白蟻腸道微生物降解木質(zhì)素研究進(jìn)展

摘要：降解木質(zhì)素是制造纖維乙醇的最大障礙，而白蟻是自然界中最重要的食木昆蟲，研究白蟻降解木質(zhì)素的機(jī)制意義重大。系統(tǒng)概述白蟻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其腸道微生物在木質(zhì)素降解中所起的作用。

關(guān)鍵詞：白蟻；腸道微生物；木質(zhì)素降解

中圖分類號(hào)：Ｑ９６６文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０11）03－0433-04

Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ oｎ ｔｈｅ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｇｎｉｎ ｂｙ Ｔｅｒｍｉｔｅｓ Ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｍｉｃｒｏｆｌｏｒａ

ＺＨＡＮＧ Ｌａｉ－ｌｉ１，２，３，ＬＩ Ｇａｎｇ４，ＭＡＯ Ｒｕｎ－ｑｉａｎ２

（１． Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｂｏｔａｎｉｃａｌ Ｇａｒｄｅｎ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６５０，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｔｏｍｏｌｏｇｙ ｉｎ ＧｕａｎｇＤｏｎｇ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０２６０， Ｃｈｉｎａ；

３． Ｇｒａｄｕａｔｅ University of Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９， Ｃｈｉｎａ；４． Ｓｕｎ Ｙａｔ－ｓｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０２７５， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｔ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｓｔｕｄｙ the ｌｉｇｎｉｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｅｒｍｉｔｅ， ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｗｏｏｄ－ｅａｔｉｎｇ ｉｎｓｅｃｔ ｉｎ ｎａｔｕｒｅ， ａｓ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｇｎｉｎ ｉｓ ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｓｔ ｏｂｓｔａｃｌｅ ｉｎ ｆｉｂｅｒ ｅｔｈａｎｏｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｅｒｍｉｔｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｌａｃｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ ｍｉｃｒｏｆｌｏｒa ｐｌａｙｓ ｉｎ ｌｉｇｎｉｎ ｄｅｇｒａｄaｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｔｅｒｍｉｔｅｓ； ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ ｍｉｃｒｏｆｌｏｒａ； ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｇｎｉｎ

目前，化石能源仍是世界上最主要的能源，但它是不可再生資源，能源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。發(fā)展新能源特別是可再生能源迫在眉睫。世界各國(guó)政府對(duì)生物燃料的前景十分看好，最初采用的技術(shù)是用玉米等糧食作物生產(chǎn)乙醇作為燃料，即第一代生物能源技術(shù)。如美國(guó)計(jì)劃在２０３０年使得燃料乙醇的使用量達(dá)到２００４年生物燃料的３０％［１］；歐洲謀求在２０２０年之前使得生物燃料占運(yùn)輸燃料的１０％［２］。然而，以糧食為原料的生物燃料開發(fā)會(huì)引起糧食價(jià)格上漲，導(dǎo)致氣候變化加劇，水資源缺乏，對(duì)世界貧困人群造成負(fù)面影響。出于國(guó)情和對(duì)糧食安全的重視，我國(guó)已明確提出限制用糧食生產(chǎn)生物燃料。以燃料乙醇為原料的第一代生物能源的研究，已轉(zhuǎn)向以木薯、甜高粱和纖維素為原料發(fā)展纖維素乙醇的第二代生物能源以及開展木質(zhì)素降解利用的第三代生物能源的研究上，以防止危害糧食安全。第二代和第三代生物燃料原料多來自植物秸稈等廢料，不會(huì)產(chǎn)生與人爭(zhēng)糧的情況；利用降解材料作能源，還有利于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

