厌氧真菌及其植物细胞壁降解酶应用研究进展
动物营养学报２０１８，３０（３）：８８８⁃８９５ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎ
㊀
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２６７ｘ．２０１８．０３．０１１
厌氧真菌及其植物细胞壁降解酶应用研究进展
王砀砀㊀赵聪聪㊀蔡传江㊀姚军虎㊀曹阳春∗
（西北农林科技大学动物科技学院，杨凌７１２１００）
摘㊀要：厌氧真菌具有很强的植物组织降解能力，其强大的假根系统和分泌的一系列植物细胞壁降解酶能够将生物质资源高效的降解为易于利用且附加值高的化合物㊂这对解决饲料短缺㊁能源危机和环境问题具有重要的现实意义㊂本文在相关研究的基础上，概述厌氧真菌的分类地位㊁研究方法及应用研究，为厌氧真菌及其分泌的植物细胞壁降解酶进一步研究及科学应用提供参考㊂
关键词：厌氧真菌；植物细胞壁降解酶；生物质资源；应用研究
中图分类号：Ｓ８５２．２㊀㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号：１００６⁃２６７Ｘ（２０１８）０３⁃０８８８⁃０８收稿日期：２０１７－０９－０４
基金项目：国家自然基金项目（３１４０２１０２）；中国博士后科学基金（２０１５Ｔ８１０５８，２０１４Ｍ５５２４９７）；青海省重点实验室专项（２０１３⁃Ｚ⁃Ｙ０３）作者简介：王砀砀（１９９０ ），男，安徽宿州人，硕士研究生，从事反刍动物营养研究㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗａｎｇｄａｎｇ２０１５＠１２６．ｃｏｍ∗通信作者：曹阳春，副教授，硕士生导师，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｃａｏｙａｎｇｃｈｕｎ＠１２６．ｃｏｍ
㊀㊀厌氧真菌是草食动物消化道内一类重要降解植物细胞壁的功能菌，在植物纤维组织消化中起着重要作用㊂它不仅能够利用假根生长穿透植物细胞壁的角质层和木质素，同时能够产生降解植物细胞壁的高活性纤维素酶㊁半纤维素酶㊁酯酶和纤维小体等［１－２］㊂厌氧真菌分泌的植物细胞壁降解酶活性高于目前市场上应用的菌株里氏木霉（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａｒｅｅｓｅｉ）和曲霉（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｎｉｄｕ⁃ｌａｎｓ）［３］，在生物能源㊁饲料工业㊁沼气发酵等领域具有广阔的应用前景㊂目前，高植物细胞壁降解酶活性厌氧真菌的筛选成为研究热点，同时利用厌氧真菌及其植物细胞壁降解酶来提高生物质资源的利用率具有重要的现实意义㊂因此，本文在相关研究的基础上，概述厌氧真菌的分类地位㊁研究方法及其植物细胞壁降解酶的应用价值㊂
１　厌氧真菌简介
㊀㊀由于长期对瘤胃厌氧真菌形态学和生理生化特征的认知比较欠缺，所以一直无法对厌氧真菌的生物学地位进行准确分类，厌氧真菌曾被错误认为是瘤胃原虫㊂直到１９７５年，英国科学家
Ｏｒｐｉｎ发现绵羊瘤胃中Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘｆｒｏｎｔａｌｉｓ等３类游动孢子的形态学特征和水生藻类真菌相似，而且其细胞壁含有真菌细胞壁所特有的几丁质，首次证实瘤胃中存在厌氧真菌［４－５］，随后将其归于真菌界鞭毛菌亚门壶菌纲（Ｃｈｙｔｒｉｄｉｏｍｙｃｅｔｅｓ）［６］㊂
