黑翅土白蚁降解木质纤维素的生化机理研究-环境生物学专业论文.docxVIP

中文摘要中文摘要 中文摘要 中文摘要 白蚁是一种重要的社会生物，在自然界物质循环和矿化过程中，扮演着重 要的角色，它们可以把木质纤维素类物质降解成为简单的物质。根据系统发育 规律，白蚁可以分为两个亚群：低等白蚁和高等白蚁。低等白蚁的体内有大量 的共生鞭毛虫可以帮助它高效地降解木质纤维素，高等白蚁体内没有鞭毛虫等 原生动物，而有一个结构精细的肠道，并且可以分割为多个区域。大白蚁亚科 的高等白蚁可以在巢内建立茵圃用以培养真菌，该类白蚁因此被称为培养真菌 的白蚁。由于培养真菌的白蚁与所培养的真菌间具有特殊的共生关系，因此许 多研究者对它们进行了大量研究。然而，到目前为止，所培养真菌对高等白蚁 的作用还不清楚。为了更详细地了解培养真菌在高等白蚁降解木质纤维素中的 作用，阐明高等白蚁与所培养真菌的共生关系，有必要对高等白蚁及其培养真 菌进行深入研究。 在本论文中，我们以黑翅土白蚁和巢腔培养真菌为研究对象，主要研究了 黑翅土白蚁不同品级间的纤维素酶活性差异；黑翅土白蚁工蚁、兵蚁和培养真 菌的木质纤维素酶活性的差异；同时研究了黑翅土白蚁及其培养真菌粗酶液内 的重要营养物质一葡萄糖的含量变化。 主要研究结果如下： (1)黑翅土白蚁纤维素酶最适测试条件的研究 以二次通用旋转组合设计和响应面方法为基础，对影响黑翅土白蚁纤维素 酶活性的主要因子(缓冲液pH值、底物浓度、反应温度和反应时间)进行了研 究。统计结果表明，本试验所选的四个因子对黑翅土白蚁的纤维素酶活性有显 著的影响。当缓冲液p8值为5．6，底物浓度为1．O％，反应温度为55℃，反应时 间为15rain时，内切．肛l，禾葡聚糖酶活性可以达16．47U，同时当缓冲液pH值为 5．6，底物浓度为O．6％，反应温度为45℃，反应时间为30rain时，8_葡萄糖苷酶 活性为17．86U。 (2)黑翅土白蚁不同品级间纤维素酶活性研究 在本部分试验中，我们研究了黑翅土白蚁工蚁、兵蚁、幼蚁和繁殖蚁的内 切．B．1，4．葡聚糖酶和p．葡萄糖苷酶活性。结果表明，黑翅土白蚁不同品级间纤维 素酶活性有显著性差异(po．05)。工蚁有最高的内切．p．1，4．葡聚糖酶和p．葡萄糖 中文摘要苷酶活性，兵蚁的内切．肛1，4．葡聚糖酶和肛葡萄糖菅酶活性仅次于工蚁，幼蚁和 中文摘要 苷酶活性，兵蚁的内切．肛1，4．葡聚糖酶和肛葡萄糖菅酶活性仅次于工蚁，幼蚁和 繁殖蚁的内切．p．1,4．葡聚糖酶和肛葡萄糖苷酶活性最低。 (3)黑翅土白蚁和培养真菌体内的纤维素酶和木质素酶活性研究 对黑翅土白蚁及其巢腔培养真菌体内的木质素酶和纤维素酶活性研究结果 表明，黑翅土白蚁工蚁、兵蚁与其培养真菌的纤维素酶活性存在着显著性差异 ◇0．05)。无论是内切．p．1,4-葡聚糖酶还是p葡萄糖苷酶，黑翅土白蚁工蚁都有 最高的专化酶活性，并且与兵蚁和培养真菌间的酶活性存在着显著性差异 (p0．05)，尽管兵蚁与真菌的内切．争1争葡聚糖酶和B．葡萄糖苷酶活性有所不同， 但是它们的差异没有达到显著水平Q0．05)。黑翅土白蚁的工蚁、兵蚁和培养 真菌的木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶活性都很低，无论是黑翅土白蚁的工 蚁或兵蚁，漆酶活性都很低，然而，培养真菌有非常高的漆酶活性，并且培养 真菌的漆酶活性与黑翅土白蚁的工蚁和兵蚁间存在着显著性差异00．05)，漆酶 是木质素降解过程中一个必需的酶，培养真菌的高漆酶活性表明，培养真菌有 部分降解木质素的能力。 (4)黑翅土白蚁及其培养真菌粗酶液中葡萄糖含量的测定 用Somogyi-Nelson微量法测定了黑翅土白蚁及其培养真菌粗酶液的葡萄糖 含量，同时我们分别测定了黑翅土白蚁不同品级与培养真菌混合粗酶液(以蛋白 质含量进行混合)的葡萄糖含量。结果表明，黑翅土白蚁的各个品级和培养真菌 内都能检测到葡萄糖。工蚁和真菌混合酶液的葡萄糖含量与混合前单独测定相 比有较大增加，并且达到了显著性差异∞0．05)，这种现象在兵蚁与真菌混合液 中也存在，但是在幼蚁与真菌混合液、工蚁与兵蚁混合液和幼蚁与工蚁混合液 中不存在。这种现象的存在对高等白蚁生命维持和种群繁殖有十分重要的意义， 高等白蚁可以通过取食巢内的共生真菌来高效降解体内的低聚糖或储存能量， 从而获得可以直接被肠道共生物代谢的能量一葡萄糖，葡萄糖被肠道共生物代谢 成乙酸、醋酸纤维、丙酸盐以及一些其他的有机酸可以直接作为白蚁的能源， 这种现象可能在培养真菌的高等白蚁中普遍存在，并且可以为解释高等白蚁与 培养真菌体的共生关系提供新的证据。 关键词：黑翅土白蚁；培养真菌；木质纤维素；纤维素酶；木质素酶 ¨ AbstractStudy Abstract Study on the Biochemical Mechanisms of Lignocellulose Degradation