摘要
纤维素是自然界中最丰富、来源最广泛的有机物质,它是地球上重要的可再生资源.吉林省有着丰富的纤维素资源,但大部分纤维素被焚烧、废弃、对环境造成严重污染.要使纤维素被分解转化成小分子化合物或其它营养物质,筛选分离出能够降解纤维素的优良菌是关键.本文对纤维素降解菌的筛选、产酶条件的优化、酶学性质并对纤维素酶降解菌基因组进行了初步研究,主要研究内容和结果如下: (1)纤维素降解菌的筛选 利用羧甲基纤维素钠为唯一碳源的培养基、结合刚果红染色法、滤纸分解实验和纤维素酶活力测定,从羊、鹿排泄物及周边土壤中筛选出十株纤维素降菌.其中菌株YS降解效果最佳CMCase以及FPase活力分别为50.80U/mL、31.62U/ml,经菌落形态、生理生化和16sDNA分子生物学技术鉴定,初步鉴定其为蜡样芽孢杆菌酶Bacilluscereus. (2)酶学性质的研究 YS菌株的产酶温度为30℃,pH7.0,时间60小时,接种量为6%,酶的产生效果最佳.对于不同的碳源和氮源,最佳碳源为牛肉膏,其次是蛋白胨.Mg离子、K离子和Na离子对菌株YS的纤维素相对酶活有促进作用;Zn离子、三价Fe离子和Cu离子有抑制作用. (3)FTIR、SEM判断官能团变化、GCMS产物检测 经YS降解的玉米秸秆,SEM镜下呈现海绵状结构更加聚集,FTIR表明破坏了木质素的芳香骨架碳,酮基或醛基,未共轭键的碳基峰也明显减弱,说明降解菌YS可破坏木质素结构.碳水化合物的峰明显减弱,说明降解菌YS可降解玉米秸秆中的半纤维素.经GCMS分析,在降解过程中玉米秸秆与菌株YS共培养7天后所产生的代谢产物在种类或含量上均有明显变化. (4)全基因组初步分析 采用ONT测序平台进行测序,YS基因组大小为5887191bp,总碱基数17831,共预测到5760个蛋白质编码基因,YS基因组中eggNOG数据库共注释到了4038个基因;GO数据库4401个基因;KEGG数据库2526个基因;NR数据库5736个基因.碳水化合物蛋白编码基因182个,其中GH家族包括41个,CAZy注释结果显示共有11个基因编码纤维素酶.
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