镰刀菌 Q7-31T 菌株植物细胞壁降解酶系的结构

为探究植物细胞壁降解酶高效降解细胞壁的机制,用 RT-PCR 方法对 Q7-31T 菌株植物细胞壁降解酶基因片段进行克隆,使用 Prot-Param、SOPMA、ProtScale Server 等软件对质谱鉴定结果进行生物学分析。结果表明：将 Q7-31T 菌株植物细胞壁降解相关酶归为 GH5家族内切葡聚糖酶、GH7家族内切葡聚糖酶、GH7家族外切葡聚糖酶和 GH10家族内切木聚糖酶4类酶。这些相关酶类为中等分子量大小,二级结构由α-螺旋、延伸链、β-转角和无规则卷曲4种元件构成,其中无规则卷曲的数量最高;均为亲水性酶,磷酸化位点比例较高,存在1～2个糖基化位点;均存在较高比例的催化结构域,三级结构呈中空的 C 字形。结论：少量的糖基化位点、高比例的催化结构域、多变的三维构象、大量的磷酸化位点与高效的协同作用方式可能决定 Q7-31T 菌株的植物细胞壁降解酶对细胞壁的高效降解。     

高温纤维素降解微生物的筛选、鉴定及其酶活力测定

【目的】筛选高温高效纤维素降解微生物,为畜禽粪便和农作物秸秆堆肥菌剂的研制奠定基础.【方法】在50℃培养条件下,对牛粪自然堆肥样品中的纤维素降解微生物进行富集、分离、纯化培养.又经刚果红纤维素培养基法、滤纸条崩解试验、纤维素酶活测定法进行纤维素降解活性的筛选.再提取菌株DNA,分别扩增16S rDNA或ITS片段进行鉴定.【结果】最终筛选得到具有良好纤维素降解性能的细菌(X-1)和真菌(Z-3)各1株.Z-3菌株在5 d内能将滤纸条完全崩解,X-1菌株则为7 d.X-1菌株在7 d内羧甲基纤维素酶(CMCase)、滤纸酶(FPA)和微晶纤维素酶(C1)最高活力分别为0.47、0.08、0.12 IU/mL;Z-3菌株则为0.32、0.14、0.07 IU/mL.分子生物学鉴定结果表明,X-1为伯氏短杆菌(Brevibacillus borstelensis),Z-3为枝孢菌属(Cladosporium).【结论】得到了2株高温降解微生物,50℃降解纤维素能力较强(培养基),可进一步用于堆肥菌剂的开发.     

牛粪堆肥中好氧纤维素降解菌群及产酶条件研究

对50℃下牛粪堆肥中的好氧纤维素分解菌群进行了研究，发现牛粪堆肥中纤维素的降解是各菌相互协调作用的结果，细菌、放线菌和霉菌都有降解纤维素的能力。分解纤维素的细菌和放线菌的种类虽多，但产酶量不高，而霉菌的种类虽少，产酶量却较高。从中挑选一株产酶量最高的曲霉WQ作为试验菌株，该菌最佳碳源是微晶纤维素 稻草粉，最佳氮源是蛋白胨 酵母膏，最适生长温度为35℃，最适起始pH值为5．5，在生长第8d产酶量最高，产生的纤维素酶在60℃下活力最高。     

降解水稻秸秆细菌-真菌复合菌系的构建与评价

为筛选构建高效降解水稻秸秆的细菌-真菌复合菌系,通过分离筛选、纯化鉴定具备降解水稻秸秆能力的细菌和真菌,选择出降解效率较高的细菌和真菌各两株用于复配。通过全组合将4株菌复配成多样性为1～4的15种复合菌系,采用水稻秸秆降解试验评估复合菌系的降解效果和3种纤维素降解酶的活性,利用线性拟合和多元回归解析复合菌系产酶活力与其降解秸秆能力之间的关系。从腐解的水稻秸秆中筛选获得降解细菌和真菌各4株,其中以细菌分离株雷氏普罗威登斯菌BB18、球形赖氨酸芽孢杆菌JB7和真菌分离株草酸青霉ZA、烟曲霉ZL的秸秆降解能力和产滤纸酶活力较高。将该4株降解效果较高的菌株进行全组合复配,发现复合菌系对水稻秸秆的降解率以及产滤纸酶、纤维素内切酶和木聚糖酶的活性均随菌株多样性的增加而显著提高,且以4株菌株组合的复合菌系BF1对水稻秸秆的降解效果最好,较单菌平均提高了1.6倍,酶活力增加了1～3倍。相关分析结果表明,复合菌系降解水稻秸秆的能力与3种酶的活力呈显著正相关,其中纤维素内切酶和木聚糖酶对复合菌系降解能力的贡献最大。细菌-真菌复合菌系的降解效果与产酶能力具有明显的多样性效应,维生素内切酶和木聚糖酶是驱动细菌-真菌复合菌系高效降解秸秆的关键因子。     