近年来大量的研究发现，厌氧真菌在多鞭毛游动孢子㊁超显微结构和氢化酶体等方面有着不同于其他壶菌的形态学和生理生化特征［７］㊂随着核糖体ＤＮＡ（ｎｒＤＮＡ）（１８Ｓ㊁５．８Ｓ和２８Ｓ）系统发育分析的发展，厌氧真菌被重新划分为Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｇｏ⁃ｍｙｃｏｔａ（门），Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｇｏｍｙｃｅｔｅｓ（纲），Ｎｅｏｃａｌ⁃ｌｉｍａｓｔｉｇａｌｅｓ（目）［８－９］㊂
㊀㊀经过４０多年的研究，国内外学者已从草食动物消化道及粪样中分离获得２０种以上的厌氧真菌（表１）［１０］㊂目前一般根据厌氧真菌游动孢子的鞭毛数㊁假根形态以及菌体特征等形态学特征将其分为６个属，分别为新美鞭菌属（Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓ⁃ｔｉｘ）㊁瘤胃壶菌属（Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓ）㊁根囊鞭菌属（Ｏｒｐｉ⁃ｎｏｍｙｃｅｓ）㊁厌氧鞭菌属（Ａｎａｅｒｏｍｙｃｅｓ）㊁瘤胃真菌属（Ｃａｅｃｏｍｙｃｅｓ）㊁枝梗鞭菌属（Ｃｙｌｌａｍｙｃｅｓ）［１１－１２］㊂
３期王砀砀等：厌氧真菌及其植物细胞壁降解酶应用研究进展
表１㊀从草食动物分离获得的部分厌氧真菌
Ｔａｂｌｅ１㊀Ｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃｆｕｎｇａｌｉｓｏｌａｔｅｓｆｒｏｍｒｕｍｉｎａｎｔａｎｄｎｏｎ⁃ｒｕｍｉｎａｎｔｈｅｒｂｉｖｏｒｅｓ［１０］
种属Ｇｅｎｕｓ
形态学Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ
菌体
Ｔｈａｌｌｕｓ
游动孢子
Ｚｏｏｓｐｏｒｅｓ
菌株
Ｓｐｅｃｉｅｓ
来源
Ｓｏｕｒｃｅ
根囊鞭菌属Ａｎａｅｒｏｍｙｃｅｓ多中心单鞭毛Ａｎａｅｒｏｍｙｃｅｓｍｕｃｒｏｎａｔｕｓ奶牛瘤胃真菌属Ｃａｅｃｏｍｙｃｅｓ单中心单鞭毛Ｃａｅｃｏｍｙｃｅｓｃｏｍｍｕｎｉｓ绵羊
Ｃａｅｃｏｍｙｃｅｓｅｑｕｉ马
Ｃａｅｃｏｍｙｃｅｓｓｙｍｐｏｄｉａｌｉｓ奶牛枝梗鞭菌属Ｃｙｌｌａｍｙｃｅｓ多中心单鞭毛Ｃｙｌｌａｍｙｃｅｓａｂｅｒｅｎｓｉｓ奶牛新美鞭菌属Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘ单中心多鞭毛Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘｆｒｏｎｔａｌｉｓ绵羊
Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘｐａｔｒｉａｒｃｕｍ绵羊
Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘｓｐ．ＹＡＫ１１牦牛
Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘｓｐ．ＭＣ２奶牛
Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘｓｐ．Ｒ１绵羊
Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘｓｐ．ＹＱ１奶牛
Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘｓｐ．Ｌ２美洲驼羊厌氧真菌属Ｏｒｐｉｎｏｍｙｃｅｓ多中心多鞭毛Ｏｒｐｉｎｏｍｙｃｅｓｓｐ．Ｃ１Ａ奶牛
Ｏｒｐｉｎｏｍｙｃｅｓｓｐ．ＰＣ２奶牛瘤胃壶菌属Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓ单中心单鞭毛Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓｅｑｕｉ马
Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓｓｐ．Ｅ２大象
Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓｓｐ．Ｒ１犀牛
Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓｃｏｍｍｕｎｉｓ绵羊
Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓｓｐ．ＭＣ１奶牛
Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓｒｈｉｚｉｎｆｌａｔｕｓ水牛
砀２㊀厌氧真菌的研究方法
２．１㊀体外培养技术
㊀㊀目前，厌氧真菌的分离培养多采用亨盖特滚管技术㊂该技术是Ｈｕｎｇａｔｅ在１９５０年首次提出并应用于瘤胃厌氧细菌研究㊂其基本原理是将厌氧微生物接种到充满ＣＯ２或Ｎ２并装有已除氧培养基的密封亨氏管（图１）中进行筛选培养［１０］㊂该方法随后得到不断的改进完善，至今已成为研究严格㊁专性厌氧微生物的一种有效技术㊂
㊀㊀目前实验室使用较多的厌氧真菌培养基主要是以Ｈｕｎｇａｔｅ氏培养基［１３］㊁Ｍ１０培养基［１４］㊁Ｌｏｗｅ培养基［１５］和Ｏｒｐｉｎ培养基［１６］为基础，根据各自研究目的对培养基进行一定的改良㊂这些培养基通常含有磷酸盐缓冲液㊁无细胞瘤胃液㊁Ｌ－半胱氨酸盐酸和刃天青指示剂等成分，不仅为厌氧真菌的生长提供稳定的ｐＨ（６．５ ６．７）环境㊁丰富的营养物质，还能够检测并去除培养基中剩余的氧气㊂２．２㊀分类鉴定
㊀㊀由于不同种属厌氧真菌具有不同的形态学特征（表２）［８］，在普通光学显微镜和扫描电子显微镜下可根据丝状假根（Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘ㊁Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓ㊁Ｏｒｐｉｎｏｍｙｃｅｓ㊁Ａｎａｅｒｏｍｙｃｅｓ）或球状假根（Ｃａｅｃｏｍｙ⁃ｃｅｓ㊁Ｃｙｌｌａｍｙｃｅｓ），游动孢子鞭毛数量等特征对厌氧真菌进行初步的形态学种属鉴定㊂此外，应用ＤＮＡ荧光染料对厌氧真菌细胞核进行染，在荧光显微镜下观察厌氧真菌细胞核分布情况，进而根据单中心类型（Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘ㊁Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓ㊁Ｃａｅ⁃ｃｏｍｙｃｅｓ）或多中心类型（Ｏｒｐｉｎｏｍｙｃｅｓ㊁Ａｎａｅｒｏｍｙ⁃ｃｅｓ㊁Ｃｙｌｌａｍｙｃｅｓ）对菌株进行进一步分类鉴定㊂
㊀㊀但由于培养基成分㊁培养条件及传代次数等因素会对厌氧真菌的形态结构产生显著的影响，而且目前实验室条件下难以对游动孢子释放㊁孢子囊的生长等动态变化进行观察［１１－１２］㊂因此，厌氧真菌的分类鉴定需要形态学观察结合分子生物学手段进行㊂目前已应用于厌氧真菌鉴定的分子
９８８
㊀
动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３０卷
生物学技术主要有１８ＳｒＤＮＡ基因序列分析技术㊁
核糖体内转录间隔区（ＩＴＳ）序列分析技术和核糖
体大亚基ＤＮＡ（ｎｒＤＮＡ⁃ＬＳＵ）序列分析技术㊂但
由于厌氧真菌１８ＳｒＤＮＡ序列高度保守（相似性＞９７％），不能有效地分析厌氧真菌之间的关系［１７］㊂与１８ＳｒＤＮＡ相比，厌氧真菌的ＩＴＳ序列在进化过
