云南腾冲热泉嗜热原核微生物资源挖掘和高温木聚糖酶筛选

发布时间：2020-07-17 01:04

【摘要】：热泉生境具有高温特点,所蕴含的丰富嗜热微生物,具有特殊的生理机制和独特的基因,是发现未知或具有特殊功能酶类的理想地。木聚糖酶是重要的工业酶制剂,应用广泛,但当前存在着热稳定性差的局限性。本研究以腾冲热泉群为研究对象,通过纯培养分离、基因组学和宏基因组学方法系统地开展热泉生境嗜热原核微生物资源的分离与培养、耐高温木聚糖酶筛选的研究。以腾冲8个热泉为研究对象,研究热泉环境微生物群落的底物代谢差异、功能多样性指数、主成分分析和聚类分析,了解不同热泉环境微生物群落多样性与代谢特征。结果表明,8个热泉环境微生物群落分为三种代谢类型。根据微生物群落代谢特征,设计出四类13种分离培养基用于分离6个腾冲热泉中嗜热原核微生物资源。共分离出634株嗜热原核微生物,经鉴定这些菌株分别属于厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)、放线菌门(Actinobacteria)和绿弯菌门(Chloroflex)的7个纲,11个目,19个科,32个属以及19个潜在的新分类单元。筛选木聚糖酶活性菌株,上述直接分离热泉样品所得菌株中筛选木聚糖酶活性菌株,阳性率为9.1%；以玉米芯、麸皮和桦木屑为底物的富集处理1和富集处理2,活性菌株筛选阳性率为11.4%和45.7%。研究Geobacillus sp. YIM 71344发酵所产木聚糖酶的酶学性质,结果表明酶的最适反应温度为80-C,最适反应pH为6.0和9.0；可在70℃和pH6.0-12.0耐受下保持较高酶活力,可特异性降解不同来源的木聚糖底物。对Meiothermus sp. YIM 71147和Geobacillus sp. YIM 71344进行基因组测序,发现这两株菌中有相当数量的基因与木聚糖的降解有关。共从中预测到3个木聚糖酶基因：xynGL001395、xynGL002415 和 xynGL002429,并对3个酶基因序列进行了分析,结果表明这3个木聚糖酶基因均属于GH10家族,具有典型的(a/β)8结构。宏基因组数据分析表明,金泽热泉中主要微生物类群包括细菌和古菌,供销社热泉中主要微生类群为细菌,两个热泉共有主要微生物类群是厚壁菌门(Firmicute)和变形菌门(Proteobacteria)。金泽热泉共探测到44个木聚糖酶基因序列,85%的基因序列具有新颖性；供销社热泉共探测到18个木聚糖酶基因序列,均具有新颖性,这两个热泉来源的木聚糖酶基因主要属于GH10家族。本研究的实施可加强对我国高温热泉生境微生物与酶资源的挖掘、开发及利用。
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q93

【参考文献】