木質(zhì)纖維素是地球上最豐富的可再生生物質(zhì)資源，微生物可以通過酶解將其轉(zhuǎn)化為可供發(fā)酵的糖。之前關(guān)于微生物群落將木質(zhì)纖維素有效地轉(zhuǎn)化為生物燃料的研究由于群落結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜而很難了解微生物之間的協(xié)同合作機制。
近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所微生物資源團隊張坤迪等通過以木質(zhì)纖維素為底物，加入生長支持因子，獲得難培養(yǎng)纖維素降解菌，并共培養(yǎng)兩株分離自同一環(huán)境樣品的菌株C. stercorarium CS-3-2 和 C. cellulosi CS-4-4，構(gòu)建了一個最簡單的研究木質(zhì)纖維素降解菌株協(xié)同作用的模式體系。
共培養(yǎng)體系糖苷水解酶酶活與純培養(yǎng)菌株或人工混合的體系相比，提高2-6倍，表明這兩株菌在生長過程中形成了水解木質(zhì)纖維素的最佳酶配比。定量檢測各個生長時期兩菌株的細胞數(shù)目發(fā)現(xiàn)，在指數(shù)生長早期和中期菌株CS-3-2占優(yōu)勢，到指數(shù)生長末期菌株CS-4-4的細胞數(shù)目才超過菌株CS-3-2，而共培養(yǎng)體系的最佳酶活也在這個時期檢測到?；钚匀旧珗D譜（圖1）表明菌株CS-4-4的譜圖與共培養(yǎng)體系譜圖相似，但酶活顯著提高。在這些譜帶中，有兩個含量最豐富的水解酶ORF3880和ORF3883。其中，ORF3880含多達5個CBM（Carbohydrate-Binding Module，碳水化合物底物結(jié)合模塊），對底物吸附能力幾乎不受溫度影響（圖2），揭示了高溫微生物獲取不溶碳源底物——纖維素的特殊機制。
上述成果已發(fā)表在最新一期的Appl Environ Microbiol。該研究由李福利研究員主持完成，獲得了科技部973項目“木質(zhì)纖維素高效降解轉(zhuǎn)化中的生物科學(xué)技術(shù)問題”（No. 2011CB707404）和科技部支撐計劃項目“生物液體燃料科技工程”（2011BAD22B02-01）支持。
原文鏈接：Zhang K, Chen X, Schwarz W, Li F*. Synergism of glycoside hydrolase secretomes from two thermophilic bacteria co-cultivated on lignocellulose. Appl Environ Microbiol, doi:10.1128/AEM.00295-14, 2014.
圖1. 木聚糖酶（右）和內(nèi)切纖維素酶（左）活性染色圖譜
1、 菌株CS-3-2上清；2、菌株CS-4-4上清；3、共培養(yǎng)體系上清；4、量菌株上清的混合（1:1）
圖2. ORF3880和 ORF3883 在4C, 25Cand 60C下與微晶纖維素的等溫吸附線