木質(zhì)纖維是地球上數(shù)量最大的一種可再生資源。據(jù)估算，如果發(fā)展能源林業(yè)與回收利用廢棄木質(zhì)纖維并舉，則每年可保障替代１／３以上運(yùn)輸燃料的酒精產(chǎn)量。為此，發(fā)展經(jīng)濟(jì)有效而環(huán)境友好的木質(zhì)纖維生物轉(zhuǎn)化乙醇技術(shù)，已成為世界生物能源科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。木質(zhì)纖維材料中的可糖化纖維素和半纖維素在木質(zhì)素包裹下形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，很難被直接水解或酶解。纖維素由糖分子的極性基團(tuán)（－ＯＨ ｇｒｏｕｐｓ）通過氫鍵相連成長(zhǎng)鏈，在木質(zhì)素的包裹下形成堅(jiān)固而穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，在普通條件下不易被水解或稀酸（稀堿）糖化。木質(zhì)素在植物體中起結(jié)構(gòu)強(qiáng)化和支撐作用，也是植物抵御病菌侵襲的物理障礙，不容易被微生物降解，特別是在缺氧條件下。富氧條件下木質(zhì)素的生物降解也相當(dāng)緩慢（需要許多天），目前還難以達(dá)到工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的要求。木質(zhì)纖維原料通常需要適當(dāng)?shù)念A(yù)處理來破除木質(zhì)纖維的晶體結(jié)構(gòu)及木質(zhì)素對(duì)纖維素和半纖維素的包裹，增加供酶接觸的有效表面積［３］，并消除對(duì)微生物有危害的毒性物質(zhì)，以利生物降解［４］。因此，降解木質(zhì)素是制造纖維乙醇的最大障礙。

木質(zhì)素分解較纖維素慢，其完全降解是真菌、細(xì)菌及相應(yīng)微生物群落共同作用的結(jié)果。最近研究發(fā)現(xiàn)白蟻的消化道是個(gè)微生物菌群的“金礦”。白蟻極度變長(zhǎng)的腸道說明它吃的是難消化的食物。在白蟻的整個(gè)腸道中，有大量的共生微生物定居，大多數(shù)微生物定居于后腸中，工蟻的消化道內(nèi)含物達(dá)其干重的７１％之多。后腸微生物對(duì)白蟻的生命活動(dòng)具有重要作用，白蟻所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大多來自微生物的發(fā)酵產(chǎn)物，后腸中的微生物發(fā)酵纖維素類物質(zhì)生成乙酸、丙酸以及其他有機(jī)酸，是白蟻重要的能源和自身物質(zhì)合成的碳架重要來源，而且有些腸道細(xì)菌對(duì)白蟻氮素利用也具有重要的作用，通過固氮作用或參與排泄氮素（尿酸）的循環(huán)，使白蟻能以含氮量較低的纖維素食物為生［５］。膨大的后腸一直被人們假設(shè)為一種厭氧反應(yīng)器，但是現(xiàn)有的研究結(jié)果顯示從白蟻后腸中分離到的細(xì)菌大多數(shù)是耐氧或兼性厭氧菌，有的甚至是嚴(yán)格好氧菌。因此，從白蟻腸道中提取出的降解木質(zhì)素的基因，有望成為改進(jìn)木質(zhì)或廢棄物生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物燃料過程所需酶的來源。

１木質(zhì)素降解的機(jī)制

與纖維素相比，木質(zhì)素分解特別慢，木質(zhì)素的完全降解是真菌、細(xì)菌及相應(yīng)微生物群落共同作用的結(jié)果，白蟻的腸道內(nèi)就含有豐富的降解木質(zhì)素的微生物。２０世紀(jì)８０年代人們發(fā)現(xiàn)了微生物降解木質(zhì)素的酶系，主要包括漆酶（Ｌａｃｃａｓｅ）、木質(zhì)素過氧化物酶（Ｌｉｇｎｉｎ ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ，簡(jiǎn)稱Ｌｉｐ）和錳過氧化物酶（Ｍａｇａｎｅｓｅ ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ，簡(jiǎn)稱Ｍｎｐ）。

根據(jù)木質(zhì)素降解產(chǎn)物分析，認(rèn)為木質(zhì)素降解可分以下幾步：①脫甲基和羥基化以形成多酚結(jié)構(gòu)；②加氧裂解多酚環(huán)，產(chǎn)生烴鏈；③水解使脂肪烴縮短。為此設(shè)想酶系是在胞外或束縛于細(xì)胞壁上，包括：①過氧化氫（Ｈ２Ｏ２）產(chǎn)生酶系；②利用Ｏ２、Ｈ２Ｏ２的木質(zhì)素氧化酶系，以產(chǎn)生木素自由基和醌；③木素活性中間體還原形成穩(wěn)定單體的醌還原酶系；④木素小分子片段在胞內(nèi)發(fā)生環(huán)開裂反應(yīng)，分解產(chǎn)物經(jīng)ＴＣＡ循環(huán)生成ＣＯ２［６］。

