我国水稻秸秆资源丰富,但由于其难降解的特征,限制了其开发利用。利用微生物资源实现对水稻秸秆资源的降解研究,已日趋成为国内外学者关注的热点。Pantoea ananatis Sd-1是本实验室分离得到的一株具有高效降解水稻秸秆能力的水稻内生细菌,为了进一步探索Sd-1降解水稻秸秆的条件及其对木质纤维素材料的降解机理,本文主要开展了以下三部分的研究。(1)最佳条件探索与成分分析利用水稻秸秆为唯一碳源,通过单因素实验与三因素三水平的正交优化实验得到了Sd-1降解水稻秸秆的最佳组合条件为接种量1.5%、pH10、秸秆含量2.5%,在该条件下,Sd-1对秸秆的降解率为46%。以预处理水稻秸秆为唯一碳源,连续6天研究了Sd-1对预处理水稻秸秆的降解率,在第3天达到最大值61.8%。通过GC-MS分析预处理秸秆降解后发酵液的成分,鉴定出了一些构成木质素的低分子苯化合物(如苯酚、苯乙酸等)以及一些酸类物质。(2)酶活变化与降解能力的研究定性培养基检测,确定了Sd-1具有分泌过氧化物酶、漆酶、纤维素酶和半纤维素酶的能力。以预处理秸秆为唯一碳源,连续6天检测了上述四种木质纤维素降解酶在秸秆降解过程中的活性变化,发现Sd-1产木质素过氧化物酶、漆酶和纤维素酶的活性均在第3天达到最大值,分别为5.9 U/mL、600 U/L和295 U/mL,而产生的半纤维素酶在第一天即达到最大值1345 U/mL。通过对预处理秸秆中的木质纤维素组分含量的测定,发现Sd-1对秸秆中的木质素、纤维素和半纤维素的降解率在第六天分别达到了35.62%、78.8%和75.2%。(3)漆酶的克隆与纯化通过对Sd-1全基因组的生物信息学分析,发现四段CDS序列(lac1-lac4)可能编码漆酶。进一步的进化树分析、同源序列分析与三维结构分析,确定Lac4为典型的细菌漆酶。对Lac4进行克隆与原核表达,SDS-PAGE显示其分子量约为60 kDa,Lac4酶活在以ABTS为底物时的最佳pH为2.5,在愈创木酚为底物时的pH为4.5。Lac4具有极度耐酸性,金属离子稳定性且受到Fe2+与Cu2+显著促进。Lac4具有氧化非酚型(ABTS)和酚型(愈创木酚)化合物的能力,对ABTS的亲和性Km值达到1.03±0.154 mM。Lac4具有使染料脱色能力,尤其是能快速有效使刚果红脱色,在有介质ABTS的存在下,其脱色率可达89%;Lac4在体外试验中能使木质素的降解率达到38%,通过GC-MS分析Lac4降解木质素后的产物,发现了一些小分子的苯环化合物如苯酚、邻苯二甲醛、苯二酚、苯乙酸等,进一步说明Lac4具有降解木质素成小分子物质的能力。另外通过定量PCR检测Lac4在预处理水稻秸秆培养基中的表达水平,其结果说明Lac4的表达受到木质纤维素的诱导。