白蚁-共生微生物系统降解木质纤维素研究进展

开发利用木质纤维素材料能显著增加地球上可再生资源的储备量.白蚁分布广泛,常见于热带和亚热带地区,它们借助细菌、古细菌、真菌等肠道微生物和原生动物协同降解食物中的木质纤维素,在生态系统的碳、氮循环中发挥着十分重要的作用.本文概括了近年来白蚁肠道微生物研究的进展,特别是近年来已被证明的肠道微生物在木质纤维素降解方面的作用,...     

培菌白蚁菌圃和粪便微生物多样性分析

[背景]培菌白蚁是属于白蚁科的一类与鸡枞菌属真菌共生的高等白蚁,其与体内肠道微生物和体外菌圃微生物形成三维共生体系.[目的]分析培菌白蚁菌圃和粪便的微生物多样性,并与肠道微生物进行比较.[方法]通过Illumina MiSeq高通量测序方法对培菌白蚁菌圃和粪便样品进行细菌16S rRNA基因和真菌ITS测序分析.[结果...     

高效降解木质纤维素的白蚁肠道微生物组

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。     

白蚁菌圃真菌多样性研究进展

白蚁菌圃存在于白蚁巢中,具有硬而脆的多孔结构,是特殊的真菌生存环境。当有白蚁在白蚁巢内活动时,蚁巢伞Termitomyces是菌圃上的优势菌;当白蚁巢被废弃,炭角菌Xylaria成为菌圃上的优势真菌。菌圃中还存在其他微生物如无性型真菌（anamorphic fungi）和酵母等。菌圃中的真菌很多具有潜在药用价值或其他经济价值。从蚁巢伞、炭角菌等主要真菌类群出发,结合分子生态学研究菌圃真菌多样性的方法,综述了白蚁菌圃真菌多样性的研究进展,揭示了目前的研究热点及存在的问题,并针对这些问题提出可能的发展方向。     

白蚁菌圃中木质素降解菌的筛选及降解效果

为了选出能够有效降解木质素的菌株,以废弃的白蚁巢为来源进行筛选,并以无氮培养基、碱木质素培养基、苯胺蓝培养基和愈创木酚培养基进行复筛.对筛选出的菌株进行16SrRNA鉴定以及形态学分析.通过扫描电镜、傅里叶红外光谱对降解前后的碱木质素进行降解特性的解析.结果筛选出一株具有木质素降解能力的细菌经鉴定并命名为R.ornit...     

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。     

黑翅土白蚁菌圃共生菌对小麦秸秆的生物降解

【目的】探究黑翅土白蚁(Odontotermes formosanus)菌圃共生菌在木质纤维素降解上的应用潜力,增加秸秆降解菌种资源并为秸秆资源产业化利用提供理论依据。【方法】以刚果红染色法、羧甲基纤维素钠平板分离筛选具有木质纤维素降解活性的黑翅土白蚁菌圃共生菌并测定共生菌产酶情况。在常温液态发酵条件下,评估不同菌种以及复合菌群对小麦(Triticum aestivum L.)秸秆的降解效果,利用傅里叶红外光谱、X射线晶体衍射和冷场扫描电镜分析降解前后小麦秸秆的理化性质。【结果】从黑翅土白蚁菌圃中分离得到具有木质纤维素降解活性的5种真菌和3种细菌,经鉴定为青霉属(Penicillium) 2种,紫霉属(Purpureocillium) 1种,曲霉属(Aspergillus) 1种,弯孢聚壳霉属(Eutypella) 1种,芽孢杆菌属(Bacillus) 1种,埃希氏菌属(Escherichia) 1种,寡养单胞菌属(Stenotrophomonas) 1种。经酶活测定和单菌降解试验筛选出4种高效降解菌株[桔青霉(Penicillium citrinum)、红绶曲霉(Aspergillus nomiae)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、大肠杆菌(Escherichia coli)]组成复合菌群。经常温液态发酵,4种菌组成的复合菌群的综合降解能力最强,在12 d内干物质降解率达到24.35%,纤维素降解率达到47.24%,半纤维素降解率达到35.75%,木质素降解率达到32.72%。降解后小麦秸秆内部化学键和分子间作用力受到破坏,木质纤维素复合结构受到破坏,纤维素结晶度从37.40%降低至32.97%,秸秆表面严重崩解,结构蓬松。【结论】从黑翅土白蚁菌圃中分离得到的桔青霉、红绶曲霉、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌所组成的复合菌群对小麦秸秆有着优良的降解效果,具备秸秆生物降解产业化的潜在开发价值。     

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.     

