化石能源的大量消耗帶來嚴重的環(huán)境污染,促使人們開發(fā)清潔可再生能源替代化石能源。在眾多可再生能源原料中,僅有木質(zhì)纖維素可以直接轉(zhuǎn)化為液體燃料或高附加值化學品。然而,難降解的木質(zhì)素阻礙了木質(zhì)纖維素的高值化利用。木質(zhì)素是一類由苯丙烷基通過不同類型化學鍵連接構(gòu)成的高分子聚合物,其儲量僅次于纖維素位于全球生物質(zhì)總量的第二位。自然界中存在多種生物轉(zhuǎn)化系統(tǒng)可以高效降解木質(zhì)素,如真菌、細菌和白蟻等。細菌具有豐富的多樣性并且生長速度快、環(huán)境適應(yīng)能力強和基因操作簡便等特點,在木質(zhì)素生物降解方面起著重要作用。白蟻腸道共生細菌可以幫助宿主高效降解木質(zhì)纖維素,已經(jīng)受到研究者們的廣泛關(guān)注,但關(guān)于腸道共生細菌降解木質(zhì)素的功能還缺乏系統(tǒng)深入的認識。本文以云南西雙版納采集的海南土白蟻(Odontotermes hainanensis)、土垅大白蟻(Macrotermes annandalei)、黑翅土白蟻(Odontotermes formosanus)和巴基斯坦小白蟻(Microtermes pakistanicus)為研究對象,挖掘白蟻腸道可培養(yǎng)的木質(zhì)素降解細菌資源,并挑選木質(zhì)素降解能力突出的細菌,對其進行木質(zhì)素和...

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 木質(zhì)素來源及結(jié)構(gòu)
    1.2 木質(zhì)素的應(yīng)用前景
    1.3 木質(zhì)素的微生物降解
        1.3.1 木質(zhì)素降解微生物種類
        1.3.2 木質(zhì)素降解酶系
    1.4 白蟻及其腸道共生菌降解木質(zhì)纖維素
        1.4.1 白蟻解聚木質(zhì)素機制研究進展
        1.4.2 白蟻腸道共生細菌降解木質(zhì)素研究進展
    1.5 細菌降解木質(zhì)素及模型化合物代謝途徑研究
    1.6 本課題研究意義、內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.6.1 研究內(nèi)容
        1.6.2 技術(shù)路線
第二章 高等白蟻腸道可培養(yǎng)木質(zhì)素降解細菌多樣性研究
    2.1 實驗材料與儀器
        2.1.1 白蟻來源
        2.1.2 培養(yǎng)基與試劑
        2.1.3 主要儀器設(shè)備
    2.2 實驗方法
        2.2.1 木質(zhì)素降解菌篩選
        2.2.2 細菌的16S rRNA基因序列及系統(tǒng)進化樹分析
        2.2.3 木質(zhì)素模型化合物降解菌復(fù)篩
        2.2.4 染料脫色檢測細菌胞外分泌酶
        2.2.5 細菌生長pH范圍測定
    2.3 實驗結(jié)果與討論
        2.3.1 白蟻腸道木質(zhì)素降解細菌分離純化
        2.3.2 木質(zhì)素降解菌16S rRNA基因的分子鑒定
        2.3.3 木質(zhì)素降解細菌復(fù)篩
        2.3.4 細菌對不同種類染料脫色能力評價
        2.3.5 木質(zhì)素降解菌序列比對與系統(tǒng)發(fā)育樹
        2.3.6 菌株MP-4和MP-132 生長pH范圍
    2.4 本章小結(jié)
第三章 R.ornithinolytica MP-132和P.anthropi MP-4 降解堿木質(zhì)素過程特征研究
    3.1 實驗材料與儀器
        3.1.1 材料與試劑
        3.1.2 實驗儀器及設(shè)備
    3.2 實驗方法
        3.2.1 細菌培養(yǎng)條件
        3.2.2 細菌生長及木質(zhì)素降解率測定
        3.2.3 木質(zhì)素降解相關(guān)酶活力測定
        3.2.4 場發(fā)射掃描電子顯微鏡分析(FE-SEM)
        3.2.5 傅里葉變換紅外色譜分析(FTIR)
        3.2.6 熱重分析(TGA)
        3.2.7 熱裂解-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析(Py-GC/MS)
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 細菌生長與堿木質(zhì)素降解
        3.3.2 堿木質(zhì)降解相關(guān)酶活力
        3.3.3 細菌降解堿木質(zhì)素后微觀結(jié)構(gòu)分析
        3.3.4 傅里葉紅外光譜(FTIR)分析
        3.3.5 熱重分析(TGA)
        3.3.6 Py-GC/MS檢測木質(zhì)素熱裂解產(chǎn)物
