白蚁肠道降解木质素细菌资源挖掘及代谢过程与机制研究
发布时间：2023-02-13 14:29
化石能源的大量消耗带来严重的环境污染,促使人们开发清洁可再生能源替代化石能源。在众多可再生能源原料中,仅有木质纤维素可以直接转化为液体燃料或高附加值化学品。然而,难降解的木质素阻碍了木质纤维素的高值化利用。木质素是一类由苯丙烷基通过不同类型化学键连接构成的高分子聚合物,其储量仅次于纤维素位于全球生物质总量的第二位。自然界中存在多种生物转化系统可以高效降解木质素,如真菌、细菌和白蚁等。细菌具有丰富的多样性并且生长速度快、环境适应能力强和基因操作简便等特点,在木质素生物降解方面起着重要作用。白蚁肠道共生细菌可以帮助宿主高效降解木质纤维素,已经受到研究者们的广泛关注,但关于肠道共生细菌降解木质素的功能还缺乏系统深入的认识。本文以云南西双版纳采集的海南土白蚁(Odontotermes hainanensis)、土垅大白蚁(Macrotermes annandalei)、黑翅土白蚁(Odontotermes formosanus)和巴基斯坦小白蚁(Microtermes pakistanicus)为研究对象,挖掘白蚁肠道可培养的木质素降解细菌资源,并挑选木质素降解能力突出的细菌,对其进行木质素和...
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 木质素来源及结构
1.2 木质素的应用前景
1.3 木质素的微生物降解
1.3.1 木质素降解微生物种类
1.3.2 木质素降解酶系
1.4 白蚁及其肠道共生菌降解木质纤维素
1.4.1 白蚁解聚木质素机制研究进展
1.4.2 白蚁肠道共生细菌降解木质素研究进展
1.5 细菌降解木质素及模型化合物代谢途径研究
1.6 本课题研究意义、内容及技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线
第二章 高等白蚁肠道可培养木质素降解细菌多样性研究
2.1 实验材料与仪器
2.1.1 白蚁来源
2.1.2 培养基与试剂
2.1.3 主要仪器设备
2.2 实验方法
2.2.1 木质素降解菌筛选
2.2.2 细菌的16S rRNA基因序列及系统进化树分析
2.2.3 木质素模型化合物降解菌复筛
2.2.4 染料脱色检测细菌胞外分泌酶
2.2.5 细菌生长pH范围测定
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 白蚁肠道木质素降解细菌分离纯化
2.3.2 木质素降解菌16S rRNA基因的分子鉴定
2.3.3 木质素降解细菌复筛
2.3.4 细菌对不同种类染料脱色能力评价
2.3.5 木质素降解菌序列比对与系统发育树
2.3.6 菌株MP-4和MP-132 生长pH范围
2.4 本章小结
第三章 R.ornithinolytica MP-132和P.anthropi MP-4 降解碱木质素过程特征研究
3.1 实验材料与仪器
3.1.1 材料与试剂
3.1.2 实验仪器及设备
3.2 实验方法
3.2.1 细菌培养条件
3.2.2 细菌生长及木质素降解率测定
3.2.3 木质素降解相关酶活力测定
3.2.4 场发射扫描电子显微镜分析(FE-SEM)
3.2.5 傅里叶变换红外色谱分析(FTIR)
3.2.6 热重分析(TGA)
3.2.7 热裂解-气相色谱质谱联用分析(Py-GC/MS)
3.3 结果与讨论
3.3.1 细菌生长与碱木质素降解
3.3.2 碱木质降解相关酶活力
3.3.3 细菌降解碱木质素后微观结构分析
3.3.4 傅里叶红外光谱(FTIR)分析
3.3.5 热重分析(TGA)
3.3.6 Py-GC/MS检测木质素热裂解产物
3.3.7 初步推断细菌降解碱木质素的机制
3.4 本章小结
第四章 R.ornithinolytica MP-132降解不同类型木质素特性分析
4.1 实验材料与仪器
4.1.1 材料与试剂
4.1.2 实验仪器及设备
4.2 实验方法
4.2.1 玉米秸秆中磨木木质素提取
4.2.2 普鲁士法测定木质素浓度
4.2.3 细菌培养条件
4.2.4 细菌不同培养条件对碱木质素降解率的影响
4.2.5 场发射扫描电子显微镜分析(FE-SEM)
4.2.6 傅里叶变换红外色谱分析(FTIR)
