毛木耳降解木质纤维素的研究

测定了毛木耳“沪毛一号”菌株瓶栽0—60天期间,其木屑基质中木素纤维素的降解和木质纤维分解酶活性的变化。结果表明,该菌能够同时降解木素、半纤维素和纤维素,尤以分解木素的能力为强(以各自相对百分含量减少计算),故毛木耳为白腐真菌。该菌的多酚氧化酶、羧甲基纤维素酶、滤纸纤维素酶和木聚糖酶的活性高峰均出现于菌丝体发育阶段,在子实体原基发生时(22天),羧甲基纤维素酶、滤纸纤维素酶、木聚糖酶的活性明显下降,在子实体发生后,该三种酶活性又复上升,直到头批耳成熟酶活仍处于较高水平。     

平板混合培养木质纤维素降解菌研究进展

微生物的混合培养已广泛应用于木质纤维素类物质的转化与降解领域.不同木质纤维素降解菌在混合培养时的相互关系在很大程度上影响混合培养的效果.目前对这种相互关系的研究主要依托平板混合培养展开,所用到的平板主要有基础培养基平板和改进培养基平板两种.其中基础培养基平板法主要根据菌落形态、菌丝体颜色、胞外挥发性有机化合物成分和典型胞外酶活性等进行研究,而改进培养基平板则是将基础培养基平板中的碳源更换为天然木质纤维素类物质进行对比研究.本文综述了采用平板混合培养不同木质纤维素降解菌菌株的研究现状和进展,并对该领域研究应重点关注的问题进行了展望.     

白蚁消化系统转化和降解木质纤维素酶研究进展

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。     

粗毛栓菌降解麦草木质纤维素的试验研究

正交试验结果表明 ,培养基质中葡萄糖的存在 ,抑制粗毛栓菌对麦草木质纤维素的降解作用 ;适量添加酒石酸 ,可提高该菌对木素的降解程度。粗毛栓菌有较强的降解麦草木质纤维素的能力 ,培养 6 0d后 ,原麦草中6 6 .2 1%纤维素、71.96 %半纤维素和 70 .14%木质素将分别消失     

玉蕈降解木质纤维素的生理生化基础

本文研究了玉蕈在纤维废弃物上生长期间,培养基中主要成分的降解规律及有关的酶学分析。实验结果表明:1.玉蕈分解纤维素和半纤维素的能力较强,分解木素的能力很弱。因此,玉蕈是褐腐型木腐菌。2.纤维素是玉蕈子实体生长阶段的主要碳源。3.玉蕈生长期间可向培养基中释放羧甲基纤维素酶、滤纸纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶和蛋白酶。酶活性在子实体生长阶段显著增加。进一步证明了子实体阶段酶活性增加与培养温度和子实体形成有密切关系。     

白腐菌液体和固体培养产生木质纤维素降解酶的比较研究

侧耳sp2(Pleurotus sp．2)和粗毛栓菌(Trametes gallica)是产木质纤维素降解酶能力强,且产酶较快的菌株。对其在液体培养基、固体培养基中产生木质纤维素降解酶能力和行为进行了比较分析和研究。结果表明,Pleurotus sp．2在低氮高碳高无机盐培养基中的锰过氧化物酶(Manganese peroxidases, MnPs)、木质素过氧化物酶(Lignin peroxidases．LiPs)、漆酶(laccases,Lacs)和半纤维素酶(Hemicellulases, Hcels)的活性最高。当该菌株培养在含有低氮无碳高无机盐液体培养基的麦草粉中时,MnPs和Lacs的活性峰值均出现在10d,而Hcels的活性在40d时达到峰值。Trametes gallica在高氮低碳高无机盐培养基中的Lacs和LiPs的活性最高,在低氮高碳高无机盐培养基中的MnPs和Hcels的活性最高。当该菌株培养在含有高氮无碳高无机盐和低氮无碳高无机盐液体培养基的麦草粉中时,MnPs存10d、Lacs和Hcels在40d、LiPs存50d,分别达到峰值。Pleurotus sp．2和Trametes gallica在液体培养基中具有很强的木质纤维素降解酶产生能力且产酶速度较快,在固体培养基中具有很强的降解麦秸生物质能力,但这两株菌在液体和固体培养基中,产木质纤维素降解酶的能力和行为都有较大的差异,相关性小。     

侧耳菌与粗毛栓菌在麦草培养基中产生木质纤维素降解酶的研究

草本植物,包括农作物秸杆的木质素主要是由松柏醇、芥子醇和对香豆醇的脱氢聚合物和对香豆酸组成[1,2],是结构复杂、稳定、多样的生物大分子物质.虽难于被一般微生物降解,但自然界中仍存在一些可降解木质素的微生物种类,白腐真菌是最重要的一类,它们通过分泌漆酶(Laccases,Lac)、木质素过氧化物酶(Lignin peroxidases,LiP)、锰过氧化物酶(Manganese-dependent peroxidases,MnP)、纤维素酶(Cellulas-es,Cel)和半纤维素酶(Hemicellulases,Hcel)等降解植物生物质.由于白腐菌在造纸工业中的生物制浆和纸浆生物漂白、环境保护等方面[4]有着很好的应用前景,因此倍受关注. 本研究选用在液体培养基中产酶能力强且产酶较快的白腐真菌侧耳sp2和粗毛栓菌[5]进行固体培养,研究它们产生木质纤维素降解酶类和降解植物生物质的能力.研究结果报道如下.     

