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。     

耐高温木质素降解菌筛选及降解效果研究

为提高育苗基质中废弃物木质素降解速率,在废弃物堆腐生产育苗基质高温阶段取样,筛选耐高温木质素降解菌,并对菌种进行鉴定,同时测定其对秸秆木质素和菌糠木质素的降解效果。获得了1株较好的木质素高温降解菌HZ11,鉴定为解淀粉芽胞杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）,结果显示,该菌株对秸秆木质素和菌糠木质素降解效果较好,50 ℃条件下,20 d木质素降解率分别为46.7%和42.4%。菌株HZ11在降解秸秆和菌糠方面具有很好的应用潜力,为利用农业废弃物生产育苗基质提供更加丰富的菌种资源,具有重要的参考价值。     

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。     

不同产地土垅大白蚁菌圃中氨基酸的分析比较

土垅大白蚁菌圃因其特殊的生理活性而越来越受到人们的关注 ,成为新型的保健中药材 ,其中所含的氨基酸组份是选材的重要指标。对广西 5个产地的土垅大白蚁菌圃氨基酸进行分析比较 ,为下一步的指纹图谱的研究提供了依据     

木质素降解菌BYL-7的筛选及降解条件优化

【背景】微生物降解木质素因其具有降解效率高和环保等特点而备受关注。【目的】筛选高效木质素降解真菌,并对其降解条件进行优化。【方法】通过愈创木酚-马铃薯葡萄糖琼脂(potato dextroseagar,PDA)和苯胺蓝平板法筛选高效木质素降解菌株,利用单因素筛选及响应面试验对培养条件进行优化。【结果】筛选到一株高效木质素降解菌BYL-7,经形态和多序列分析初步确定为Trametes versicolor。单因素试验证明初始pH、温度和接种量为降解木质素显著影响因子,响应面试验确定降解木质素最优条件为:初始pH 6.7,温度25°C,接种量8%。在此条件下,碱性木质素降解率为36.5%,比未优化前提高54.0%;水稻秸秆木质素、半纤维素和纤维素降解率分别为32.8%、21.5%、13.2%,其中木质素降解率比未优化前提高36.1%;漆酶活性在第6天达到峰值120.0 U/L,比未优化前提高25.0%;木质素过氧化物酶活性在第6天达到峰值1343.8U/L,比未优化前提高36.0%;锰过氧化物酶活性在第5天达到峰值463.8U/L,比未优化前提高31.7%。【结论】研究结果为木质素的降解提...     

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】高通量测序获得培菌白蚁菌圃和粪便样品细菌和真菌的有效序列和OTU数目。5个样品细菌OTU数目在90-199之间,而真菌OTU在10-58之间,细菌的种类多样性明显大于真菌。不论是细菌还是真菌,粪便样品的OTU数目多于菌圃样品。经物种分类分析,菌圃样品主要优势细菌是变形菌门(Proteobacteria),其相对含量超过82.4%;其次是拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes);粪便样品中优势细菌为拟杆菌门,其次是变形菌门,粪便优势菌属为别样杆菌属和营发酵单胞菌属,这与培菌白蚁肠道菌多样性组成一致。培菌白蚁菌圃和粪便样品共生真菌主要为担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota)。菌圃优势真菌为鸡枞菌属(Termi...     

采自武夷山高温木质素降解菌优良菌株筛选及其木质素降解效果测定

本文旨在筛选能够高效降解秸秆木质素的高温真菌。对来自福建武夷山的农田土壤进行富集,采用苯胺蓝、愈创木酚和α-萘酚3种筛选平板结合木质素磺酸钙降解试验筛选木质素高温降解菌,采用范氏洗涤剂法测定一株高效降解菌对秸秆木质素的降解效果;最后以经典形态学和多基因分子系统学相结合的方法对该菌株进行鉴定。结果表明：经钓饵法,分离获得8株高温菌;通过初筛和复筛,获得了1株较好的木质素高温降解菌A12638H;将其用于降解水稻秸秆和玉米秸秆,发现木质素降解率分别达到41.7%和48.3%;该菌株经鉴定为大孢戴氏霉Taifanglania major。菌株A12638H具有很好的应用价值,值得在秸秆资源的开发利用中开展更深入的研究。     

