【摘 要】
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复合菌系降解木质纤维素因其高效绿色、低成本的特点备受瞩目,而复合菌系中复杂的微生物组成、尚不明晰的协同降解机制、难以实现的人工调控桎梏了其在实际生产中的应用。本研究在宏基因组指导下,从复合菌系TMC7中分离部分关键菌株进行菌种鉴定与分解特性研究,克隆表达其中的部分功能基因并进行酶学性质的测定,旨在初步探究复合菌系中多酶协同的降解机制,并为后续构建更易人工调控的木质纤维素复合酶提供实验材料。研究取得
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复合菌系降解木质纤维素因其高效绿色、低成本的特点备受瞩目,而复合菌系中复杂的微生物组成、尚不明晰的协同降解机制、难以实现的人工调控桎梏了其在实际生产中的应用。本研究在宏基因组指导下,从复合菌系TMC7中分离部分关键菌株进行菌种鉴定与分解特性研究,克隆表达其中的部分功能基因并进行酶学性质的测定,旨在初步探究复合菌系中多酶协同的降解机制,并为后续构建更易人工调控的木质纤维素复合酶提供实验材料。研究取得结果如下:（1）从复合菌系TMC7中分离得到272株菌,菌落形态学分析和16S r DNA鉴定结果表明,这些分离菌株主要为热葡糖苷副杆菌（Parageobacillus thermoglucosidasius）、苍白空气芽孢杆菌（Aeribacillus pallidus）、嗜热脱氮地芽孢杆菌（Geobacillus thermodenitrificans）、嗜热脂肪芽孢杆菌（Geobacillus stearothermophilus）和脆弱地芽孢杆菌（Caldibacillus debilis）。分解特性实验说明热葡糖苷副杆菌、嗜热脱氮地芽孢杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌与微晶纤维素钠、羧甲基纤维素钠、木聚糖和纤维二糖的降解之间存在高相关性,其中热葡糖苷副杆菌分解能力最强;苍白空气芽孢杆菌和脆弱地芽孢杆菌与这些碳源的降解相关性较低。（2）对热葡糖苷副杆菌T5、嗜热脱氮芽孢杆菌T20、嗜热脂肪芽孢杆菌T21、苍白空气芽孢杆菌T25和脆弱地芽孢杆菌T27全基因组序列进行CAZymes分析。结果表明,这五株菌里大部分是脱支酶,主要涉及到的脱支酶为D-岩藻糖苷酶、半乳糖苷酶、葡萄糖苷酶、甘露糖苷酶、阿拉伯呋喃糖苷酶、艾杜糖苷酶和木糖苷酶,其中T5中脱支酶含量最丰富。说明这些分离菌株在复合菌系中可能扮演降解纤维素与半纤维素支链的角色。（3）KEGG代谢通路分析结果表明,五株菌中代谢相关的基因最多,它们通过协同作用参与了丁酸的分解、丙酸的生物合成、氮代谢中的异化硝酸盐还原、同化硝酸盐还原和反硝化以及硫代谢中的同化硫酸盐还原过程。（4）关键功能菌株T5的生理生化分析结果表明,与地芽孢杆菌属同属的其他菌株相比,T5表现出更广泛的碳水化合物利用谱。（5）从热葡糖苷副杆菌T5中克隆表达了α-半乳糖苷酶T5GAL和β-葡萄糖苷酶T5GLU。T5GAL和T5GLU具有显著的热稳定性,为嗜热酶。T5GAL和T5GLU即使在90℃的高温下,也分别有93%和54.85%的酶活性。T5GLU还具有广泛的pH适应性,当pH为4-10时,均保有60%以上的酶活。
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