纤维素降解芽孢杆菌的鉴定与基因组特征解析:揭示独特CAZyme谱在落叶堆肥化中的关键作用

【字体: 时间:2025年07月04日 来源:World Journal of Microbiology and Biotechnology 4

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  为解决农业中木质纤维素类落叶难降解导致的堆肥效率低下问题,来自未知机构的研究人员开展了针对高纤维素酶活性芽孢杆菌的筛选及基因组学研究。通过分离获得三株芽孢杆菌(B1S/B1M/B1D),其中B1S(Bacillus stercoris)展现最高总纤维素酶(0.818±0.026 FPU/mL)和内切葡聚糖酶(25.674±2.085 CMCase/mL)活性。全基因组测序(4.2 Mb)揭示其富含GH5、CBM3等CAZyme基因簇,接种使堆肥周期缩短50%至50天。该研究为可持续农业提供了高效微生物工具。

  

富含木质纤维素的落叶难以降解,严重制约农业堆肥效率。这项研究聚焦亚热带气候条件下高效纤维素降解芽孢杆菌的筛选,从腐熟落叶中分离出B1S、B1M和B1D三株菌株。经形态学、生化及酶活分析,鉴定B1S为粪芽孢杆菌(Bacillus stercoris),其总纤维素酶活力达0.818±0.026 FPU/mL,内切葡聚糖酶活性(25.674±2.085 CMCase/mL)显著优于其他菌株,而B1D则表现出最高β-葡萄糖苷酶活性(3.561±0.088 IU/mL)。

粪芽孢杆菌B1S在pH 5.0、37°C时酶活最优。将菌剂接种堆肥体系后,纤维素降解率提升至45.18%,堆肥周期从100天缩短至50天。全基因组测序揭示其4.2 Mb基因组包含4184个编码基因,携带糖苷水解酶(GH5)、碳水化合物结合模块(CBM3)和辅助活性酶(AA)等关键CAZymes基因簇,从分子层面证实其木质纤维素降解能力。TYGS系统与全基因组系统发育分析进一步确认其分类地位。

通过RAST、KEGG和COG数据库的功能注释,发现该菌株基因组显著富集碳水化合物/氨基酸代谢、群体感应和环境适应相关基因。独特的基因簇和可移动遗传元件暗示其基因组可塑性。这些发现不仅为可持续堆肥提供了高效微生物资源,更凸显了基因组学在微生物功能挖掘和分类学研究中的核心价值。

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