白蚁及共生微生物木质纤维素水解酶的种类

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。     

真菌降解木质纤维素的功能基因组学研究进展

木质纤维素利用的核心问题之一是生物质的降解,即如何将生物质由高聚大分子降解为可发酵的小分子糖,又称为糖化。自然界中向胞外大量分泌降解生物质酶类的微生物主要是真菌,研究真菌木质纤维素降解途径的分子机理对生物质的综合利用意义重大,是木质纤维素能否实现全面生物炼制的关键之一。以下将针对真菌降解木质纤维素的研究进展,特别是对利用功能基因组学所取得的进展进行评述。     

白蚁巢菌圃真菌多样性研究

培菌性白蚁能在存在于蚁巢或分散在其周围土壤中的菌圃上培养真菌。菌圃在无白蚁存在下培养会生长出炭角菌的子实体。对分别采集自我国西南四川、云南两省的4个土白蚁属菌圃采用原位培养法分离并纯化得到40株炭角菌,划分为13个形态型,ITS1-5.8S-ITS2序列分析确定为两种炭角菌。采用建立ITS基因文库的方法分析了白蚁菌圃真菌群落多样性,结果表明有白蚁存在的菌圃,蚁巢伞为单一优势菌;废弃的蚁巢中的菌圃,木霉、炭角菌等其他真菌成为优势菌。     

木质纤维素酶基因资源挖掘及真菌酶系改造简

简述了木质纤维素酶基因资源挖掘的策略和方法及其在丝状真菌酶系改造中的应用。从候选基因的获取（木质纤维素酶基因资源的挖掘和高效利用）、外源基因的表达、酶系的复配和重构等方面综述了丝状真菌酶系改造的最新进展,并提出了丝状真菌酶系改造中亟须解决的关键问题。     

近25年台湾乳白蚁生物学研究进展

台湾乳白蚁Coptotermes formosanus是广泛分布于全球亚热带和温带地区的食木害虫,主要危害各种木质结构和林木。由于台湾乳白蚁造成的巨大经济损失和破坏,近年来受到学界高度关注。深入了解台湾乳白蚁生物学是防治的基础,本文系统综述了2000年以来发表的相关论文。台湾乳白蚁的全球分布是由东亚多次引进和桥头堡效应共同造成的,随着全球气候的变化,预计其适宜分布范围还将不断增加。由于台湾乳白蚁的觅食、挖掘和交哺等行为与其化学防治（饵剂法和化学屏障法）紧密相关,得到了较为深入的研究。近年来,一系列具有踪迹、聚集、挖掘和诱食活性的信息化合物被成功鉴定和筛选,也为诱杀台湾乳白蚁提供了新的思路和方向。由于台湾乳白蚁对病原微生物具有免疫应答和行为抗性,其生物防治的研究一度陷入僵局,但RNA干扰等技术能够抑制台湾乳白蚁的抗病机制,有望在不久的未来开发出新的防治技术。此外,台湾乳白蚁也与木腐菌、蓝变真菌和木霉菌等环境微生物,以及原生鞭毛虫、细菌、古细菌和病毒等肠道微生物具有复杂的相互作用。台湾乳白蚁具有两个独立但互补的纤维素降解系统,一个是由自身产生的纤维素酶构成的内源纤维素降解系统,另一个是由后肠的共生微生物构成的外源性纤维素降解系统,其高效降解木质纤维素的能力对生物质能研究具有重要的启发意义。     

Advances in microbial delignification

Microbial delignification is a new field of applied research. The progress will therefore run parallel to the development of new basic knowledge on the physiological demands of white-rot fungi to degrade lignin and on new knowledge on enzyme mechanisms involved in lignin degradation.In the last few years both basic and applied research on microbial conversion of lignocellulosic materials have vastly expanded. In certain areas, such as microbial delignification, considerable progress has recently been made. Basidiospores from Sporotrichum pulverulentum and some CEL(-) mutants have been obtained. Crossing of mycelium from single basidiospore cultures of wild-type and CEL(-) mutants will eventually give rise to much better CEL(-) mutants than those which have been used in the past. An understanding of which enzymes are the most important for lignin degradation to take place is also beginning to develop. This review discusses present knowledge and future possibilities in this field.     

Amino acid concentration and distribution of lysozyme and protease activities in the guts of higher termites

Abstract The distributions of lysozyme and protease activities and of amino acids was measured in the guts of five species of higher termites, Macrotermes annandalei, Odontotermes formosanus, Pericaproitermes nitobei , Termes comis and Nasutitermes takasagoensis . Lysozyme activity was found only in M. annandalei, P. nitobei and N. takasagoensis. Protease activity was high in the midgut of all species but negligible elsewhere in the gut. Amino acid concentration was highest in the midgut of all species of workers.