白蚁肠道木质素分解菌的分离鉴定及PY12 LiP基因的克隆与序列分析

来源 :吉林农业大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:chenyuxun2005
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目前,食物短缺、环境污染及能源危机等全球性问题日益突出,因此探索合理有效的开发与利用可再生资源的有效途径显得日趋重要。木质素结构复杂,难以降解,给纤维素资源化开发和利用相关研究带来一定困难,因此如何有效消化和利用木质素,使其变废为宝显得尤为重要。通过开发丰富的自然界微生物资源,发掘分离菌株本身强大的降解功能或构建高效木质素分解基因工程菌,有效提高饲料中木质纤维类物质的利用率,是缓解我国粮食危机和饲料资源紧张的有效手段之一,亦是新世纪能源技术开发的关键。本试验以黑胸散白蚁为研究对象,采用平板法从白蚁肠道中筛选木质素分解菌,获得11株可分解木质素的菌株,经摇瓶复筛从中筛选出功能性较强的木质素分解菌株4株,其中包括细菌2株,真菌2株。以上4株菌株均具有较强的木质素过氧化物酶活力,但未检测到锰过氧化物酶及漆酶酶活力。将2株细菌菌株16S rRNA序列经NCBI中BLAST软件进行同源性分析,结果菌株PY12与Enterobacter sp.DICP-FYB-S03-2的相似性最高,达到99%,初步确定为肠杆菌属成员,结合DNAStar中Meg Align软件可知PY12与Enterobacter hormaechei strain S6-255的亲缘关系最近,同源性为97.64%,最终确定菌株PY12为肠杆菌属的霍氏肠杆菌。MX5与Bacillus licheniformis strain GD3a的相似性最高,达到99%,确定菌株MX5为芽孢杆菌属的地衣芽孢杆菌。将2株真菌菌株ITS序列经NCBI中BLAST软件进行同源性分析,结果菌株Z5与Schizophyllum commune MD21-13的相似性最高,达99%。最终确定菌株Z5为裂褶菌科的裂褶菌。Z7与Irpex lacteus strainHJF037的相似性最高,达100%。最终确定菌株Z7为耙菌属的乳白耙菌。采用单因素法对PY12、MX5、Z5、Z7产木质素酶条件进行优化,确定不同碳源、氮源、初始pH、发酵温度、发酵时间及接种量等6个因素对4株菌产酶活力的影响。结果表明,4株菌最适产酶条件各不相同,各菌株最适碳源为葡萄糖、乳糖、麸皮、麸皮;最适氮源为酵母粉、酵母粉和硫酸铵混合物、酵母粉、酵母粉和硫酸钱混合物;最适pH分别为6.0、8.0、5.0及7.0;最适发酵温度分别为32℃、37℃、27℃及27℃;最适发酵时间分别为72h、96h、168h及120h;最适接种量为3%、1%、9%及7%。优化后产酶量分别提高为278U/L、256U/L、232U/L及259U/LPY12、MX5、Z5、Z7对7种染料的脱色效果研究结果表明,染料脱色效果因菌株不同而各不相同。各菌株对不同种类染料脱色率于8-10d达到最高,各菌株对不同浓度各染料脱色率存在差异,溴酚蓝浓度为300mg/L时,菌株Z7产LiP酶活力受到抑制,中性红及Azure B浓度为500mg/L时,菌株Z5、PY12产LiP酶活力仍保持较高水平。以霍氏肠杆菌总DNA为模板,根据GenBank中已报道的木质素过氧化物酶基因设计引物,扩增得到LiP基因,将其克隆入pMD18-T载体,测序结果表明,该基因核苷酸序列长900bp,利用BLAST与DNAMAN软件和已知的LiP序列进行同源性对比,其与PseudomonasLiP编码蛋白质的氨基酸序列同源性为88.5%。
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