【摘 要】
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生物质能是可再生能源的重要组成部分。与石油等化石燃料相比，农林生物质资源具有可再生性和可持续性性特点，资源量丰富，其开发利用对于缓解能源危机和温室气体排放等能源与环境问题具有重大意义。农业和林业生产过程中产生的秸秆、废弃木材等可统称为农林木质纤维素，在生物质原料中占有重要比重。然而，相对于石油化工产品，利用木质纤维素生产生物燃料(Biofuels )和生物基产品(Bio-based product
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生物质能是可再生能源的重要组成部分。与石油等化石燃料相比，农林生物质资源具有可再生性和可持续性性特点，资源量丰富，其开发利用对于缓解能源危机和温室气体排放等能源与环境问题具有重大意义。农业和林业生产过程中产生的秸秆、废弃木材等可统称为农林木质纤维素，在生物质原料中占有重要比重。然而，相对于石油化工产品，利用木质纤维素生产生物燃料(Biofuels )和生物基产品(Bio-based products)的成本仍然较高，其中的关键技术环节是木质纤维素多糖的酶解，以产生可酶的单糖。降低酶解成本的方案包括，降低纤维素酶的生产成本，提高木质纤维素的酶解效率。木质纤维素酶解效率低的重要因素在于木质纤维素的复杂性和多样性。木质纤维素或植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和木质素等组成，不同作物的细胞壁在组成和结构上呈现出多样性，限制了木质纤维素底物的有效转化利用。近年来的相关研究表明，植物病原菌对于其宿主植物细胞壁底物具有特异性的高降解效率。功能基因组学分析进一步表明，与非致病菌或腐生菌相比，植物病原菌含有不同种类和数量的糖苷水解酶(Glycoside hydrolases, GH, EC3.2.1)，用于协同降解植物细胞壁的不同多糖组分。在我们的前期研究基础上，本研究进一步分析比较了小麦赤霉菌(Fusariumgraminearum)与小麦根腐菌(Bipolaris sorokiniana)等致病菌和粗糙脉胞菌(Neurospora crassa)及里氏木霉(Trichoderma reesei)等非致病菌胞外酶液酶解木质纤维素的协同效应。研究发现，相对于非病原菌分泌的酶液或致病菌分泌的酶液，病原菌和非病原菌的混合酶液具有较高的酶解木质纤维素的协同活性。酶解处理后的木质纤维素底物的离子色谱分析和傅里叶红外光谱分析进一步表明，致病菌和非致病菌酶解木质纤维素底物的方式可能有所不同，导致混合酶液降解木质纤维素的协同效应增强。本研究进一步将原核表达的粗糙脉胞菌的不同类型的纤维素酶添加到小麦病原菌酶液中，导致小麦病原菌酶解木质纤维素的协同活性显示提高，说明观察到的致病菌和非致病菌酶系间形成的协同增强效应与它们的酶系组成相关。以此基础上，本研究进一步分析比较了致病菌和非致病菌中GH家族基因在不同底物诱导条件下转录水平的变化，以挖掘潜在的增效酶系组成。综上所述，小麦病原菌和腐生菌分泌酶系间存在显著的木质纤维素酶解协同增强效应，该协同增强效应与小麦病原菌和腐生菌的不同木质纤维素降解酶酶系有关，了解它们的协同增强效应，有助于挖掘和利用植物病原菌中丰富的木质纤维素降解酶资源，以进一步提高农林生物质资源的酶解转化利用效率。
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