木质纤维素是地球上储量最大的清洁、可再生生物质能源,充分利用这些木质纤维素可以缓解能源危机和化石能源带来的环境污染问题。白蚁是自然界中利用木制纤维素能力最强的生物,具有高效降解木质纤维素的天然机制,其高效的木质纤维素降解酶系由自身和肠道共生微生物产生的酶共同组成。本课题以近暗散白蚁Reticulitermes perilucifugus为研究对象,使用同位素标记相对和绝对定量(isobaric tags for relative and absolute quantification,i TRAQ)技术研究白蚁肠道内蛋白的种类以及前中肠和后肠之间蛋白质的表达差异,以及差异蛋白的主要功能和参与的代谢通路,探究白蚁木质纤维素降解的酶学机理。利用反转录PCR和RACE技术克隆近暗散白蚁肠道内纤维素酶,并用毕赤酵母表达体系对新发现的纤维素酶进行外源表达及检测酶学分析,得到以下结论:1)通过i TRAQ技术对近暗散白蚁肠道内蛋白进行了鉴定和定量分析,在肠道内共鉴定到1925个蛋白质,后肠和前中肠共有411个差异蛋白,其中后肠比前中肠(H/FM)上调的有222个,下调的有189个;通过GO注释功能分析和KEGG通路分析,这些差异蛋白功能主要是结合、水解活性等功能,主要参与了核糖体、碳代谢等代谢通路。2)在近暗散白蚁肠道中共鉴定到了25种木质纤维素降解相关的酶,根据定量信息明晰了木质纤维素酶在白蚁肠道的分布情况,推测了白蚁对木质纤维素的消化过程:前肠对木质纤维素食物进行机械研磨并将自身产生的EG酶和BG酶混合入食物中,开始降解纤维素;后肠的共生原生生物通过胞饮将部分食物吞入胞内,产生CBH酶以食物泡的形式继续消化木质纤维素;后肠肠腔内更多的是BG酶对纤维低聚糖的水解;白蚁全肠均分布有半纤维素酶和木质素酶,半纤维素酶作用于相应的半纤维素组分,使半纤维素出现缝隙,纤维素酶更容易的与纤维素结合,而木质素降解相关的酶,更多的是在肠道中起保护肠道和共生微生物免受木质纤维素降解时产生的异型生物质/氧化应激的损害,并不参与木质素的降解,木质素大多随粪便排出。3)使用反转录PCR和RACE方法扩增了出了近暗散白蚁肠道内的5种纤维素酶的基因全长序列,分别是2种肠道共生原生动物的纤维二糖水解酶(1号和2号),3种白蚁自身的纤维素酶,1种内切葡聚糖酶(9号)和2种葡萄糖苷酶(7号和8号);对扩增出的5种纤维素酶基因和蛋白序列进行了比对、分析和蛋白结构预测,发现7号和8号蛋白在数据库中最相似的是JN565079,核苷酸序列相似度在70%左右,蛋白质氨基酸序列相似度在80%左右,序列相较于其它3种相似度相对较低。4)对扩增出2种低相似度的β-葡糖苷酶进行了毕赤酵母表达,构建了外分泌表达体系,挑选转化子诱导表达并测得了粗酶活,7号蛋白转化子的胞内粗酶活为4.43 U,胞外为7.47U;8号蛋白的胞内粗酶活为5.93 U,胞外为9.00 U。8号蛋白转化子的粗酶活要高于7号蛋白,而两个蛋白转化子的胞外粗酶活均略大于胞内。本研究通过对近暗散白蚁肠道蛋白质组的研究和纤维素酶的挖掘,进一步阐明了白蚁白蚁对木质纤维素的降解过程,丰富了数据库中白蚁纤维素酶的数量,为构建新型、高效的木质纤维素转化技术体系提供理论依据和数据支持。