竹蟲(Omphisa fuscidentalis)腸道微生物多樣性及纖維素酶學(xué)特性研究.pdf

1、纖維素作為世界上最為豐富的可再生資源，將纖維素轉(zhuǎn)化為能源一直為人們所關(guān)注。但受到纖維素酶活低、成本高等因素的限制，纖維素酶的工業(yè)化應(yīng)用和生產(chǎn)受到制約。尋找到新的纖維素高效降解菌、獲得高產(chǎn)量的纖維素酶資源以及提高纖維素酶的效率越來越引起了人們的重視。隨著昆蟲腸道纖維素降解微生物的研究深入，發(fā)現(xiàn)昆蟲腸道微生物可作為豐富的纖維素降解菌株、基因、酶資源庫。本文以寄生在竹腔體內(nèi)的竹蟲（Omphisa fuscidentalis Hampson）為

2、研究對象，對其腸道微生物進(jìn)行高通量測序，并對其腸道微生物進(jìn)行分離、篩選、鑒定，以獲得纖維素降解菌株相關(guān)資源。主要結(jié)論如下:
　　(1)竹蟲腸道微生物高通量測序結(jié)果顯示，竹蟲腸道細(xì)菌在門水平上主要分布于變形菌門、擬桿菌門、厚壁菌門，在屬水平上分布于Commensalibacter屬、Dysgonomonas屬、不動桿屬等10個屬。竹蟲腸道真菌在門水平上主要以子囊菌門(Ascomycota，98.06％)占絕對優(yōu)勢，在屬水平上分布于P

3、haeoacremonium屬、Ophiosphaerella屬、支頂孢屬和漆斑菌屬。通過多樣性分析發(fā)現(xiàn)竹蟲腸道內(nèi)具有豐富的潛在纖維素降解微生物資源。
　　(2)完成了竹蟲腸道微生物的宏基因組測序，通過與數(shù)據(jù)庫KEGG、eggNOG和CAZy的比對注釋，得到竹蟲腸道微生物代謝相關(guān)基因與碳水化合物酶編碼基因數(shù)據(jù)。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)竹蟲腸道微生物具有的344個糖苷水解酶編碼基因來自56個不同的家族，與大熊貓、塔馬爾沙袋鼠、食木高等白蟻腸道微生

4、物和牛瘤胃微生物宏基因組測序樣品比較發(fā)現(xiàn)，竹蟲腸道微生物有13個特異GH家族基因，并具有豐富的半纖維素酶和低聚糖降解酶編碼基因。
　　(3)從竹蟲腸道內(nèi)以CMC為唯一碳源作為篩選壓力，篩選得到54株纖維素降解菌株，并對纖維素降解菌株降解能力較強(qiáng)菌株10株，編號為C-41，C-25，C-24，C-17，C-13，C-5，W-26，W-17，W-9，W-3，通過DNS顯色法測定其CMC酶活、微晶纖維素酶活、纖維二糖酶活以了解菌株纖維素

5、降解能力。通過對分離菌株構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹發(fā)現(xiàn)，其主要來自于變形菌門、擬桿菌門、厚壁菌門，這與高通量測序結(jié)果保持一致。
　　(4)從竹蟲腸道篩選獲得1株新菌BRTC-1，通過16S rRNA基因、rpoB基因和gyrB等基因序列比對，GenBank登錄號分別為KU560468.2、KU837228、KU981067。結(jié)合一系列多相分類學(xué)鑒定，鑒定菌株BRTC-1為Acinetobacter屬新種，命名為Acinetobacter la

6、rvae，模式菌株為BRTC-1T，分別保藏在中國農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心(保藏號ACCC19936T)和日本微生物保藏中心(保藏號JCM31367T)。
　　(5)通過PacBio三代測序技術(shù)完成了菌株Acinetobacter larvae BRTC-1T的全基因測序(NCBI登錄號:CP016895.1)，質(zhì)粒pRW1和pRW2登錄號分別為CP018141.1和CP018142.1。Acinetobacter larvae

7、 BRTC-1T的全基因組大小為3，741，098 bp， GC含量為41.64％。蛋白編碼基因數(shù)目為3，325個，55個假想未鑒定基因，非編碼RNA基因總共102個。質(zhì)粒pRW1和pRW2序列大小分別為12170 bp和8，455 bp，GC含量分別為33.86％和34.54％。通過數(shù)據(jù)庫注釋結(jié)果表明，其基因組中含有54個纖維素降解相關(guān)的碳水化合物基因，包括14個GHs基因，23個GTs基因，5個CEs基因，2個AAs基因和10個CB