菌团HBB降解竹纤维素纤维及微生物群落功能分析

来源：精细化工杂志2021年第6期北京时间：

作者：刘春

摘要：采用“纯系短短芽孢杆菌（BB）”、“竹浆携带微生物区系（HM）”“BB HM（HBB）”三种微生物策略降解竹纤维素纤维（BCF），通过摇瓶发酵实验探究不同微生物策略的产酶和降解功能。借助铜乙二铵黏度法、XRD、FTIR表征手段和16S rRNA高通量测序技术分析最佳功能组底物结构和各时期细菌群落组成。结果表明：三种微生物策略下，BCF均受到不同程度的分解，发酵结束时干物质损失率分别为41.92%、60.74%、77.65%。相比BB和HM，HBB体系表现出主解期最高的CMCase酶活力和漆酶活力，以及丰富的木聚糖酶活力。BCF尺寸迅速减小、碳水化合物和木质素联接键（LCC）的破坏及去除，结晶区缺陷等结构特征的早期获得有助于酶水解作用的有效发挥，是BCF实现有效和加速降解的重要原因。HBB菌群微生物涵盖了18门，26纲，64目，97科，170属，优势菌门为厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria），以及一定数量的拟杆菌门（Bacteroidota）、放线菌门（Actinobacteriota）、疣微菌门（Verrucomicrobiota）。在属水平上（相对丰度＞1%），主解期和降解后期菌属类型和丰度差异较大。德沃斯氏菌属（Devosia）、苍白杆菌属（Ochrobactrum）、Taibaiella、短波单孢菌属（Brevundimonas）在主解期相对丰度较高，而假黄单孢菌属（Pseudoxanthomona）、科恩氏菌属（Cohnella）、未分类黄杆菌目（unclassified_o_Flavobacteriales）在降解后期相对丰度较高。门水平和属水平的主坐标PCoA分析和Anosim分析表明降解的两个典型时期样本中HBB群落结构有差异，但无统计学意义。研究表明，与仅在BB或HM作用下相比，菌团HBB能加速BCF的降解，获得相对高的干物质损失率；且在降解过程中表现出一定的稳定性和可靠性；短芽孢杆菌属（Brevibacillus）、Devosia、Ochrobactrum、Taibaiella、Pseudoxanthomona、固氮螺菌属（Azospirillum）、纤维单孢菌属（Cellulomonas）是BCF高效降解的主要功能菌属。

关键词：竹纤维素纤维;生物降解;短短芽孢杆菌;竹浆携带微生物区系;细菌多样性