目的 探索黑翅土白蚁Odontotermes formosanus Shiraki巢内菌圃上关键共生真菌蚁巢伞Termitomyces spp.的来源,为黑翅土白蚁的防治提供科学依据.方法 在野外捕捉黑翅土白蚁分飞繁殖蚁,待其脱翅配对后,分成4组(土壤带菌与不带菌、白蚁体表用蒸馏水冲洗与不冲洗)在室内条件下饲养,130 d后拆开蚁巢检查巢内菌圃修建和白蚁生长情况.结果 分飞期捕捉到的黑翅土白蚁繁殖蚁室内配对后,在无外来菌种供给的情况下可成功建立具有蚁巢伞的菌圃,这类新巢群的比例占配对总数的20％～22％,使用蒸馏水反复冲洗繁殖蚁体表不影响菌圃出现蚁巢伞的新巢比例(20％);利用野外未灭菌的土壤饲养配对的黑翅土白蚁繁殖蚁,其菌圃内具有蚁巢伞的新巢比例明显提高,达到了 33％.结论 黑翅土白蚁新巢内菌圃上蚁巢伞的菌种传播方式为垂直传播,新巢内菌圃上的蚁巢伞来源于繁殖蚁体内的肠道系统.不过,黑翅土白蚁的工蚁也可从自然环境中采集蚁巢伞真菌孢子,构建具有蚁巢伞的菌圃,提高新建巢群的存活比例.

[背景]新疆特殊生境罗布泊及温宿峡谷凭借其特殊的地理位置、极端的周边自然生态环境及较少的人为活动影响,促成了其独特的微生物优质资源.[目的]为探索添加抗生素对微生物选择性分离培养的作用,优化改良新疆特殊生境微生物选择性分离培养,以减少对菌株的重复分离,还可以选择性培养更多耐受此类抗生素的微生物,发现更多生物活性产物.[方法]以高氏一号培养基为基础,添加不同浓度的β-内酰胺类抗生素阿莫西林(amoxicillin)、氨基糖苷类抗生素卡那霉素(kanamycin)、安莎大环内酯类抗生素利福平(rifampicin)、喹诺酮类抗生素诺氟沙星(norfloxacin)、酰胺醇类抗生素氯霉素(chloramphenicol)、氨基糖苷类抗生素链霉素(streptomycin),分离新疆特殊生境罗布泊及温宿峡谷土壤样品中的微生物.[结果]添加诺氟沙星分离获得的微生物种类和数量最多,其次是卡那霉素和阿莫西林,再次是利福平和氯霉素.所选用的大多抗生素在 1/10 MIC和 1/15 MIC浓度时分离效果最好.罗布泊土样共分离到 19 株菌,分布在 8 个属.其中芽孢杆菌属 6 株、链霉菌属 5 株、类芽孢杆菌属 3 株、根瘤菌属 1 株、副芽孢杆菌属 1 株、原小单孢菌属 1 株、海洋杆菌属 1 株、野野村氏菌属 1 株,分离获得了 5 株新物种.温宿峡谷土样共分离获得 73 个菌株,分布在 27 个属.其中链霉菌属 33 株、鞘氨醇单胞菌属 1 株、假黄单胞菌属 2 株、假诺卡氏菌 5 株、假节杆菌 1 株、原小单孢菌 2 株、普里斯特氏菌属 1 株、植物放线孢菌 1 株、副球菌属 1 株、类芽孢杆菌属 2 株、类节杆菌属 2 株、诺卡氏菌属 1 株、小单胞菌属1 株、红色甲基杆菌属 1 株、甲基杆菌属 1 株、副芽孢杆菌属 5 株、伦茨氏菌属 1 株、克里布所菌属 2 株、耐盐白蚁菌属 1 株、剑菌属 1 株、博斯氏菌属 1 株、节杆菌属 1 株、壤霉菌属 2 株、土壤球菌属 1 株、放线动孢菌属 1 株、异壁放线菌属 1 株、芽孢杆菌属 1 株,分离获得了 14 株新物种.[结论]添加诺氟沙星和卡那霉素有利于微生物的选择性分离培养,有利于发掘新菌种,本研究的开展为选择性分离培养特殊环境中的稀有微生物提供了指导.

