摘要
随着国家经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，人们对畜禽产品的消费需求也逐年增加，饲料短缺、进口依赖度高以及价格不稳定成为影响畜禽产业发展的重要瓶颈。菜籽粕是从油菜籽中提取油脂后的副产物，主要由蛋白质、纤维和矿物质组成，可作为畜牧业的优质蛋白来源。然而，由于硫代葡萄糖苷、植酸、单宁和粗纤维等抗营养因子的存在，导致非反刍动物对于菜籽粕消化率低。硫代葡萄糖苷作为菜籽粕中的主要抗营养因子，在被油菜籽中的芥子酶水解后，会释放出一系列有毒产物，降低适口性，影响肝脏和肾脏功能。严重影响了菜籽粕在畜牧业的广泛应用。因此，降低菜籽粕中硫苷的含量，提高菜籽粕的营养成分，是菜籽粕饲用的关键科学问题。 本文利用富集驯化技术，筛选出了一株可高效降解硫苷的菌株，通过单因素试验、PB试验及BBD试验优化了菌株培养条件、降解条件，获得了最佳固体发酵参数，利用全基因组测序技术，预测了降解菌可能参与降解的基因，以期为菜籽粕脱毒提供合理方案。论文取得的主要结果如下： 1）硫苷降解菌株的分离鉴定 利用富集驯化技术从湖南省长期堆积菜籽粕的土壤中筛选出了一株可高效降解硫苷的菌株，该菌在含500mg/L硫苷无机盐培养基中，30℃、180r·min-1培养4d后，可降解73.96%的硫苷。通过对菌株16SrRNA的基因序列进行比对，发现菌株L3X14与Sphingobacterium属的相似度以及同源性均较高，其中与SphingobacteriumanhuienseCW186T基因相似度最高，为98.70%，结合菌落形态特征，以及生理生化特性，最终将该降解菌鉴定为Sphingobacterium属，命名为：Sphingobacteriumsp.L3X14。 2）降解菌培养条件、降解特性及发酵条件优化 通过单因素优化试验优化菌株的培养条件、培养基组分及降解条件。降解菌的最佳培养条件为：温度30℃、pH6、接种量3%，最佳碳源为葡萄糖，最佳氮源为牛肉膏。降解菌的最佳降解条件为：温度30℃、pH6、3%以上的接种量可达到快速降解的效果。通过PB试验、BBD试验探究显著影响固体发酵的因素以及获取最佳的固体发酵参数。PB试验获得了显著影响菜籽粕固体发酵的因素，影响程度依次为：料液比＞温度＞发酵时间＞初始接种量。而后利用PB试验获得的显著影响因素，进行BBD试验，最终获得的最佳发酵组合为：温度31℃、料水比1∶2.72、发酵时间6d、接种量为3%，利用优化后的条件进行试验，菜籽粕中硫苷降解率为72.12%。 3）菌株L3X14全基因组分析 通过Illumina测序技术，对降解菌进行全基因组测序，得到降解菌的序列总长为5244991bp，GC%比为36.78%。共有4435个基因，基因总长度为4579662bp，平均长度为1032bp，占序列总长度的87.31%，其中有97.62%的基因可以编码蛋白质。利用NR、GO、COG及KEGG数据对降解菌进行注释，其中NR数据库比对上的基因数最多，共比对上4303个基因，占总基因数的97.02%。通过NR数据库注释结果进一步确认了降解菌为Sphingobacteriumsp.；通过COG数据库注释发现，蛋白COG4833、COG3387等，可水解糖苷键，蛋白COG2151具有脱硫功能；GO数据库注释发现降解菌拥有硫酸酯水解酶活性，以及水解糖苷键的酶活性。结合以上数据库注释分析发现，与合成糖苷水解酶以及硫酯酶的相关基因可能与硫苷的降解有关，最终利用NCBI与目前已知可降解硫苷的细菌序列进行比对，发现降解菌基因片段1_713、7_95可能与硫苷的降解最为相关。
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