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木质纤维素生物质是最丰富的可再生资源之一,将其高效转化为生物能源是缓解能源短缺和回收废弃物的有效途径。然而,因为木质纤维素复杂的网状结构,需要多种微生物和酶系的协同作用使其有效降解。反刍动物瘤胃作为一种天然的厌氧发酵体系,具有高效转化木质纤维素的功能,主要依赖于其复杂且协同的瘤胃微生物群落及分泌的酶。本文在总结瘤胃内与木质纤维素降解相关的微生物群落结构的基础上,重点综述了瘤胃微生物及其分泌的酶类在木质纤维素降解中的相关机理、人工瘤胃发酵系统的构建和提升降解效率的相关调控手段等方面的研究进展,旨在为利用瘤胃微生物实现木质纤维素生物质的价值化应用提供新的思路和方法。 相似文献
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海子水牛瘤胃微生物的宏基因组学分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为系统探讨海子水牛瘤胃内的微生物组成及木质纤维素降解酶系,本试验利用基于高通量测序的宏基因组学技术对海子水牛(2.5岁左右,平均体重为493 kg)瘤胃液样本进行组学分析。结果表明,共获得了77 283 638条reads,并拼接出744 712个scaffold。经prodigal分析后,共预测出827 044个基因。通过基因注释发现海子水牛瘤胃中含有多种木质纤维素降解微生物,如生黄瘤胃球菌(Ruminococcus flavefaciens)、白色瘤胃球菌(Ruminococcus albus)、产琥珀酸丝状杆菌(Fibrobacter succinogenes)及栖瘤胃普雷沃氏菌(Prevotella ruminicola)。此外,还发现有38 011个基因编码蛋白质具有木质纤维素降解酶活性,其中糖苷水解酶(GH)基因数量最多(17 877个),糖基转移酶(GT)(8 637个)、碳水化合物结合模块(CBM)(4 693个)和碳水化合物酯酶(CE)基因(4 214个)数量次之,多糖裂合酶(PL)(1 296个)和辅助氧化还原酶(AA)基因(934个)数量较少。在GH基因中,归属于GH2、GH43、GH97、GH3家族的基因较多,且编码蛋白质具有寡糖降解酶活性的基因数量最多。此外还发现了少量的纤维小体组分蛋白基因。结合其他物种肠胃宏基因组中GH基因比对分析,发现海子水牛瘤胃中的纤维素酶、半纤维素酶和分支降解酶比例与奶牛瘤胃较为接近。由此可见,海子水牛瘤胃内含有丰富的木质纤维素降解微生物及酶系,这将为筛选具有工业应用潜力的酶基因奠定理论基础。 相似文献
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瘤胃微生物在木质纤维素价值化利用的研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
瘤胃是反刍动物消化的第一个腔室，各种微生物（细菌、真菌和原生动物）相互作用将木质纤维素植物生物降解为易于代谢的化合物。瘤胃也是目前自然界公认的木质纤维素高效降解和利用的天然反应器，其真菌和细菌可分泌多种木质纤维素降解酶，在木质纤维素生产生物燃料和化学用品方面具有潜在的价值。因此，本研究在瘤胃内木质纤维降解的微生物及其降解木质纤维素相关酶的基础上，重点综述了瘤胃微生物在木质纤维素生物转化为乙醇、生物化学（有机酸）及沼气等方面的研究进展，旨在为瘤胃微生物和瘤胃酶在木质纤维素价值化利用方面的研究和应用提供新的方法和思路。 相似文献
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农作物秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素是世界上最丰富的碳水化合物资源,其中纤维素和半纤维素能够被草食动物瘤胃微生物降解利用,但由于木质素与纤维素和半纤维素紧密结合,镶嵌形成酯键,从而阻碍了瘤胃微生物及单胃动物对秸秆中纤维素和半纤维素的利用,因此提高秸秆消化率的关键是对木质素的降解。如何利用微生物降解木质纤维素,生物学家进行了大量的研究,尤其在瘤胃微生物方面的研究,取得了重大进展。1971年Kirk.T.K发现某些真菌有降解木质素的能力,尤其是白腐真菌能彻底降解天然植物中的纤维素和木质素复合物,氧化成二氧化碳和水,这引起国际科学界和工业界的极大兴趣。 相似文献
