白蚁肠道固氮菌与纤维素分解菌混合培养及固氮酶基因克隆

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白蚁属于典型的寡氮营养型生物,主要以含氮量较低的木质材料为食物。由于白蚁体内存在固氮微生物,其含氮量高达110g/kg左右;同时,白蚁体内存在纤维素分解菌,可消化木材中的木质纤维,对白蚁的生命活动起着十分重要作用。本试验以取自武汉珞珈山的黑翅土白蚁(Odontotermes formosanus)为试验材料,以CMC-Na为唯一碳源的分离培养基,采用三区划线分离方法从O.formosanus肠道分离纤维素酶活性较高的纤维素分解菌,并经形态学观察、生理生化试验和分子生物学对其分类学地位进行鉴定。试验结果表明,共分离出细菌纤维素分解菌19株、真菌纤维素分解菌27株,经鉴定,酶活性最高的菌株HUB-Ⅲ-621为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis);另外,本试验对分离出的纤维素分解菌与固氮菌进行了混合培养。试验结果表明,固氮菌与纤维素分解菌两株菌混合培养比各菌株单独培养时的菌数、纤维素酶活性和固氮酶活性有显著性提高(P<0.05),各指标分别在固氮菌接种量(v/v)为6%、2%和6%条件下达到最大;在最佳条件下,三株菌混合培养比各菌株单独培养时的菌数、纤维素酶活性和固氮酶活性有显著性提高(p<0.05),比两株菌混合培养时的菌数和纤维素酶活性略大,但差异不显著(p>0.05);此外,本试验还从白蚁肠道中克隆出了niJD和nifK基因,大小分别为1451bp和1563bp,并对其核苷酸序列、基因编码区及分类地位进行了分析;同时,对其编码蛋白的二级结构和三级机构进行了预测,为从蛋白质组学方向研究固氮酶打下了良好的基础,也对更深入的了解白蚁固氮机制具有重要的理论意义。
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