在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):31500528,31170611)等資助下,浙江大學(xué)昆蟲科學(xué)研究所開展的培菌白蟻轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素機(jī)制研究取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Lignocellulose pretreatment in a fungus-cultivating termite”(培菌白蟻的木質(zhì)纖維素預(yù)處理策略)為題于近日在線發(fā)表在Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA上。
該研究表明培菌白蟻系統(tǒng)具有驚人的木質(zhì)素解聚效率和巨大開發(fā)潛力,得到了美國能源部等媒體的關(guān)注并進(jìn)行了報(bào)道(https://www.glbrc.org/research/highlights/fungus-cultivating-termites-exhibit-strikingly-rapid-and-efficient-degradation)。李鴻杰博士和美國林業(yè)產(chǎn)物研究中心(USDA FPL)的Daniel J. Yelle博士為共同第一作者。莫建初教授和美國能源部大湖生物質(zhì)研究中心(GLBRC)的John Ralph教授及Cameron R. Currie教授為通訊作者,浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院昆蟲科學(xué)研究所農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)昆蟲學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為通訊作者單位。
木質(zhì)纖維素作為可再生原料,是人類未來理想的資源和能源。然而,植物細(xì)胞壁化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其中高分子聚合物木質(zhì)素作為纖維素和半纖維素等多糖組分的外部屏障,是目前制約木質(zhì)纖維原料高效轉(zhuǎn)化和利用的關(guān)鍵因素。白蟻是自然界木質(zhì)纖維素的重要利用者,它們具有獨(dú)特的高效轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素的能力,其中培菌白蟻對(duì)木質(zhì)纖維素的降解轉(zhuǎn)化率更高達(dá)90%以上。因此,白蟻轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素的機(jī)制一直受到世界科學(xué)家的廣泛關(guān)注。浙江大學(xué)莫建初科研團(tuán)隊(duì)近年來在國際上率先突破培菌白蟻室內(nèi)飼養(yǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上,明確了培菌白蟻在食物處理過程中不同年齡個(gè)體的分工行為。同時(shí),通過培菌白蟻巢內(nèi)和腸道內(nèi)共生微生物群落結(jié)構(gòu)的研究,揭示了年輕工蟻和年老工蟻腸道細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異,闡明了培菌白蟻不同年齡工蟻與其共生微生物協(xié)同降解木質(zhì)纖維素的過程機(jī)制(見圖)。他們綜合運(yùn)用電鏡觀測、植物全胞壁二維核磁共振、熱裂解氣相色譜等技術(shù)對(duì)木質(zhì)纖維素顆粒在培菌白蟻消化系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行深入研究后,發(fā)現(xiàn)培菌白蟻的年輕工蟻可快速打開木質(zhì)素的碳-碳化學(xué)鍵并利用半纖維素側(cè)鏈上的糖作為食物,徹底解除多糖組分中纖維素和半纖維素的外部物理屏障,巢內(nèi)菌圃上的真菌和細(xì)菌則將多糖組分剪切至更易降解利用的寡糖,年老工蟻取食富含寡糖的菌圃作為食物。該項(xiàng)研究從生物和化學(xué)維度首次揭示了亞洲和非洲熱帶與亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)培菌白蟻是如何與共生微生物協(xié)同高效轉(zhuǎn)化和利用木質(zhì)纖維素的機(jī)理。這一重要發(fā)現(xiàn)表明,自然生物系統(tǒng)轉(zhuǎn)化生物質(zhì)的效率遠(yuǎn)超過人們的預(yù)期,進(jìn)一步對(duì)培菌白蟻及其共生微生物開展研究,對(duì)生物質(zhì)資源化與能源化開發(fā)具有十分重要的意義。
圖. 培菌白蟻和共生微生物對(duì)木質(zhì)纖維原料的加工和處理流程
論文鏈接:http://www.pnas.org/content/early/2017/04/18/1618360114
- 吉大孫俊奇、李懿軒團(tuán)隊(duì) Carbohyd. Polym.:用于無害化處理柔性印刷電路板的高穩(wěn)定性、可循環(huán)與可降解的可逆交聯(lián)水塑料 2025-04-12
- 武漢大學(xué)鄧紅兵/趙澤團(tuán)隊(duì) Sci. Adv.:廢棄花粉和棉纖維“變身”高性能、水加工和可持續(xù)的生物塑料 2025-04-07
- 浙江大學(xué)王勇教授團(tuán)隊(duì) Angew:老樹開新花 - 塑料降解耦合費(fèi)托過程實(shí)現(xiàn)聚烯烴低溫高效制輕芳烴 2025-03-22
- 天科大司傳領(lǐng)/朱禮玉/王冠華/徐婷 AM 封面文章: 木質(zhì)纖維素/液態(tài)金屬復(fù)合材料的功能化設(shè)計(jì)及調(diào)控策略 2025-03-31
- 天科大馬曉軍/李冬娜等 Biotechnol. Adv. 綜述:木質(zhì)纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯的進(jìn)展及展望 2025-01-02
- 天科大司傳領(lǐng)/王冠華/徐婷 AEnM 封面文章:木質(zhì)纖維素基硅碳材料用于可充電電池的功能化設(shè)計(jì) 2024-12-16
誠邀關(guān)注高分子科技

- 寧波材料所陳濤/尹愷陽團(tuán)隊(duì) ...
- 港中文(深圳)唐本忠院士、...
- 廣東工業(yè)大學(xué)邱學(xué)青教授/朱...
- 浙江大學(xué)王立教授和俞豪杰教...
- 中國科大江雷/趙創(chuàng)奇團(tuán)隊(duì) Ma...
- 北京林業(yè)大學(xué)李建章教授團(tuán)隊(duì)...
- 陜西科技大學(xué)楊洋、哥廷根大...
- 東華大學(xué)劉庚鑫團(tuán)隊(duì) Macromo...
- 天大汪懷遠(yuǎn)、東油王池嘉 CEJ...
- 天津科技大學(xué)司傳領(lǐng)、王冠華...
- 蘇州大學(xué)張橋團(tuán)隊(duì) Angew:鋰...