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中丹科学家发现白蚁分解植物纤维素奥秘

http://www.gd.chinanews.com    2014年09月23日 22:03     来源:广东新闻网

  广东新闻网深圳9月23日电 (宋欣欣)哥本哈根大学社会进化研究中心以及深圳华大基因的研究人员对一种真菌培植白蚁、其培植的真菌以及白蚁的肠道微生物进行了基因组测序,揭示了这一复杂的共生系统,并对植物纤维素分解相关的基因进行了深入分析。

  据悉,本世纪以来工业界投入了大量的资金用于研究如何利用纤维素来生产可分解的糖类作为绿色能源,但设计一个逐步分解纤维素的生产过程一直以来仍是一个巨大挑战。而在这个由白蚁操作的生物反应器中,真菌参与有机物降解的粗加工,白蚁的肠道微生物作为补充从而完成了最后的降解工作。不仅如此,它们在这一过程中最大程度的降低了废料的产生,产于中国云南的美味可口的鸡枞菌就是这类白蚁培育的真菌的子实体。

  这项研究于22日在PNAS杂志上在线发表。

  在非洲亚撒哈拉地区及东南亚地区,真菌培养白蚁在生态系统中扮演了非常重要角色,是植物残体的主要降解者。在某些地区甚至高达90%的植物残体由这种白蚁分解。真菌培植白蚁在其肠道微生物及其所培植的真菌(Termitomyces属)的多步协作下,可以几乎完全分解植物纤维素。于此,真菌培植白蚁与其肠道微生物及所培养的真菌形成复杂的共生系统。

  通过研究发现,所有已知的糖类水解酶中有86%都能在这种白蚁-真菌的共生关系中找到。其中,真菌的基因组编码了一些负责分解复杂碳水化合物的基因,而肠道微生物主要提供了最终寡糖降解相关的酶。因此,白蚁第一次消化时主要是将真菌孢子接种在植物底物上,而肠道菌群则在第二次消化时扮演了主要的分解任务。

  据了解,白蚁蚁王蚁后通常可以生存几十年,它们管理着寿命较短的工蚁和兵蚁来维持庞大蚁群所需的各种职能。这项研究中的宏基因组分析表明,白蚁蚁后肠道相比于工蚁含有高度简化的菌群,而且缺少降解植物的所需的酶。这说明白蚁蚁王蚁后不需要承担降解植物的工作,而是由工蚁喂养真菌来存活。(完)



[编辑:zach]

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