２白蟻的分類地位及特征

白蟻屬于昆蟲綱（Ｉｎｓｅｃｔａ）等翅目（Ｉｓｏｐｔｅｒａ），其主要特征是行群體生活，在同一個(gè)群體中，有嚴(yán)格的社會(huì)性組織和分工，存在形態(tài)明顯不同的發(fā)育等級(jí)和品級(jí)分化。目前已發(fā)現(xiàn)有６科２ ０００多個(gè)種，它們?cè)谏飳W(xué)和行為學(xué)上各不相同。從解剖學(xué)和社會(huì)組織性特征可以把白蟻分為兩大類群，即低等白蟻和高等白蟻，低等白蟻包括澳白蟻科（Ｍａｓｔｏｔｅｒｍｉｔｉｄａｅ）、木白蟻科（Ｋａｌｏｔｅｒｍｉｔｉｄａｅ）、草白蟻科（Ｈｏｄｏｔｅｒｍｉｆｉｄａｅ）、鼻白蟻科（Ｒｈｉｎｏｔｅｒｍｉｔｉｄａｅ）和齒白蟻科（Ｓｅｒｒｉｔｅｒｍｉｔｉｄａｅ）５個(gè)科；高等白蟻僅有白蟻科（Ｔｅｒｍｉｔｉｄａｅ）１個(gè)科。高等白蟻較低等白蟻具有更細(xì)致的解剖學(xué)特征和更強(qiáng)的社會(huì)組織性［７］。白蟻另一個(gè)明顯特征就是其食木性，食物范圍極廣，包括木材（完好的或已腐解的）、植物葉片、腐殖質(zhì)、雜物碎屑以及食草動(dòng)物糞便等，而有些白蟻進(jìn)化程度較高，能夠自己培養(yǎng)真菌，作為其營(yíng)養(yǎng)來源。因此，按白蟻食性，可以把白蟻分為食木白蟻、食真菌白蟻、食土白蟻和食草白蟻。白蟻的食物都富含纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，但含氮量不高，即白蟻屬于典型的寡氮營(yíng)養(yǎng)型生物［８］。

３白蟻腸道內(nèi)環(huán)境

白蟻消化道呈螺旋狀，主要由３部分組成，即前腸、中腸和后腸（圖１）。與一般昆蟲相比，白蟻后腸相當(dāng)發(fā)達(dá)，約占全部腸道總?cè)莘e的４／５。膨大的后腸一直被人們認(rèn)為是一種厭氧“消化器”，與羊和牛的瘤胃相似，其中有大量的共生微生物，共生微生物降解纖維素和半纖維素，發(fā)酵形成短鏈脂肪酸，脂肪酸被白蟻吸收氧化。幾乎所有的實(shí)驗(yàn)證據(jù)都表明，白蟻后腸中共生微生物（包括原生動(dòng)物）是木質(zhì)素、纖維素和半纖維素消化的驅(qū)動(dòng)力［９，１０］。

４白蟻腸道共生微生物

４．１白蟻后腸原生動(dòng)物

低等白蟻后腸中有大量的原生動(dòng)物定居，目前在低等白蟻的腸內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了４３４種屬于毛滴蟲、銳滴蟲和超鞭鞭毛蟲的原生動(dòng)物［５，１１］。高等白蟻中很少發(fā)現(xiàn)原生動(dòng)物，其腸道的解剖學(xué)特征較低等白蟻更加細(xì)致，分隔也更多，有些區(qū)域具有表皮突起，解剖學(xué)上的特殊性足以延長(zhǎng)木質(zhì)纖維素食物和水解酶的接觸時(shí)間，原生動(dòng)物的存在已毫無必要。

４．２白蟻腸道中的細(xì)菌

現(xiàn)代顯微研究表明，低等白蟻和高等白蟻消化道中都有大量形態(tài)和密度不同的細(xì)菌定居，后腸和混合節(jié)內(nèi)的細(xì)菌數(shù)達(dá)１０５～１０１１個(gè)／ｍＬ，后腸內(nèi)的細(xì)菌分布在袋腸、結(jié)腸和直腸內(nèi)。前、中腸內(nèi)也有少量細(xì)菌，但沒有在唾腺中發(fā)現(xiàn)細(xì)菌。細(xì)菌游離在白蟻的腸液中，或者粘附于腸道上皮層的杯狀結(jié)構(gòu)［１２］。從低等白蟻和高等白蟻腸道分離到多種異養(yǎng)型細(xì)菌，大多數(shù)的菌株是兼性厭氧菌，甚至是嚴(yán)格好氧的，包括鏈球菌屬（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐ．）、擬桿菌屬（Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｓ ｓｐ．）、腸桿菌科（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅ）、葡萄球菌屬（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐ．）和芽孢桿菌屬（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐ．）等菌株。木質(zhì)食物中木質(zhì)素經(jīng)過白蟻腸道后，在很大程度上得以消化。高等白蟻和低等白蟻腸道細(xì)菌的消除，可使白蟻在較短的時(shí)間內(nèi)死亡，這反映了腸道細(xì)菌對(duì)白蟻的生命必然有著重要作用。

