复合木质素降解菌对麦秸降解及相关酶活的研究

研究在优化固态培养基上复合木质素降解菌Tf1+JG1连续发酵对麦秸的降解及相关酶活的变化,通过检测木质素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化物酶(MnP)和漆酶(Lac)的活力及发酵麦秸的木质素和粗蛋白含量,计算失重率和木质素降解率,结果表明:Tf1+JG1发酵30d时麦秸木质素降解率达到57%,粗蛋白含量提高60.71%,从而提高麦秸饲料利用率和营养价值。     

白腐真菌降解木质素的营养调控

综述了近20多年营养调控白腐真菌对分泌降解木质素的胞外木质素过氧化物酶（LIP）、依赖锰的过氧化物酶（MnP)和漆酶（Laccase)产酶量的研究。     

表达木质素降解酶的基因工程产朊假丝酵母菌部分生物学特性研究

木质素是农作物秸秆饲用化利用的主要限制因素,现仅有少数微生物产生木质素降解酶,且产量少、酶活低,不适合工业化生产,酶蛋白的高效异源表达是提高木质素降解酶产量的有效途径。工程菌ZHMX4和ZHQX1是分别从黄孢原毛平革菌和云芝栓孔菌中扩增出木质素过氧化物酶基因（lip）和漆酶基因（lac）,利用同源整合重组技术构建所得的工程菌。对前期构建的表达木质素降解酶工程菌ZHMX4和ZHQX1进行了部分生物学特性研究,包括木质素降解酶适宜反应条件、木质素降解酶基因拷贝数和工程菌降解天然木质素能力的测定及工程菌营养需要分析,了解2株工程菌特性的同时为后续研究工作奠定基础。结果显示：工程菌ZHMX4和ZHQX1产木质素降解酶最适反应温度和pH分别为30℃、3.0和30℃、4.5;2株工程菌各2 m L（添加量为109cfu/g）混合对100 g玉米秸秆进行发酵时,木质素的降解率达到50.12%;根据Biolog YT微孔板试验结果,可优化2株工程菌的培养基,在培养基中添加一些营养物质,可促进工程菌的生长。     

生物技术在饲用木质素酶制剂生产中的应用

自然界中,有许多微生物能产生相应的酶类并降解木质素。木质素的完全降解是真菌和细菌等微生物群落共同作用的结果,其中真菌是最重要的一类。白腐真菌是目前已知在自然界中降解木质素能力最强的一类真菌,其对木质素的降解主要通过3种酶完成:1)木质素过氧化物酶(Lignin peroxida     

若尔盖地区沙化草地土壤酶协同和抑制效应

近年来,在不合理人类活动和气候变化的共同作用下,若尔盖地区高寒草甸沙化日趋严重,草地生态系统遭到严重破坏。土壤承载着植物、微生物和土壤动物等的生命活动,研究其理化性质、酶活性及二者的关系对草地生态系统的保护和恢复具有重要意义。本研究在若尔盖地区沙化草地设置样地,收集植物群落信息、采集土壤样品、分析土壤理化性质和酶活性,探讨不同沙化梯度下高寒退化草地的土壤理化性质和酶活性动态特征及其之间关系。结果发现:随着沙化程度的加剧,土壤容重、pH和碱性磷酸酶活性呈增加趋势,土壤6种营养元素(有机碳、全碳、速效氮、全氮、速效磷和全磷)及脲酶、木质素过氧化物酶、β-葡萄糖苷酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶呈递减趋势;土壤pH与碱性磷酸酶呈显著正相关关系(P0.01),与木质素过氧化物酶、β-葡萄糖苷酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶均呈显著负相关关系(P0.01)。碱性磷酸酶与木质素过氧化物酶和β-葡萄糖苷酶均呈显著线性负相关关系(P0.01,R~2=0.27;P0.05,R~2=0.17),碱性磷酸酶活性的增加对木质素过氧化物酶和β-葡萄糖苷酶有一定的抑制效应。木质素过氧化物酶与β-葡萄糖苷酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶均呈显著线性正相关关系(P0.01, R~2=0.59;P0.01,R~2=0.26),木质素过氧化物酶活性的增加对β-葡萄糖苷酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶有一定的促进作用,它们之间存在一定的协同关系。该研究为进一步探索若尔盖地区草地沙化土壤酶活性机理提供了科学依据和重要的参考价值。     

