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天然木质素结构复杂难以降解,微生物协同降解木质素机制尚不完全清楚。为明确木质素降解复合菌系在不同时期的微生物群落结构变化规律,探究微生物降解木质素的协同作用关系。我们取复合菌系的种子液和木质素降解初期、高峰期与末期样品,对其样品进行16S rRNA基因高通量测序;取复合菌系木质素降解初期和高峰期样品,对其样品进行宏转录组高通量测序。以期从DNA和RNA层面共同阐释复合菌系的协同降解作用关系,解析微生物菌群在降解木质素过程中的贡献。基于16S rRNA基因注释微生物多样性发现,种子液中的主要优势菌属为Pseudomonas(28.24%)、Ruminofilibacter(26.87%)、Sphaerochaeta(19.47%)、Caenispirillum(7.97%)、Mangroviflexus(2.52%);降解初期的主要优势菌属为Pseudomonas(22.08%)、Thauera(5.38%)、Pannonibacter(6.60%)、Anaerocolumna(6.47%)、Sphaerochaeta(5.57%)、Caenispirillum(5.52%)、Proteiniphilum(4.68%);降解高峰期的主要优势菌属为Anaerocolumna(44.78%)、Pseudomonas(20.93%)、Sphaerochaeta(5.57%)、Caenispirillum(5.52%)、Ruminofilibacter(4.10%)、Paenibacillus(3.81%)、Thauera(3.65%);在降解末期的优势菌属为Ruminofilibacter(22.76%)、Sphaerochaeta(17.29%)、Pseudomonas(12.55%)、Caenispirillum(8.95%)、Mangroviflexus(7.49%)、Azospirillum(6.50%)、Thauera(2.19%)。基于宏转录组学注释微生物多样性发现,复合菌系中的转录本信息主要来源于Clostridium(21.62%-49.35%)、Lachnoclostridium(17.11%-19.40%)、Cellulosilyticum(3.96%-10.84%)、Thermoanaerobacterium(1.08%-7.99%)、Herbinix(3.17%-3.76%)、Bacillus(2.89%-3.34%)、Proteiniphilum(1.00%-3.41%)。基于16S rRNA基因注释方法和宏转录组学方法分析,发现两种检测方式下共同拥有的细菌属有28个,后者检测到的微生物种类更丰富。利用四种常用蛋白功能数据库对复合菌系的功能和代谢特征注释,发现复合菌系中微生物的功能主要集中在碳水化合物代谢和氨基酸代谢,表明了复合菌系含有大量与碳水化合物相关的酶基因以及功能微生物。利用CAZy数据库进一步对复合菌系中的木质纤维素酶基因进行注释分析。发现编码木质素降解酶的有6个AAs家族基因,编码纤维素降解酶的有7个GHs和2个CEs家族基因,编码半纤维素降解酶的有12个GHs和4个CEs家族基因,编码寡糖降解酶的有34个GHs家族基因,以及具有能够结合底物从而起到辅助降解作用的27个CBMs家族基因,共有27种微生物编码这些酶基因,推测出复合菌系主要以解聚木质素本体的酚氧化途径和降解小分子化合物的非酚氧化途径即为芬顿反应以及对半纤维素类杂多糖的水解来实现木质素的高效降解。分析以上结果可知,在降解木质素过程中,不同降解时期复合菌系群落结构、功能和代谢特征变化显著。碳水化合物代谢相关的基因在复合菌系中转录活跃。根据获得的复合菌系降解木质素的功能酶基因以及编码的功能微生物,化抽象为具体,构建出复合菌系对木质素高效降解模型,揭示了复合菌系高效降解木质素的协同作用关系,为细菌复合菌系的木质素高效降解机制提供理论指导和数据支撑。