一种厌氧真菌共培养甲烷菌株的分离及其甲烷生产特性解析

【背景】开发生物甲烷资源是减轻化石燃料供求紧张的有效措施,而秸秆类原料的预处理及甲烷生产方法需要不断创新,从而进一步满足可持续发展。厌氧真菌与甲烷菌共培养能够通过假根侵入及纤维降解酶双重预处理秸秆并生产甲烷,但目前全世界被报道的骆驼胃肠道来源的厌氧真菌分离培养物仅有1株。【目的】从新疆准噶尔双峰驼瘤胃内容物中分离出新型厌氧真菌和甲烷菌共培养物,研究其在降解秸秆并联合生产生物甲烷方面的应用潜力。【方法】采用Hungate滚管纯化技术将从骆驼胃肠道中分离的厌氧真菌和甲烷菌共培养,对其进行形态学及分子学鉴定,随后厌氧发酵5种底物(稻秸、芦苇、构树叶、苜蓿秆和草木樨),研究产甲烷量、降解效果及主要代谢产物等方面的特性。【结果】筛选到的共培养物中的厌氧真菌为Oontomyces sp.CR1,甲烷菌为Methanobrevibacter sp.CR1。其在降解稻秸时表现出最高的木聚糖酶酶活力(21.64 IU/mL)及甲烷产量(143.39 mL/g-DM),甲烷生产特性较分离自其他动物宿主的厌氧真菌共培养物更优。【结论】共培养厌氧真菌与甲烷菌菌株CR1是一种新型高效降解菌株资源,其在利用木质纤维素生物质生产生物甲烷方面具有良好的应用前景。

厌氧真菌纤维降解酶及其应用潜力的研究进展

反刍动物的瘤胃是已知的纤维降解能力最强的天然发酵罐,其发酵粗纤维的能力很大程度上依赖于其中栖息的各类微生物的功能。厌氧真菌作为瘤胃内的一类低丰度菌群,最先定殖到宿主动物摄入的纤维质饲料上,并通过分泌大量高效的碳水化合物活性酶降解粗纤维。然而,由于缺乏足够的基因组信息和有效的厌氧真菌遗传操作系统,目前国内外对厌氧真菌分泌的纤维降解酶及其降解机制的研究进展有限。本文对厌氧真菌的分类及已发表的基因组信息进行概述,介绍了各类纤维降解酶及纤维小体的组成结构和催化机制特点,并对纤维降解酶在生物质能、饲料处理、纺织造纸及食品加工等方面的应用进行总结。研究厌氧真菌纤维降解酶的作用特性,将有助于完善其在瘤胃环境中有效竞争资源并降解粗纤维的知识体系,也将进一步了解其生物技术应用潜力,为工业生产中应用酶制剂提供新思路。

日粮中添加不同比例微贮棉秆对湖羊瘤胃微生物区系的影响

【目的】本试验旨在利用16SrDNA高通量测序技术研究不同比例微贮棉秆的添加对断奶湖羊瘤胃微生物区系的影响。【方法】选择日龄相近、体重相似的湖羊30只,根据日粮中微贮棉秆的含量随机分为3组:对照组(S0)、50%微贮棉秆组(S50)和100%微贮棉秆组(S100),每组随机屠宰6只分析生长性能,并取瘤胃液进行瘤胃发酵参数和微生物区系分析。【结果】饲喂50%微贮棉秆能够显著提高湖羊日增重和屠宰率(P<0.05)。Bacteroidetes和Firmicutes是湖羊瘤胃的优势菌门,Prevotella和Unclassified Bacteroidales是湖羊瘤胃的优势菌属。日粮中添加100%微贮棉秆可以显著降低湖羊瘤胃菌群的多样性(P<0.05);显著降低Unclassified Bacteroidales和BF311的相对丰度(P<0.05)。三条代谢通路甜菜素生物合成、吲哚生物碱生物合成和加压素调节水的重吸收随着微贮棉秆比例升高而显著增加(P<0.05)。【结论】饲喂50%微贮棉秆在提高日增重的同时对湖羊瘤胃微生物菌群结构与功能影响较小。在生产实践中,微贮秸秆添加量应低于50%。