木质素酶及其高产菌株选育的研究进展

木质素(lignin)是自然界中一种极其丰富的可再生资源.由于其结构的特殊性和复杂性,使其成为了影响植物纤维素利用率的关键因素之一.因此,如何利用木质素酶降解木质纤维素材料中的木质素,使纤维素从未质素和半纤维素的包裹中释放出来,实现纤维素的高效利用,已成为人们关注的热点.对木质素酶及其高产菌株的选育等方面进行了归纳和总结,以期为木质素降解的进一步研究提供参考.     

六种食用菌降解小麦秸秆木质素的酶活性比较

我国每年小麦秸秆产量达2亿吨,其开发利用的难点在于木质素的降解,云芝、灵芝、香菇、朱红栓菌等食用菌中含有高效的木质素降解酶,为了有效开发利用小麦秸秆,本实验对云芝菌等降解小麦秸秆木质素的产酶能力进行研究。方法:本文以云芝、灵芝、香菇、平菇、鸡腿菇、猴头菇为研究对象分别降解小麦秸秆,在温度23~25℃、湿度58%~60%的最佳条件下扩大培养,离心提取以上6种菌种的粗酶液,采用考马斯亮蓝法、用分光光度法等对粗酶液的蛋白质含量和酶活性质进行研究。结果:得到线性方程Y=6.659X+0.3312,相关系数R~2=0.9904,发现6种菌种在培养的过程中蛋白质含量逐渐增加,且在第10天含量都趋于稳定。云芝产锰过氧化物酶(MnP)和漆酶(Lac)效果最佳,第7天时,MnP的酶活最高为313330U/L,Lac的酶活最高为2230U/L。结论:可以用云芝菌的高效产MnP和Lac能力,开发利用小麦秸秆木质素资源。     

白腐真菌降解木质素的机理及培养的营养调控

白腐真菌降解木质素主要是通过其分泌的胞外过氧化物酶系统来完成的（Annb,1993）。涉及木质素多聚物降解的主要有3种酶,即木质素过氧化物酶（Lignin peroxidase:LIP）、依赖锰的过氧化物酶（Manganese-dependent　peroxidase:MnP）和漆酶（Laccase）,LIP和MnP都含亚铁血红素的糖蛋白,并且发现有多种同工酶。     

真菌木质素降解酶系的研究进展

纤维素和木质素是潜在的可再生资源,近年来,利用微生物对它们进行降解已成为研究的热点。虽然纤维素较木质素易降解,但其被木质素包裹,故降解的关键问题就是木质素的降解。本文从木质素的生物可降解性出发,重点讨论真菌降解木质素酶系及其作用机理。     

碳氮比对复合木质素降解菌产酶活力和木质素降解能力的影响

本研究采用了L16(42)正交试验确定了复合木质素降解菌Tf1和JG1发酵麦秸的最佳碳氮比条件,试验结果表明,当葡萄糖:酒石酸铵为5:0.5,发酵麦秸9d时Lip、MnP、Lac活力和总酶活分别为419.99、1028.31、13.65U/g和1461.95U/g,木质素含量、失重率和木质素降解率分别为8.81%、19.71%和26.22%。     

不同纤维类型与水平对肉兔消化、生长性能和胴体性状的影响

本研究旨在评估日粮不同纤维类型和水平对肉兔生长性能、养分消化和胴体性状的影响。试验将35日龄断奶、体重一致的128只肉兔随机分为4组,每组32只,每组4个重复。试验日粮采用2×2因子设计,2个纤维水平(低和高可溶性纤维),2个木质素水平(低和高木质素水平)。其中,T1组为低可溶性纤维低木质素,T2组为低可溶性纤维高木质素,T3组为高可溶性纤维低木质素,T4组为高可溶性纤维高木质素。试验持续4周。试验结果:日粮可溶性纤维水平对肉兔的采食量、日增重和料比具有显著影响(P<0.05),其中低水平可溶性纤维最高(P<0.05)。低水平可溶性纤维组粗蛋白质表观消化率显著高于高水平组(P<0.05),但高水平可溶性纤维组中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维表观消化率显著高于低水平组(P<0.05)。低水平可溶性纤维高木质素组盲肠干物质含量最高(P<0.05),但高水平可溶性纤维组盲肠pH最低(P<0.05),挥发性脂肪酸浓度最高(P<0.05)。高水平可溶性纤维组(T3和T3组)胃肠道和盲肠相对重量最高(P<0.05),而低水平可溶性纤维组肉兔的屠体重显著高于高水平可溶性纤维组(P<0.05)。试验结论:在本研究条件下,日粮低水平可溶性纤维水平可以提高肉兔粗蛋白表观消化率,改善饲料效率,提高屠体重量,降低组织脂肪含量。     