秸秆降解菌的筛选及对秸秆的降解效果

作物秸秆作处置不当可能严重影响农村生态环境。目前东北地区的秸秆处置方式主要为直接打碎还田,但秸秆在自然环境中不易腐化,影响春耕。从添加外源微生物促进秸秆原位腐化角度开发新型可培养秸秆降解菌,具有重要意义。本实验通过菌种富集培养、刚果红培养基初筛和滤纸条崩解试验复筛的方法,从腐烂的秸秆和牛肠道中分离筛选潜在的高效纤维素降解菌,测定其最适生长温度和pH,在液态发酵培养条件下考察菌株实际降解能力,共获得具有较高玉米秸秆降解能力的降解菌5株。5种菌株的生长峰值均出现在温度20～30℃,pH值7.5～8.5范围内。液态发酵培养15天后,秸秆失重率为菌株NX9(53.88%)>NF6(51.36%)>JF3(46.97%)>JZ8(45.2%)>JX4(35.79%)>CK(23.88%)。其中,菌株NX9(温度30℃、pH 7.5)对秸秆半纤维素和木质素的降解能力最强,15天降解率分别为48%和37.7%;筛选出的NF6和JF3属于耐冷微生物,特别是菌株NF6在4℃条件下也能生长繁殖,为北方开展"外源微生物促进秸秆原位腐化"技术提供了基础。     

木质素降解菌的筛选及混合菌发酵降解秸秆的研究

农作物秸秆是农业生产的副产品,也是一项重要的生物资源。由于其成分结构的特殊性所导致的难降解问题,一直成为了转化利用秸秆的难题。目前,利用混合菌将秸秆纤维素转化为蛋白质、乙醇、乙酸、乳酸等研究已逐渐为人们所重视。本文通过马铃薯琼脂平板培养、马铃薯液体摇瓶培养和稻草秸秆固态发酵,从6株常见的食用白腐菌中筛选出了生长优势较强、产漆酶酶活高的平菇HF。为了让秸秆得到更好的降解和利用,采用平菇和康氏木霉二步混合发酵法;通过不同的组合方式,发现H6-T10组合得出的降解效果最好,其木质素降解率达到44.77%,纤维素降解率达到41.48%。     

远海50个站位沉积物中潜在木质素降解菌的分离与鉴定

[背景]微生物在海洋木质素的降解过程中发挥了至关重要的作用,然而来源海洋环境的木质素降解菌的相关研究报道却很少.[目的]从远海沉积物环境分离潜在的木质素降解菌,为木质素的可再生化学物质转化提供菌种资源.[方法]利用以木质素为唯一碳源的培养基,对50个远海沉积物样品中的木质素降解菌进行富集培养与纯化,并利用含苯胺蓝的脱色...     

白蚁肠道内纤维素酶产生菌的筛选及其酶活性

从黑翅土白蚁(Odontotermes formosanus Shiraki)肠道内筛选具有纤维素降解能力的细菌,并研究其酶活性。结果表明:筛选得到5株菌株,活力较高的菌株CMC-4被鉴定为土白蚁特拉布尔希氏菌Z-4(Trabulsiella odontotermitis ZJSRU-4)。同时对菌株T.odontotermitis ZJSRU-4进行了系统的研究,它具有完整的纤维素酶系统,主要产羧甲基纤维素酶(CMCase)和β-葡萄糖苷酶,滤纸酶的活力较低。在以羧甲基纤维素钠为碳源的培养基中培养36 h,发酵液中CMCase的比酶活达到20.8 U/m L,培养44 h,β-糖苷酶的比酶活达到18.2 U/m L。CMCase和β-葡萄糖苷酶作用的p H分别为6.0和6.5,它们作用的最适温度都为40℃。该菌对纤维质原料具有降解能力,具有潜在的应用价值。     