青霉生产木质纤维素降解酶系的研究进展

木质纤维素降解酶系的高效生产是实现植物生物质大规模生物炼制的重要支撑。就地生产木质纤维素降解酶,有助于降低其使用成本,提高技术经济效益。青霉是自然界常见的木质纤维素降解真菌,可以合成分泌种类多样、组分齐全的木质纤维素降解酶系,已被应用于纤维素酶制剂的工业生产。文中从就地生产降解酶,为木质纤维素生物炼制构建“糖平台”的角度,综述了青霉木质纤维素降解酶系的性质、菌株遗传改造及发酵工艺的研究进展。     

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。     

不同木质纤维素基质上白腐菌降解特性的研究

通过测定木质素、纤维素、半纤维素和漆酶分泌的变化,研究白腐菌在稻草、木屑、粗纤维素、滤纸、黑液木素基质上的降解特性。结果表明,除黑液木素上白腐菌不能生长外,在前25d,各基质中纤维素、半纤维素和木质素含量呈持续下降趋势,之后,降解速率减少,其中木质素的降解速率大于纤维素和半纤维素的降解速率。漆酶分泌在生长初期呈快速上升趋势,第10d酶活达到最大,第10～20d快速下降,其后基本不变,基质中酶活大小顺序为稻草基质、木屑基质、粗纤维和滤纸基质,显示了木质素存在对漆酶分泌的诱导作用。     

鸡枞菌转录组分析揭示其对木质纤维素的降解功能

【目的】探究鸡枞菌是否能降解木质纤维素成分,并理解其与共生白蚁之间的共生关系。【方法】本研究是应用新一代高通量测序技术454 GS FLX Titanium对鸡枞菌的转录组进行测序,挖掘鸡枞菌中能参与降解纤维素和木质素等成分的多样性酶系。【结果】八分之一的RUN测序总共得到了82386条表达序列标签,去除引物和载体等序列后,剩余的54410条序列被拼接成3301条contigs以及3193条singletons。根据序列相似性,将这些unigenes与三大蛋白数据库(Nr数据库、SwissProt数据库、CDD数据库)中的蛋白序列进行BLAST比较,发现有2681条基因与其他生物的已知基因有不同程度的相似性。在鸡枞菌的这些转录产物中,有33条编码可能参与降解纤维素或半纤维素的酶基因,其中包括5种纤维素酶以及28种水解半纤维素、淀粉或几丁质等物质的酶类。更重要的是,还发现了4种漆酶以及一种芳基乙醇氧化酶基因,这些都是能有效降解木质素的酶类。这些结果揭示了鸡枞菌中存在漆酶并可能有效降解植物残渣中的酚化合物。【结论】这些基因的发现说明了鸡枞菌能降解木质素,并能与共生白蚁分泌的纤维素酶协同作用有效降解纤维素。     

木质纤维素的微生物降解

木质纤维素广泛存在于自然界中,因结构复杂,其高效降解需要多种微生物的协同互作,由于参与木质纤维素降解的微生物种类繁多,其协同降解机理尚不完全明确。随着微生物分子生物学和组学技术的快速发展,将为微生物协同降解木质纤维素机制的研究提供新的方法和思路。笔者前期研究发现,细菌复合菌系在50℃下表现出强大的木质纤维素降解能力,菌系由可分离培养和暂时不可分离培养细菌组成,但是可分离培养细菌没有降解能力。通过宏基因组和宏转录组研究表明,与木质纤维素降解相关的某些基因表达量发生显著变化,通过组学方法有可能更加深入解释微生物协同降解木质纤维素的微生物学和酶学机理。文中从酶、纯培养菌株和复合菌群三个方面综述了木质纤维素微生物降解研究进展,着重介绍了组学技术在解析复合菌群作用机理方面的现状和应用前景,以期为探索微生物群落协同降解木质纤维素的机理提供借鉴。     

瘤胃中木质纤维素降解菌及降解酶基因的研究进展

摘要：反刍动物瘤胃是公认的木质纤维素高效降解的天然反应器,对瘤胃微生物的研究成为开发生物能源的热点领域之一。其研究手段已经从传统的依赖分离培养从瘤胃中获得木质纤维素降解菌,并对降解菌中的木质纤维素降解酶逐一分析,发展到通过基因组/元基因组技术,直接从瘤胃中发现获得大量新的木质纤维素降解酶基因/基因簇,进而探讨其降解的分子机理。已有的研究结果表明,瘤胃微生物降解木质纤维素的过程非常复杂,其中涉及到大量不同种类的微生物、酶及基因/基因簇,随着新分析技术的建立和完善,对这些微生物、酶和基因的研究已取得了诸多进展。本论文综述报道了近期有关该方向的研究进展。     