为了寻找对黑胸散白蚁具有高诱食性的物质及处理方法对其取食偏好性的影响,本研究共选取了9种材料,通过测定其嗅觉反应,筛选出选择系数＞0.1的玉米杆、杨木和雪松;然后,对这3种材料分别进行了蒸煮、自然腐朽和人工接菌处理,测定其嗅觉反应并进行选择性取食量验证.结果表明,蒸煮处理可提高玉米杆和杨木对黑胸散白蚁的引诱力,但对雪松无此作用,并且蒸煮处理对选择性取食量无显著影响;腐朽处理可提高玉米杆、杨木和雪松的引诱力,但仅对玉米杆和杨木的选择性取食量存在显著影响;人工接种3种木腐菌,均可提高玉米杆对黑胸散白蚁的引诱力,且能够显著提高散白蚁对密粘褶菌玉米杆粉培养物和杨木粉培养物的选择性取食量.结果表明,玉米杆和杨木对黑胸散白蚁具有较好的引诱性,且经过腐朽处理或人工接种密粘褶菌后,可明显改善其诱食效果.因此,在研制针对黑胸散白蚁的毒饵技术时,可采用这两种诱食材料作为基饵.

纤维素水解成为葡萄糖需要一系列纤维素酶的作用,其中β-葡萄糖苷酶(β-glucosidases)起着至关重要的作用.来自于培菌白蚁中肠的β-葡萄糖苷酶(MbmgBGl)具有较高的葡萄糖耐受性(1.5 mol/L的葡萄糖,保持60％以上的酶活力),但是,酶活力低和热稳定性差限制了β-葡萄糖苷酶(MbmgBGl)在食品以及工业领域中的应用.因此通过对保守氨基酸附近的非保守氨基酸定点突变,获得点突变体(F167L、T176C、E347I、R354K、N393G和V425M),其中突变体F167L、R354K的比活力(底物pNPG)比MbmgBG1分别高出约2倍和4倍.突变体的Kcat/Km值比野生型大,反映了突变体对底物的亲和力以及催化能力比MbmgBG1强.当酶活力保留60％以上时,MbmgBG1所耐受的葡萄糖浓度为1.5 mol/L,而F167L为2.0 mol/L,R354K为3.0 mol/L.这些特性的增强表明,对活性中心附近保守区域内的非保守氨基酸突变,可以较大程度地影响活性,因此需要更深入地研究β-葡萄糖苷酶的活性中心位点,进行改造以提高催化效率.

白蚁-细菌-真菌共生系统对自然界生物质降解具有重要作用,研究蚁巢伞(Termitomyces)对木质纤维素的降解能力有助于揭示其共生关系,为蚁巢伞应用于生物质能源开发提供理论依据.利用黑翅土白蚁(Odontotermes formosanus)菌圃(OFC)及其固体培养蚁巢伞(TA)、液体培养蚁巢伞(TL)分别对未经预处理和经密褐褶孔菌(Gloeophyllum trabeum)预处理材料进行降解试验,探究蚁巢伞的木质纤维素降解能力.结果显示,未经预处理时,处理90 d后,OFC对纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为15.22％、29.34％和6.01％;处理120 d后,TA对纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为20.98％、31.89％和11.68％,TL对纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为14.39％、24.62％和5.05％.经过预处理时,处理120 d后,OFC对纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为37.09％、42.20％和24.95％,TA对纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为34.77％、38.29％和29.74％,TL对纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为30.57％、30.47％和24.36％.3种状态蚁巢伞对经预处理材料木质纤维素降解率均高于未经预处理材料.本研究表明,蚁巢伞对木质纤维素具有一定的降解能力,尤其是蚁巢伞对木质素的降解说明其可以打破木质素屏障,证实了利用蚁巢伞的木质纤维素降解能力来实现生物质能源化的潜力,结果可为蚁巢伞的人工栽培提供数据和参考.

白蚁及其共生微生物协同降解植物细胞壁的机理一直被世界各国科学家所关注.培菌白蚁作为高等白蚁,相比低等食木白蚁具有更多样化的食性,其利用外共生系统“菌圃”,对多种植物材料进行处理.本文综述了菌圃微生物降解木质纤维素的研究进展,以期为深入研究菌圃中木质纤维素降解过程及其机制,并挖掘利用菌圃降解木质纤维素的能力及仿生模拟菌圃开发新的生物质利用系统提供参考.培菌白蚁在其巢内利用由植物材料修建的多孔海绵状结构——“菌圃”来培养共生真菌鸡枞菌Termitomyces spp.,形成了独特的木质纤维素食物降解和消化策略,使木质纤维素在培菌白蚁及其共生微生物协同作用下被逐步降解.幼年工蚁取食菌圃上的共生真菌菌丝组成的小白球和老年工蚁觅得食物并排出粪便堆积到菌圃上成为上层菌圃.这一过程中,被幼年工蚁取食的共生真菌释放木质素降解酶对包裹在植物多糖外部的木质素屏障进行解聚.菌圃微生物(包括共生真菌)对解聚的木质素基团进一步降解,将多糖长链或主链剪切成短链,使菌圃基质自下而上被逐步降解.最后下层的老熟菌圃被老年工蚁取食,其中肠的内源酶系及后肠微生物将这些短链进一步剪切和利用.因此,蚁巢菌圃及其微生物是培菌白蚁高效转化利用木质纤维素的基础.化学层面的研究表明,菌圃能够实现对植物次生物质解毒和植物纤维化学结构解构.对共生真菌相关酶系的研究显示可能其在菌圃的植物纤维化学结构和植物次生物质的降解中发挥了作用,但不同属共生真菌间其效率和具体功能不尽相同.而菌圃中的细菌是否发挥了作用和哪些细菌类群发挥了作用等仍有待进一步的研究.相比于低等食木白蚁利用其后肠共生微生物降解木质纤维素,培菌白蚁利用菌圃降解木质纤维素具有非厌氧和能处理多种类型食物两大优势,仿生模拟菌圃降解木质纤维素的机制对林地表面枯枝落叶的资源化利用具有重要意义.

