紅麻韌皮脫膠微生物多樣性及其蛋白質(zhì)差異表達(dá).pdf

1、生物脫膠因具有低能耗、低污染、低成本、高品質(zhì)等優(yōu)點，是紅麻脫膠的發(fā)展萬向。但是因為紅麻膠質(zhì)成分多樣，酶催化非纖維素機制復(fù)雜，因此高效紅麻脫膠菌株篩選難度大。本研究以紅麻韌皮為底物，富集天然菌樣中的微生物，通過宏基因組技術(shù)、可培養(yǎng)技術(shù)以及蛋白組技術(shù)，實時跟蹤脫膠過程中的微生物多樣性以及功能蛋白的變化規(guī)律，明確紅麻生物脫膠優(yōu)勢菌群及差異蛋白，為紅麻脫膠微生物的篩選、構(gòu)建以及紅麻生物脫膠的催化機制研究提供重要依據(jù)。
　　1、基于宏基因組

2、技術(shù)，追蹤從0h到150h的整個紅麻脫膠過程，發(fā)現(xiàn)擬桿菌門Bacteroidetes的比例從30％升高到65％;而變形菌門Prteobacteria所占比例逐步下降，從55％下降到20％，TM7從1％上升到11％;厚壁菌門Firmicutes從0h的2％上升40h的20％，再降到150h的2％;放線菌Actinobacteria富集后，達(dá)到1％;其它各微生物種群比例低于1％，沒有形成優(yōu)勢菌群，TOP30中未見真菌。到150h，Bacte

3、roides sp成為第一優(yōu)勢菌群，而Chrysebacterium sp、Dysgonomonas sp、Flavobacterium sp、Acinetobacter sp、Citrobacter sp、Pseudomonas sp依次隨后。
　　2、以紅麻韌皮為富集基質(zhì)，從土壤、水體、腐殖質(zhì)樣品菌樣中分離篩選獲得125個紅麻韌皮脫膠菌株，其對應(yīng)原料失重率≥21％，且在一種或多種選擇性培養(yǎng)基中產(chǎn)生水解圈的菌株。分類鑒定結(jié)果表明

4、，125個菌株隸屬13屬18種，其中116株細(xì)菌，9株絲狀真菌。菌株K1-K5、R10、R13不產(chǎn)纖維素酶且非纖維素降解率大于21％，分別屬于Bacillus subtihs、Paenibacillus polymyxa、Clostridium acetobutylicum、Bacillus alcalophilus、Erwinia chrysanthemi、Pseudomonas brassicacearum、Pectobacteri

5、um wasabiae。首次報道Bacillus alcalophilus、Erwinia chrysanthemi，以及Pectobacterium wasabiae具有紅麻生物脫膠功能。其中菌株R13表現(xiàn)出優(yōu)良的脫膠性能(Pectobacterium wasabiae IBFC2016，專利保藏號CGMCC No14601)。
　　3、菌株K1、K3、K4、K5及R13在三種不同的水解圈培養(yǎng)基上均形成了明顯的水解圈，菌株K2在

6、木聚糖酶水解圈培養(yǎng)基平板上培養(yǎng)10h不產(chǎn)生水解圈，菌株R10在木聚糖酶及甘露聚糖酶水解圈培養(yǎng)基平板上培養(yǎng)10h不產(chǎn)生水解圈。紅麻生物脫膠發(fā)酵液上清液中，檢測到的水解產(chǎn)物包括甘露糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖，未檢測到葡萄糖醛酸。隨著發(fā)酵時間延長，半乳糖醛酸持續(xù)慢速增加，而其他單糖先增加后降低。整個純培養(yǎng)過程中，果膠酶活、甘露聚糖酶活以及木聚糖酶活持續(xù)增加，15h時，果膠酶活、甘露聚糖酶活以及木聚糖酶分別是13025IU/m

7、L、15758IU/mL以及11524IU/mL。果膠酶、甘露聚糖酶和木聚糖酶在紅麻韌皮生物脫膠過程中起到重要作用。
　　4、基于蛋白組iTRAQ技術(shù)，共鑒足到蛋白質(zhì)總數(shù)197個。4組樣本兩兩對比后所得差異蛋白在細(xì)胞組分上主要定位于細(xì)胞外基質(zhì)、細(xì)胞外膜、細(xì)胞質(zhì)、核糖體亞單位等多個位置。具有水解酶活性、氧化還原活性、超氧化物活性、纖維素結(jié)合活性、丙酮酸激酶活性、烏頭酸水合酶活性、磷酸葡萄糖酸脫氫酶活性、核苷二磷酸激酶活性等多種功能。