４．３白蟻腸道中的共生真菌

食木白蟻一般都偏愛取食真菌腐解過的木塊，而某些白蟻則在它們自己精巧的“菌圃”中培養(yǎng)真菌［１３］。顯然，真菌對(duì)食木白蟻的營(yíng)養(yǎng)起著重要的作用，在白蟻的進(jìn)化過程中，白蟻與真菌已建立起很有趣的共生關(guān)系。大白蟻亞科白蟻的蟻巢中存在一種稱之為“真菌圃”的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)類似海綿狀，主要由嚼碎但未消化的植物材料構(gòu)成，上面布滿共生雞縱菌的菌絲和菌絲瘤。白蟻就以長(zhǎng)滿菌絲和菌絲瘤的舊圃為食，同時(shí)又不斷新建真菌圃。Ｈｙｏｄｏ等利用核磁共振（ＮＭＲ）技術(shù)，證實(shí)了“木質(zhì)素降解假說”，其研究結(jié)果表明真菌能夠幫助降解木質(zhì)素［１４］。

５白蟻降解木質(zhì)素證據(jù)

白蟻能夠降解木質(zhì)素這一理論經(jīng)過了很長(zhǎng)一段時(shí)間的研究和反復(fù)才被確定下來。起初，研究者認(rèn)為白蟻不能消化木質(zhì)素［１５］； Ｓｅｉｆｅｒｔ等研究木質(zhì)素內(nèi)含物時(shí)，發(fā)現(xiàn)白蟻能夠?qū)δ举|(zhì)素脫堿基，推翻了Ｃｏｈｅｎ的論斷［１６］；逐漸地，更多的研究結(jié)果對(duì)木質(zhì)素降解提供了更廣泛的評(píng)估［１７］。１９７９年Ｂｕｔｌｅｒ等分別以天然的和人工的木質(zhì)素及相關(guān)化合物喂養(yǎng)白蟻，收集其呼吸釋放的１４ＣＯ，證明木質(zhì)素在白蟻體內(nèi)被消化［１８］。白蟻腸道內(nèi)含有多種細(xì)菌和原生生物，而降解木質(zhì)素的正是這些細(xì)菌和原生生物，這一理論被普遍認(rèn)同，但是未有直接證據(jù)證明。１９７５年法國(guó)科學(xué)家從白蟻腸道內(nèi)分離出降解的兒茶酚和單寧酸，明確地證明了白蟻降解木質(zhì)素離不開其腸道內(nèi)的微生物。降解木質(zhì)素的微生物主要是白腐真菌和褐腐真菌，其中以白腐菌系統(tǒng)為主［１９］。雖然白蟻體內(nèi)的可以協(xié)助降解木質(zhì)素的真菌和細(xì)菌被分離出［２０，２１］，但仍普遍認(rèn)為昆蟲腸道系統(tǒng)沒有降解木質(zhì)素的能力［２２］。２００８年Ｇｅｉｂ等的實(shí)驗(yàn)研究了木質(zhì)素在蜜蜂和白蟻體內(nèi)腸道環(huán)境中結(jié)構(gòu)的變化，從而證實(shí)了白蟻腸道這個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)可以降解木質(zhì)素［２３］。