木质素降解相关酶类测定标准方法研究

在比较研究和具体实践的基础上,提出了漆酶、锰过氧化物酶和木素过氧化物酶活力测定的标准方法,详细介绍了各标准方法的具体操作步骤及其在实际研究中的分析应用.     

结缕草肉桂醇脱氢酶基因家族全基因组序列鉴定和表达分析

肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD, EC 1.1.1.195)是植物木质素合成途径的关键酶,通过消耗NADPH,将松柏醛等复杂醛转化成相应的醇单体,在植物生长发育过程和逆境应答中起到重要作用。本研究从结缕草基因组中鉴定获得了16个肉桂醇脱氢酶(ZjCAD)基因,对其进行了系统进化与基因结构的生物信息学分析。半定量PCR分析显示5个ZjCAD基因在叶片中特异表达,木质素染色结合不同种源材料ZjCAD基因的表达分析进一步表明ZjCAD6的表达与叶片木质素含量正相关,提示ZjCAD6可能为控制结缕草叶片木质素合成的关键基因。ZjCAD6基因全长2736 bp,有3个内含子和4个外显子,开放阅读框为1074 bp,编码357个氨基酸。ZjCAD6蛋白含有两个Zn²⁺结合位点与一个NADP(H)结合结构域,与已报道的其他植物具催化活性的CAD蛋白特征一致。上述结果为进一步研究结缕草叶片木质素含量及其机械强度等性状形成的分子机理提供了重要的参考。     

柠条CkCAD基因的克隆转化及其抗旱功能分析

干旱胁迫严重影响植物的生长发育甚至生存状态,是限制我国西北荒漠植被恢复的主要非生物胁迫因素之一。实验室前期研究发现随黄土高原由南向北降水减少,柠条苯丙烷生物合成是差异表达最显著的代谢途径。本研究遂以柠条苯丙烷合成途径中木质素合成酶基因CkCAD为研究对象,生信分析表明该基因开放阅读框全长1074 bp,编码357个氨基酸;蛋白序列比对发现柠条CkCAD与非洲相思豆、蒺藜苜蓿、大豆和花生的亲缘关系较近,相似度均在80%以上,其中与非洲相思豆ApCAD最为相似。蛋白质偏酸性且为亲水性蛋白,无跨膜结构域,亚细胞定位于细胞质中。通过农杆菌介导法利用过表达载体pCAMBIA1302将柠条CkCAD转入野生型拟南芥中。在筛选获得T₃代纯合阳性植株后进行抗旱性分析。对T₃代过表达CkCAD拟南芥进行实时荧光定量PCR（qRT-PCR）和Western blot检测发现CkCAD及其酶蛋白在拟南芥中呈稳定表达。相较于野生型拟南芥,T₃代过表达CkCAD拟南芥叶脉长度和叶脉密度更大,脉岛长径、脉岛短径更短,脉岛密度更大,叶脉更为发达且木质素含量更高。同时发现干旱处理下T₃代过表达植株的叶片萎蔫程度、丙二醛含量、相对电导率均低于野生型植株,而相对含水量则高于野生型植株。从而证实干旱胁迫下柠条木质素合成酶基因CkCAD可以促进木质素合成进而提高过表达拟南芥植株的抗旱性。     