程中相对稳定而又相对变化，其位于ｎｒＤＮＡ上的
高度可变异区，能够显示真菌属间和属内的遗传
变异，目前ＩＴＳ１和ＩＴＳ２序列已成为厌氧真菌分子
鉴定㊁系统发育和遗传多样性分析的重要分子标
记［１８］㊂ｎｒＤＮＡ⁃ＬＳＵ序列也是位于ｎｒＤＮＡ上的高变区，能够反映一个属㊁亲缘关系较近的种或一个种及其种之间的进化关系［１９］㊂越来越多的研究以２８ＳｒＤＮＡ作为厌氧真菌分子鉴定和系统发育分析的ＤＮＡ片段［２０－２１］㊂Ｔａｎ等［２２］研究发现结合１８ＳｒＤＮＡ㊁２８ＳｒＤＮＡＤ１／Ｄ２区和ＩＴＳ序列能够更准确的对厌氧真菌进行种属鉴定
㊂㊀㊀ａ．装有液体培养基的厌氧管；ｂ．装有液体培养基和滤纸条的厌氧瓶；ｃ．装有固体培养基的厌氧管㊂
㊀㊀ａ．Ａｎａｅｒｏｂｉｃｔｕｂｅｗｉｔｈｌｉｑｕｉｄｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍ；ｂ．Ａｎａｅ⁃ｒｏｂｉｃｂｏｔｔｌｅｗｉｔｈｌｉｑｕｉｄｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍａｎｄｆｉｌｔｅｒｐａｐｅｒｓｔｒｉｐｅ；ｃ．Ａｎａｅｒｏｂｉｃｔｕｂｅｗｉｔｈｓｏｌｉｄｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍ．
图１㊀Ｈｕｎｇａｔｅ氏厌氧管
Ｆｉｇ．１㊀Ｈｕｎｇａｔｅ ｓａｎａｅｒｏｂｉｃｔｕｂｅｓ［１０］
表２㊀不同种属厌氧真菌的形态学特征
Ｔａｂｌｅ２㊀Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎａｅｒｏｂｉｃｆｕｎｇａｌｇｅｎｅｒａ［８］
种属Ｇｅｎｕｓ
菌体
Ｔｈａｌｌｕｓ
假根
Ｒｈｉｚｏｉｄｓ
游动孢子鞭毛数
Ｆｌａｇｅｌｌａｐｅｒｚｏｏｓｐｏｒｅ
新美鞭菌属Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘ单中心丝状假根多鞭毛
瘤胃壶菌属Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓ单中心丝状假根单鞭毛，偶见双鞭毛或四鞭毛瘤胃真菌属Ｃａｅｃｏｍｙｃｅｓ单中心球状假根单鞭毛，偶见双鞭毛或四鞭毛根囊鞭菌属Ｏｒｐｉｎｏｍｙｃｅｓ多中心丝状假根多鞭毛
厌氧鞭菌属Ａｎａｅｒｏｍｙｃｅｓ多中心丝状假根单鞭毛
枝梗鞭菌属Ｃｙｌｌａｍｙｃｅｓ多中心球状假根单鞭毛，偶见双鞭毛或四鞭毛
３㊀厌氧真菌及其植物细胞壁降解酶的应用研究
㊀㊀厌氧真菌具有很强的降解不同植物细胞壁的能力，在农业生物质资源利用中发挥重要的作用㊂厌氧真菌通过其丰富的假根系统侵袭难以被降解的纤维组织，破坏植物细胞壁结构并使其变得疏松，从而易于被其他微生物和水解酶降解㊂同时，厌氧真菌分泌高活性的纤维素酶（内切葡聚糖酶㊁外切葡聚糖酶和β－葡萄糖苷酶）㊁半纤维素酶（木聚糖酶）㊁酯酶（阿魏酸酯酶㊁乙酰酯酶和ｐ－香豆酸酯酶）㊁漆酶和纤维小体等［１－２］，协同分解利用结构复杂的纤维素㊁半纤维素和果胶等物质㊂在厌氧真菌及其降解酶的共同作用下植物细胞壁高效地分解为葡萄糖㊁木糖等可溶性糖，使其在饲料工业㊁生物能源等领域的应用成为可能㊂
㊀㊀厌氧真菌利用不同碳源作为底物进行混合酸发酵，代谢产物主要为甲酸㊁乙酸㊁乳酸㊁乙醇㊁Ｈ２和ＣＯ２等［２３－２５］㊂甲烷菌能够利用厌氧真菌的代谢产物，同时消除代谢产物对厌氧真菌生长繁殖的反馈抑制作用，促进真菌ＡＴＰ产生，进而提高酶的活性和产量［２６－２７］㊂厌氧真菌与甲烷菌共培养显著提高其对纤维素等底物的降解能力，同时产生大量甲烷和乙酸等发酵终产物［２７－２９］，这为厌氧真菌在沼气发酵工程中的应用提供了理论依据㊂
０９８
３期王砀砀等：厌氧真菌及其植物细胞壁降解酶应用研究进展