近年來，越來越多的工作研究了白蟻木質(zhì)素酶的基因，為進(jìn)一步全面綜合地了解白蟻相關(guān)木質(zhì)素酶基因的多樣性，闡明白蟻降解木質(zhì)素的機(jī)制奠定了理論基礎(chǔ)。宏基因組文庫建立的技術(shù)被巧妙地運(yùn)用到分析白蟻后腸中，并利用分子手段證實(shí)其為降解木質(zhì)素的場(chǎng)所［２４］。研究過程中，發(fā)現(xiàn)大量的糖苷水解酶，證明白蟻可以降解多糖。但沒有在白蟻體內(nèi)發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素降解酶，可能由于木質(zhì)素降解是在白蟻腸道不同部位分工作用的結(jié)果。木質(zhì)素降解不是某一種酶單獨(dú)作用的結(jié)果，而是大量高分子復(fù)合物引導(dǎo)和協(xié)調(diào)的［２５］。為了找出木質(zhì)素、纖維素、木聚糖等高分子化合物降解酶的編碼基因，科研工作者們將測(cè)定的基因進(jìn)行家族及直系同源群的分類，并把每個(gè)基因家族與其在其他環(huán)境，例如土壤［２６］、海水［２７］、或者人體腸道［２８］中的作用情況進(jìn)行比較。

６白蟻腸道木質(zhì)素酶基因序列測(cè)定

日本理化研究所的科學(xué)家于２００８年３月完全破譯白蟻腸道內(nèi)一種共生細(xì)菌的基因組，研究對(duì)象為“Ｒｓ－Ｄ１７”細(xì)菌，其存在于和白蟻共生的腸道原生生物披發(fā)蟲體內(nèi)，后者可幫助白蟻分解木質(zhì)纖維素。科學(xué)家采用ＤＮＡ合成酶直接使“Ｒｓ－Ｄ１７”的基因組倍增到原先的１ ０００萬倍，最終測(cè)定該細(xì)菌的基因組序列。白蟻腸道內(nèi)大多共生微生物目前仍不能人工培養(yǎng)，各種微生物作用及相互關(guān)系很少為人所知。利用上述破譯“Ｒｓ－Ｄ１７”基因組方法，將來可能陸續(xù)破譯出白蟻腸道內(nèi)其他多種微生物的基因組。以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步揭開白蟻高效分解木材機(jī)制，對(duì)開發(fā)以木材為原料的生物燃料將有重要價(jià)值。

美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所等聯(lián)合測(cè)定白蟻腸道基因序列［２４］。隨著測(cè)序工作的展開，白蟻腸道內(nèi)與消化木材有關(guān)的微生物群落共生關(guān)系逐漸揭開神秘面紗。研究結(jié)果還表明，白蟻有多個(gè)胃，每個(gè)胃都形成一個(gè)特定的環(huán)境，從而“孕育”了不同的微生物群落。這些微生物在木材聚合物轉(zhuǎn)化為糖類的過程中均承擔(dān)一步或幾步生物轉(zhuǎn)化的任務(wù)。

然而，雖然對(duì)白蟻的研究已經(jīng)有一個(gè)多世紀(jì)的歷史，但對(duì)于其消化道內(nèi)的微生物的特征與作用，及其具體的白蟻的木質(zhì)素降解機(jī)制還知之甚少。白蟻腸道已成為微生物多樣性研究對(duì)象之一，因?yàn)榈厍蛏嫌校?０００多種白蟻，它們的食性和腸道結(jié)構(gòu)各有不同，腸道共生微生物多樣性也必定極為豐富。然而，至今僅有為數(shù)不多的微生物從白蟻腸道中得以分離并作了鑒定，這一方面是由于大部分腸道微生物不能用常規(guī)方法培養(yǎng)；另一方面則是由于相關(guān)的微生物學(xué)研究不多。雖然１６Ｓ ｒＲＮＡ分析可以弄清白蟻腸道中未培養(yǎng)的微生物系統(tǒng)發(fā)育學(xué)特征，但系統(tǒng)發(fā)育以及形態(tài)學(xué)研究都不能提供未培養(yǎng)微生物的生理生化信息，它們的代謝機(jī)制及其功能也無法弄清楚。準(zhǔn)確理解共生微生物在后腸系統(tǒng)中的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)其在木質(zhì)纖維素降解過程中具有特定代謝類型的微生物新種，不僅有助于更好地開辟木質(zhì)纖維素資源生物轉(zhuǎn)化新途徑，也對(duì)理解宿主和微生物之間相互作用的機(jī)制有著重要意義。

