《Cupriavidus basilensis B-8 對木質素降解機制的研究》是依託河南師範大學，由石岩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Cupriavidus basilensis B-8 對木質素降解機制的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：石岩
- 依託單位：河南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於全球範圍內的能源短缺，木質素生物降解的研究一直備受關注。經過幾十年的努力，木質素的微生物降解機制至今仍知之甚少。在前期了解Cupriavidus basilensis B-8對木質素降解的特性，部分功能基因和作用蛋白以及下游代謝途徑的基礎上，本項目進一步探索木質素微生物降解機制，研究內容如下：（1）通過對醌類化合物的鑑定及其連帶化學反應的分析，研究Cupriavidus basilensis B-8在木質素降解前期產生小分子可溶性氧化劑攻擊木質素聚合物的機制；（2）通過蛋白質組測定和分析研究木質素降解過程中蛋白種類和表達量的變化，確定木質素降解各個階段的功能蛋白；（3）進一步完善Cupriavidus basilensis B-8基因組數據，通過基因組分析獲得上述功能蛋白的基因以及發現新的木質素降解相關基因。
結題摘要
由於全球範圍內的能源短缺，木質素生物降解的研究一直備受關注。經過幾十年的努力，木質素的微生物降解機制至今仍知之甚少。基於此本項目研究內容如下： （1）解析Cupriavidus basilensis B-8在木質素降解前期攻擊木質素的機制。 （2）確定木質素降解各個階段的功能蛋白。 （3）分析獲得上述功能蛋白的基因以及發現新的木質素降解相關基因。 （4）克隆和表達對木質素降解至關重要的基因，獲得木質素高效降解菌株。 （5）在全面了解細菌降解木質素機制的基礎上還進行了木質素資源化和細菌協同化學預處理木質纖維素（如水稻和玉米秸稈）的研究。 研究發現： （1）雖然醌類化合物及連帶的芬頓反應在細菌降解木質素過程中發揮作用，但苯氧基自由基以漆酶和錳過氧化物酶介體的形式在細菌解聚木質素的過程中發揮關鍵作用。 （2）在木質素解聚階段漆酶和錳過氧化物酶起到關鍵作用。木質素解聚形成的苯化合物是通過3,4-二羥基苯乙酸甲酯間位裂解途徑，苯基乙醯輔酶A開環途徑，2,5-二羥基苯乙酸途徑，2-氨基苯甲醯基-輔酶A途徑和3-羥基鄰氨基苯甲酸途徑進行徹底氧化的。 （3）發現了一個具有錳過氧化物酶活性的功能基因。 （4）將漆酶通過同源表達形成的工程菌種其木質素降解能力提高了30%。 （5）發現Cupriavidus basilensis B-8具有利用木質素合成聚羥基鏈烷酸酯（PHA）的能力，該菌可利用5 g/L的鹼木質素產生319.4 mg/L的PHA。 （6）該細菌能夠協同NaOH，NaCO3，稀硫酸和芬頓反應進行木質纖維素的預處理，使其還原糖的產量提高20-35%。其中細菌的作用是將化學處理後遺留在秸稈上的木質素進行進一步的修飾和降解。 研究意義：本研究豐富了生物降解木質素及苯化合物的現有理論，提出了一個木質素資源化的有效途徑，建立了細菌協同化學方法進行木質纖維素預處理的新方法，極大的提高了還原糖的產量，為木質纖維素綜合工藝的設計提供了新的思路。該項目共完成12篇英文論文，其中發表4篇SCI，8篇再投；共完成4個專利，其中三個已經獲得專利號，一個在修。
