Bacillus ligniniphilus L1降解木質素機理的初步研究.pdf

1、木質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。提取木質纖維素中的纖維素使其轉化成乙醇，是生產第二代生物質能源的關鍵步驟。但是由于木質素是一種非常穩(wěn)定的化合物，難以降解是實現(xiàn)生物乙醇轉化的主要屏障，因此關于木質素的微生物降解研究具有非常重要的意義。此外，木質素是自然界中含量第二豐富的生物質，主要來源于纖維素乙醇和制漿造紙工業(yè)中的副產物或者農

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

3、利用木質素為唯一碳源生長的菌株Bacillus ligniniphilus L1，表明其具有降解木質素的潛力。為了進一步確定Bacillus ligniniphilus L1降解木質素的能力及其在木質素生物轉化過程中的應用前景，對其降解木質素特性、代謝產物及木質素降解基因進行了系統(tǒng)的研究。主要研究成果如下：
　　1.以木質素為唯一碳源培養(yǎng)Bacillus ligniniphilus L1，發(fā)現(xiàn)該菌在堿性條件下的生長態(tài)勢較好。在pH

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

5、acillus ligniniphilus L1首先將木質素大分子解聚成小分子苯化合物，然后進一步將小分子苯化合物降解直至進入三羧酸循環(huán)。在Bacillus ligniniphilus L1的木質素降解產物中，有許多具有工業(yè)價值的苯化合物（如香草醛）。
　　3.分別以葡萄糖培養(yǎng)基和木質素培養(yǎng)基培養(yǎng)Bacillus ligniniphilus L1，提取總RNA進行轉錄組測序。對測序結果進行生物信息學分析發(fā)現(xiàn)，以木質素為碳源培養(yǎng)Ba

6、cillus ligniniphilus L1時，差異表達的基因共有1689個，其中上調表達的基因為1168個，下調表達表達的基因為521個。對差異表的基因進行GO功能分析，發(fā)現(xiàn)有254個基因歸入細胞組分，860個基因歸入生物學過程，1221個基因歸入分子功能。對差異表達的基因進行pathway富集分析，發(fā)現(xiàn)參與Metabolism通路的基因最多。
　　4.對Bacillus ligniniphilus L1的轉錄組測序序列分析，