论文摘要
木质纤维素的高效降解是木质纤维素能源化和资源化高效利用的热点和难点。白蚁是少数几种以木质纤维素类物质为食的动物之一,在自然界木质纤维素循环中担当重要角色,并可为木质纤维素转化为生物燃料提供生化催化剂。研究和利用以白蚁为代表的各类自然高效生物转化系统(丰富的微生物区系),为攻克生物质高效经济转化的国际性难题开辟了一个可能的新途径。本研究通过对不同白蚁在同种底物饲喂和扩头蔡白蚁在不同底物饲喂条件下白蚁肠道内微环境为研究对象,基于不可培养微生物研究的宏基因组技术,通过高通量测序和数据分析,全面了解白蚁肠道内微生物的多样性和群落构成,为理性设计和构建多种天然、高效、稳定的木质纤维素降解仿生系统提供理论依据,为进一步提升木质纤维素生物转化技术奠定理论基础。本研究主要内容和结论包括以下几个方面：1.利用OMEGA试剂盒提取白蚁肠道微生物全基因组DNA。通过白蚁肠道微生物基因组进行16S rDNA PCR扩增,获得白蚁肠道微生物16S rDNA基因序列。根据所得样本16SrDNA数据,建立了适于分白蚁肠道微生物群落结构的454序列生物信息学分析流程。该分析流程整合了已有的生物信息学软件包,各种现成的分析工具以及自行编写的perl语言程序等,形成适用于该研究的分析平台。3.利用454测序技术及所建立的数据分析流程详细分析了四种白蚁在同种底物条件下肠道共栖微生物的群落结构。主要结论如下：第一,不同物种的白蚁在同种底物下,其肠道菌群有明显的差异。第二,本研究中高等白蚁肠道细菌物种多样性高于低等白蚁的肠道细菌物种多样性。第三,同底物四种白蚁的物种分布及相对丰度比较上,在门的水平低等白蚁中Spirochaetes、Elusimicrobia、Verrucomicrobia更为丰富,而Firmicutes、Bacteroidetes、 Synergistetes、TM7、Chlorobi较低。白蚁肠道微生物群落结构的差异可以作为白蚁系统进化的一个生物标记,同时不同白蚁木质纤维素降解机制的差异也可以进一步研究木质纤维素降解的机理。3.利用454测序技术及所建立的数据分析流程详细分析了扩头蔡白蚁在三种底物下肠道共栖微生物的群落结构。主要结论如下：根据不同的底物成分的不同,菌群受到调控。其中Spirochaete在小片、秸秆和滤纸条件下的物种相对丰度递减；相反,Proteobacteria、Thermi在二种底物条件下其肠道微生物相对丰度递增；同时,Spirochaetes、Planctomycetes、 Acidobacteria在原生态环境较其他环境中相对丰度较高,Bacteroidetes、Fusobacteria在秸秆底物下物种相对丰度较高；Proteobacteria、Firmicutes、Thermi在滤纸底物下物种相对丰度较高。可以预测这些菌类对纤维降解具有特异性,为下一步研究木质素纤维降解提供依据。