4.2.7 热重分析(TGA)
4.3 结果与讨论
4.3.1 细菌降解木质素的培养条件
4.3.2 SEM分析木质素微观结构
4.3.3 木质素的FTIR分析
4.3.4 TGA分析木质素热稳定性
4.4 本章小结
第五章 解析R.ornithinolytica MP-132 降解松木过程中木质素化学结构变化
5.1 实验材料与仪器
5.1.1 材料与试剂
5.1.2 实验仪器及设备
5.2 实验方法
5.2.1 细菌培养条件
5.2.2 松木中磨木木质素的提取
5.2.3 还原糖浓度测定
5.2.4 木质纤维素相关酶活力测定
5.2.5 松木的纤维素、半纤维素和木质素测定
5.2.6 X-射线衍射(XRD)分析
5.2.7 场发射扫描电子显微镜分析(FE-SEM)
5.2.8 傅里叶变换红外色谱分析(FTIR)
5.2.9 热重分析(TGA)
5.2.10 热裂解-气相色谱质谱联用分析(Py-GC/MS)
5.3 结果与讨论
5.3.1 R.ornithinolyticaMP-132 降解松木屑过程中还原糖浓度及组分含量变化分析
5.3.2 R.ornithinolytica MP-132 降解松木过程中相关酶活力分析
5.3.3 扫描电子显微镜(SEM)分析松木微观结构
5.3.4 X-射线衍射(XRD)分析松木结晶度
5.3.5 松木及其磨木木质素红外光谱(FTIR)分析
5.3.6 TGA分析磨木木质素热稳定性
5.3.7 Py-GC/MS分析磨木木质素热解产物
5.4 本章小结
第六章 基于转录组解析R.ornithinolytica MP-132 降解木质素分子机制
6.1 实验材料与仪器
6.1.1 材料与试剂
6.1.2 实验仪器及设备
6.2 实验方法
6.2.1 细菌培养条件
6.2.3 细菌总RNA提取及质量检测
6.2.4 构建文库及上机测序
6.2.5 生物信息学分析
6.3 结果与讨论
6.3.1 细菌总RNA质量检测结果
6.3.2 样品测序数据统计及参考基因比对分析
6.3.3 差异表达基因分析
6.3.4 差异表达基因的GO分析
6.3.5 差异表达基因的KEGG代谢通路分析
6.3.6 R.ornithinolytica MP-132 降解木质素相关基因分析
6.3.7 R.ornithinolytica MP-132 降解木质素相关代谢途径分析
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 本研究的创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
博士期间发表论文及其他科研成果
本文编号：3741890
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 木质素来源及结构
1.2 木质素的应用前景
1.3 木质素的微生物降解
1.3.1 木质素降解微生物种类
1.3.2 木质素降解酶系
1.4 白蚁及其肠道共生菌降解木质纤维素
1.4.1 白蚁解聚木质素机制研究进展
1.4.2 白蚁肠道共生细菌降解木质素研究进展
1.5 细菌降解木质素及模型化合物代谢途径研究
1.6 本课题研究意义、内容及技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线
第二章 高等白蚁肠道可培养木质素降解细菌多样性研究
2.1 实验材料与仪器
2.1.1 白蚁来源
2.1.2 培养基与试剂
2.1.3 主要仪器设备
2.2 实验方法
2.2.1 木质素降解菌筛选
2.2.2 细菌的16S rRNA基因序列及系统进化树分析
2.2.3 木质素模型化合物降解菌复筛
2.2.4 染料脱色检测细菌胞外分泌酶
2.2.5 细菌生长pH范围测定
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 白蚁肠道木质素降解细菌分离纯化
2.3.2 木质素降解菌16S rRNA基因的分子鉴定
2.3.3 木质素降解细菌复筛
2.3.4 细菌对不同种类染料脱色能力评价
2.3.5 木质素降解菌序列比对与系统发育树
2.3.6 菌株MP-4和MP-132 生长pH范围
2.4 本章小结
