臺(tái)灣乳白蟻腸道鞭毛蟲木聚糖酶基因資源的發(fā)掘和研究.pdf

1、低等白蟻及其共生微生物系統(tǒng)是自然界中木質(zhì)纖維素降解效率最高的系統(tǒng)之一，其后腸鞭毛蟲在木質(zhì)纖維素降解過程中發(fā)揮著重要作用。臺(tái)灣乳白蟻?zhàn)鳛橐环N廣泛分布于世界各地的低等白蟻，其腸道內(nèi)含有大量鞭毛蟲，具有較高的木聚糖降解活性。為了研究鞭毛蟲降解木聚糖機(jī)理以及發(fā)掘新型木聚糖酶基因資源，本研究從木聚糖酶基因在臺(tái)灣乳白蟻消化道的分布、鞭毛蟲群落研究技術(shù)方法的建立、鞭毛蟲群落變化對(duì)后腸木聚糖酶活性的影響、鞭毛蟲木聚糖酶基因資源的發(fā)掘四個(gè)方面解析鞭毛蟲在

2、木聚糖降解過程中的作用，取得結(jié)果如下:
　　(1)臺(tái)灣乳白蟻木聚糖酶基因的分布
　　本部分通過對(duì)轉(zhuǎn)錄組基因的分析，發(fā)現(xiàn)5個(gè)臺(tái)灣乳白蟻木聚糖酶基因中有4個(gè)分布于后腸，1個(gè)分布于前腸。后腸的4個(gè)木聚糖酶基因都來自于共生鞭毛蟲自身，其中1個(gè)為GH10家族基因，另外3個(gè)為GH11家族基因。說明相對(duì)于消化系統(tǒng)其他部分，白蟻后腸在轉(zhuǎn)化和利用木聚糖過程中承擔(dān)更為重要的功能，腸道中的鞭毛蟲群落可能對(duì)木聚糖在白蟻腸道的降解過程有著重要影響。<

3、br>　　(2)臺(tái)灣乳白蟻腸道共生鞭毛蟲群落研究技術(shù)方法的建立
　　對(duì)鞭毛蟲種類和數(shù)量的研究是解析這個(gè)微生物群落特殊共生功能的基礎(chǔ)，本部分利用根據(jù)鞭毛蟲特性而設(shè)計(jì)的鞭毛蟲計(jì)數(shù)板測得的偽披發(fā)蟲(Pseudotrichonympha grassii)、全鞭毛蟲（Holomastigotoides mirabile）和旋披發(fā)蟲（Spirotrichonympha leidyi）的數(shù)量分別為915±66、1895±80、2710±216頭

4、/只。與傳統(tǒng)的血球計(jì)數(shù)板相比，鞭毛蟲計(jì)數(shù)板具有較好的計(jì)數(shù)穩(wěn)定性。此外，配合鞭毛蟲計(jì)數(shù)板使用除氧處理的Trager U溶液作為鞭毛蟲緩沖液，30分鐘后鞭毛蟲的存活率為64.4％，顯著高于未經(jīng)除氧處理的TragerU溶液中不到10％的鞭毛蟲存活率，有效地延長鞭毛蟲在白蟻體外的存活時(shí)間。新型鞭毛蟲計(jì)數(shù)板為后續(xù)深入研究和觀察食木白蟻腸道共生鞭毛蟲群落特征、白蟻消化木質(zhì)纖維素的過程機(jī)制奠定了重要的方法基礎(chǔ)。
　　(3)臺(tái)灣乳白蟻腸道鞭毛蟲群

5、落與木聚糖酶活相關(guān)性
　　臺(tái)灣乳白蟻消化道中，木聚糖酶活性主要分布于后腸。饑餓處理后，臺(tái)灣乳白蟻后腸只有約12.6％的鞭毛蟲存活，同時(shí)后腸的木聚糖酶比活力降低了約80％，白蟻后腸的鞭毛蟲的群落變化對(duì)白蟻后腸的木聚糖酶活力有顯著性影響。其中，偽披發(fā)蟲數(shù)量的變化對(duì)木聚糖酶比活力的影響最顯著(F=9126，p＜0.001);全鞭毛蟲數(shù)量的變化對(duì)木聚糖酶比活力影響的顯著性其次(F=486，p＜0.001);而旋披發(fā)蟲數(shù)量的變化對(duì)木聚糖酶比

6、活力無顯著影響。說明不同的鞭毛蟲在白蟻后腸中分工不同，在木聚糖降解過程中發(fā)揮的作用也有較大差異。
　　(4)臺(tái)灣乳白蟻鞭毛蟲木聚糖酶基因的原核表達(dá)
　　本部分利用大腸桿菌原核系統(tǒng)異源表達(dá)了一個(gè)鞭毛蟲木聚糖酶基因Cfxyl580，在去除重組質(zhì)粒的信號(hào)肽后，在粗酶液中測得的木聚糖酶比活力為0.09U/mg。經(jīng)過進(jìn)一步優(yōu)化重組質(zhì)粒密碼子，酶活性提高為0.11 U/mg，但其酶活性仍處于一個(gè)較低水平，需進(jìn)一步優(yōu)化大腸桿菌的表達(dá)條件或