高温纤维素分解菌的分离、筛选及鉴定

［目的］为研制堆肥高温菌剂和生产高温纤维素酶奠定基础。［方法］从牛粪自然堆肥中分离出高温纤维素分解纤维素菌,并测定其外切纤维素酶活（C1酶）、羧甲基纤维素酶活（CMCase）、FPA酶活（FPase）。［结果］从5种高温纤维素分解菌中,筛选出分解纤维素较强的高温细菌HB4和高温霉菌HM。［结论］高温细菌HB4的C1酶、CMCase、最高,分别为0.016 1 IU/ml、0.923 8 IU/ml;高温霉菌HM的FPA酶活最高,为1.053 5 IU/ml。经初步鉴定HB4为热酸菌属（Acidothermus）,HM为链孢霉菌属（Neurospora）。     

牛瘤胃内主要细菌结构与功能探查

正通常年每毫升瘤胃液含10~9~10~(10)个细菌,种类达300多种以上,现已鉴定出60种瘤胃细菌。1纤维分解菌1.1瘤胃球菌白色瘤胃球菌和黄色瘤胃球菌是瘤胃中主要的纤维分解菌,均为严格厌氧型革兰氏阳性球菌。两种菌能产生大量的纤维素酶和半纤维素酶,将纤维素降解。黄色瘤胃球菌能产生结构复杂的木聚糖酶、多种内切酶和一种外切酶,可将结构复杂的纤维物质降解成纤维二糖、戊糖和挥发性脂肪     

牛粪堆肥纤维素高效降解菌的筛选和应用

为解决牛粪堆肥过程中纤维素难以降解的难题,通过采用羧甲基纤维素筛选平板和刚果红染色的方法,筛选得到了1株高效降解纤维素的细菌X7,其纤维素酶活达40.02±2.87 U/mL,经鉴定为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。将降解菌X7配合堆肥接种剂应用于牛粪堆肥中,检测其降解和堆肥促进效果,结果表明:降解菌能提升堆肥温度,使堆肥最高温度达74℃,堆肥高温期持续16 d;添加降解菌X7后堆肥结束时的腐殖质总量达69.3 g/kg,有效提升了堆肥品质,纤维素降解率为43.51%,对照组的降解率仅为11.57%。纤维素高效降解菌X7在牛粪堆肥及纤维素降解应用方面有较大潜力。     

纤维素酶/木聚糖酶产生菌株的筛选及其降解小麦秸秆的研究

从自然环境中筛选出1株可同时分泌纤维素酶和木聚糖酶的菌株,并对其降解小麦(Triticum aestivum L.)秸秆的特性进行分析。结果表明,ZH-19菌株可同时高产纤维素酶和木聚糖酶。经形态特征和ITS保守区测序分析确定该菌株为Penicillium thiersii。菌株降解小麦秸秆的过程中,纤维素酶活和木聚糖酶酶活分别在第6天和第7.5天达到其最大值,分别为145.54、93.20 U/m L;纤维素比半纤维素降解的速率要快,表明在小麦秸杆降解过程中,可能需要纤维素酶、半纤维素酶的协同作用,才能实现对木质纤维素的最大降解。     

