几种木材腐朽菌对白桦木材的腐朽及腐朽中基因表达初探

摘要

木材腐朽菌对木材的腐蚀是一个复杂的过程，其基因表达过程中，各个基因严格控制着腐朽的过程，各基因功能不同，调节木材理化性质的变化。研究木材腐朽菌对木材腐蚀的机制，及因木材腐朽而引起的化学物质的变化，为进一步研究不同腐朽时期的木腐菌的生理状态及基因表达奠定了理论基础，同时也为抗腐建筑用材的选择以及微生物辅助制浆研究提供了理论依据。
　　本论文用菌丝长度测量法和菌丝体干质量称重法比较了帽儿山采集的桦剥管、木蹄层孔菌、白囊耙齿菌、彩绒革盖菌、黄伞5种木材腐朽菌在固体培养基上的生长速度及在液体培养基中的生物量变化，用比色法检测其与木质素降解相关的酶活性。通过5种菌对300株天然成熟白桦木样的腐朽实验，测定各木腐菌对白桦木材的生物降解能力。应用红外光谱技术，研究了其中4种木材腐朽菌腐蚀木材后对白桦木材官能团的影响。另外，采用mRNA差别显示技术，研究彩绒革盖菌腐蚀白桦木材前后的基因表达差异，进行相关的生物信息学分析，探讨影响木材腐朽的分子机制。研究结果如下：
　　1. 5种木材腐朽菌生物量及生物降解能力的测定
　　木材腐朽菌在固体培养基上的生长速度与它在液体培养基中产生的生物量、木质素降解酶活性及其降解木材能力不完全相关;彩绒革盖菌和白囊耙齿菌的生长速度最快，桦剥管菌和木蹄层孔菌中等，黄伞最慢;桦剥管菌的生物量最高，彩绒革盖菌、白囊耙齿菌和木蹄层孔菌生物量中等，黄伞的生物量最低。彩绒革盖菌对白桦木材的生物降解能力最强，其次是木蹄层孔菌和桦剥管菌，白囊耙齿菌和黄伞的生物降解能力最弱。
　　2. 5种木材腐朽菌酶活性测定
　　桦剥管菌不表达木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶活性，其它4种真菌都表达这3种酶活性。白桦木屑诱导下的3种酶活性普遍高于对照样，白囊耙齿菌的漆酶、木蹄层孔菌和黄伞的木质素过氧化物酶只在木屑诱导下表达，而且生长时间越长，酶活越高。
　　3. 4种木材腐朽菌对白桦木材官能团的影响
　　桦剥管、木蹄层孔菌、白囊耙齿菌、彩绒革盖菌4种木材腐朽菌及白桦木材为实验材料，采用4种菌对白桦木样腐蚀前后的红外光谱技术分析表明:木材样品经过3种白腐菌——木蹄层孔菌、白囊耙齿菌、彩绒革盖菌的120d的降解，木质素都在一定程度上被降解。虽然苯环骨架变化不明显，但木质素苯环间的羰基、CH2结构、酚醚键等侧链已部分被降解。而经褐腐菌——桦剥管菌的腐蚀后，木质素并没有发现降解。从各吸收峰相对吸收强度的变化大小来看，木蹄层孔菌、彩绒革盖菌对木质素降解的程度大于白囊耙齿菌对木质素降解的程度。从表征纤维素、半纤维素的震动吸收峰的变化来看，4种木腐菌对纤维素、半纤维素都有降解。
　　4. 彩绒革盖菌腐蚀白桦木材前后基因表达初探
　　以帽儿山采集的彩绒革盖菌为实验材料，通过腐蚀帽儿山林场白桦木样获得腐蚀后材料。共筛选到19条特异表达的片段用于后续研究，其中腐蚀白桦木样前11个，腐蚀后8个。

目录

摘要

1 绪论

1．1 木材腐朽菌对木材的降解

1．1．1 木材的成分

1．1．2 木材腐朽

1．1．3 木材腐朽的类型

1．1．4 木材腐朽菌的特性

1．1．5 木材腐朽菌的类型

1．1．6 几种木材腐朽菌的物种特性

1．1．7 木材降解的酶学原理

1．2 红外光谱技术

1．2．1 红外光谱技术简介

1．2．2 红外光谱技术的应用

1．3 mRNA差异显示技术概述

1．3．1 mRNA差异显示技术简介

1．3．2 mRNA差异显示技术的原理

1．3．3 DDRT-PCR引物设计

1．3．4 mRNA差异显示技术的基本程序

1．3．5 mRNA差异显示技术的优缺点

1．3．6 mRNA差异显示技术的应用

1．4 研究的目的与意义

2 5种木材腐朽菌培养特性和酶学特性的测定

2．1 实验材料与试剂

2．1．1 试验材料

2．1．2 仪器设备

2．1．3 培养基的配制

2．2 试验方法

2．2．1 菌种的分离、纯化

2．2．2 菌丝生长速度的测定

2．2．3 菌丝干重的测定

2．2．4 木质素降解相关酶活性检测

2．3 结果与分析

2．3．1 5种木腐菌菌丝生长速度的变化

2．3．2 5种木腐菌木质素降解相关酶活性的变化

2．4 本章小结

3 木腐菌对白桦木材的腐朽机理初探

3．1 试验材料

3．1．1 实验木材及菌种

3．1．2 仪器设备

3．1．3 培养基的配制

3．2 实验方法

3．2．1 白桦木样的腐朽实验

3．2．2 腐朽前后白桦试样的红外光谱检测

3．3 结果与分析

3．3．1 白桦木样生物降解后重量损失率的差异

3．3．2 白桦木材腐蚀的红外光谱分析

3．3．3 4种腐朽菌对白桦木质素官能团的降解

3．3．4 4种腐朽菌对白桦纤维素官能团的降解

3．4 本章小结

4 彩绒革盖菌腐蚀白桦前后差异片段的筛选

4．1 试验材料

4．1．1 实验木材及菌种

4．1．2 仪器设备

4．1．3 实验主要试剂

4．1．4 常用试剂的配制

4．2 实验方法

4．2．1 彩绒革盖菌的培养

4．2．2 彩绒革盖菌总RNA提取

4．2．3 引物的筛选

4．2．4 反转录

4．2．5 PCR扩增基因片段

4．2．6 聚丙烯酰胺凝胶电泳

4．3 结果与分析

4．3．1 彩绒革盖菌总RNA提取后质量分析

4．3．2 腐朽木材前后的基因表达差异与非变性聚丙烯凝胶电泳的结果

5 讨论

5．1 关于木材腐朽菌生物学特性的测定

5．2 关于红外光谱技术

5．3 关于差异显示和凝胶电泳技术

5．4 差异条带的鉴定

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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