白腐菌在木质纤维素降解中的应用进展

木质素由于具有各种生物学稳定的复杂键型而不易被微生物降解,进而阻碍了纤维素的降解利用,而纤维素是重要的能源性物质,同时又是纸浆的主要成分,因此有效利用木质纤维素的关键是木质素的去除。本文总结白腐菌在生物制浆、乙醇制备的预处理、堆肥和饲料的制备方面的应用,概括提高白腐菌利用效率的方法,并对使用白腐菌处理木质纤维素材料进行展望。     

偏肿栓菌产锰过氧化物酶条件优化

采用LNAS(低氮天冬酰胺-琥珀酸)培养基用4种不同的底物处理方式,对白腐菌偏肿栓菌在28℃下进行静止培养,得到不同时间内的培养液,用紫外可见分光光度计分别检测在470,420,310nm处对于2,6-二甲氧基苯酚(2,6-DMP)、2,2’-连氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)(ABTS)、藜芦醇(VA)的氧化作用后光密度值的变化情况,作为其木质素降解酶系统锰过氧化物酶(MnP)、漆酶和木质素过氧化物酶(LiP)产生的依据。结果表明:偏肿栓菌可产生MnP(必须在Mn2+存在的条件下)和漆酶(不依赖于Mn2+),但不产生LiP;在培养液内添加底物木屑和2,6-DMP后可显著提高2种酶的分泌量。在此基础上,用含Mn2+和青杨木屑的LNAS培养基对偏肿栓菌在30℃下静止培养作为初始培养条件,然后采用2次正交试验和多种单因素试验对偏肿栓菌产MnP的培养基组分和培养条件进行优化。结果表明:在试验设定的因素和水平范围内的最优组合是培养液果糖浓度为5g.L-1、酒石酸铵浓度为15mmol.L-1、锰离子浓度是200μmol.L-1、吐温-80浓度为0.25mL.L-1,MgSO4.7H2O浓度为0.35g.L-1、矿质...     

白腐菌预处理在生物质材料中的应用

白腐菌经长期的生物进化,形成了一套独特的生理生化机制和强大的降解代谢能力,在木质和非木质材料预处理中都有广泛的应用。介绍了白腐菌特点及其降解木质素机理,对近年来国内外白腐菌预处理在生物质材料改性中的应用进行综述,重点论述了白腐菌预处理在改善渗透性、提高产氢量、生物制浆、糖化和醇解、堆肥以及饲料预发酵等方面的研究进展,并提出未来白腐菌在生物质材料领域应用的研发重点,为生物质材料的合理利用提供参考。     

3种白腐菌木质纤维素酶活性及酶相关基因的TRAP标记遗传多态性

【目的】木质纤维素是重要的可再生资源,白腐菌对降解木质纤维素具有特殊的优势。研究3种白腐菌的生物学特性、酶学活性以及菌种间的遗传多样性,系统分析3种白腐菌木质纤维素酶的表达与相关基因多态性的关系,为高产木质纤维素酶菌种选育提供理论基础,为白腐菌木材降解分子机制的研究提供科学依据。【方法】以云芝栓孔菌、火木层孔菌和松杉灵芝3种白腐菌为研究材料,测定在不同培养温度下固体培养基中菌落的生长速度和液体培养基中的生物量变化,利用比色法测量白腐菌5种木质纤维素酶活性,运用目标区域扩增多态性( TRAP)分子标记分析3种白腐菌的木质纤维素降解相关酶基因的多态性。【结果】在不同温度下(23,28℃),3种白腐菌在PDA固体培养基上的生长速度均为云芝栓孔菌＞火木层孔菌＞松杉灵芝,云芝栓孔菌和火木层孔菌在28℃的生长速度高于23℃,而松杉灵芝在23℃培养生长更快;液体培养基中云芝栓孔菌的生物量高于火木层孔菌和松杉灵芝。3种白腐菌木质素相关酶活性受木屑诱导显著提高,木质素酶活性最高的是漆酶,其次是木质素过氧化物酶,最低的是锰过氧化物酶;纤维素酶的表达在3种白腐菌中无显著差异,但外切纤维素酶活性明显高于内切纤维素酶活性,玉米秸秆为碳源诱导产生的纤维素酶活性明显高于木屑碳源样品。云芝栓孔菌更偏好于木质素酶的表达,而火木层孔菌和松杉灵芝则更偏好于纤维素酶的表达。TRAP分子标记扩增结果显示,木质素酶相关基因的6对引物共产生109条条带,多态性条带为79条,多态性百分比为72.47%;纤维素酶相关基因的11对引物共产生198条条带,多态性条带为140条,多态性百分率为70.70%。【结论】通过生长速度、生物量、木质纤维素酶活性的检测以及 TRAP 分子标记结果表明3种白腐菌在种间具有较高的遗传差异。3种白腐菌木质素酶活性的大小与其酶基因多态性之间没有明显的对应关系;3种白腐菌纤维素酶活性大致相同,其基因多态性也比较一致。     