蚁巢伞属真菌是一类极具市场开发价值的野生食用真菌.本文对蚁巢伞属真菌的分类、与白蚁的共生关系、活性成分和作用、人工培养研究以及产生的相关木质纤维素降解酶类等方面进行综述,总结了近年来该属真菌的研究现状,指出了研究过程中出现的分类混乱、重名异名现象严重等问题,展望了未来有望开发菌丝体相关产品及深化出菇机制以逐步实现蚁巢伞人工栽培的研究方向,以期为未来的研究提供依据.

以白蚁肠道为菌株来源,富集分离木质素降解细菌,并进一步解析木质素降解过程.从白蚁肠道中筛选木质素降解菌,对其进行16S rRNA基因序列鉴定,通过FTIR和TGA等手段解析了该菌对木质素的降解特性.结果显示,菌株MP-132经鉴定为解鸟氨酸拉乌尔菌,以碱木质素为唯一碳源时,培养7 d后,木质素降解率可达53.2％,漆酶和木质过氧化物酶活力最大分别为32 U/L和105.6 U/L.该菌能够使苯胺蓝和天青B脱色.此外,FTIR和TGA分析结果表明细菌生物处理改变了木质素结构.较为系统揭示了菌株MP-132的木质素降解特性,为木质素资源化利用方面提供优良菌株资源.

[背景]培菌白蚁是属于白蚁科的一类与鸡枞菌属真菌共生的高等白蚁,其与体内肠道微生物和体外菌圃微生物形成三维共生体系.[目的]分析培菌白蚁菌圃和粪便的微生物多样性,并与肠道微生物进行比较.[方法]通过Illumina MiSeq高通量测序方法对培菌白蚁菌圃和粪便样品进行细菌16S rRNA基因和真菌ITS测序分析.[结果]高通量测序获得培菌白蚁菌圃和粪便样品细菌和真菌的有效序列和OTU数目.5个样品细菌OTU数目在90-199之间,而真菌OTU在10-58之间,细菌的种类多样性明显大于真菌.不论是细菌还是真菌,粪便样品的OTU数目多于菌圃样品.经物种分类分析,菌圃样品主要优势细菌是变形菌门(Proteobacteria),其相对含量超过82.4％;其次是拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes);粪便样品中优势细菌为拟杆菌门,其次是变形菌门,粪便优势菌属为别样杆菌属和营发酵单胞菌属,这与培菌白蚁肠道菌多样性组成一致.培菌白蚁菌圃和粪便样品共生真菌主要为担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota).菌圃优势真菌为鸡枞菌属(Termitomyces),相对含量在51.83％以上,菌圃中还鉴定到炭角菌属(1％, Xylaria).[结论]为今后培菌白蚁-体内外微生物共生关系研究以及微生物的分离培养提供了依据和参考.

[目的]了解散白蚁头部发红且死亡的原因,探究致病菌特性.[方法]从头部发红的散白蚁中分离菌株、培养并纯化,通过显微形态、革兰氏染色及16S rRNA基因序列分析鉴定菌株种类.进一步探究菌株产生红色素的条件并通过液相色谱和质谱联用等方法鉴定发酵产物.[结果]散白蚁鉴定为栖北散白蚁Reticulitermes speratus.从该白蚁头部分离得到一株产红色素的革兰氏阴性细菌RS.16S rDNA序列分析表明RS菌株为黏质沙雷氏菌Serratiamarcescens.RS菌株不同于其它大多黏质沙雷氏菌,在37℃仍然产生红色素.HPLC检测分析红色素为灵菌红素.[结论]本文首次报道从栖北散白蚁分离纯化一株产生灵菌红素的黏质沙雷氏RS菌,研究结果为灵菌红素的生产及散白蚁生物防治技术的研发提供了新的思路.