產(chǎn)木質(zhì)纖維素酶南極真菌的篩選及菌株Aspergillus sydowii MS-19的轉(zhuǎn)錄組測序分析.pdf

1、極地微生物所具有的新穎性、獨特性與多樣性,使其在科學(xué)研究、應(yīng)用開發(fā)等方面均具有重要價值,特別是低溫酶的研究和應(yīng)用受到人們的廣泛關(guān)注。近年來由于能源短缺,利用木質(zhì)纖維素類物質(zhì)生產(chǎn)液體燃料和化合物是保障人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要替代途徑,而低溫木質(zhì)纖維素酶在工業(yè)生產(chǎn)中有一定的應(yīng)用潛力。本研究從南極環(huán)境中首次篩選出一株具有木質(zhì)纖維素降解潛力的真菌,對其進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序和功能注釋分析。本論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1.南極阿德雷島不

2、同基底中真菌的分離培養(yǎng)及初步鑒定
　　對中國第27次南極科學(xué)考察采集自阿德雷島的6份無冰區(qū)土壤樣品進(jìn)行了真菌的分離培養(yǎng)、形態(tài)學(xué)和分子系統(tǒng)學(xué)鑒定,同時測定及其胞外酶活性。從6份樣品中共分離得到168株真菌,其中大型海藻腐爛物樣品中分離到的真菌種類和數(shù)量最多,占所分離菌株總數(shù)的34.6％;對選取的15株代表菌株進(jìn)行了真菌ITS1-5.8S-ITS2序列鑒定,結(jié)果表明它們分屬于4個綱,8個屬,其中青霉屬5株,假散囊菌屬、地絲菌屬和枝孢屬

3、各2株,生赤殼屬、曲霉屬、出芽短梗霉屬和unclassifiedOnygenales各1株,該結(jié)果表明南極地區(qū)具有豐富的真菌物種多樣性,本次分離得到的優(yōu)勢類群為青霉菌。胞外酶測定結(jié)果顯示篩選得到的真菌中,產(chǎn)纖維素酶、蛋白酶和淀粉酶產(chǎn)生菌分別占供試菌株的14.6%,64.6%、45.1%、產(chǎn)纖維素酶的菌株可能在南極物質(zhì)能量循環(huán)中扮演著重要角色。
　　2.產(chǎn)木質(zhì)素酶南極真菌的篩選鑒定及酶學(xué)性質(zhì)初步研究
　　通過苯胺藍(lán)脫色平板初篩

4、和木質(zhì)素酶活測定復(fù)篩,共篩選到4株產(chǎn)木質(zhì)素酶的真菌。經(jīng)過ITS序列鑒定后的blastn比對,這4株菌屬于4個屬,分別為曲霉屬(Aspergillus)、出芽短梗霉屬(Aureobasidium)、枝孢屬(Cladosporium)和生赤殼屬(Bionectria),其中聚多曲霉酶活性最高,所以選擇AspergillussydowiiMS-19作為研究目標(biāo)菌株。生長和木質(zhì)素酶酶活研究的初步結(jié)果顯示,菌株MS-19生長溫度范圍為3~37℃,

5、最適生長溫度為20℃,最適生長pH為7。MS-19所產(chǎn)木質(zhì)素過氧化酶(Lip)的最適作用溫度和pH分別為30℃和pH3.0;錳過氧化物酶(Mnp)最適作用溫度和pH分別為30℃和pH4.5。
　　3.菌株AspergillussydowiiMS-19的轉(zhuǎn)錄組測序分析
　　采用Illumina公司的HiSeq2000高通量測序儀對AspergillussydowiiMS-19轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行了測定,對木質(zhì)纖維素降解酶和其它多個重要生

6、理過程相關(guān)蛋白進(jìn)行了注釋分析。通過對聚多曲霉AspergillussydowiiMS-19中碳水化合物活性酶(CAZyme)的注釋分析,共注釋了282個CAZyme蛋白,其中包括5個纖維素酶。有關(guān)木質(zhì)素酶的注釋分析,發(fā)現(xiàn)一條參與木質(zhì)素降解的漆酶序列,還有1條序列注釋為血紅素結(jié)合過氧化物酶,該酶有血紅素結(jié)合位點,與通常意義上的木質(zhì)素過氧化物酶和錳過氧化物酶有相似的結(jié)構(gòu),推測其可能發(fā)揮相同的作用。注釋還發(fā)現(xiàn)了聚多曲霉參與降解異源物質(zhì)(苯乙烯