库,是研究丝状真菌纤维素酶表达分泌和木质纤维素降解机制的优秀体系。近年来,国内外利用粗糙脉孢菌系统,在木质纤维素降解机制方面取得了显著进展,包括纤维素酶信号传导、调控以及生物质降解后糖的转运利用等。笔者就相关方面的进展进行综述,并对利用粗糙脉孢菌研究木质纤维素降解利用进行展望,总结和分析木质纤维素降解机制研究的国际前沿动态,有助于加深本领域研究人员对真菌体系纤维素降解机制的理解。     

粗糙脉孢菌木质纤维素降解利用研究进展

粗糙脉孢菌作为木质纤维素降解真菌,不仅具有完整的木质纤维素降解酶系,而且还拥有全基因组基因敲除突变体库,是研究丝状真菌纤维素酶表达分泌和木质纤维素降解机制的优秀体系。近年来,国内外利用粗糙脉孢菌系统,在木质纤维素降解机制方面取得了显著进展,包括纤维素酶信号传导、调控以及生物质降解后糖的转运利用等。笔者就相关方面的进展进行综述,并对利用粗糙脉孢菌研究木质纤维素降解利用进行展望,总结和分析木质纤维素降解机制研究的国际前沿动态,有助于加深本领域研究人员对真菌体系纤维素降解机制的理解。     

我国西北和东南地区多孔菌种群差异

多孔菌是木材腐朽真菌中对木材降解发挥作用最大、种类最多的一个类群,对森林中营养物质的循环具有极为重要的作用.本文对北起天山、祁连山、宝天曼,南至武夷山的4个不同地点的多孔菌物种组成和区系进行了比较分析.调查发现,天山地区具有多孔菌种类72种,祁连山为99种,宝天曼为124种,武夷山为156种.这4个地区的共有物种为14种.上述地区多孔菌的属地理成分均以世界广布和北温带分布为主,具有明显的北温带成分区系特征.比较木材降解方式发现,白腐菌种类在各地区所占物种比例由北到南呈上升趋势,褐腐菌的比例总体呈下降趋势.生长在被子植物上的多孔菌种类在宝天曼地区所占比例最多.天山和祁连山地区的稀有种和濒危种主要生长在针叶树上,宝天曼和武夷山则主要生长在阔叶树上.从4个地区多孔菌的多样性、基质选择和降解方式差异来看,森林植被类型在其中起到很大的作用.     

培菌白蚁菌圃微生物降解木质纤维素的研究进展

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。     

血红密孔菌高产漆酶菌株的筛选及其对烟梗的生物降解

白腐菌是目前已知的唯一能将木质素彻底降解的微生物,而漆酶在木质素分解过程中起着重要的作用,被广泛应用于农作物秸秆或甘蔗渣等多种类型生物质的生物预处理和生物降解。本研究利用白腐菌产漆酶发酵培养基对30株血红密孔菌Pycnoporus sanguineus菌株进行筛选,得到了多株漆酶高产菌株,并研究了血红密孔菌发酵粗酶液和菌丝对烟梗的生物降解条件。研究结果表明:血红密孔菌及其产生的漆酶表现出了对烟梗木质素较强的生物降解能力。在漆酶浓度为40U/mL、温度30℃、pH4.5的条件下处理24h,烟梗中木质素的降解率可达到50.4%,纤维素和半纤维素的降解率分别为17.5%和17.3%;漆酶浓度为5U/mL、温度30℃、pH4.5的条件下处理48h,木质素降解率可达到65.1%。血红密孔菌菌丝也表现出对烟梗较好的生物降解效果,接种培养7d后烟梗中木质素降解率可达30%以上,21d后木质素的降解率可达79.1%,而纤维素和半纤维素的降解率仅为20%和12%左右。本研究不但为生物质材料的生物预处理和生物降解提供了优质的白腐菌及漆酶资源,还为通过烟梗的生物预处理提高烟草梗丝和卷烟品质提供了重要参数,具有一定的应用前景。     

褐腐真菌产生的低分子化合物对纤维素的解聚作用研究

糙皮侧耳（Ｐｌｅｕｒｏｔｕｓｏｓｔｒｅａｔｕｓ）密粘褶菌（Ｇｌｏｅｏｐｈｙｌｌｕｍｔｒａｂｅｕｍ）洁丽香菇（Ｌｅｎｔｉｎｕｓｌｅｐｉｄｅｕｓ）等８株褐腐菌在滤纸上进行固体培养时,在培养初期,纤维素的聚合度均呈现大幅度下降,但不表现失重。培养过程中也未能检测出滤纸酶活力,只有少量内切葡聚糖酶活力。而且这８株菌都具有络合Ｆ３＾３＋和产生羟基自由基,ＯＨ的能力,由降解和解聚能力最强的密粘褶菌的胞外酶液在     

蟋蟀后肠纤维素降解细菌的分离与鉴定

近年来,具有农业、能源和环保价值的昆虫微生物种类和基因得到了开发,昆虫肠道微生物展示了其巨大的应用潜力,本研究旨在从蟋蟀后肠分离和鉴定纤维素降解细菌。首先采用羧甲基纤维素钠液体培养基对蟋蟀后肠中的微生物进行富集培养,然后使用羧甲基纤维素钠固体培养基分离和筛选单菌落,再通过16S rRNA测序对纤维素降解细菌进行分子鉴定,最后通过刚果红染色来进一步分析细菌降解纤维素的能力。从蟋蟀后肠中共分离出20株纤维素降解细菌,16S rRNA基因测序结果显示来自肠杆菌属(Enterobacter)9株,不动杆菌属(Acinetobacter)7株,克雷伯氏菌属(Klebsiella)2株,鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)1株和葡萄球菌属(Staphylococcus)1株。刚果红染色试验结果显示,克雷伯氏菌属两株PDSCDXS_2B和8B,鞘氨醇杆菌属PDSCDXS_7C和不动杆菌属PDSCDXS_12C具有较高的纤维素降解能力。这是首次从蟋蟀后肠分离和筛选出来具有纤维素降解能力的细菌,为昆虫源纤维素降解细菌的研究提供了微生物资源。