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木质纤维素是地球存量最大的可再生资源,但是由于其难以降解,造成以木质纤维素为主要成分的农作物的副产品不能有效的利用。利用纤维素酶是高效降解木质纤维素的最具潜力的策略。论文从木质纤维素的利用现状、纤维素酶和纤维素酶多酶复合体的研究进展等方面进行综述。 相似文献
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畜禽饲料中重要的添加剂──纤维素酶 总被引：2，自引：0，他引：2
佟桂芝 《江西畜牧兽医杂志》1998,(4):35-36
纤维素是一切植物体的主要构成成分，约占植物干重的1／2。纤维素是由2000～10000个葡萄糖分子组成的长链大分子，除反刍动物借瘤胃微生物可以利用纤维素外，其它高等动物几乎不能消化纤维素。近年来，国内外对饲用纤维素酶（cellulase）制剂的研究和利用，为饲料工业及畜牧业的进一步发展提供了广阔的前景。1纤维素酶的组成一纤维素酶是一种能降解纤维素的生物催化剂。它至少由3种功能不同但又互补的酶组成，即C1酶，Cx酶和β—1，4糖苷键酶等多组成的酶系。1．1C1酶，也称内切β—1，4葡聚糖酶。在天然纤维素的降解过程中起主要作用。即… 相似文献
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基因编辑是针对基因组特定的靶点序列,利用人工特异性核酸酶对靶点序列进行编辑(基因敲除、插入、替换等修饰)的技术。基因编辑技术广泛应用于生物医学研究以及农业遗传育种改良。猪作为重要的农业经济动物,是养殖最为广泛的肉用型家畜,随着人类物质需求的提高,现代养殖业需要培育更多具有优良经济性状、适应人们多样化需求的新品种。利用基因编辑技术提高猪的生产性能、抗逆性能和抗病性能是未来生猪种业发展的重要方向。本文综述了基因编辑猪在畜牧业遗传育种领域的研究进展,并展望了该领域当前面临的挑战和未来发展方向。 相似文献
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解淀粉芽孢杆菌复合菌剂对玉米秸秆的降解作用及表征 总被引：2，自引：0，他引：2
为获得能提高秸秆饲草品质的微生物发酵菌剂,本研究在前期获得2株具有木质素和纤维素降解能力的解淀粉芽孢杆菌菌株的基础上,将两者混配成复合菌剂,考察复合菌剂对玉米秸秆的降解作用,并通过傅立叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、扫描电镜(SEM)及气质联用色谱(GC/MS)等技术对玉米秸秆的微观结构及降解产物进行表征。研究发现,复合菌剂可以有效降解玉米秸秆中的木质纤维素。在发酵24 d时,玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别达到48.4%,30.5%和41.4%。FTIR和1H-NMR谱图中能观察到木质纤维素分子结构中主要连接共价键,如木质素单体间的β-O-4和β-β键、木质素与碳水化合物连接键以及碳水化合物中糖环内的价键等明显断裂,木质纤维素被部分降解;SEM扫描电镜图则显示发酵后秸秆的组织结构出现松散和破坏。发酵后秸秆中小分子物质的GC/MS分析结果显示,其中包含苯丙胺和苯丙酸等保留苯丙烷结构单元的木质素单体衍生物以及苄醇和苯甲酸酯类等木质素单体被进一步降解后的芳香族化合物。玉米秸秆中碳水化合物的GC/MS分析结果表明:复合菌剂可将玉米秸秆中的结构性多糖等大分子碳水化合物降解成葡萄糖、木糖、甘露糖及乳糖等还原性单糖。并利用这些还原性单糖生长代谢,进一步产生乙二醇、丙三醇及短链脂肪酸类等代谢产物。以上研究结果表明,解淀粉芽孢杆菌复合菌剂可有效降解玉米秸秆中的木质纤维素,在玉米秸秆饲草化利用中极具应用前景。 相似文献