３．１㊀在饲料工业和养殖业中的应用
㊀㊀秸秆类粗饲料含有大量难以被降解且结构复
杂的植物性多糖，单胃动物一般无法利用，反刍动
物的消化率也仅有２０％ ３０％［３０］㊂而纤维素酶㊁半纤维素酶等植物细胞壁降解酶能够破坏植物细
胞壁，将难以降解的多糖水解成易于被动物利用
的单糖，同时消除木质素㊁纤维素和木聚糖的抗营
养作用，从而改善秸秆类饲料的营养品质，提高粗
饲料的利用率㊂Ｃａｏ等［３１］以燕麦秸秆㊁玉米秸秆㊁水稻秸秆和小麦秸秆为饲料底物，连续１０ｄ纯培养牦牛瘤胃真菌Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘｓｐ．ＹＡＫ１１，发现牦牛真菌生长在富含纤维素的饲料细胞壁底物上能够分泌高活性的纤维素酶，并可促进对农作物秸秆的降解㊂Ｐａｕｌ等［３２］以小麦秸秆为底物进行体外发酵试验，发现野牛厌氧真菌和瘤胃微生物混合发酵２４ｈ后可增加小麦秸秆的体外降解率㊂Ｎａｇ⁃ｐａｌ等［３３］从大象㊁山羊㊁绵羊等草食动物肠道内筛选获得的厌氧真菌表现出较高的木聚糖酶㊁羧甲基纤维素酶㊁纤维二糖酶和滤纸纤维素酶活性，同时体外发酵试验表明厌氧真菌能够提高饲料的干物质消化率㊂厌氧真菌能够高效的降解玉米秸秆㊁小麦秸秆等农业生物质
资源，使得厌氧真菌及其植物细胞壁降解酶在缓解我国养殖业饲料短缺和提高动物粗饲料利用等方面具有广泛的应用前景㊂
㊀㊀同时，厌氧真菌直接作为添加剂也得到越来
越多的应用㊂Ｔｈａｒｅｊａ等［３４］以小麦秸秆为底物的体外发酵试验表明，瘤胃厌氧真菌能够提高小麦秸秆干物质和中性洗涤纤维（ＮＤＦ）的体外降解率㊂稻草黄贮时添加纯培养瘤胃真菌能够降低黄贮饲料ＮＤＦ和酸性洗涤纤维（ＡＤＦ）含量，提高黄贮饲料粗纤维的降解率［３５］㊂王砀砀［３６］在全株玉米青贮中接种厌氧真菌Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓｓｐ．ＣＮ６，结果表明瘤胃真菌能够改善青贮饲料的发酵品质和营养成分，提高粗纤维的降解率㊂另外，在高粗料饲粮条件下，直接灌服瘤胃真菌能够提高育肥牛日增重㊁泌乳牛产奶量，同时能够提高瘤胃内挥发性脂肪酸浓度㊁游动孢子数量和饲料利用率［３７－３９］㊂㊀㊀相较于常用的纤维素酶菌株，肠道真菌分泌的细胞壁降解酶活性高，酶系更完整，同时具有良好的酸碱稳定性和热稳定性㊂王砀砀等［４０］研究发现，瘤胃厌氧真菌Ｐｉｒｏｍｙｃｅｓｓｐ．ＣＮ６分泌的木聚糖酶最适反应温度为５０ħ，最适ｐＨ为５．０，该酶在４０ħ和ｐＨ５．０ ８．０下较稳定；乙酰酯酶的最适
反应温度为５０ħ，最适ｐＨ为９．０，该酶在４０ħ和ｐＨ５．０ １０．０下较稳定㊂Ｃｈｅｎ等［４１］研究发现瘤胃
真菌木聚糖酶在ｐＨ３．０ １１．０具有较高的活性，表
现出较好的工业应用前景㊂曹阳春［４２］研究发现Ｎｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘｓｐ．ＹＡＫ１１分泌的阿魏酸酯酶活性
在ｐＨ４．０ ９．０都比较稳定，乙酰酯酶活性在ｐＨ５．０ １０．０都比较稳定㊂而且粗酶液在５０ħ的水浴锅中保温２４ｈ后，阿魏酸酯酶活性仍能剩余５３％㊂厌氧真菌分泌的植物细胞壁降解酶具有较高的活性，其中部分水解酶的最适反应条件与动物消化道生理条件较接近，而且在较宽的温度和ｐＨ范围内均具有较高的活性，同时具有良好的热稳定性和酸碱稳定性，便于饲料制粒和储存，具有广阔的饲料工业生产潜力㊂
㊀㊀目前，主要是通过在饲料中添加纤维素酶㊁半
纤维素酶等细胞壁降解酶来提高动物纤维饲料的
消化率㊂真菌降解纤维试验存在效果不稳定，可
重复性差，菌种差异性较大，真菌连续培养成本
高㊁不可持续等问题㊂未来可通过利用厌氧真菌
基因资源构建高效工程菌，优化培养和产酶条件
