Bacillus ligniniphilus L1降解木質(zhì)素機(jī)理的初步研究.pdf

1、木質(zhì)素是由苯丙烷單元通過醚鍵和碳碳鍵連接而成的聚酚類三維網(wǎng)狀高分子芳香族化合物，同時(shí)也是自然界最豐富的芳香族化合物，其分解與陸地上碳循環(huán)密切相關(guān)。提取木質(zhì)纖維素中的纖維素使其轉(zhuǎn)化成乙醇，是生產(chǎn)第二代生物質(zhì)能源的關(guān)鍵步驟。但是由于木質(zhì)素是一種非常穩(wěn)定的化合物，難以降解是實(shí)現(xiàn)生物乙醇轉(zhuǎn)化的主要屏障，因此關(guān)于木質(zhì)素的微生物降解研究具有非常重要的意義。此外，木質(zhì)素是自然界中含量第二豐富的生物質(zhì)，主要來源于纖維素乙醇和制漿造紙工業(yè)中的副產(chǎn)物或者農(nóng)

2、林廢棄物，如果能對(duì)木質(zhì)素的生物降解過程進(jìn)行有效的控制，那么木質(zhì)素具有生產(chǎn)芳香族化工原料的潛力。真菌降解木質(zhì)素的研究已經(jīng)深入的進(jìn)行了多年，并取得豐富的成果，但是仍然未開發(fā)出一種能商業(yè)化應(yīng)用的木質(zhì)素生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，而關(guān)于細(xì)菌降解木質(zhì)素的研究還處在初級(jí)階段。由于豐富的生物多樣性和良好的環(huán)境適應(yīng)能力，細(xì)菌在木質(zhì)素降解方面深受研究人員的關(guān)注，越來越多研究表明細(xì)菌在木質(zhì)素的生物降解過程中起到重要的作用。
　　本論文從實(shí)驗(yàn)室保藏的細(xì)菌中篩選到能夠

3、利用木質(zhì)素為唯一碳源生長的菌株Bacillus ligniniphilus L1，表明其具有降解木質(zhì)素的潛力。為了進(jìn)一步確定Bacillus ligniniphilus L1降解木質(zhì)素的能力及其在木質(zhì)素生物轉(zhuǎn)化過程中的應(yīng)用前景，對(duì)其降解木質(zhì)素特性、代謝產(chǎn)物及木質(zhì)素降解基因進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究成果如下：
　　1.以木質(zhì)素為唯一碳源培養(yǎng)Bacillus ligniniphilus L1，發(fā)現(xiàn)該菌在堿性條件下的生長態(tài)勢(shì)較好。在pH

4、9的木質(zhì)素培養(yǎng)基中，7天內(nèi)使培養(yǎng)液色度下降了30％。Bacillus ligniniphilus L1通過分泌木質(zhì)素降解酶修飾/降解木質(zhì)素，其分泌的漆酶和錳過氧化物酶活性分別達(dá)到147U/L和273.6U/L。綜合數(shù)據(jù)表明，Bacillus ligniniphilus L1具有降解木質(zhì)素的潛力。
　　2.通過GC-MS分析Bacillus ligniniphilus L1降解木質(zhì)素過程產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)有多種苯化合物，由此推斷B

5、acillus ligniniphilus L1首先將木質(zhì)素大分子解聚成小分子苯化合物，然后進(jìn)一步將小分子苯化合物降解直至進(jìn)入三羧酸循環(huán)。在Bacillus ligniniphilus L1的木質(zhì)素降解產(chǎn)物中，有許多具有工業(yè)價(jià)值的苯化合物（如香草醛）。
　　3.分別以葡萄糖培養(yǎng)基和木質(zhì)素培養(yǎng)基培養(yǎng)Bacillus ligniniphilus L1，提取總RNA進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序。對(duì)測序結(jié)果進(jìn)行生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，以木質(zhì)素為碳源培養(yǎng)Ba

6、cillus ligniniphilus L1時(shí)，差異表達(dá)的基因共有1689個(gè)，其中上調(diào)表達(dá)的基因?yàn)?168個(gè)，下調(diào)表達(dá)表達(dá)的基因?yàn)?21個(gè)。對(duì)差異表的基因進(jìn)行GO功能分析，發(fā)現(xiàn)有254個(gè)基因歸入細(xì)胞組分，860個(gè)基因歸入生物學(xué)過程，1221個(gè)基因歸入分子功能。對(duì)差異表達(dá)的基因進(jìn)行pathway富集分析，發(fā)現(xiàn)參與Metabolism通路的基因最多。
　　4.對(duì)Bacillus ligniniphilus L1的轉(zhuǎn)錄組測序序列分析，