Pseudomonas guguanensis A1的分离及木质素降解途径解析

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木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳-碳键联接而成,是具有三维结构的芳香族高分子化合物,结构复杂稳定难以被降解。利用生物法对木质素进行降解因具有节能、高效及污染小等优点而备受关注。木质素完整的生物降解机制尚未完全解析。因此,分离筛选出具有木质素降解能力的细菌,并对其降解通路进行探究,可以为木质素的生物降解和利用提供理论基础和科学依据。本研究从一个稳定高效的木质素降解复合菌系中分离筛选出一株木质素降解细菌。分析木质素降解细菌的降解特性,并通过单因素、Plackett-Burman和响应面联合分析的方法对降解条件进行优化,使用GC-MS对其降解产物进行分析,主要结果如下:1.以木质素为唯一碳源,通过稀释培养法从木质素降解复合菌系中分离出5株形态不同的细菌。对5株细菌进行木质素降解率测定,发现菌株A1具有较强的木质素降解能力。对菌株A1进行16S r RNA基因测序并结合生理生化进行分析,初步将菌株归类为Pseudomonas guguanensis,将菌株命名为P.guguanensis A1。菌株A1降解木质素过程中,锰过氧化物酶酶活力最高为64.81 U/m L,木质素降解率为25%,当菌株生长稳定时,培养液p H稳定在7.75-8.0之间。2.从培养温度、装液量、接种量、初始p H、木质素添加量5个方面对菌株A1的降解条件进行单因素试验。单因素试验结果表明木质素添加量、装液量、p H对菌株A1的木质素降解率影响较大。通过响应面试验确定最佳培养条件为:木质素添加量为0.6 g/L,装液量为28 m L/100 m L,p H为7.4,此时木质素降解率为29.1%,比未优化提高了16.4%。在此条件下进行培养,对酶活力进行测定,结果显示漆酶比未优化提高了97.62%、木质素过氧化物酶比未优化提高了49.26%、锰过氧化物酶比未优化提高了6.25%。3.使用GC-MS对菌株A1的降解产物进行测定,共检测出188种物质,从中共筛选出78种差异代谢物,呈上调的差异代谢物有50种,呈下调的差异代谢物有4种。对筛选出的所有差异代谢物进行KEGG通路富集分析,富集到可能与木质素降解有关的通路主要有丙酮酸代谢、芳香族化合物的降解、鞘氨醇脂质代谢、多环芳烃降解、脂肪酸降解通路等。根据代谢产物推测Pseudomonas guguanensis A1主要是通过龙胆酸途径、原儿茶酸途径对木质素进行降解。综上,本研究从木质素降解复合菌系中分离出一株假单胞菌(Pseudomonas guguanensis A1),对P.guguanensis A1的木质素代谢通路进行推测,为木质素的生物降解提供理论基础。
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