纤维素是自然界中最丰富、来源最广泛的有机物质,它是地球上重要的可再生资源。黑龙江省有着丰富的纤维素资源,但大部分纤维素被焚烧、废弃、对环境造成严重污染。要使纤维素被分解转化成小分子化合物或其它营养物质,筛选分离出能够降解纤维素的优良菌是关键。本文对纤维素降解菌的筛选、产酶条件的优化、酶学性质并对纤维素酶降解菌基因组进行了初步研究,主要研究内容和结果如下:1.纤维素降解菌的筛选利用羧甲基纤维素钠为唯一碳源的培养基、结合碘液染色法、滤纸分解实验和纤维素酶活力测定,从熊猫粪便中筛选出一株纤维素降解菌。结合形态学观察、生理生化特征和16S rDNA基因序列同源性分析,初步鉴定为Paenibacillus cookii LZ033,它是一种产芽孢且好氧的革兰氏阳性细菌。对小鼠灌胃Paenibacillus cookii LZ033菌液,采用一次性灌胃,灌胃菌液浓度为3×10⁸CFU/mL、3×10⁷CFU/mL、3×10⁶CFU/mL,并设置阳性对照组,灌胃剂量均为0.2mL/10g体重。观察14天,未出现中毒症状,无死亡现象,肝脏、脾脏及胸腺无异常改变。2.纤维素降解菌发酵产酶条件的优化Paenibacillus cookii LZ033菌株的液体发酵产酶培养基:葡萄糖添加量0.99%、蛋白胨添加量0.97%、硫酸镁添加量0.076%、磷酸二氢钾添加量0.31%,在此条件下纤维素酶活力为92.2U/mL。Paenibacillus cookii LZ033菌株的液体发酵产酶条件:培养基初始pH6.6、培养温度36℃、摇床转速121r/min,装液量120mL/250mL三角瓶,在此条件下纤维素酶活力为97.8U/mL。3.酶学性质的研究纤维素酶活力在60℃⁷0℃之间比较稳定;纤维素酶活力在pH3⁴.6之间比较稳定;酶促反应最适温度为70℃;酶促反应最适pH为3。金属离子浓度为1mmol/L的条件下,Fe²⁺、Mn²⁺对纤维素酶具有明显的激活作用。Mg²⁺、Zn²⁺、Co²⁺、Cu²⁺对纤维素酶具有明显的抑制作用。添加少量的Fe²⁺、Mn²⁺有利于提高菌株的产酶能力。4.基因组初步分析采用Illumina公司开发的Miseq测序平台进行测序,根据基因组序列对Paenibacillus cookii LZ033的基本遗传信息进行了初步分析。Paenibacillus cookii LZ033基因序列全长为3978050bp,GC含量为46.46%。通过使用Cenemark软件对基因组进行预测,使用COG、GO及KEGG等数据库进行了注释。共预测到4049个基因,编码基因的序列占整个染色体序列的88.7%,平均长度为878bp。对COG、GO及KEGG注释结果进行检索,Paenibacillus cookii LZ033一共含有10个编码纤维素酶的基因,这些基因编码的酶包括β-葡萄糖苷酶和内切葡聚糖酶。Paenibacillus cookii LZ033含糖酵解途径、柠檬酸途径、磷酸戊糖途径及淀粉和蔗糖代谢途径,可以为自身提供能量,维持正常的生理活动。Paenibacillus cookii LZ033基因组测序为它的应用和研究提供了良好的理论基础。