基于转录组测序分析象草木质素合成的研究

采用高通量测序技术Illumlna HiSeq 2000对高木质素的象草品系eg7和低木质素的象草品系eg87(对照)茎组织进行转录组比较测序。测序获得了169630902个序列读取片段(reads),包含13788439920nt碱基信息。对reads进行序列组装,获得87641个单基因簇(unigene),平均长度580nt。从长度分布、GC含量等方面对unigene进行评估,数据显示测序质量好,可信度高。将获得的unigene与Nr、Nt、Swiss-Prot、COG、GO和KEGG数据库进行序列同源性比较和功能分析,62557个unigene与其他生物的已知基因具有不同程度的同源性,象草与高粱序列同源性最高。共鉴定出33323个差异表达基因,其中上调基因9704个(29.12%),下调基因23619个(70.88%);GO分析显示39968个unigene归为54个功能类别,大量unigene与细胞进程、代谢过程、催化活性等相关;KEGG pathway分析富集得到127条代谢通路,包括光合作用、betalain生物合成、苯丙烷类代谢、苯丙氨酸代谢等,苯丙烷类代谢途径差异基因富集程度高、差异基因数目最多,达285条,该途径中64条木质素单体合成酶基因表达上调,79条ClassⅢ型植物过氧化物酶基因表达下调、22条上调。挑选9个差异基因进行qRT-PCR验证,9个基因的表达趋势与高通量测序结果一致。为象草的分子生物学研究提供了宝贵的基因组数据,对于了解象草茎生物合成与木质素调控基因挖掘和多用途定向育种具有指导意义。     

Effect of lignin on oxidative stress in chickens fed a diet contaminated with zearalenone

The effect of lignin supplementation to a diet contaminated with zearalenone (ZEA) on antioxidant status was studied in female chickens of the ISA BROWN laying strain. From the day of hatching to 2 weeks of age, four groups of chickens were fed the same uncontaminated control diet. After 14 days, Group 1 (control) continued to receive the uncontaminated diet, while Group 2 was fed an identical diet enriched with 0.5% chemically modified lignin. Simultaneously, chickens of Group 3 were switched to a diet contaminated with 7.9 mg/kg ZEA and those of Group 4 to an identical contaminated diet supplemented with 0.5% lignin. At 6 weeks of age blood and tissue samples were collected. Feeding of a diet contaminated with a high level of ZEA resulted in elevated glutathione peroxidase (GPx) activity in the duodenal mucosa and kidney tissues, and an increased γ-glutamyltransferase (GGT) activity in the plasma, indicative of oxidative stress. In the liver tissue, no mycotoxin-induced response in GPx and thioredoxin reductase (TrxR) activities occurred, and the malondialdehyde (MDA) level was even reduced. Neither the plasma levels of retinol and α-tocopherol nor the activities of superoxide dismutase in erythrocytes and GPx in blood were affected in birds fed the contaminated diet. The only effect of lignin supplemented to the contaminated feed was that it prevented the increase of GPx activity in the duodenal mucosa as an indicator of oxidative stress.     

奶牛酶解秸秆饲料的研究

如何充分科学地利用好秸秆资源,变废为宝,成为农村面临的重大问题.秸秆类饲料的营养特点是粗纤维含量高、消化率低.纤维素和半纤维素是植物细胞壁（如小麦秸、玉米秸、稻草秸、大豆秸、花生秸、甘蔗渣和橘子渣）的主要成分,与木质素交织在一起很难被反刍动物瘤胃微生物完全降解,增加纤维素和半纤维素的降解率可潜在的提高动物的生产性能.酶制剂作为新一代饲料添加剂在畜牧业中的应用越来越普遍.人们根据酶能促进蛋白质、脂肪、淀粉、粗纤维分解的作用,深入研究找到一种能补充瘤胃微生物消化能力的物质—外源性酶制剂,来提高饲料利用率和改善奶牛生产性能.     