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木质纤维素结构复杂,且不同植物间差异较大,预处理技术不尽相同。为分析稀碱预处理对草类植物木质纤维素的降解情况,以杂交狼尾草为原料,利用氢氧化钠溶液进行预处理,分析碱液浓度、固液比、处理时间和温度4个单因素对杂交狼尾草木质纤维素降解的影响;在此基础上,采用L8(2^4)正交试验,确定主要影响因素,并筛选最佳条件组合。结果表明,影响稀碱预处理杂交狼尾草降解因素的主次顺序为:浓度>固液比>温度>时间,其中碱液浓度的增加促进半纤维素和木质素的降解,产生更多的水解糖;固液比的增加在一定范围内(1:8~1:10)可显著影响木质素和半纤维素的降解(P<0.05);预处理时间的延长并不能显著改善纤维素和半纤维素的降解率,100℃是影响木质素脱除的重要临界点,继续增加温度无显著性影响。杂交狼尾草稀碱预处理的最佳工艺条件是:氢氧化钠浓度3.0%、固液比1:8、时间15min及温度120℃。最佳条件预处理后杂交狼尾草木质纤维素结构发生塌陷,非纤维物质被显著脱除,纤维束清晰可见,纤维素可保留74.48%,半纤维素和木质素脱除率达77.17%和90.62%。 相似文献
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为系统探讨草原红牛瘤胃内的微生物多样性及其功能,本试验利用16S rRNA基因高通量测序技术检测分析草原红牛(20月龄左右,均重为577.5 kg)瘤胃液样本菌群结构并进行PICRUSt功能预测。结果显示:通过Illumina Miseq测序平台共获得35 848条优质序列,聚类分析得到387个操作分类单元(OTU),经分类学鉴定分属15个门、20个纲、25个目、41个科及110个属;厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势菌群,所占比例分别为50.09%和41.11%;基于属的组成,依次为普雷沃菌属(Prevotella)15.20%、未知属f型拟杆菌目(norankfBacteroidales)BS11菌群8.66%、瘤胃菌科(Ruminococcaceae)NK4A214菌群6.96%、理研菌科(Rikenellaceae)RC9菌群5.56%、未知属(Christensenellaceae)R-7菌群4.01%、瘤胃球菌属2(Ruminococcus2)3.33%等;16S rRNA基因组的PICRUSt功能预测结果显示,瘤胃内菌群功能主要集中在碳水化合物转运及代谢,表面草原红牛体内含有大量的纤维素和木质素降解酶基因。综上,基于16S rRNA基因的高通量测序技术全面揭示了草原红牛瘤胃菌群的多样性,且预测其含有丰富的蛋白质分解、木质纤维素降解酶系,为探索草原红牛瘤胃微生物的认知提供了基础,也为挖掘其他重要营养生理功能相关的瘤胃微生物功能基因提供了参考。 相似文献
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益生菌是一类有助于动物机体健康的微生物,在提高机体免疫力、改善肠道微生物平衡、促进养殖场环境等方面发挥重要作用。近年来,国内外学者对基因工程技术的探索已逐步深入,并在实际生产中加以应用。但是,目前为止绝大多数的研究将基因编辑技术着眼于真核生物。在此基础上,如何将基因编辑技术应用于益生菌,使益生菌发挥出更大的潜力是当前的研究热潮。因此通过基因工程技术将特定基因与益生菌进行基因编辑并表达,编辑后的益生菌可以表达特定的基因或者靶向对宿主发挥免疫调节作用。作者总结了基因编辑后的益生菌与宿主的相互作用,综述了CRISPR-Cas9技术在基因编辑乳酸菌及畜牧生产上的应用,同时经过分析比较不同基因编辑技术对乳酸菌进行基因编辑的方法,发现CRISPR-Cas9技术是目前针对乳酸菌和双歧杆菌等食品级益生菌相对灵活的基因编辑工具,能够实现益生菌在宿主体内发挥多重健康功效的目的,并对未来CRISPR-Cas9技术在基因编辑乳酸菌中的应用进行了展望,认为未来应将CRISPR-Cas9技术和其他基因编辑方法相结合,探索出更快更高效、简便的益生菌基因编辑技术。 相似文献