达到工业生产的目的，使厌氧真菌降解酶基因资
源以益生菌或酶制剂的形式大规模应用于饲料工
业领域㊂
３．２㊀在生物能源领域中的应用
㊀㊀生物质资源是自然界广泛存在的可再生㊁低
成本㊁来源丰富的天然能源㊂利用生物质资源生
产燃料乙醇成为可持续能源发展研究领域的热
点㊂然而，生物质资源利用率低㊁生产成本高㊁发
酵液中乙醇浓度低等问题限制生物能源的持续发
展㊂Ｒａｎｇａｎａｔｈａｎ等［４３］研究发现，利用厌氧真菌ＯｒｐｉｎｏｍｙｃｅｓＣ１Ａ及其
分泌的植物细胞壁降解酶能够将预处理后的木质纤维素生物质更直接㊁更有效的转化为可溶性糖和生物燃料㊂该试验分为真菌定殖㊁多糖水解㊁微生物发酵等阶段，首先厌氧真菌利用生物质大量繁殖，并借助假根的生长破坏植物细胞壁表层，同时分泌降解植物细胞壁的纤维素酶㊁半纤维素酶和酯酶等㊂然后发酵罐中注入空气或者添加环己酰亚胺抑制真菌的繁殖和生长，植物细胞壁降解酶继续将生物质转成葡萄糖和木糖，该阶段发酵罐积累大量的可溶性糖㊂随后利用重组大肠杆菌Ｋ０１１将发酵罐中的可溶性糖转化成乙醇等生物燃料㊂厌氧真菌利用强大
１９８
㊀
动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３０卷
的假根系统和分泌的高活性植物细胞壁降解酶将木质纤维素高效的降解成可溶性糖，进而被重组大肠杆菌Ｋ０１１转化为乙醇等生物燃料㊂本试验最终高达１４．１％的玉米秸秆被转化为乙醇㊂
㊀㊀相比于工业生产技术，利用厌氧真菌进行乙醇生产时，其优点是不用额外添加细胞壁降解酶，成本较低㊂而部分生物质被用于真菌自身的生长㊁繁殖和产酶等，生物质资源转化为乙醇的效率较低㊂但是，此法效率显著高于Ｃｈｕｎｇ等［４４］利用
ＣａｌｄｉｃｅｌｌｕｌｏｓｉｒｕｐｔｏｒｂｅｓｃｉｉｓｔｒａｉｎＪＷＣＢ０３３㊁Ｊｉｎ等［４５］ＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍｐｈｙｔｏｆｅｒｍｅｎｔａｎｓＡＴＣＣ７００３９４㊁Ｍｉｎｔｙ等［４６］利用里氏木霉ＲＵＴＣ３０和大肠杆菌ＮＶ３ｐＳＡ５５／６９共培养等利用微生物生产燃料乙醇㊂
㊀㊀另外，真菌定殖阶段需要严格控制厌氧环境和培养条件，这也在一定程度上限制了其工业化生产㊂未来可通过严格控制发酵罐无氧环境㊁优化生物质前处理方法㊁改变微生物添加量㊁补充限制性降解酶等技术获取更高的可溶性糖产量，并通过应用高效微生物（利用可溶性糖生成乙醇）或多种微生物协同作用获取更多的燃料乙醇，从而提高生物质转化效率㊂
３．３㊀在沼气发酵工程中的应用
㊀㊀沼气发酵是厌氧微生物在厌氧条件下将秸秆和粪便等有机质转化成沼气的一种发酵方式，是利用生物质能源的有效途径㊂但秸秆类生物质富含纤维素和半纤维素等难以被降解的成分，成为沼气发酵的限速因素㊂研究发现利用秸秆进行沼气发酵时添加厌氧真菌可以改善发酵品质，提高生物质降解率和沼气产量［４７－４９］㊂厌氧真菌应用在沼气发酵时能够促进秸秆类生物质的水解，提高发酵过程中甲烷菌的数量，加速秸秆的降解，进而增加沼气的产量㊂因此，厌氧真菌在沼气发酵工程领域具有广阔的应用前景㊂
４㊀小㊀结
㊀㊀由于厌氧真菌具有严格厌氧的特性，因此在保存㊁运输和应用过程中需要严格控制无氧环境，同时厌氧真菌对培养条件（ｐＨ㊁温度等）要求严格，这对厌氧真菌的大规模应用提出了较大的挑战㊂未来应进一步研究完善厌氧真菌保存方法，使其在保存㊁运输等过程中保持较高的活性㊂同时，继续从长期饲喂高粗饲料反刍动物（牦牛㊁水牛等）瘤胃中筛选获得高细胞壁降解酶活性厌氧真菌，挖掘酶基因，构建高效工程菌并优化培养和产酶条件，以便进行大规模的植物细胞壁降解酶的工业化生产与应用㊂