沉默CCR和CAD基因培育低木质素含量转基因多年生黑麦草

木质素作为维管植物的重要成分之一,主要存在于细胞的次生壁中。然而,木质素却是许多工农业加工过程的限制因素,例如在化学制浆、牧草消化以及木质纤维转化为生物酒精等过程中。肉桂酰辅酶A还原酶(CCR)和肉桂醇脱氢酶(CAD)是催化木质素单体生物合成最后两步的关键酶。本研究根据NCBI中黑麦草CCR和CAD基因序列设计特异引物并添加相应酶切位点,从野生型多年生黑麦草cDNA分离克隆CCR和CAD基因片段,分别构建了含正反方向目的片段的植物表达干扰载体p23-iCCR和p23-iCAD。通过根癌农杆菌EHA105介导转入多年生黑麦草胚性愈伤组织,经过巴龙霉素筛选和PCR检测获得导入了干扰CCR和CAD基因片段的转基因株系i-CCR和i-CAD。常规方法测定相对木质素含量,结果显示,与对照相比,有9株i-CCR植株和11株i-CAD 植株木质素含量显著降低,分别平均降低了34.67％,33.86％,且生长正常。本研究表明通过干扰CCR和CAD基因表达,可以获得低木质素含量的多年生黑麦草,为进一步培育易消化吸收的黑麦草提供了良好的种质资源。     

Apparent digestibility,fecal particle size,and mean retention time of reduced lignin alfalfa hay fed to horses

Reduced lignin alfalfa (Medicago sativa L.) has the potential to provide a higher-quality forage source for livestock by improving forage digestibility. This study was conducted to evaluate apparent digestibility when feeding reduced lignin and nonreduced lignin alfalfa hay to adult horses, and to examine mean fecal particle size (MFPS) and mean retention time (MRT) between alfalfa forage types. In 2017, reduced lignin (“54HVX41”) and nonreduced lignin (“WL355.RR”) alfalfa hay was harvested in Minnesota at the late-bud stage. Alfalfa hays were similar in crude protein (CP; 199 g/kg), neutral detergent fiber (NDF; 433 g/kg), and digestible energy (2.4 Mcal/kg). Acid detergent lignin concentrations were lower for reduced lignin alfalfa hay (74 g/kg) compared to nonreduced lignin alfalfa hay (81 g/kg). Dietary treatments were fed to six adult, stock-type horses in a crossover study. Experimental periods consisted of a 9-d dietary adaptation phase followed by a 5-d total fecal collection phase, during which horses were housed in individual boxstalls and manure was removed on a continuous 24-h basis. At 12-h intervals, feces were thoroughly mixed, subsampled in duplicate, and used for apparent digestibility and MFPS analysis. On day 2 of the fecal collection phase, horses were fed two indigestible markers, cobalt (Co) and ytterbium (Yb), which were fed as Co-ethylenediaminetetraacetic acid and Yb-labeled NDF residue, respectively. Additional fecal samples were taken at 2-h intervals following marker dosing until 96-h post-dosing to evaluate digesta MRT. Data were analyzed using the MIXED procedure of SAS, with statistical significance set at P ≤0.05. Dietary treatment (i.e., alfalfa hay type) was included as a fixed effect, while experimental period and horse were considered random effects. Dietary treatments were similar in dry matter intake (1.6% bodyweight) and time to consumption (7.6 h). Apparent dry matter digestibility (DMD) was greater for reduced lignin alfalfa (64.4%) compared to nonreduced lignin alfalfa (61.7%). Apparent CP and NDF digestibility did not differ between dietary treatments, averaging 78% and 45%, respectively. Dietary treatments were similar in MFPS (0.89 mm) and MRT for both liquid (23.7 h) and solid (27.4 h) phase material. These results indicate an improvement in DMD for reduced lignin alfalfa hay when fed to adult horses, with no change in forage consumption, fecal particle size, or digesta retention time.     

近红外反射光谱法(NIRS)分析奶牛精料补充料营养成分的研究

采用滤光片型8620近红外光谱技术(NIRS),结合主成分回归法,以105个不同的奶牛精料补充料样品建立了常规化学成分以及可消化总养分(TDN)含量的近红外定量分析校正模型。常规化学成分中,粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素和可消化总养分含量的校正模型决定系数R2分别为0.9132、0.9016、0.9220、0.9171、0.8928、0.7083和0.8346;研究发现除酸性洗涤木质素之外,其他成分含量的相对分析误差RPD(SD/SEP)均大于2.5,因此除酸性洗涤木质素之外,所建近红外预测模型对奶牛精料补充料常规营养成分以及TDN含量的快速测定具有重要的实际意义。