南极木质纤维素基质中真菌多样性及其低温酶与脂质生产潜力研究

本研究针对南极极端环境下木质纤维素降解真菌资源开展系统研究，分离获得47株真菌（16属23种），发现Coniochaeta等优势属能高效产淀粉酶、菊粉酶等低温活性酶，并首次报道Solicoccozyma terricola酵母的广温适应性与脂质生产能力，为极地微生物资源在生物燃料和工业酶制剂开发中的应用提供新思路。

　　

南极大陆以其极端低温、强辐射和贫瘠环境著称，却孕育着独特的微生物资源。这片"白色荒漠"上的木质纤维素材料——包括20世纪初捕鲸站遗留的木材、绳索等人工制品——成为研究极端环境微生物群落演替的天然实验室。随着全球对可持续生物技术的需求增长，能在低温下保持活性的工业酶和产脂微生物成为研究热点。然而，这些南极木质纤维素基质中究竟栖息着怎样的真菌群落？它们能否产生具有工业价值的生物活性物质？这些问题亟待解答。

巴西米纳斯吉拉斯联邦大学（Universidade Federal de Minas Gerais）的研究团队在欺骗岛（Deception Island）的捕鲸湾（Whalers Bay）采集了12份木质纤维素样品，通过培养组学结合分子鉴定技术，系统研究了这些极端环境基质中的真菌多样性及其生物技术潜力。相关成果发表在《Blue Biotechnology》上，揭示了南极人工木质材料作为特殊微生物资源库的重要价值。

研究人员采用多管培养法（YM培养基）结合特异性富集（含8%乙醇的YNB培养基），通过15°C低温培养分离真菌。通过ITS/D1-D2区测序进行分子鉴定，并采用平板显色法评估淀粉酶、纤维素酶等4种酶活性（计算酶指数EI≥2为优良生产者）。对脂质生产酵母采用尼罗红染色结合共聚焦显微镜观察。运用Fisher's α等指数分析群落多样性，通过温度梯度培养（5-37°C）测定菌株温度适应性。

真菌多样性特征
从木材、绳索等基质中分离的47株真菌分属Ascomycota和Basidiomycota两个门，包含Coniochaeta（占比最高）、Cadophora、Pseudogymnoascus等16个属。其中Cadophora luteo-olivacea等多个种与文献报道的南极木材降解菌高度一致。物种累积曲线显示该群落尚未达到饱和，暗示存在更多未培养物种。值得注意的是，从乙醇富集培养基中获得的Solicoccozyma terricola在样品中丰度较低（35 CFU/L），却展现出特殊应用价值。

低温酶生产潜力
• 淀粉酶：35株阳性菌中4株表现优良（EI 2.06-2.28），包括Coniochaeta sp. UFMGCB 18938和Mollisia sp. UFMGCB 18942
• 纤维素酶：33株阳性菌中Pseudogymnoascus sp. UFMGCB 18954（EI 2.14）和Coniochaeta sp. UFMGCB 18967（EI 2.70）表现突出
• 菊粉酶：34株阳性菌中Purimyces sp.（EI 2.57）和Leucosporidium sp.（EI 2.37）首次被报道具有高产能力
• 果胶酶：12株阳性菌中Mrakia gelida（EI 2.01）和Naganishia sp.（EI 2.04）展现最佳活性

酵母特性研究
两株S. terricola在5-25°C均能生长，最适温度为15-20°C。尼罗红染色显示其能积累大量脂质体，在20°C培养时脂质产量达到峰值。这与Tanimura等报道的该物种"每克干细胞可产1.1g脂质"的特性相符，暗示其作为生物柴油原料的潜力。

该研究首次系统揭示了南极人工木质基质中真菌群落的组成特征与生物技术潜力。Coniochaeta等优势属的高频出现，既可能源于早期木材输入引入的外源物种，也反映了南极环境对分解者的选择压力。研究发现的多株优良低温酶生产者（如EI达2.70的纤维素酶产生菌）为开发低温洗涤剂、果汁澄清等工业应用提供了候选菌种。而S. terricola的广温适应性和脂质积累能力，则为极地微生物在生物能源领域的应用开辟了新途径。这些发现不仅丰富了极地微生物资源库，也为理解人类活动对南极生态系统的影响提供了科学依据。研究者特别指出，随着南极旅游和科研活动增加，需警惕外来微生物通过木质材料传播引发的生物侵蚀风险。