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纤维素是地球上最丰富的有机物质,世界上每年生成的有机物质约有一半为纤维素类物质,但其水解、利用均很困难,绝大部分都被弃置,如何更有效的利用纤维素资源已成为当今世界的热门课题之一。自然界中的纤维素类物质大部分是由微生物降解,因此对纤维素降解菌的筛选及人工改造是未来纤维素利用的重要途径。本研究通过不同来源的材料筛选纤维素降解菌,利用低能Ar+离子对筛选菌株进行诱变,选育纤维素高效降解突变株,并对突变株CBH基因的分子变化进行了研究。获得如下主要结果：
1从腐叶下的泥土、造纸厂排放的污水及腐木共筛选得到6株降解纤维素菌株,通过相对酶活的比较,最终得到一株纤维素高效降解菌,命名为280TS。形态学观察和ITS序列分子鉴定,将280TS菌归属于青霉属(Penicillium)。
2对280TS进行发酵产酶条件的优化,发现其最适产酶温度为30℃,最适产酶pH为6.0,发酵培养120小时达到产酶高峰。
3利用低能Ar+离子注入孢子,研究了存活率和纤维素降解能力突变率,结果显示在Ar+注入能量为15keV时,适宜的注入剂量为2.08×1015 Ar+/cm2。
4经过两轮诱变和筛选,得到了1株高效降解纤维素的突变菌株,经传代实验表明该菌株在高效降解纤维素的遗传性状上表现稳定,酶活测定突变株CMC酶活提高了3.4倍,FPA酶活提高了4.3倍。
5通过RT-PCR克隆了出发菌和突变菌cbhII基因,经Blast分析表明出发菌与绿色木霉cbhII基因的同源性达到80％以上。通过突变株cbhII基因与出发菌cbhII基因比较,发现突变菌cbhII基因发生了六处突变,并且导致了氨基酸序列发生了四处改变,这一结果为进一步研究纤维素降解菌酶活的改变提供了分子依据。