油茶花发育转录组测序及相关基因表达分析

通过对油茶成花过程的转录组测序及其成花相关基因的表达分析,结果表明：转录组测序总共获得28448847个 reads,5742023480 bp 数据量,GC 含量为46.52%;拼接成大于200 bp 以上的 Unigenes 有94476条,N50长度为806 bp,其中1 kbp以上的Unigenes 共12643条,占Unigene总数的13.38%; Unigenes 在各数据库中功能注释数目,在 COG中有9095条,在 GO中有27201条,在 KEGG中有6431条,在 Swissprot中有24534条,在TrEMBL中有36393条,在Nr中有36400条,在Nt中有30858条;茎尖中FLC,FCA和FT基因表达量较 AP1,AP2和 PI 基因低,FT基因( ID：Unigene60063)是油茶成花的关键基因,PI 基因( ID：Unigene56059)与雄蕊发育关系紧密。     

麻竹笋转录组测序及苦涩味物质合成基因差异表达分析

[目的]研究避光处理对麻竹笋苦涩味物质合成相关基因表达的影响。[方法]利用Illumina HiSeq~(TM)2500平台对自然生长(CK)和覆土处理(EP)2种类型的麻竹笋进行转录组测序,并对差异表达基因进行分析。[结果]转录组测序共获得36.45 Gb原始数据,经组装去冗余处理得到53 388个Unigene,将所得Unigene比对到Nr、Pfam、COG、Swissprot、GO和KEGG数据库中进行功能注释,发现共有31 462条Unigene与其它物种的基因具有同源性。对CK和EP处理所测得的Unigene进行表达量的比较分析,筛选出1 846个差异基因,其中,在EP处理中上调表达基因998个,下调表达基因848个。由KEGG代谢通路分析发现,差异基因显著地富集在32个代谢途径中,其中,包含与苦涩味物质合成相关的糖酵解途径、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸合成途径等。进一步研究发现,参与麻竹笋芳香族氨基酸、单宁合成的PFK、ENO、PPY-AT/HPP-AT、LAR等酶基因在EP处理中表达量下降,荧光定量PCR验证结果与测序结果基本一致。[结论]避光处理抑制了苯丙氨酸、酪氨酸、单宁生物合成关键酶基因的表达,可能最终影响麻竹笋苦涩味物质的合成。     

中国储木及建筑木材腐朽菌(Ⅰ)

本文首次系统报道了生长在中国原木、建筑物(包括房屋、桥梁、涵洞、栅栏等木质结构材)、坑木、枕木、矿柱、电杆、薪材等上的腐朽菌107种.其中24种引起木材褐色腐朽,83种引起白色腐朽.褐色腐朽的种类主要发生在针叶树木材上,白色腐朽的种类在针叶树和阔叶树木材上都常见.在针叶树原木上常见的木材腐朽菌有黄薄孔菌、红缘拟层孔菌、深褐褶菌、硫磺绚孔菌、冷杉附毛孔菌.在阔叶树原木上常见的有紫褐多孢孔菌、黑管孔菌、一色齿毛菌、红贝俄氏孔菌、硬毛粗毛盖孔菌、皮生锐孔菌、淡黄木层孔菌、鲜红密孔菌、淡黄裂孔菌、毛栓孔菌、锗栓孔菌和云芝栓孔菌等.这些种类来自作者长期的采集、记载和鉴定,全部标本保存在中国科学院沈阳应用生态研究所生物标本馆.     

