金属离子对黑翅土白蚁消化代谢的影响

【目的】探究金属离子对黑翅土白蚁Odontotermes formosanus消化代谢过程的影响,挖掘黑翅土白蚁对含有金属离子的厨余垃圾和农林废弃物进行资源化处理的潜在价值。【方法】根据浓度梯度法,将含有不同质量分数Al^(3+)、Ca^(2+)、Fe^(3+)和Mg^(2+)的饵料供给黑翅土白蚁,确定黑翅土白蚁对饵料中金属离子的最大可取食质量分数。采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定黑翅土白蚁虫体内及其新建菌圃内的对应金属元素质量分数,明确饵料中Al^(3+)、Ca^(2+)、Fe^(3+)和Mg^(2+)对虫体内及新建菌圃内对应金属元素质量分数的影响。采用试剂盒法测定黑翅土白蚁虫体内及其新建菌圃内漆酶和纤维素酶的活性,确定饵料中Al^(3+)、Ca^(2+)、Fe^(3+)和Mg^(2+)对上述酶活性的影响。【结果】黑翅土白蚁对饵料中Al^(3+)、Ca^(2+)和Fe^(3+)的最大可取食质量分数均为1.00 g·kg^(-1),对饵料中Mg^(2+)的最大可取食质量分数为10.00 g·kg^(-1)。黑翅土白蚁取食含有10.00 g·kg^(-1) Mg^(2+)的饵料后,其虫体内和菌圃内都发生了Mg的富集;取食含有1.00 g·kg^(-1) Fe^(3+)的饵料后,Fe仅在菌圃内富集。取食含有1.00 g·kg^(-1) Al^(3+)的饵料,会显著提高黑翅土白蚁虫体内的漆酶活性(P<0.05);取食含有1.00 g·kg^(-1) Ca^(2+)的饵料,会显著提高黑翅土白蚁虫体内的漆酶活性(P<0.05),但会显著降低纤维素酶活性(P<0.05);取食含有1.00 g·kg^(-1) Fe^(3+)的饵料,会显著提高黑翅土白蚁虫体内的漆酶活性和菌圃中的纤维素酶活性(P<0.05),但会显著降低菌圃中的漆酶活性和黑翅土白蚁虫体内的纤维素酶活性(P<0.05);取食含有10.00 g·kg^(-1) Mg^(2+)的饵料,会显著提高黑翅土白蚁虫体内的纤维素酶活性和菌圃中的漆酶活性(P<0.05),但会显著降低菌圃中的纤维素酶活性(P<0.05)。【结论】黑翅土白蚁可取食分别含有1.00 g·kg^(-1) Al^(3+)、Ca^(2+)和Fe^(3+)的饵料和含有10.00 g·kg^(-1) Mg^(2+)的饵料,1.00 g·kg^(-1) Al^(3+)可以提高黑翅土白蚁和菌圃微生物对木质素的联合降解能力。黑翅土白蚁具有资源化处理厨余垃圾和农林废弃物的应用潜力。

黑翅土白蚁共生真菌对水稻秸秆生物降解研究

【目的】挖掘黑翅土白蚁Odontotermes formosanus共生真菌在秸秆资源利用上的应用潜力,为实现秸秆生物降解产业化补充菌种资源并提供理论依据。【方法】以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)平板为分离培养基,采用刚果红染色法筛选,从黑翅土白蚁肠道中分离筛选具有木质纤维素降解活性的真菌,并测定纤维素酶活性。在液态发酵条件下,评估不同真菌以及真菌组合对水稻Oryza sativa秸秆的降解效果,利用傅立叶红外光谱、X射线晶体衍射和扫描电镜分析降解前后水稻秸秆的理化性质。【结果】从黑翅土白蚁肠道中共分离到4种具有木质纤维素降解活性的真菌,经鉴定分别为安拉阿巴德篮状菌Talaromyces allahabadensis、刺孢篮状菌T.aculeatus、黑曲霉Aspergillus niger和灰孔多年卧孔菌Perenniporia tephropora。纤维素酶活结果显示:黑曲霉的内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶活性最高,安拉阿巴德篮状菌的β-葡萄糖苷酶活性最高。水稻秸秆降解试验表明:黑曲霉与灰孔多年卧孔菌双菌组合具有最强的秸秆降解能力,20 d内可降解秸秆中38.27%的干物质、62.59%的纤维素和51.75%的半纤维素。降解后水稻秸秆内部化学键和分子间作用力被破坏,结晶度由22.44%上升至32.53%,秸秆表面崩解碎裂,结构蓬松化。【结论】从黑翅土白蚁肠道分离得到的黑曲霉和灰孔多年卧孔菌在组合降解水稻秸秆时表现出极强的降解能力,在秸秆生物降解产业化上具有潜在的开发价值。

黑翅土白蚁菌圃微生物对蚁巢伞生长的影响

【目的】探明黑翅土白蚁Odontotermes formosanus菌圃微生物对优势真菌蚁巢伞Termitomyces heimii生长的影响,可为深入研究白蚁菌圃微生态提供实验参考,对人工栽培蚁巢伞也具有重要参考意义。【方法】使用寡营养培养基分离菌圃微生物。细菌方面,通过探究细菌发酵液对蚁巢伞生长的影响,采用高效液相色谱法测定发酵菌液中新生成的可溶性糖类物质,初步明确菌圃细菌对蚁巢伞生长的影响;真菌方面,采用对峙培养手段探明蚁巢伞与其他菌圃真菌的互作情况。【结果】从黑翅土白蚁菌圃中共分离8种细菌及12种真菌杂菌,发现菌圃内存在大量蚁巢伞孢子。菌圃厚壁菌门Firmicutes细菌促进蚁巢伞生长,在其影响下蚁巢伞菌丝呈现纽结凸起,菌丝生长速率相比对照组极显著提高,最高提升0.033 cm·d^(−1)(P<0.01)。而菌圃变形菌门Proteobacteria细菌抑制蚁巢伞生长,Burkholderia sp.(待定)抑制效果最为显著,使得蚁巢伞几乎无法生长。通过高效液相色谱分析发现:菌圃细菌发酵液新生成大量可溶性糖类物质,表明菌圃细菌具备降解木质纤维素并将其转化为寡糖的能力。蚁巢伞与菌圃真菌杂菌的对峙培养表明:菌圃内真菌杂菌抑制蚁巢伞生长,一旦菌圃开始消亡,真菌杂菌(如多种霉菌)将快速占领菌圃。【结论】分离的78.9%菌圃细菌可促进蚁巢伞生长,而分离的所有真菌杂菌均抑制蚁巢伞生长,可见,菌圃微生物对蚁巢伞存在明显调控作用。