双孢蘑菇培养料木质纤维素利用及相关酶活性变化的研究

[目的]探究双孢蘑菇培养料理化性质、木质纤维素降解与其相关酶活性变化,为双孢蘑菇工厂化栽培建立科学的指标评价体系奠定理论基础.[方法]对3批次工厂化栽培的双孢蘑菇从堆肥到出菇的理化参数和木质纤维素及相关降解酶活性进行测定,并统计每批次产量.[结果]3批次培养料理化性状指标均在适宜范围.建堆时,培养料中纤维素、半纤维素和木质素相对含量分别为23.19％、19.64％和16.12％;二次发酵结束时,三者相对含量分别为15.73％、10.93％和22.96％;双孢蘑菇出菇结束时,三者相对含量分别为8.37％、4.27％和18.98％.表明堆肥时期微生物和双孢蘑菇均优先利用纤维素和半纤维素,而对木质素的利用率相对较低.堆肥时期纤维素降解酶活性平稳,第1潮菇时急速升高,以后逐渐下降,其中羧甲基纤维素酶的活性(11.02～149.52 U/g)远高于α-纤维二糖酶活性(0.37～13.30 U/g),是降解纤维素的主要酶类.3种半纤维素降解酶在堆肥时期呈波动式变化,在第1潮菇时活性达到最高,其中木聚糖酶的活性(58.65～176.25 U/g)高于木糖苷酶活性(0.55～5.07 U/g)和α-阿拉伯呋喃糖苷酶的活性(2.29～39.60U/g),是分解半纤维素的主要酶类.漆酶在堆肥时期几乎没有活性,菌丝长满时活性急剧升高至14.57 U/g,并保持至原基形成.第3批次的各种酶活性、生物转化率明显高于第1批次和第2批次.[结论]3批次双孢蘑菇培养料的理化指标及酶活性变化趋势一致.在堆肥时期和出菇时期,优先利用半纤维素和纤维素,而木质素利用率较低.羧甲基纤维素酶、木聚糖酶、漆酶是降解木质纤维素的主要酶类,各种酶活性与产量呈正相关.     

牛粪高温堆肥过程中木质纤维素降解及相关生物学特性研究

为探明木质纤维素在堆肥过程中的降解情况,以牛粪和砻糠为原料,进行为期112 d的小型堆肥试验,在不同堆肥阶段测定物料的木质纤维素含量及相关降解酶活性,并在高温和降温阶段从物料中分离鉴定纤维素降解菌。结果表明,堆肥过程中物料的纤维素与半纤维素含量逐步降低,总降解率分别为5626%和6147%;而木质素的相对含量略有增加;与木质纤维素降解相关的纤维素酶和木聚糖酶的活性均呈现先增高后降低的趋势,其酶活均在第42天达到峰值,分别为8575 μg glucose·g-1·DW·h-1 和16565 μg·reducing sugar·g-1·DW·h-1,而β 葡聚糖苷酶的活性在22～42 d之间维持在较高水平(279～330 μmol pNPG·g-1·DW·h-1);此外,在堆肥的高温和降温腐熟阶段均分离并鉴定出Pseudoxanthomonas,Bacillus,Paenibacillus,Ureibacillus和Geobacillus等5个属的可培养高温纤维素降解菌。     

秸秆纤维素降解细菌的筛选及其产酶条件的研究

用稀释平板法在羧甲基纤维素平板培养基和纤维素刚果红平板培养基上,从土壤中分离出1株纤维素酶活力较高的耐热细菌H-5,初步鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis).对该菌株的液体发酵产纤维素酶的条件经行了研究,结果表明:菌株H-5产纤维素酶的最适培养温度为40℃,内切酶活力(CMCase)和滤纸酶活力(FPase)最高可达27.14U和22.17U.最佳培养时间为3d,内切酶活力(CMCase)和滤纸酶活力(Fpase)最高可达26.38U和20.14U,最适初始pH值为6～6.5,内切酶活力(CMCase)和滤纸酶活力(FPase)最高可达24.08U和21.96U,最适摇床转速为150 r·min-1,内切酶活力(CMCase)和滤纸酶活力(FPase)最高可达25.34U和20.67U.     