        3.3.7 初步推斷細菌降解堿木質(zhì)素的機制
    3.4 本章小結(jié)
第四章 R.ornithinolytica MP-132降解不同類型木質(zhì)素特性分析
    4.1 實驗材料與儀器
        4.1.1 材料與試劑
        4.1.2 實驗儀器及設(shè)備
    4.2 實驗方法
        4.2.1 玉米秸稈中磨木木質(zhì)素提取
        4.2.2 普魯士法測定木質(zhì)素濃度
        4.2.3 細菌培養(yǎng)條件
        4.2.4 細菌不同培養(yǎng)條件對堿木質(zhì)素降解率的影響
        4.2.5 場發(fā)射掃描電子顯微鏡分析(FE-SEM)
        4.2.6 傅里葉變換紅外色譜分析(FTIR)
        4.2.7 熱重分析(TGA)
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 細菌降解木質(zhì)素的培養(yǎng)條件
        4.3.2 SEM分析木質(zhì)素微觀結(jié)構(gòu)
        4.3.3 木質(zhì)素的FTIR分析
        4.3.4 TGA分析木質(zhì)素熱穩(wěn)定性
    4.4 本章小結(jié)
第五章 解析R.ornithinolytica MP-132 降解松木過程中木質(zhì)素化學結(jié)構(gòu)變化
    5.1 實驗材料與儀器
        5.1.1 材料與試劑
        5.1.2 實驗儀器及設(shè)備
    5.2 實驗方法
        5.2.1 細菌培養(yǎng)條件
        5.2.2 松木中磨木木質(zhì)素的提取
        5.2.3 還原糖濃度測定
        5.2.4 木質(zhì)纖維素相關(guān)酶活力測定
        5.2.5 松木的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素測定
        5.2.6 X-射線衍射(XRD)分析
        5.2.7 場發(fā)射掃描電子顯微鏡分析(FE-SEM)
        5.2.8 傅里葉變換紅外色譜分析(FTIR)
        5.2.9 熱重分析(TGA)
        5.2.10 熱裂解-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析(Py-GC/MS)
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 R.ornithinolyticaMP-132 降解松木屑過程中還原糖濃度及組分含量變化分析
        5.3.2 R.ornithinolytica MP-132 降解松木過程中相關(guān)酶活力分析
        5.3.3 掃描電子顯微鏡(SEM)分析松木微觀結(jié)構(gòu)
        5.3.4 X-射線衍射(XRD)分析松木結(jié)晶度
        5.3.5 松木及其磨木木質(zhì)素紅外光譜(FTIR)分析
        5.3.6 TGA分析磨木木質(zhì)素熱穩(wěn)定性
        5.3.7 Py-GC/MS分析磨木木質(zhì)素熱解產(chǎn)物
    5.4 本章小結(jié)
第六章 基于轉(zhuǎn)錄組解析R.ornithinolytica MP-132 降解木質(zhì)素分子機制
    6.1 實驗材料與儀器
        6.1.1 材料與試劑
        6.1.2 實驗儀器及設(shè)備
    6.2 實驗方法
        6.2.1 細菌培養(yǎng)條件
        6.2.3 細菌總RNA提取及質(zhì)量檢測
        6.2.4 構(gòu)建文庫及上機測序
        6.2.5 生物信息學分析
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 細菌總RNA質(zhì)量檢測結(jié)果
        6.3.2 樣品測序數(shù)據(jù)統(tǒng)計及參考基因比對分析
        6.3.3 差異表達基因分析
        6.3.4 差異表達基因的GO分析
        6.3.5 差異表達基因的KEGG代謝通路分析
        6.3.6 R.ornithinolytica MP-132 降解木質(zhì)素相關(guān)基因分析
        6.3.7 R.ornithinolytica MP-132 降解木質(zhì)素相關(guān)代謝途徑分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 本研究的創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
致謝
博士期間發(fā)表論文及其他科研成果



本文編號：3741890