不同碳源對樺剝管菌產(chǎn)木聚糖酶活的影響

為了探討樺剝管菌（Piptoporus betulinus）在木材降解過程中部分半纖維素酶作用，分別以云杉木屑、白樺木屑、玉米秸、麥麩4種物質(zhì)為唯一碳源誘導處理培養(yǎng)樺剝管菌，研究產(chǎn)木聚糖酶活性與甘露聚糖酶活性變化。結(jié)果顯示：玉米秸稈和麥麩培養(yǎng)基中兩種酶活均高于云杉木屑和白樺木屑培養(yǎng)基，說明草本植物纖維對樺剝管菌2種半纖維素酶誘導作用均強于木質(zhì)纖維。

【關(guān)鍵詞】樺剝管菌；木聚糖酶；酶活

當今世界所面臨的能源、資源、環(huán)境危機，迫使人們利用生物質(zhì)生物能源，替代傳統(tǒng)能源。自然界中大量存在的維管植物細胞壁中的木質(zhì)纖維素是全球最大的碳固定池，作為生物燃料和新生物材料的潛在原料，木質(zhì)纖維素的降解具有非常好的應用前景。其中木質(zhì)纖維素中半纖維素，是一種多支化的聚合物，半纖維素分子多由500-3000糖單元短鏈組成，分子主鏈是由β-1，4-糖苷鍵連接到一起的多糖。半纖維素酶能高效降解半纖維素與纖維素之間的化學鍵，使纖維素酶作用位點暴露，從而提高木質(zhì)纖維素酶的降解效果。因為半纖維素的非勻質(zhì)性，其降解需一系列糖苷水解酶、糖酯酶參與并協(xié)同作用，且半纖維素酶具有與碳水化合物結(jié)合結(jié)構(gòu)域，可提高酶的催化效率。

木聚糖酶，屬于半纖維素酶，是一類可將線性多糖中β-1，4-木聚糖降解為木糖的酶物質(zhì)總稱，包括β-1，4-木聚糖酶、β-木糖苷酶等。本文以木材褐色腐朽菌——樺剝管菌（Piptoporus betulinus）為材料，以云杉木屑、白樺木屑、玉米秸、麥麩4種物質(zhì)為唯一碳源的誘導處理培養(yǎng)基中，檢測了不同培養(yǎng)基中樺剝管菌產(chǎn)木聚糖酶變化情況，為半纖維素類物質(zhì)的褐腐降解機制研究提供可用數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

樺剝管菌（P. betulinus）采自黑龍江涼水國家級自然保護區(qū)，采用組織分離法分離菌種菌絲體，在木屑-麥麩培養(yǎng)基中4℃保存。

1.2 主要試劑

主要試劑：櫸木聚糖、D-木糖、5-二硝基水楊酸（DNS）。

1.3 實驗方法

1.3.1 標準曲線的繪制

pH 5.0 的NaAC-HAC緩沖液中，用紫外分光光度計在波長540nm處， 用1cm比色皿測D-木糖含量，所得標準曲線如圖1所示。

1.3.2 不同處理條件下粗酶液酶活測定

（1）粗酶液制備

在無菌操作條件下，將木屑培養(yǎng)基中樺剝管菌菌絲接種到PDA培養(yǎng)基平板上，培養(yǎng)7-10d；待白色絮狀菌絲鋪滿培養(yǎng)皿，用直徑為10mm的打孔器在培養(yǎng)基上鉆取2個相同大小菌餅，置于含產(chǎn)酶固體培養(yǎng)基的三角瓶中，人工氣候培養(yǎng)箱中23℃培養(yǎng)數(shù)天，測定酶活前取出菌餅；向裝有固體培養(yǎng)物的三角瓶中加入5倍質(zhì)量的蒸餾水，蓋上封口膜浸泡12h；用6-8層紗布過濾，除固體培養(yǎng)物，濾液于4000 rpm離心10 min，得上清液即為粗酶液，用于木聚糖酶酶活性測定。

（2）酶活測量方法

以6.67‰櫸木聚糖溶液為底物，pH 5.0 的NaAC-HAC緩沖液中，以DNS為顯色劑，用1cm比色皿在分光光度計540nn 處測木聚糖酶降解底物前后吸光度變化。用已繪制D-木糖標準曲線，計算反應液中還原糖含量或粗酶液木聚糖酶的活力。

（3）不同產(chǎn)酶條件處理

在產(chǎn)酶固體培養(yǎng)基中加5 g碳源物質(zhì)，本文所用碳源物質(zhì)有4種，分別為云杉木屑、白樺木屑、玉米秸、麥麩，以探究不同培養(yǎng)基對酶活性的影響。培養(yǎng)前各碳源物質(zhì)105℃烘干至恒重，磨粉機粉碎，過40目篩。培養(yǎng)樺剝管菌，每個處理樣做3個重復。分別于15d、18d、21d、24d取菌樣，檢測粗酶液中的木聚糖酶酶活。

2 結(jié)果與分析

分別以云杉木屑、白樺木屑、玉米秸、麥麩4種物質(zhì)為唯一碳源，加入固體培養(yǎng)基中，用1.3.2方法培養(yǎng)樺剝管菌，分別于15d、18d、21d、24d取菌樣，檢測粗酶液中的木聚糖酶酶活性，檢測結(jié)果如圖2。

4種培養(yǎng)基中，15-21d木聚糖酶酶活性差異不明顯，24d酶活開始下降；麥麩培養(yǎng)基中該菌酶活逐漸增高，24d酶活達到最高值，并仍繼續(xù)增高趨勢，24d酶活是白樺木屑培養(yǎng)基最高酶活（21d）的1.8倍。結(jié)果說明麥麩對樺剝管菌木聚糖酶誘導作用最強，草本植物秸稈誘導作用優(yōu)于云杉木屑、白樺木屑。

3 結(jié)論

本文對4種不同碳源培養(yǎng)基培養(yǎng)樺剝管菌產(chǎn)木聚糖酶情況進行了比較。樺剝管菌產(chǎn)木聚糖酶的最適碳源均麥麩，草本植物秸稈對樺剝管菌產(chǎn)木聚糖酶誘導作用明顯優(yōu)于木本植物木屑。這可能與草本植物纖維與木本植物纖維中半纖維素含量差異有關(guān)。

參考文獻

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作者簡介

楊立霞（1981-），現(xiàn)為呼倫貝爾學院生命與環(huán)境科學學院實驗師。研究方向為微生物遺傳學。

作者單位

呼倫貝爾學院生命與環(huán)境科學學院 內(nèi)蒙古自治區(qū)海拉爾市 021008