紅麻韌皮脫膠微生物多樣性及其蛋白質差異表達.pdf

1、生物脫膠因具有低能耗、低污染、低成本、高品質等優(yōu)點，是紅麻脫膠的發(fā)展萬向。但是因為紅麻膠質成分多樣，酶催化非纖維素機制復雜，因此高效紅麻脫膠菌株篩選難度大。本研究以紅麻韌皮為底物，富集天然菌樣中的微生物，通過宏基因組技術、可培養(yǎng)技術以及蛋白組技術，實時跟蹤脫膠過程中的微生物多樣性以及功能蛋白的變化規(guī)律，明確紅麻生物脫膠優(yōu)勢菌群及差異蛋白，為紅麻脫膠微生物的篩選、構建以及紅麻生物脫膠的催化機制研究提供重要依據(jù)。
　　1、基于宏基因組

2、技術，追蹤從0h到150h的整個紅麻脫膠過程，發(fā)現(xiàn)擬桿菌門Bacteroidetes的比例從30％升高到65％;而變形菌門Prteobacteria所占比例逐步下降，從55％下降到20％，TM7從1％上升到11％;厚壁菌門Firmicutes從0h的2％上升40h的20％，再降到150h的2％;放線菌Actinobacteria富集后，達到1％;其它各微生物種群比例低于1％，沒有形成優(yōu)勢菌群，TOP30中未見真菌。到150h，Bacte

3、roides sp成為第一優(yōu)勢菌群，而Chrysebacterium sp、Dysgonomonas sp、Flavobacterium sp、Acinetobacter sp、Citrobacter sp、Pseudomonas sp依次隨后。
　　2、以紅麻韌皮為富集基質，從土壤、水體、腐殖質樣品菌樣中分離篩選獲得125個紅麻韌皮脫膠菌株，其對應原料失重率≥21％，且在一種或多種選擇性培養(yǎng)基中產生水解圈的菌株。分類鑒定結果表明

4、，125個菌株隸屬13屬18種，其中116株細菌，9株絲狀真菌。菌株K1-K5、R10、R13不產纖維素酶且非纖維素降解率大于21％，分別屬于Bacillus subtihs、Paenibacillus polymyxa、Clostridium acetobutylicum、Bacillus alcalophilus、Erwinia chrysanthemi、Pseudomonas brassicacearum、Pectobacteri

5、um wasabiae。首次報道Bacillus alcalophilus、Erwinia chrysanthemi，以及Pectobacterium wasabiae具有紅麻生物脫膠功能。其中菌株R13表現(xiàn)出優(yōu)良的脫膠性能(Pectobacterium wasabiae IBFC2016，專利保藏號CGMCC No14601)。
　　3、菌株K1、K3、K4、K5及R13在三種不同的水解圈培養(yǎng)基上均形成了明顯的水解圈，菌株K2在

6、木聚糖酶水解圈培養(yǎng)基平板上培養(yǎng)10h不產生水解圈，菌株R10在木聚糖酶及甘露聚糖酶水解圈培養(yǎng)基平板上培養(yǎng)10h不產生水解圈。紅麻生物脫膠發(fā)酵液上清液中，檢測到的水解產物包括甘露糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖，未檢測到葡萄糖醛酸。隨著發(fā)酵時間延長，半乳糖醛酸持續(xù)慢速增加，而其他單糖先增加后降低。整個純培養(yǎng)過程中，果膠酶活、甘露聚糖酶活以及木聚糖酶活持續(xù)增加，15h時，果膠酶活、甘露聚糖酶活以及木聚糖酶分別是13025IU/m

7、L、15758IU/mL以及11524IU/mL。果膠酶、甘露聚糖酶和木聚糖酶在紅麻韌皮生物脫膠過程中起到重要作用。
　　4、基于蛋白組iTRAQ技術，共鑒足到蛋白質總數(shù)197個。4組樣本兩兩對比后所得差異蛋白在細胞組分上主要定位于細胞外基質、細胞外膜、細胞質、核糖體亞單位等多個位置。具有水解酶活性、氧化還原活性、超氧化物活性、纖維素結合活性、丙酮酸激酶活性、烏頭酸水合酶活性、磷酸葡萄糖酸脫氫酶活性、核苷二磷酸激酶活性等多種功能。