木质素的研究进展

对目前木质素研究所涉及到的降解菌株和降解酶类,木质素合成的基因工程调控,其他酶和小分子作用等方面的研究进行综述,并对木质素的应用进行介绍。     

漆酶的研究进展

漆酶是一种金属糖蛋白,属于多铜氧化酶家族,它分布于动物、植物、真菌、细菌当中。漆酶能够通过自由基-催化反应机制利用氧气作为电子受体直接氧化芳香族化合物底物或者介体,然后在介体的介导作用下氧化大分子的木质素或者氧化还原电势较高的非酚型芳香族化合物。漆酶在纸浆造纸、印染废水处理、食品工程、有机合成以及生物能源当中有着重要的应用前景。     

星天牛转录组及三大解毒酶家族相关基因系统发育分析

【目的】研究星天牛转录组信息及体内细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450 monooxygenase,CYP)、羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)和谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)三大解毒酶系的表达谱情况,通过构建系统进化树,探析其这3种酶系基因家族的类别及其系统演化关系,为星天牛对多寄主种类的适应性与杀虫剂的抗药性机制研究提供依据。【方法】采用新一代高通量测序技术Illumina HiSeq TM 2500 对星天牛进行转录组测序与数据分析,通过数据筛选并进一步与鞘翅目近缘物种的解毒酶同源蛋白进行系统发育分析。【结果】经测序、序列拼接得到55 260条unigenes,将其与公共数据库进行同源比对,注释了32 247条unigenes,在Swiss-Prot数据库注释的unigenes的数量最多(99.11%);注释到Nr数据库时与赤拟谷盗的unigenes同源性最高(60.25%);在GO数据库中,共有8 083个unigenes被成功注释,根据其功能大致可分为3 类47 亚类;在KEGG数据库中,4 600 条unigenes与162个预测路径可以匹配。通过基因注释发现248条解毒酶系基因在星天牛体内表达,包括139条CYP基因、72条CarE基因、37条GST基因。系统发育分析发现,星天牛的大部分CYP基因都至少与一种鞘翅目近缘物种的CYP基因聚类在一起,P450基因中的CYP6家族数量与其他近缘物种(鞘翅目)类似,包含的基因数量最多;CarE解毒酶蛋白基因主要为β-酯酶、神经趋化蛋白、外源性代谢酶、未知等4种类型,分别可能参与星天牛的一些激素以及信息素的加工、神经和发育过程、消化与解毒等生理过程;星天牛的GST基因聚类主要包含Microsomal GST、Sigma GST、Omega GST、Delta GST、Theta GST等亚家族,具有保护生物大分子免受氧化损伤、催化活力等功能。【结论】本研究获得星天牛的转录组信息,初步探明星天牛体内三大解毒酶系的表达谱及分化情况,可为星天牛对多寄主种类的适应性与杀虫剂抗药性的产生及遗传机制研究提供基础数据和参考。     

Comparative study on the durability of heat-treated White Birch (Betula papyrifera) subjected to the attack of brown and white rot fungi

Abstract

The effect of heat treatment on decay resistance of white birch was evaluated for different incubation periods ranging from 2 to 12 weeks using three species of brown rot and one species of white rot fungus. The results of weight loss tests showed that the white rot fungus, Trametes versicolor, effectively degraded the untreated wood (73.5%). While the degradation of untreated wood by brown rot fungi species, Gloephyllum trabeum (11.6%) and Conifora puteana (6.2%), was considerably less compared to T. versicolor, the third brown rot fungi studied, Poria placenta, caused an appreciable degradation of the same species (52.4%). The results clearly showed that the heat treatment reduced the effect of fungi attack on white birch. Increasing the heat treatment temperature from 195 to 215°C resulted in reduction of weight loss, consequently, reduction in fungal attack. As an example, the weight loss reductions due to T. versicolor, P. placenta, G. trabeum and C. puteana attack was 62.2%, 71.3%, 89.6% and 100%, respectively, compared to the weight loss of untreated wood when it is heat treated at 215°C. Thus, these results confirmed that the heat treatment increased the biological resistance of white birch.