木质素是地球上含量第二丰富的生物聚合物,由于其固有的异质性和顽固性,不经预处理就难以得到有效的转化。由于非再生能源的不断消耗,因此增加了生物质,尤其是木质素向高附加值产物的转化的需求。木质纤维的转化通常包括生物质的预处理、预处理物质的酶解以及底物发酵。然而,物理化学前处理需要依赖严格条件,需要能量的不断输入,并且会导致耗能的增加以及二次污染。将未经化学预处理的木质素进行生物转化可以提高碳效率,从而降低化学添加成本。一些细菌能够在细胞内积累三酰甘油酯,这些物质能被用作生物柴油的前体。然而,大多数的将木质素转化为油脂的研究集中在已经过前处理后的模型木质素以及木质纤维素为底物上。因此为了更高效的将木质素向油脂的转化,一株新的高效的木质素降解菌需要被筛选处理。在本课题的研究中,分离出一株耻垢分枝杆菌LZ-K2,它更偏向于降解木质素而不是纤维素。M.smegmatis LZ-K2的选择性的木质素降解提供了一种不经预处理将木质素转化为生物脂质的潜在方法。实验结果表明,LZ-K2对木质素的油脂转化与传统的酸或碱预处理等相似。本研究表明,酶系和芬顿反应是LZ-K2对木质素解聚的主要途径,这可能是LZ-K2可以将不经化学预处理的木质素转化为油脂的原因。在对菌株LZ-K2基因组的分析中,发现了与木质素降解有关的基因的存在,而与纤维素以及半纤维素降解有关的基因却没有被发现。此外,LZ-K2的基因组中存在参与芬顿反应的酶,如GMC氧化还原酶。基因组分析表明参与芳香族化合物的β-ketoadipate代谢途径的可能存在于LZ-K2,能够将来自于木质素的芳香族化合物进行开环降解,且在LZ-K2中存在产油微生物特有的酶,如乙酰辅酶a羧化酶。蛋白质组学的结果验证了基因组分析的可能性。此外,脂肪酸(十四碳至二十四碳),尤其是十七烷酸(C17:0;38.93%),积累在以未经化学前处理的玉米秸秆的细胞中。而对经碱处理、稀酸处理以及未经化学预处理的玉米秸秆为碳源的油脂的转化时,菌株LZ-K2的转化量并无显著差异,分别为0.072 g/L,0.083 g/L以及0.069 g/L。据我们所知,这是第一次阐述木质素选择性降解菌M.smegmatis LZ-K2对未经化学前处理的木质素降解能力和脂质积累能力。本研究的结果将为全面了解木质素的转化反应以及不经化学预处理的木质素的生物转化提供了基础。