深海真菌Chaetomium sp. MCCC M30579能够降解木质素

相关菌株：

Chaetomium sp. CS-1=CS1=MCCC M30579

背景：

木质纤维素生物质主要由木质素、纤维素及半纤维素等成分组成。在自然界，木质纤维素主要由木生真菌对其进行降级，在堆肥过程中动植物残体的腐殖化反应会产生许多芳香族聚合物，如处理不当会对环境造成污染对木质素的高效生物降解及生物转化的研究对环境污染治理、生物能源发展以及维持农业可持续发展具有重要的意义。海洋沉积物是地球上最大的有机碳库，木质素、纤维素等有机质约占海洋埋藏有机质的1/3。深海微生物通过长期的生物进化已适应了极端环境，沉积物中的微生物经过环境筛选，极有可能具备降解、转化木质素的能力。海洋沉积物是木质素降解菌的天然资源库，具备挖掘高效木质素降解菌的潜力。

海洋沉积物是地球上最大的有机碳库。一些属的细菌如Halomonas、Arthrobacter、Pseudoalteromonas、Marinomonas和Thalassospira等已被报道能够降解利用多种木质素衍生物；已有报道也证实了深海古菌能够利用木质素作为能量来源。目前对海洋真菌降解利用木质素的报道较少，对其降解特征仍不明了。尽管如此，海洋真菌仍被认为在极端环境下对包括木质素在内的难降解有机物的利用比陆源真菌更具优势。

研究结果：通过对西太平洋深海沉积物和海水样品中可培养真菌的分离筛选，成功获得了一株能够以木质素为唯一碳源生长的真菌菌株CS1，通过ITS基因序列鉴定，确定其为毛壳菌属Chaetomium sp.真菌。菌株CS1以碱性木质素为唯一碳源培养14 d，木质素降解率达到64%，同时菌株孢子能够在较广的pH范围内萌发生长(pH 4.0–9.0)。该菌株具有分泌多种胞外木质素降解酶的潜力，能够使苯胺蓝褪色并使愈创木酚产生棕红色氧化圈。红外光谱(FTIR)分析显示，菌株CS1对木质素的降解主要是对木质素的芳香族骨架、β-O-4的C-O键以及β或γ位的O-H造成破坏（图1）。此外，菌株CS1可在烟草秸秆表面形成生物膜以实现木质素的降解与转化，而GC-MS分析结果表明该菌株能够促进烟草秸秆中烟碱类活性物质的释放，并将木质素中的芳香族聚合物转化为二甲苯等石化工业基础原料。利用失重法我们确定了菌株对烟草秸秆的降解率为(21±0.8)% （图2）。本研究结果揭示了海洋真菌对烟草秸秆类木质纤维素的降解潜力，为木质素废弃物的资源化利用提供了优良的菌种资源。

图1. 碱性木质素降解前后的红外光谱图

图2. 菌株CS1 降解烟草秸秆失重率

相关论文：

庄培文, 张恺, 郑平, 凌铭煌, 张玉苍, 骆祝华. 深海真菌Chaetomium sp. CS1的木质素降解特征. 菌物学报. 2023, 42 (12): 2442-2453. DOI: 10.13346/j.mycosystema.230135.

汇编：Li G. & Zhu Z.

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