低等白蟻腸道原蟲動態及其纖維素降解機理研究

《低等白蟻腸道原蟲動態及其纖維素降解機理研究》是依託同濟大學，由王倩擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：低等白蟻腸道原蟲動態及其纖維素降解機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王倩
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

白蟻是自然界高效利用木質纖維素的體系之一，在木質纖維素的生物循環中發揮著重要作用。低等白蟻腸道內棲息著多種共生原蟲，它們能產生豐富的消化酶，用以幫助白蟻分解和消化食物中的木質纖維素，使其轉變為可吸收利用的營養物質。但由於研究手段的限制，對原蟲在白蟻降解木質纖維素過程中發揮的作用還知之甚少，這也限制了對白蟻共生系統共生機理的認識。本課題將以黃胸散白蟻為材料，利用保幼激素類似物苯氧威能夠誘導工蟻向兵蟻轉化過程中腸道原蟲種類動態變化的現象（原蟲種類和數量大幅度下降），研究不同種類的原蟲對木質纖維素降解的作用，期望在得到一批編碼木質纖維素降解酶的基因序列的同時，能夠進一步解釋原蟲和其白蟻宿主協同消化食物的機理，探討原生動物與其宿主的共生關係。對該系統高效利用木質纖維素的方式和作用機理的認識，將為我們高效利用生物質能源資源提供新的思路，本項目在基礎研究和在國家需求方面都具有重要意義。

結題摘要

低等白蟻腸道內棲息著多種共生原蟲，它們能產生豐富的消化酶，用以幫助白蟻分解和消化食物中的木質纖維素，使其轉變為可吸收利用的營養物質。但由於研究手段的限制，對原蟲在白蟻降解木質纖維素過程中發揮的作用還知之甚少，這也限制了對白蟻共生系統共生機理的認識。本項目對台灣乳白蟻腸道原蟲的種類和豐度進行研究，鑑定了鞭毛蟲的形態；對其腸道原蟲轉錄組進行了測序、組裝、對優勢代謝通路分析及糖基水解酶基因的挖掘；構建原蟲群落cDNA表達文庫，篩選了纖維素酶功能基因；利用RNAi技術，對不同種原蟲在白蟻消化木質纖維素中的功能研究進行了研究。通過本項目的實施，對白蟻腸道原蟲的種類豐度及功能有了新認識。其腸道內共生有至少13種原蟲，Trichonympha agilis是其腸道內細胞體積最大的鞭毛蟲，Dinenympha屬的原蟲是其道內最多的原蟲。對其腸道原蟲轉錄組進行454測序，總共獲得了597,312條高質量的原始序列，平均長度371 bp，總共221.9 Mb。分析認為澱粉與蔗糖代謝通路為最優勢通路，並存在大量的木質纖維素降解酶資源。利用來源於偽披髮蟲（Pseudotrichonympha grassii）的外切葡聚糖酶PgCBH基因作為靶標基因進行RNAi干擾，研究結果表明RNA干擾僅能影響偽披髮蟲的數量，對全鞭毛蟲和旋披髮蟲的數量沒有影響，表達PgCBH的偽披髮蟲是白蟻主要外切葡聚糖酶活的來源。研究成果在理論上為探討白蟻腸道原蟲在白蟻共生體系利用木質纖維素中的作用提供了一定的理論依據；在套用實踐方面，篩選到了一些高效降解木質纖維素的酶基因，並對這些基因表達後的酶進行了理化性質的檢測，具有一定的套用價值。