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。     

我国腹泻患者粪中非羧勒克氏菌的分离与鉴定

1987年从3例腹泻病人粪便中分离出3株产黄色素、发酵分解糖类、氧化酶阴性,具有周生鞭毛的革兰氏阴性杆菌。经系统生理生化特性鉴定、DNA的G+C mol％测定和DNA／DNA杂交,确认为非脱羧勒克氏菌(Leclercia adecarboxylate)。此外,还测定了该菌对抗菌素的敏感性,讨论了与临床感染症的关系。     

利用氢和二氧化碳生长的一个泥杆菌新种——嗜氢泥杆菌

从降解有机物产生甲烷的富集培养物中分离到一株利用巴豆酸的严格厌氧革兰氏阴性杆菌.此菌利用氢和二氧化碳或甲酸合成乙酸,发酵巴豆酸产生丁酸和乙酸,发酵葡萄糖、果糖、麦芽糖和半乳糖产生乙酸、乙醇和氢或甲酸,不利用延胡索酸、酒石酸和柠檬酸生长.该菌不产生芽孢,不还原硫酸盐,触酶反应阴性,DNA的G+C含量为30.7±1mol%,是泥杆菌属中的一个新种,定名为嗜氢泥杆菌(Ilyobacter hydrogenotrophicus nov.sp.).     

扎龙盐碱湿地芦苇根际土的优势产甲烷途径分析

【背景】芦苇湿地是甲烷主要的排放源之一,产甲烷古菌是唯一产生大量甲烷的生物,而盐碱湿地芦苇根际土优势甲烷途径鲜有研究。【目的】调查扎龙低温盐碱湿地芦苇根际土中的优势产甲烷途径。【方法】通过16S rRNA基因扩增子测序,分析扎龙湿地芦苇生长季根际土壤深度0–20 cm的产甲烷古菌和细菌组成。用已知的产甲烷底物三甲胺、甲醇、乙酸和H₂/CO₂,以及高盐环境植物和细菌的相似相容物质——甜菜碱(被细菌还原成三甲胺)在pH 8.0培养获得芦苇根际土的产甲烷富集物。测定各种富集物的产甲烷速率鉴定芦苇根际土的优势产甲烷途径;测定甜菜碱富集物中的16S rRNA基因多样性,并用RT-qPCR定量优势细菌和古菌的物种组成,从而推测协同代谢甜菜碱产甲烷的细菌和古菌类群。【结果】扎龙盐碱湿地芦苇根际土含有氢营养型的甲烷杆菌属(Methanobacterium,36.42%)、偏好低氢的Rice Cluster Ⅱ (11.55%)、乙酸营养型的甲烷鬃菌属(Methanosaeta,11.29%)、甲基营养型的甲烷八叠球菌属(Methanosarcina,6.53...     

从宏基因组推测扎龙湿地未培养甲烷古菌Rice Cluster II的代谢途径与可能的盐碱适应性

【背景】湿地是重要的甲烷排放源,因为其中栖息着各种产甲烷古菌。已知未培养甲烷古菌Rice Cluster Ⅱ (RCⅡ)类群广泛分布于低温酸性和北方泥炭藓湿地、淡水湿地及草本沼泽等环境,但它们在低温盐碱湿地中的分布及代谢途径尚未知。【目的】分析扎龙盐碱湿地未培养甲烷古菌RCⅡ类群的多样性、推测产甲烷代谢途径及其潜在的盐碱适应机制。【方法】16S rRNA基因扩增子测序分析扎龙湿地土壤中甲烷古菌群组成;构建16S rRNA基因克隆文库分析扎龙湿地土壤RCⅡ的多样性;宏基因组分析推测RCⅡ古菌编码的产甲烷途径及与耐盐碱相关物质的合成基因。【结果】16SrRNA基因高通量测序发现未培养甲烷古菌的RCⅡ类群占扎龙盐碱湿地总甲烷古菌的13.280%±0.019%;系统发育学分析表明该湿地的RCⅡ由3个分支组成;宏基因组分析组装了2个优势的未培养RCⅡ的基因组,均含完整的氢还原二氧化碳产甲烷途径的基因,并编码海藻糖的转运与合成基因。【结论】扎龙盐碱湿地土壤富含未培养RCⅡ甲烷古菌,推测它们通过氢还原二氧化碳产甲烷,利用细胞内高的海藻糖适应盐碱环境。