㊀㊀厌氧真菌具有微生物发酵的优势和特点，其发酵速度快，分泌的细胞壁降解酶活性高㊁种类丰富，降解酶之间具有高效协同作用㊂高活性植物细胞壁降解酶作为添加剂在饲料工业㊁制浆造纸㊁食品工业等领域的应用具有广阔的前景㊂同时，实验室的理论研究已证明厌氧真菌及其植物细胞壁降解酶可提高生物质资源的利用率，以及利用廉价的木质纤维素底物生产高活性木聚糖酶㊁酯酶㊁甲烷㊁燃料乙醇和乙酸等㊂因此，厌氧真菌可直接㊁大规模应用于生物能源和沼气发酵等厌氧发酵领域，并具有广阔的工业发展前景和重大的社会意义㊂
㊀㊀随着全球范围内的人口㊁能源㊁环境问题的加剧，对生物质资源的有效开发和利用已成为共识的趋势和热点，而利用厌氧真菌及其植物细胞壁降解酶将生物质资源绿高效的转化为具有高附加值的化合物是解决上述问题的重要途径，对社会和经济具有推动作用㊂
参考文献：
［１］㊀ＢＲＵＮＥＣＫＹＲ，ＡＬＡＨＵＨＴＡＭ，ＸＵＱ，ｅｔａｌ．Ｒｅｖｅａ⁃ｌｉｎｇｎａｔｕｒｅ ｓｃｅｌｌｕｌａｓｅｄｉｖｅｒｓｉｔｙ：ｔｈｅｄｉｇｅｓｔｉｏｎｍｅｃｈａ⁃
ｎｉｓｍｏｆＣａｌｄｉｃｅｌｌｕｌｏｓｉｒｕｐｔｏｒｂｅｓｃｉｉＣｅｌＡ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，
２０１３，３４２（６１６５）：１５１３－１５１６．
［２］㊀ＷＡＮＧＴＹ，ＣＨＥＮＨＬ，ＬＵＭＹＪ，ｅｔａｌ．Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｅｌｌｕｌａｓｅｓｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｆｒｏｍｔｈｅｃｏｗ
ｒｕｍｅｎｆｕｎｇｕｓＮｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘｐａｔｒｉｃｉａｒｕｍＷ５ｂｙｔｒａｎ⁃
ｓｃｒｉｐｔｏｍｉｃａｎｄｓｅｃｒｅｔｏｍｉｃａｎａｌｙｓｅｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｆｏｒＢｉｏｆｕｅｌｓ，２０１１，４：２４．
［３］㊀ＳＯＬＯＭＯＮＫＶ，ＨＡＩＴＪＥＭＡＣＨ，ＨＥＮＳＫＥＪＫ，ｅｔａｌ．Ｅａｒｌｙ⁃ｂｒａｎｃｈｉｎｇｇｕｔｆｕｎｇｉｐｏｓｓｅｓｓａｌａｒｇｅ，ｃｏｍｐｒｅ⁃
ｈｅｎｓｉｖｅａｒｒａｙｏｆｂｉｏｍａｓｓ⁃ｄｅｇｒａｄｉｎｇｅｎｚｙｍｅｓ［Ｊ］．Ｓｃｉ⁃
ｅｎｃｅ，２０１６，３５１（６２７８）：１１９２－１１９５．［４］㊀ＯＲＰＩＮＣＧ．ＳｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｒｕｍｅｎｆｌａｇｅｌｌａｔｅＮｅｏｃａｌｌｉ⁃ｍａｓｔｉｘｆｒｏｎｔａｌｉｓ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，１９７５，９１（２）：２４９－
２６２．
［５］㊀ＯＲＰＩＮＣＧ．ＴｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆｃｈｉｔｉｎｉｎｔｈｅｃｅｌｌｗａｌｌｓｏｆｔｈｅｒｕｍｅｎｏｒｇａｎｉｓｍｓＮｅｏｃａｌｌｉｍａｓｔｉｘｆｒｏｎｔａｌｉｓ，Ｐｉ⁃
ｒｏｍｏｎａｓｃｏｍｍｕｎｉｓａｎｄＳｐｈａｅｒｏｍｏｎａｓｃｏｍｍｕｎｉｓ［Ｊ］．
Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，１９７７，９９（１）：２１５－２１８．［６］㊀ＢＡＲＲＤＪＳ．Ａｎｏｕｔｌｉｎｅｆｏｒｔｈｅｒｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅ
２９８

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。