第三章 R.ornithinolytica MP-132和P.anthropi MP-4 降解碱木质素过程特征研究
3.1 实验材料与仪器
3.1.1 材料与试剂
3.1.2 实验仪器及设备
3.2 实验方法
3.2.1 细菌培养条件
3.2.2 细菌生长及木质素降解率测定
3.2.3 木质素降解相关酶活力测定
3.2.4 场发射扫描电子显微镜分析(FE-SEM)
3.2.5 傅里叶变换红外色谱分析(FTIR)
3.2.6 热重分析(TGA)
3.2.7 热裂解-气相色谱质谱联用分析(Py-GC/MS)
3.3 结果与讨论
3.3.1 细菌生长与碱木质素降解
3.3.2 碱木质降解相关酶活力
3.3.3 细菌降解碱木质素后微观结构分析
3.3.4 傅里叶红外光谱(FTIR)分析
3.3.5 热重分析(TGA)
3.3.6 Py-GC/MS检测木质素热裂解产物
3.3.7 初步推断细菌降解碱木质素的机制
3.4 本章小结
第四章 R.ornithinolytica MP-132降解不同类型木质素特性分析
4.1 实验材料与仪器
4.1.1 材料与试剂
4.1.2 实验仪器及设备
4.2 实验方法
4.2.1 玉米秸秆中磨木木质素提取
4.2.2 普鲁士法测定木质素浓度
4.2.3 细菌培养条件
4.2.4 细菌不同培养条件对碱木质素降解率的影响
4.2.5 场发射扫描电子显微镜分析(FE-SEM)
4.2.6 傅里叶变换红外色谱分析(FTIR)
4.2.7 热重分析(TGA)
4.3 结果与讨论
4.3.1 细菌降解木质素的培养条件
4.3.2 SEM分析木质素微观结构
4.3.3 木质素的FTIR分析
4.3.4 TGA分析木质素热稳定性
4.4 本章小结
第五章 解析R.ornithinolytica MP-132 降解松木过程中木质素化学结构变化
5.1 实验材料与仪器
5.1.1 材料与试剂
5.1.2 实验仪器及设备
5.2 实验方法
5.2.1 细菌培养条件
5.2.2 松木中磨木木质素的提取
5.2.3 还原糖浓度测定
5.2.4 木质纤维素相关酶活力测定
5.2.5 松木的纤维素、半纤维素和木质素测定
5.2.6 X-射线衍射(XRD)分析
5.2.7 场发射扫描电子显微镜分析(FE-SEM)
5.2.8 傅里叶变换红外色谱分析(FTIR)
5.2.9 热重分析(TGA)
5.2.10 热裂解-气相色谱质谱联用分析(Py-GC/MS)
5.3 结果与讨论
5.3.1 R.ornithinolyticaMP-132 降解松木屑过程中还原糖浓度及组分含量变化分析
5.3.2 R.ornithinolytica MP-132 降解松木过程中相关酶活力分析
5.3.3 扫描电子显微镜(SEM)分析松木微观结构
5.3.4 X-射线衍射(XRD)分析松木结晶度
5.3.5 松木及其磨木木质素红外光谱(FTIR)分析
5.3.6 TGA分析磨木木质素热稳定性
5.3.7 Py-GC/MS分析磨木木质素热解产物
5.4 本章小结
第六章 基于转录组解析R.ornithinolytica MP-132 降解木质素分子机制
6.1 实验材料与仪器
6.1.1 材料与试剂
6.1.2 实验仪器及设备
6.2 实验方法
6.2.1 细菌培养条件
6.2.3 细菌总RNA提取及质量检测
6.2.4 构建文库及上机测序
6.2.5 生物信息学分析
6.3 结果与讨论
6.3.1 细菌总RNA质量检测结果
6.3.2 样品测序数据统计及参考基因比对分析
6.3.3 差异表达基因分析
6.3.4 差异表达基因的GO分析
6.3.5 差异表达基因的KEGG代谢通路分析
6.3.6 R.ornithinolytica MP-132 降解木质素相关基因分析
6.3.7 R.ornithinolytica MP-132 降解木质素相关代谢途径分析
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 本研究的创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
博士期间发表论文及其他科研成果
本文编号：3741890
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3741890.html