一株低温木质素降解菌的筛选、产酶优化及酶学性质

【背景】我国北方地区秋冬两季平均气温较低,低温环境使得秸秆更难自然降解。【目的】筛选高效低温木质素降解菌,探索其酶学特性并提高其产酶性能和秸秆降解效率。【方法】通过苯胺蓝法和酶活测定对菌株进行筛选,以Lip、Lac、Mnp酶活力为评价指标,采用单因素和响应面法进行产酶条件优化及酶学性质研究,通过固态发酵试验研究其对秸秆的降解效率。【结果】筛选到一株高效菌LS-1,经形态学和分子生物学鉴定其为嗜麦芽窄食单胞菌。菌株LS-1在木质素为碳源、蛋白胨为氮源、pH 8.0、培养温度15°C、培养时间3 d时产酶效果最佳,其中Lip酶活力为23.34 U/mL、Lac酶活力为9.37 U/mL、Mnp酶活力为50.89 U/mL。Lip和Lac最适作用温度为30°C且热稳定性良好,Mnp最适作用温度为50°C但热稳定性较差。Lac最适作用pH 4.0且耐酸性较好,Lip和Mnp最适作用pH 5.0;0.75 mmol/L Mg~(2+)和0.5%吐温-20对Lip有促进作用,1 mmol/L Cu~(2+)和丁香酸对Lac有促进作用,0.1%-0.5%吐温-20均对Mnp有促进作用。15°C固态发酵后,秸秆失重率达18.85%,木质素降解率达36.14%,比对照组提高约6倍以上。【结论】本研究为低温木质素高效降解提供了优质菌种资源,在秸秆降解方面具有良好的应用前景。     

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。     

白腐菌混合菌降解木质素最佳条件的优化

通过正交试验对3种白腐菌混合菌降解竹材木质素的条件进行优化,结果表明,在温度为32℃、pH3.0、固体发酵时间20 d、培养液与竹材基质质量百分比110%时降解木质素的效率最高.在此基础上,研究了两种诱导剂对白腐菌混合菌降解木质素的影响.结果表明,两种诱导剂均能促进木质素的降解,其中H_2O_2在浓度1%时,木质素降解率高达62.9%,苯甲酸在浓度0.1%时,木质素降解率最高,为67.8%.     

一株新分离的云芝栓孔菌Z-1应用于木质素降解及染料脱色

木质素是一种非结晶性的复杂三维网状酚类高分子聚合物,被认为是木质纤维素生物质抗降解的天然屏障.探索并开发高效降解木质素的微生物资源已成为近些年来的研究焦点.本研究对新分离的一株具有潜在木质素降解能力的菌株Z-1开展了系列研究.首先通过形态学和系统发育分析将菌株Z-1鉴定为云芝栓孔菌Trametes versicolor...     

从白蚁中分离到具有纤维素酶活的贪噬菌

以黄胸散白蚁Reticulitermes flaviceps后肠为材料,分离培养具有降解纤维素能力的微生物,以进一步了解白蚁后肠微生物的种类。通过以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为唯一碳源的富集及选择培养基培养、筛选,获得一株具有纤维素酶活的菌株R3063。形态学鉴定、革兰氏染色观察及16S rDNA基因序列分析表明该菌株属于贪噬菌(Variovorax sp.)。目前尚未见贪噬菌具有纤维素酶活的报道。     

木质素降解菌Bax的筛选及特性研究

为了高效降解造纸污水中木质素类化合物,采用苯胺兰和鞣酸平板法从腐木分离、筛选得到一株具有高降解木质素活性的丝状真菌,经鉴定为绿色木霉,命名为Bax.最适碳源为葡萄糖和蔗糖,最适氮源为蛋白胨和尿紊,最适酸碱度为pH 5.0,最适温度为30℃.通过对木质素氧化酶系分析,主要起作用的是漆酶和木质素酶,为造纸污水的处理奠定了基础.     

高效木质素降解菌的筛选及其对玉米秸秆的降解效果

本研究利用愈创木酚和苯胺蓝固体培养基对菌株进行初筛,利用形态学和分子生物学对筛选出的菌株进行鉴定,以黄孢原毛平革菌Phanerochaete chrysosporium CGMCC 5.0776为对照,利用其对玉米秸秆进行预处理并测定木质素和纤维素的降解率,测定筛选菌株在预处理玉米秸秆过程中漆酶、锰过氧化物酶(mang...     

白腐菌对木质素降解能力的测定

本文测定了7种霉菌对木质素的降解作用。结果表明,在测试的7种霉菌中,米曲霉(Aspergillus oryzal)2013、米曲霉2014、米曲霉2015和黑曲霉(Aspergillus niger)对木质素的降解能力较强,其降解率均达到90%以上。野外分离得到的细菌对木质素没有降解作用。     

几种简便的木质素降解真菌定性筛选方法

简要介绍几种在前人基础上作了较大改进的木质素降解真菌的定性筛选方法,列出了每种方法的具体步骤并作了讨论。