芝麻茎点枯病菌产生的几种细胞壁降解酶活性分析

测定芝麻茎点枯病菌产生的几种细胞壁降解酶种类及活性大小,为进一步探讨其与寄主的互作机制奠定基础。从不同芝麻产区采集7株茎点枯病菌,液体培养制取粗酶液,离体条件下采用分光光度法测定病原菌分泌的半纤维素酶、木质素降解酶种类及活力大小。结果表明,7个菌株均未检测到锰过氧化物酶,但都能检测到木聚糖酶、木质素过氧化物酶和漆酶,说明7个菌株均能产生半纤维素酶和木质素降解酶,并且同一种酶不同菌株酶活力大小不同,同一菌株的木质素过氧化物酶活力都明显高于漆酶活力,其中,菌株2010003的木聚糖酶综合活力最高,菌株2010028的木质素过氧化物酶和漆酶活力均最高。     

一种新的镰刀菌Q7-31木聚糖酶Xyn9的分离纯化鉴定及酶学特性

为对植物病原菌镰刀菌(Fusarium sp.)Q7-31所产木聚糖酶进行鉴定及酶学特性分析,在发酵产酶培养基上对Q7-31进行发酵培养,获得能够高效降解植物细胞壁的粗酶液。然后,采用Sephacry S-100凝胶柱层析和DEAE弱阴离子交换柱层析对粗酶液进行分离纯化后得到木聚糖酶Xyn9,并对其开展蛋白质组学研究和酶学特性分析。结果表明:粗酶液中木聚糖酶比活为16.58 U/mg,纤维素酶比活为0.428 U/mg,细胞壁降解酶比活为0.019 8 U/mg,蛋白含量为2.17 mg/m L。Xyn9的蛋白质组学研究结果显示,其分子量为21 ku、等电点为6.86,接近GH10家族。纯化后Xyn9的酶学特性表明,最适反应温度为47℃,最适p H值为5.6,该酶在33℃以下和在p H值5~6的范围内较稳定;金属离子K+对该酶有激活作用,Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+抑制该酶活性,Cu2+、Hg+使该酶完全失活。综合Xyn9的分子量、蛋白质组学结果以及酶学特性,最终将其鉴定为一种新的介于GH10家族与GH11家族之间的内切木聚糖酶。     

瘤胃纤维素酶来源的微生物及其作用机制

纤维素酶是一种高效的生物催化剂,在纤维素类物质的利用方面发挥着重要作用.瘤胃来源的纤维素酶是一类能够分解瘤胃中纤维素类物质的酶或酶系,能将纤维素类物质分解成葡萄糖供给动物生长所需.对纤维素进行了概述,分析了瘤胃纤维素酶来源的细菌、真菌和其他微生物种类和分泌的纤维素酶以及瘤胃各类微生物对纤维素的降解过程,并对纤维素酶的种类和降解机理进行了阐述,为进一步研究瘤胃纤维素酶提供参考.     

在堆肥过程中添加外源菌剂对GH3真菌家族β-葡萄糖苷水解酶微生物群落的影响

添加外源菌剂能够有效加快牛粪堆肥中纤维素的降解。在牛粪堆肥过程中添加外源菌剂,与同一条件下的自然堆肥做对比,研究菌剂对堆肥中GH3真菌家族β-葡萄糖苷水解酶菌群的影响。结果表明,菌剂组堆肥能更快地进入高温期且持续20 d高温(自然堆肥为14 d),β-葡萄糖苷水解酶活性高于自然堆肥组。此外,菌剂组GH3家族微生物多样性要略低于自然堆肥组。设计用于扩增配糖水解酶3家族(GH3)标记基因的通用简并引物,利用PCR-DGGE方法,并且将检测结果测序来研究两种堆肥处理中GH家族菌群变化情况。根据16S rRNA基因序列构建系统发育树,共检测出7条不同时期的优势菌条带。通过BLAST对比测序,可知在堆肥不同时期中GH3家族优势菌种分别为木霉属和曲霉属。     