７結(jié)語與展望

作為世界上重要的資源性昆蟲，白蟻體內(nèi)的木質(zhì)素酶異常豐富。今后，應(yīng)深入了解不同棲息特性白蟻體內(nèi)木質(zhì)素酶的組成特點(diǎn)，全面獲取白蟻木質(zhì)素酶的基礎(chǔ)信息，進(jìn)一步加強(qiáng)白蟻木質(zhì)素酶基因結(jié)構(gòu)的研究，結(jié)合生物信息學(xué)技術(shù)預(yù)測(cè)相關(guān)基因的功能，闡明白蟻利用木質(zhì)素的理化途徑以及纖維素酶在白蟻體內(nèi)的分泌機(jī)制。利用木質(zhì)素酶分解自然界中的木質(zhì)素類物質(zhì)，發(fā)展第三代生物能源，為人類經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步繁榮和發(fā)展開辟新的能源途徑。此外，在全面掌握各類型白蟻木質(zhì)素酶特性的基礎(chǔ)上，篩選出具有較高活性木質(zhì)素酶的白蟻種類，為開發(fā)高活性的木質(zhì)素酶基因工程菌株創(chuàng)造條件。同時(shí)通過研制木質(zhì)素酶抑制劑，為重要農(nóng)林業(yè)害蟲的防治提供新的手段。

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［２０］ ＨＡＲＡＺＯＮＯ Ｋ，ＹＡＭＡＳＨＩＴＡ Ｎ，ＳＨＩＮＺＡＴＯ Ｎ，ｅｔ ａｌ． Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｏｍａｔｉｃｓ－ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｇｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｔｅｒｍｉｔｅ ｃｏｐｔｏｔｅｒｍｅｓ ｆｏｒｍｏｓａｎｕｓ［Ｊ］． Ｂｉｏｓｃｉ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ Ｂｉｏｃｈｅｍ， ２００３， ６７： ８８９-８９２．

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［２３］ ＧＥＩＢ Ｓ Ｍ， ＦＩＬＬＥＹ Ｔ Ｒ， ＰＡＴＲＩＣＫ Ｇ， ｅｔ ａｌ． Ｌｉｇｎｉｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｉｎ ｗｏｏｄ－ｆｅｅｄｉｎｇ ｉｎｓｅｃｔｓ［Ｊ］． Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ Ｕ Ｓ Ａ， ２００８，１０５（３５）：１２９３２-１２９３７．

［２４］ ＷＡＲＮＥＣＫＥ Ｆ，ＬＵＧＩＮＢ，ＨＬ Ｐ，ＩＶＡＮＯＶＡ Ｎ， ｅｔ ａｌ． Ｍｅｔａｇｅｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｉｎｄｇｕｔ ｍｉｃｒｏｂｉｏｔａ ｏｆ ａ ｗｏｏｄ－ｆｅｅｄｉｎｇ ｈｉｇｈｅｒ ｔｅｒｍｉｔｅ［Ｊ］． Ｎａｔｕｒｅ，２００７，４５０：５６０－５６５． ２２．

［２５］ ＤＯＩ Ｒ Ｈ， ＫＯＳＵＧＩ Ａ． Ｃｅｌｌｕｌｏｓｏｍｅｓ： ｐｌａｎｔ－ｃｅｌｌ－ｗａｌｌ－ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ｅｎｚｙｍｅ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ［Ｊ］． Ｎａｔ Ｒｅｖ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，２００４，２：５４１－５５１．

［２６］ ＴＲＩＮＧＥ Ｓ Ｇ，ＶＯＮＭＥＲＩＮＧ Ｃ，ＫＯＢＡＹＡＳＨＩ Ａ，ｅｔ ａｌ． Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｍｅｔａｇｅｎｏｍｉｃｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ［Ｊ］． Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２００５， ３０８： ５５４－５５７．

［２７］ ＶＥＮＴＥＲ Ｊ Ｃ，ＲＥＭＩＮＧＴＯＮ Ｋ，ＨＥＩＤＥＬＢＥＲＧ Ｊ Ｆ，ｅｔ ａｌ． Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｇｅｎｏｍｅ ｓｈｏｔｇｕｎ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｓａｒｇａｓｓｏ Ｓｅａ［Ｊ］． Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００４，３０４：６６－７４．

［２８］ ＧＩＬＬ Ｓ Ｒ， ＰＯＰ Ｍ， ＤＥＢＯＹ Ｒ Ｔ， ｅｔ ａｌ． Ｍｅｔａｇｅｎｏｍｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｄｉｓｔａｌ ｇｕｔ ｍｉｃｒｏｂｉｏｍｅ［Ｊ］． Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２００６， ３１２：１３５５－１３５９．