暗黑鳃金龟肠道纤维素酶活性研究及混合菌系的构建

【摘要】暗黑鳃金龟Holotrichiaparallela幼虫蛴螬通常取食植物的根茎,这与其肠道内丰富的微生物息息相关,这些微生物分泌纤维素酶帮助寄主消化食物,降解木质纤维素。木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素,纤维素酶(半纤维素酶)不但是降解木质纤维素的主要酶类,而且在生物降解和生物能源的开发中扮演了重要的角色。本文研究了暗黑鳃金龟成虫和幼虫肠道纤维素酶活性情况及对温度和pH的适应性,分析比较了肠道富集菌群在继代培养前后的群落组成差异及对秸秆的降解活力,对比了组合菌与单个菌发酵酶活力的情况,为研究昆虫肠道微生物的纤维素降解活力以及为秸秆类物质的生物降解提供了新的研究思路和理论基础。1.暗黑鳃金龟肠道纤维素酶活性研究研究和比较了暗黑鳃金龟头部和肠道粗酶液中内切葡糖苷酶、纤维素酶、木聚糖酶酶活性。幼虫肠道中三种酶活性高于成虫肠道；3龄幼虫肠道的酶活性高于1龄幼虫；肠道内酶活性高于头部。成虫肠道纤维素酶最适温度为40℃,幼虫肠道纤维素酶最适温度为50℃；木聚糖酶在不同温度下的耐受性都较好。暗黑鳃金龟肠道纤维素酶对酸性条件和碱性条件都有一定的适应性。酶谱检测获取了内切葡糖苷酶和p-葡糖苷酶的活性条带。对活性条带进行质谱分析,获取了部分纤维素酶的蛋白序列信息,分别是分离自拟杆菌门细菌的木聚糖酶,分离自裂褶菌属的水解糖苷酶家族GH43的纤维素酶,分离自纤维堆囊菌的一种纤维素酶。2.暗黑鳃金龟肠道纤维素降解菌群的富集继代研究将从暗黑鳃金龟肠道富集分离的菌群,在以水稻秸秆粉为主要碳源的培养基中继代培养后,获取了一个能够利用秸秆作为能量来源,滤纸崩解天数稳定的微生物群落。接种成虫肠道菌群滤纸崩解天数稳定在13d,接种幼虫肠道菌群滤纸崩解天数稳定在9d。分析继代培养前后的菌群的多样性组成。幼虫肠道菌群继代培养后,所占比例前三位依次为Dysgonomonas、Azospirillum和Ruminococcaceae_Incertae_Sedis;成虫肠道菌群继代培养后,所占比例前三位依次为Lysinibacillus、Dysgonomonas和Kerstersia。幼虫肠道分离菌群35℃、15d可降解0.3437g的秸秆,但与成虫肠道菌群的降解效果无显著差异。3.暗黑鳃金龟幼虫肠道纤维素降解混合菌系的构建研究和比较了混合菌株发酵与单一菌株发酵液的酶活力以及发酵时间和发酵温度对组合菌株与单一菌株液体发酵的影响。结果表明组合菌株HP181+HP14、HP181+HP76+HP54+HP207,发酵产酶时间比单独菌株发酵提早3天,纤维素酶(半纤维素酶)活力高于单一菌株发酵。组合菌株酶活力达到最大约为30℃-35℃,比各菌株酶活力达到最大的温度更温和,更符合生产中生物降解的条件。组合菌株35℃、15d可降解秸秆0.5487g秸秆。
【作者】许婧；
【导师】张宏宇；
【作者基本信息】华中农业大学，农业昆虫与害虫防治，2014，硕士
【关键词】纤维素酶；酶谱分析；混合菌系；组合菌培养；秸秆生物降解；

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