台湾乳白蚁消化系统半纤维素酶研究

摘要

白蚁及其共生微生物构成的生物系统在长期的进化过程中形成了独特的降解利用木质纤维素机制，其中纤维素酶、木质素酶和半纤维素酶在白蚁生物系统转化木制纤维素食料过程中发挥了重要作用，然而人们对白蚁生物系统来源半纤维素酶特性和协同作用知之甚少。本文选取台湾乳白蚁为研究对象，从白蚁体内几种主要半纤维素酶入手，探测其消化系统各部位半纤维素酶的活力和比活力，研究温度、pH以及部分肠道微生物对酶活力的影响;阐释其消化系统各组织部位在转化利用半纤维素过程中的重要作用，比较白蚁生物系统来源半纤维素酶的最适温度和pH与一些真菌和细菌来源的半纤维素酶的差异，说明肠道微生物在白蚁降解半纤维素过程中起到的功能;为进一步解析白蚁生物系统半纤维素降解机制奠定基础，并为白蚁生物系统半纤维素酶的开发和利用提供相关信息。
　　主要研究成果如下:
　　(1)台湾乳白蚁消化系统半纤维素酶的分布
　　本部分研究以台湾乳白蚁工蚁体为材料，分别测定了其消化系统头部、唾液腺、前肠、中肠和后肠六种半纤维素酶的活力分布。结果显示β-1，4-木聚糖酶、β-1，4-木糖苷酶、β-1，4-甘露聚糖酶、β-1，4-甘露糖苷酶、α-半乳糖苷酶的活力在白蚁整个消化系统各组织部位均有分布，α-L-阿拉伯糖苷酶活力在前肠没有分布，在其余部位均有分布。以上每种半纤维素酶在后肠相对活力均达到25％以上，这说明相对于消化系统其他组织，白蚁后肠在转化半纤维素过程中承担更为重要的功能和作用。
　　(2)温度和pH对半纤维素酶活力的影响
　　体外测得的半纤维酶活力最适pH范围呈偏酸性，与白蚁消化系统生理pH范围相近，酶反应最适温度高于白蚁生活环境温度或其生理温度。同时，来源于台湾乳白蚁的半纤维素酶与来源于细菌和真菌的半纤维素酶在最适温度和pH上有一定差异，这预示着白蚁体内半纤维素酶可能有着特殊的结构和性质，进而在降解半纤维素过程中发挥着不同于其他来源的半纤维素酶的作用和功能;正是这些不同来源、结构、性质和作用方式的半纤维素酶的协同作用使白蚁在转化利用半纤维素时具有高效性。
　　(3)肠道微生物对β-1，4-木聚糖酶活力的影响
　　本部分研究通过抑制原生虫和细菌生命活动来探索白蚁肠道转化半纤维素机制，初步说明了肠道微生物是β-1，4-木聚糖酶活力的主要来源，在没有肠道鞭毛虫和螺旋体细菌的情况下，白蚁虽然能够短时间内维持生命活动，但几乎没有木聚糖酶活力;此外，虽然外共生的细菌数量较少，但是通过抑制其生命活动，发现这一部分细菌对木聚糖酶活力影响更大。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 半纤维素概述

1．1．1 半纤维素的来源

1．1．2 半纤维素的性质

1．1．3 半纤维素的应用

1．2 半纤维素酶概述

1．2．1 半纤维素酶的分类

1．2．2 半纤维素酶的来源和性质

1．2．3 半纤维素酶的协同作用

1．2．4 半纤维素酶的应用

1．3 白蚁概述

1．3．1 白蚁的性质与分类

1．3．2 白蚁的危害与利用

1．3．3 白蚁消化系统

1．3．4 白蚁肠道微生物

1．4 白蚁生物系统与木质纤维素利用

1．4．1 木质纤维素资源利用中的问题

1．4．2 白蚁生物系统木质纤维素酶

1．5 本研究的目的和意义

第二章 台湾乳白蚁消化系统几种主要半纤维素酶的分布

2．1 实验材料、试剂和仪器

2．1．1 材料

2．1．2 试剂

2．1．3 仪器

2．2 实验方法

2．2．1 粗酶液的提取

2．2．2 蛋白质含量的测定

2．2．3 半纤维紊酶活力的测定

2．2．4 数据分析

2．3 结果与分析

2．3．1 β-1，4-木聚糖酶的分布

2．3．2 β-1，4-木糖苷酶的分布

2．3．3 β-1，4-甘露聚糖酶的分布

2．3．4 β-1，4-甘露糖苷酶的分布

2．3．5 α-半乳糖苷酶的分布

2．3．6 α-L-阿拉伯糖苷酶的分布

2．3．7 分析

2．4 讨论

第三章 温度和pH对半纤维素酶活力的影响

3．1 实验材料、试剂和仪器

3．1．1 材料

3．1．2 试剂

3．1．3 仪器

3．2 实验方法

3．2．1 粗酶液提取

3．2．2 半纤维素酶活力的测定

3．2．3 温度范围的设定

3．2．4 pH范围的设定

3．3 结果与分析

3．3．1 结果

3．3．2 分析

3．4 讨论

第四章 肠道微生物对木聚糖酶活力的影响

4．1 实验材料、试剂和仪器

4．1．1 材料

4．1．2 试剂

4．1．3 仪器

4．2 实验方法

4．2．1 食料制备

4．2．2 饲养与取样

4．2．3 后肠微生物的计数

4．2．4 酶活力的测定

4．3 结果与分析

4．3．1 结果

4．3．2 分析

4．4 讨论

第五章 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 研究展望

致谢

参考文献