白腐菌混合发酵产酶及对秸秆木质纤维素的降解研究

采用平板显色法从五株白腐菌中筛选出一组相容性较好且产漆酶的组合,进行了混合发酵产酶及秸秆降解实验,结果发现混合发酵相对于纯种培养具有较明显优势,不仅体系中漆酶的活性大为增强,而且拥有更全的胞外酶组成;同比情况下,混合发酵对农作物秸秆木质纤维素的降解程度也最大.     

瘤胃木质纤维素降解菌及降解酶基因的研究进展

反刍动物瘤胃是公认的木质纤维素高效降解的天然反应器,对瘤胃微生物的研究已成为开发生物能源的热点领域之一。目前的研究手段已经从传统的依赖分离培养从瘤胃中获得木质纤维素降解菌,并对降解菌中的木质纤维素降解酶逐一分析,发展到通过基因组/元基因组学技术,直接从瘤胃中发现并获得大量新的木质纤维素降解酶基因/基因簇,进而探讨其降解的分子机理。已有的研究结果表明,瘤胃微生物降解木质纤维素的过程非常复杂,涉及大量不同种类的微生物及基因/基因簇,随着新分析技术的建立和完善,对这些微生物和基因的研究已取得了诸多进展。本论文综述了近期有关该方向的研究进展。     

纤维素降解菌的研究与应用进展

本文介绍了纤维素降解菌的研究进展和纤维素基因工程菌的开发,以及纤维素降解菌在农业和工业的应用进展,为探索和应用纤维素降解菌提供了新方向和思路.     

筛选微生物降解木质纤维素的研究进展

木质纤维素资源是自然界中含量丰富的可再生资源,利用微生物降解木质纤维素是一种重要的策略。在综合国内外对木质纤维素降解微生物的筛选方法和研究策略的基础上,从单一菌株、复合微生物菌系和组学技术三个方面对筛选微生物降解木质纤维素进行了总结和分析,阐述了各个策略的优势特点和应用价值,即单一菌株易于培养但降解能力较低,复合菌系降解能力强但传代稳定性较差,组学技术能够更好的解释微生物降解木质纤维素的机理,为筛选木质纤维素降解微生物提供一定的指导。同时提出使用合成生物学的策略进行相应微生物的筛选,旨在为筛选高效降解木质纤维素的微生物提供一定的参考。     

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。     

复合菌系降解纤维素过程中微生物群落结构的变化

为明确高效纤维素降解复合菌系降解过程中微生物群落结构的变化规律及关键的降解功能菌,利用该复合菌系对滤纸和稻秆进行生物处理,通过底物降解、微生物生长量、发酵液pH的变化情况,选择不同降解时期复合菌系提取的总DNA进行细菌16S rRNA基因扩增子高通量测序。通过分解特性试验确定在接种后培养第12、72、168 h分别作为降解初期、高峰期、末期。该复合菌系分别主要由1个门、2个纲、2个目、7个科、11个属组成。随着降解的进行,短芽胞杆菌属Brevibacillus、喜热菌属Caloramator的相对丰度逐渐降低;梭菌属Clostridium、芽胞杆菌属Bacillus、地芽胞杆菌属Geobacillus、柯恩氏菌属Cohnella的相对丰度逐渐升高;解脲芽胞杆菌属Ureibacillus、泰氏菌属Tissierella、刺尾鱼菌属Epulopiscium在降解高峰期时相对丰度最高;各时期类芽胞杆菌属Paenibacillus、瘤胃球菌属Ruminococcus的相对丰度无明显变化。上述11个主要菌属均属于厚壁菌门,具有嗜热、耐热、适应广泛pH、降解纤维素或半纤维素的特性。好氧型细菌是降解初期的主要优势功能菌,到中后期厌氧型细菌逐渐增多,并逐步取代好氧型细菌成为降解纤维素的主要细菌。     

纤维素降解菌的分离筛选及对中药废弃物的固相发酵研究

中药在提取炮制后残留大量生物质被简单堆弃,而其中的木质纤维素等生物质能被微生物有效利用降解,筛选到16株对木质纤维素有降解效果的菌株,对其中8株降解效果明显功能菌株进行了深入研究,经16(18)S rDNA鉴定发现5株细菌主要为Bacillus属、Streptomyces属和Enterobacter属,3株真菌为Ascomycete属、Aspergillus属和Trichosporon属;利用8株菌固相发酵中药废弃物,通过监测堆体温度、pH等参数,发现细菌类在发酵初期能迅速提高堆体温度,而真菌类发酵腐熟过程较缓慢,提示利用细菌-真菌联合组成降解菌系是提高中药废弃物固相发酵的重要手段。