秸秆降解放线菌的分离鉴定及其降解特性

为获得优良秸秆降解放线菌,解析其秸秆降解特性,从森林土壤和秸秆堆肥环境中采集样品,采用富集培养方法筛选目标菌株,通过培养特征观察、生理生化鉴定和16S rDNA序列比对分析确定降解菌分类地位,结合扫描电镜技术分析降解过程中菌株对秸秆物理和化学性质的影响,考察培养温度、初始pH和氮源种类等培养条件对菌株降解秸秆的影响规律,以天然纤维素为底物测定菌株胞外纤维素酶活力动态变化。结果表明：1)本研究筛选获得的菌株ZY-2经鉴定为娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei);2)Streptomyces rochei ZY-2在7 d内对秸秆的降解率可达29.23%,且能同时降解半纤维素、纤维素和木质素,3种组分的降解率分别为42.82%、47.05%和13.63%;3)菌株降解秸秆时,温度控制在35～45℃,初始pH控制在6.0～8.0,以有机氮为氮源生长时降解效果较好;4)菌株胞外能同时检测到内切纤维素酶和外切纤维素酶活性,生长前期内切纤维素酶活力较高,第4天达到峰值(0.12 U/mL),而生长后期外切纤维素酶活力较高,第6天达到峰值(0.23 U/mL)。本研究筛选的菌株ZY-...     

中药渣堆肥微生物群落结构及纤维素降解酶基因表达量变化特征

本研究对不同堆制时期的中药渣堆肥样品进行Miseq高通量测序分析,并对8种纤维素降解酶基因进行荧光定量RT-PCR分析,以解析中药渣堆肥过程中微生物群落结构组成及纤维素降解酶基因表达丰度的变化特征.结果表明,在中药渣堆肥过程中,不同堆制时期的微生物群落结构组成不同,并且不同处理间的群落结构也存在差异.对样品中微生物群落...     

一组小麦秸秆好氧分解菌复合系的酶学特性研究

为加快小麦秸秆木质纤维素酶解,提高小麦秸秆资源的利用率,探讨了一组小麦秸秆好氧分解菌复合系的酶活表达特性。该复合系能高效的分解秸秆,对纤维素的分解率达到80.0%,利用DNS法测定该复合系分泌的酶的酶活性。研究表明,在复合系分解的0~10 d内,0.78 g纤维素被分解,0.16 g半纤维素被分解;复合系分泌的酶是一组能够降解不同底物的酶复合系;复合系的最高纤维素酶活性(内切酶、外切酶、β-糖苷酶和总纤维素酶)为0.17 U/mL;最高木聚糖酶活性出现在第2天,其数值达到2.82 U/mL;最适木聚糖酶反应温度为50℃,最高耐受温度是60℃,最适木聚糖酶反应pH为7,pH≤5对酶活性产生强烈抑制;酶反应时间6~20 min时,酶活性急剧下降,以后至酶反应时间120 min时,酶活性下降缓慢。第3天的0.5 mL离心上清液在最适酶反应条件下酶解2h后,木聚糖底物被酶解6.76 mg,转化率为33.8%。     

假黄单胞菌株J1的筛选及木质纤维素降解基因的生物信息学分析

[目的]本研究旨在发掘木质纤维素降解菌种资源,并寻找木质纤维素降解关键酶基因和代谢通路。[方法]以纤维素为唯一碳源,从土壤、腐叶混合物中分离出27株具有纤维素降解能力的细菌。通过测定纤维素酶活力,将降解效果最优菌株进行全基因组测序。通过与同属细菌的全基因组序列的比对构建贝叶斯树。[结果]菌株J1内切纤维素酶、滤纸酶和β-葡萄糖苷酶活力峰值分别为0.39、0.18和0.11 IU·m L~(-1),并将菌株J1鉴定为假黄单胞菌(Pseudoxanthomonas sp.)。Clusters of Orthologous Groups(COG)和Carbohydrate-Active Enzyme Database(CAZy)等基因数据库注释结果表明:菌株J1具有木质纤维素降解酶基因。代谢通路预测表明:该菌株具有利用纤维素生成乙醇的代谢通路。[结论]本研究分离筛选到的假黄单胞菌株J1可以作为生物乙醇发酵的候选菌株,同时测序获得的全基因组数据将为假黄单胞菌属降解木质纤维素的途径提供依据。     

纤维素酶和木聚糖酶降解艾蒿纤维素工艺的优化

为探索纤维素酶和木聚糖酶降解艾蒿纤维素的最佳条件,以利于研究后续的乙醇发酵生产工艺,研究了不同因素对纤维素酶和木聚糖酶降解艾蒿粉的影响。结果表明:双酶降解艾蒿纤维素的最佳工艺条件为温度40℃、时间40h、pH 4.60、磷酸盐缓冲液4mL和双酶配比1∶1。