黄孢原毛平革菌降解白沙蒿种子粘液物质的过程分析.pdfVIP

黄孢原毛平革菌降解白沙蒿种子粘液物质的过程分析*

中文摘要

*种子粘液在植物关键生活史阶段发挥着重要的生态作用。白沙蒿（Artemisia

sphaerocephala）是中国西北荒漠地区重要的固沙先锋植物，种子具有典型的粘液层，主

要成分是多糖类物质。前期研究表明，生境土壤中的黄孢原毛平革菌（Phanerochaete

chrysosporium）可以降解白沙蒿种子粘液物质，但粘液的降解过程仍不清楚。基于此，

本研究进一步测定了黄孢原毛平革菌的生长特性、产铁载体能力、解钾能力、溶无机磷

能力和溶有机磷能力，并研究了温度、pH、菌液浓度和粘液量及降解时间对黄孢原毛平

革菌降解种子粘液物质的影响，最后通过液质联用法对黄孢原毛平革菌降解种子粘液物

质产物进行了测定和分析。本研究可以洞悉种子粘液物质的微生物降解机理，进而揭示

荒漠植物粘液种子的生态适应机制。主要研究结果如下：

（1）黄孢原毛平革菌在固体培养基上生长时，1-6d为快速增长的营养期，6d之后

生长趋于稳定，进入繁殖期，形成了白色的粉末状孢子，铺满整个平板。在液体培养基

上生长时，1-5d为快速增长的营养期，5d之后生长趋于稳定，进入菌株繁殖期，在摇

瓶中形成了白色的菌丝团，直径大小约为1-2mm。

（2）通过测定液体摇瓶培养下的降解酶活性，发现主要降解酶的活性与菌株生长

之间的相关性并不一致。三种主要降解酶的活性最高值也不同时出现。木质素过氧化物

酶（LiP）活性在第5d达到最高值，为2.32±0.08U；锰过氧化物酶（MnP）活性在第3

d达到最高值，为124.92±1.95U；漆酶（Lac）活性在第9d达到最高，为2.5±0.34U。

（3）观察到黄孢原毛平革菌产生了红色的铁载体晕圈，透明的解钾晕圈、溶无机

磷晕圈及溶有机磷晕圈，并且晕圈与菌圈直径比D/d随培养时间增加逐渐增大，表明黄

孢原毛平革菌具有产铁载体能力、解钾能力、溶无机磷能力和溶有机磷能力。

（4）黄孢原毛平革菌降解种子粘液物质的最优条件为温度30℃、pH4.5、菌液量

10mL、粘液量1.0g。在此条件下，有菌有粘液处理最终降解率达到了93.04±4.87%，

根据可重复测量方差分析结果，有菌有粘液处理组与其它处理组在菌体干重、LiP、MnP

*本研究得到国家自然科学基金面上项目（批准号）资助。

和Lac降解酶活性上均具有显著差异。

（5）由主成分分析和正交偏最小二乘法判别分析，得出有菌有粘液与对照两组之

间具有显著差异。两组之间共有300种代谢物差异显著，291种显著上调表达，9种显

著下调表达。在变量重要度投影（VIP≥1）的前20种差异代谢物中，糠醛显著下调表

达，其余代谢物均显著上调表达，包括3种有机氧化物类、4种脂类和类脂分子、2种

苯丙素和聚酮类和1种有机酸类。根据KEGG（KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes）

通路富集分析，发现影响最显著的通路是缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成途径。

本文研究了黄孢原毛平革菌的基本特性，探索了环境条件对黄孢原毛平革菌降解种

子粘液物质过程的影响，解析了对降解过程的产物，从而比较全面的揭示了黄孢原毛平

革菌降解种子粘液物质的机理，这将有助于我们深入了解荒漠植物种子粘液物质的生态

功能和植物-微生物的互作机制。

关键词：种子粘液物质；降解条件；降解产物；生长特性；非靶代谢组学

ThedegradationprocessofseedmucilageofArtemisia

sphaerocephalabyPhanerochaetechrysosporium*

ABSTRACT

Seedmucilageplaysanimportantecologicalroleinkeylifehistorystagesofplants.

Artemisiasphaerocephalaisanimportantpioneerplantforsandfixationinthedesertare