食木白蟻腸道木質(zhì)素類降解細(xì)菌的篩選及其代謝機(jī)制研究.pdf

1、木質(zhì)素是自然界中含量?jī)H次于纖維素的第二大可再生資源，同時(shí)也是造紙黑液廢水和農(nóng)業(yè)廢棄秸稈中的主要成分。食木白蟻是自然生態(tài)系統(tǒng)中罕見(jiàn)的可高效轉(zhuǎn)化利用木質(zhì)纖維素的木食性昆蟲(chóng)。近年來(lái)，食木白蟻高效轉(zhuǎn)化利用木質(zhì)纖維素尤其是木質(zhì)素的特性，引起了一些昆蟲(chóng)學(xué)家和其他領(lǐng)域科學(xué)家的極大興趣。木質(zhì)素由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和疏水性，一般很難被微生物降解，而食木白蟻腸道中的大量共生微生物可以幫助白蟻消化和降解木質(zhì)素，是一類功能獨(dú)特的共生微生物。因此，本研究以黃胸散白

2、蟻（Reticulitermes flaviceps）、黑胸散白蟻（Reticulitermeschinensis）、圓唇散白蟻（Reticulitermes labralis）和臺(tái)灣乳白蟻(Coptotermesformosamus Shiraki)4種食木白蟻為研究對(duì)象，從白蟻腸道內(nèi)篩選可轉(zhuǎn)化利用木質(zhì)素類化合物的共生細(xì)菌，對(duì)菌株降解/修飾木質(zhì)素的培養(yǎng)條件進(jìn)行調(diào)控，并探究了菌株的木質(zhì)素代謝機(jī)制，以期為第二代生物質(zhì)能源的發(fā)展、造紙廢液和

3、農(nóng)業(yè)廢棄秸稈的可再生利用提供重要理論基礎(chǔ)。本研究的主要結(jié)果歸納如下:
　　1.食木白蟻消化系統(tǒng)中存在有大量的可培養(yǎng)共生細(xì)菌，這些細(xì)菌可以利用木質(zhì)素類化合物作為代謝對(duì)象，這表明白蟻腸道共生細(xì)菌可能參與了木質(zhì)素的降解和代謝。經(jīng)分離純化和分子生物學(xué)鑒定，成功地從4種食木白蟻消化系統(tǒng)中篩選出13個(gè)屬共33株細(xì)菌可利用木質(zhì)素類化合物的細(xì)菌，其中黃胸散白蟻腸道內(nèi)篩選出5個(gè)屬的13株細(xì)菌，黑胸散白蟻腸道內(nèi)篩選出7個(gè)屬的13株細(xì)菌，圓唇散白蟻腸道

4、中篩選出5個(gè)屬的7株細(xì)菌，臺(tái)灣乳白蟻腸道內(nèi)篩選出8個(gè)屬的15株細(xì)菌。
　　2.采用平板劃線法復(fù)篩出一株可高效轉(zhuǎn)化利用木質(zhì)素類化合物的菌株YC105C，經(jīng)16S rRNA基因序列比對(duì)，確定該菌株YC105C為腸桿菌屬（Enterobacter sp.）;經(jīng)掃描電鏡的超微結(jié)構(gòu)觀察，腸桿菌YC105C為桿狀細(xì)菌，長(zhǎng)度約2.0-3.0μm，直徑約0.3-0.4μm。
　　3.研究表明，腸桿菌YC105C降解/修飾木質(zhì)素的最優(yōu)氮源為硝

5、酸銨，氮源的最適濃度為0.01 mol/L，最適培養(yǎng)溫度為30℃，最適初始pH為7.0，最適搖床轉(zhuǎn)速為120 r/min;在適宜的生長(zhǎng)條件下，腸桿菌YC105C的降解率可達(dá)到21.72％。通過(guò)產(chǎn)酶檢測(cè)發(fā)現(xiàn)腸桿菌YC105C能有效分泌漆酶和過(guò)氧化物酶，分別在第3天和第4天時(shí)活性達(dá)到最高，為136.48 U/L和16.38 U/L。
　　4.腸桿菌YC105C可將球狀的木質(zhì)素顆粒物破壞并降解，使其完全變成細(xì)小的碎片;腸桿菌YC105C