培菌白蟻菌圃微生物降解木質(zhì)纖維素的研究進(jìn)展

摘要：白蟻及其共生微生物協(xié)同降解植物細(xì)胞壁的機(jī)理一直被世界各國(guó)科學(xué)家所關(guān)注。培菌白蟻?zhàn)鳛楦叩劝紫?相比低等食木白蟻具有更多樣化的食性,其利用外共生系統(tǒng)“菌圃”,對(duì)多種植物材料進(jìn)行處理。本文綜述了菌圃微生物降解木質(zhì)纖維素的研究進(jìn)展,以期為深入研究菌圃中木質(zhì)纖維素降解過(guò)程及其機(jī)制,并挖掘利用菌圃降解木質(zhì)纖維素的能力及仿生模擬菌圃開(kāi)發(fā)新的生物質(zhì)利用系統(tǒng)提供參考。培菌白蟻在其巢內(nèi)利用由植物材料修建的多孔海綿狀結(jié)構(gòu)——“菌圃”來(lái)培養(yǎng)共生真菌雞樅菌Termitomyces spp.,形成了獨(dú)特的木質(zhì)纖維素食物降解和消化策略,使木質(zhì)纖維素在培菌白蟻及其共生微生物協(xié)同作用下被逐步降解。幼年工蟻取食菌圃上的共生真菌菌絲組成的小白球和老年工蟻覓得食物并排出糞便堆積到菌圃上成為上層菌圃。這一過(guò)程中,被幼年工蟻取食的共生真菌釋放木質(zhì)素降解酶對(duì)包裹在植物多糖外部的木質(zhì)素屏障進(jìn)行解聚。菌圃微生物(包括共生真菌)對(duì)解聚的木質(zhì)素基團(tuán)進(jìn)一步降解,將多糖長(zhǎng)鏈或主鏈剪切成短鏈,使菌圃基質(zhì)自下而上被逐步降解。最后下層的老熟菌圃被老年工蟻取食,其中腸的內(nèi)源酶系及后腸微生物將這些短鏈進(jìn)一步剪切和利用。因此,蟻巢菌圃及其微生物是培菌白蟻高效轉(zhuǎn)化利用木質(zhì)纖維素的基礎(chǔ)?；瘜W(xué)層面的研究表明,菌圃能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)植物次生物質(zhì)解毒和植物纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)解構(gòu)。對(duì)共生真菌相關(guān)酶系的研究顯示可能其在菌圃的植物纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)和植物次生物質(zhì)的降解中發(fā)揮了作用,但不同屬共生真菌間其效率和具體功能不盡相同。而菌圃中的細(xì)菌是否發(fā)揮了作用和哪些細(xì)菌類群發(fā)揮了作用等仍有待進(jìn)一步的研究。相比于低等食木白蟻利用其后腸共生微生物降解木質(zhì)纖維素,培菌白蟻利用菌圃降解木質(zhì)纖維素具有非厭氧和?