白蚁作为生态系统重要的一环,与细菌、真菌相比,在分解枯树、杂草、落叶上的作用不可替代,其消化木质纤维素的能力一直被关注,因此从中筛选高效特异性纤维素酶系及白蚁肠道降解木质纤维素机理研究对于实现木质纤维素的高效利用十分重要。本课题以近暗散白蚁Reticulitermes perilucifugus为研究对象,通过蛋白组学对松木饲养条件下白蚁工蚁肠道整体进行Q Exactive鉴定,全面了解白蚁工蚁肠道的蛋白组成,同时使用三种饲料(松木、秸秆、滤纸)饲养白蚁工蚁,采用双向电泳技术联合MALDI-TOF/TOF对比分析白蚁工蚁肠道前中肠和后肠蛋白质结构变化,进一步了解白蚁的营养消化吸收及其调控机理,得到如下结论:1)在松木饲养条件下,近暗散白蚁工蚁总肠道Q Exactive鉴定结果显示白蚁肠道代谢过程参与的蛋白质种类共计为2155种,而直接参与碳水化合物分解过程的有107种;主要进行的代谢通路有碳代谢、氨酰生物合成、氨基酸的生物合成、脂肪酸降解、嘌呤代谢、糖酵解和糖质新生、氧化磷酸化、丙酮酸代谢、甲烷代谢、RNA运输、内吞作用、内质网蛋白质加工等,这些代谢通路符合白蚁肠道蛋白特点,其中尤其是碳代谢、糖酵解和糖质新生将是我们关注的重点;白蚁体内木质纤维素降解酶系包含有内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、β-葡糖苷酶、α-葡糖苷酶、半纤维素酶、过氧化物酶,但缺乏降解木质素的相关酶类,推测白蚁肠道优先利用纤维素和半纤维素,对木质素的利用率较低。2)本实验通过微生物蛋白提取试剂盒研磨+TCA丙酮的方法,摸索了SDS、DTT、尿素等试剂的浓度和作用时间,确定了等电聚焦蛋白质上样量为2000μg,以及聚焦条件的设置,最终确立了白蚁工蚁肠道内容物蛋白双向电泳方法。3)近暗散白蚁工蚁肠道内容物双向电泳图谱结果显示三种生境下前中肠蛋白质可辨胶点明显多于后肠;三种生境前中肠、后肠双向电泳图谱可辨胶点数量依次是松木饲养>滤纸饲养>秸秆饲养;三种生境下有21个相同蛋白质胶点共同存在于6张胶图上,表达量虽有所变化,但均是丰度值高的胶点;滤纸饲养和秸秆饲养的前中肠双向电泳图谱较相似,与松木饲养差异较大,三种饲养后肠的双向电泳图谱都较为相似。这些结果说明白蚁工蚁肠道具有一定的物质基础,但饲养条件的改变对白蚁肠道蛋白种类,表达量的改变具有很大的影响,前中肠和后肠蛋白质差异颇大也暗示肠道功能不同。同时饲料的改变对白蚁工蚁前中肠影响较大,后肠改变不大。4)对三种生境下近暗散白蚁工蚁肠道双向电泳差异胶点测序,结果显示差异蛋白主要为催化活性蛋白、免疫调节蛋白、细胞组成蛋白、信号传递蛋白,其中在松木饲养条件表达上调的Heat shock 70 kDa protein、Protein lethal(2)essential for life、Chaperone protein DnaK能够发挥多种生理功能,使细胞代谢平稳运行,说明在秸秆饲养和滤纸饲养条件下白蚁自身处于环境胁迫状态。具有催化活性的蛋白质包括氨基酸代谢酶、丙酮酸代谢酶、碳代谢酶、TCA循环酶、糖酵解和糖质新生相关代谢酶、氮代谢酶、纤维素降解酶及一些具有其他催化活性的蛋白质,这些酶主要是物质和能量代谢以及维持肠道内环境的蛋白酶。差异胶点鉴定结果主要是白蚁自身内源性蛋白质,仅Superoxide dismutase[Mn]、Chaperone protein DnaK、Threonine-tRNA ligase为共生微生物蛋白质。滤纸饲养和秸秆饲养差异点在数据库中大多无法匹配,可能为新蛋白。三种饲料饲养时,发现松木饲养和秸秆饲养具有不同内切葡聚糖酶,并且秸秆饲养和滤纸饲养前中肠存在Mn超氧化物歧化酶、β-葡糖苷酶。说明白蚁在咀嚼食物后,前中肠已经具备完全降解木质纤维素能力,后肠作为补充,白蚁和微生物分泌丰富的半纤维素酶、纤维二糖水解酶、β-葡糖苷酶,充分降解纤维素和半纤维素,获得物质和能量。