油菜秸秆高效降解菌的筛选及其双功能纤维素酶性质研究

[目的]本研究旨在筛选油菜秸秆高效降解菌株并对其降解特性进行分析,为油菜秸秆的资源化利用提供科学依据。[方法]采用稀释涂布平板法、刚果红透明圈试验以及纤维素酶活性测定对菌株进行分离筛选;根据菌株的形态特征和ITS序列分析对菌株进行鉴定;结合扫描电镜技术,分析在降解过程中降解菌对油菜秸秆物理、化学性质的影响;设置盆栽试验模拟秸秆还田以综合探究菌株对油菜秸秆的降解特性;通过纤维素酶酶谱分析及质谱检测技术获得纤维素酶基因(celI)的序列信息,克隆该基因,再利用pPICZαA质粒和毕赤酵母X33进行异源表达;经镍柱纯化后对CelI的酶学性质进行分析。[结果]从腐烂油菜秸秆田土样中共分离纯化出8株真菌,其中菌株A15的透明圈直径/菌落直径比值最大,为3.0,且滤纸酶活性和内切葡聚糖酶活性均显著高于其他菌株,分别为16.13和8.16 U·g^(-1),经鉴定其为绿色木霉(Trichoderma viride);接种菌株A15固体发酵28 d后,油菜秸秆失重率达29.17%,纤维素及半纤维素含量分别下降至29.41%和17.18%,经过30 d的模拟秸秆还田盆栽试验,油菜秸秆失重率达57.50%;成功表达并纯化了菌株A15来源的GH7家族纤维素酶CelI,该蛋白相对分子质量约为72×10^(3),具有内、外切葡聚糖酶的双重活性,CelI的最适反应温度为50℃,且表现出良好的热稳定性,CelI的内切葡聚糖酶活性最适pH值为4,且Co^(2+)、Mn^(2+)、Ca^(2+)对其具有促进作用,而CelI的外切葡聚糖酶活性最适pH值为5,且Mn^(2+)对其具有显著激活作用,而Zn^(2+)、Fe^(3+)具有抑制作用。[结论]从腐烂油菜秸秆田土样中筛选到1株油菜秸秆降解真菌绿色木霉A15,其能高效产胞外纤维素酶,在油菜秸秆资源化利用方面具备良好的应用前景。

根际促生解淀粉芽胞杆菌SQR9对香蕉根系分泌物响应的转录组分析

[目的]本文旨在阐明根系分泌物介导的植物根际促生细菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)与宿主的互作机制。[方法]利用Illumina高通量测序技术研究促生解淀粉芽胞杆菌SQR9在体外振荡培养条件下对香蕉根系分泌物的转录响应特征,对显著差异表达基因的直系同源基因进行同源蛋白簇(COG)分析。通过Real-time PCR验证部分转录组测序结果,并研究分泌物代表性组分对部分差异基因表达的影响。[结果]香蕉根系分泌物可显著促进菌株SQR9在1/2MSgg培养基中的生长。转录组测序结果表明:根系分泌物处理6 h后菌株SQR9中共有764个基因的表达发生了显著变化,占其基因总数的18.7%,其中上调与下调基因数量分别为485和279。Real-time PCR验证获得的基因表达差异趋势与转录组测序结果一致,证明其结果可信。菌株SQR9中受根系分泌物显著调控的差异基因主要属于碳水化合物转运与代谢、氨基酸转运与代谢、能量产生与转化、转录调控、信号转导和细胞运动等;此外,与促生/生防活性物质合成相关的部分功能基因也被分泌物所诱导。根系分泌物中的葡萄糖、木糖、赤藓糖醇和硬脂酸可诱导SQR9中部分代表性差异基因的表达,但整体的转录组调控现象是分泌物中不同组分共同作用的结果。[结论]香蕉根系分泌物可促进菌株SQR9的生长代谢、信号响应、根际趋化和活性物质合成,这些都有利于SQR9在香蕉根际的存活定殖和促生/生防功能发挥,有助于其与香蕉合作关系的建立。

弱光胁迫对分蘖期超级稻与常规稻叶片光合特性的影响

[目的]本文旨在探明超级稻与常规稻的光合特性对弱光胁迫的响应及其机制。[方法]以‘国稻6号’‘Ⅱ优084’(超级杂交稻)和‘扬稻6号’(常规稻)为试验材料,采用室内营养液培养,通过供应低强度(200μmol·m^(-2)·s^(-1))光照模拟弱光胁迫的方法,分析弱光胁迫对分蘖期超级稻及常规稻叶片光合特性的影响。[结果]弱光胁迫导致水稻生物量及叶片光合速率(P_n)显著降低,超级杂交稻的P_n显著高于常规稻;弱光胁迫下水稻叶片的光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、羧化效率(CE)及叶片叶肉导度均显著降低,且超级稻降幅大于常规稻;弱光导致超级稻及常规稻的1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/氧化酶(Rubisco)含量显著降低,且弱光胁迫下超级稻Rubisco活性(CE/Rubisco)显著高于常规稻。[结论]弱光胁迫对叶片光合速率的抑制主要是由于叶片ΦPSⅡ下降及暗反应过程中叶肉导度下降导致羧化效率下降造成的;超级稻弱光胁迫下光合速率高于常规稻主要是由于其具有更高的Rubisco活性及叶肉导度。