木质素生物降解的研究进展

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1、木质素生物降解的最新研究进展*四川省科技支撑计划资助项目(NO.09GG1632)潘明凤：女，1988年出生，硕士研究生周祚万：通讯作者Tel.:02887600454E-mail:zwzhou@at-c.net潘明凤a姜曼b周祚万ba西南交通大学生命科学与工程学院成都610031b材料先进技术教育部重点实验室，西南交通大学材料科学与工程学院成都610031摘要木质素广泛存在于几乎所有的植物类生物质材料中，利用微生物降解木质素不仅可以缓解环境污染，还可以变废为宝，实现资源的循环利用。本文对降解木质素的微生物种类、木质素降解酶的理化性质和作用机理、营养调控等方面

2、的研究进展进行了综述，以期为木质素生物降解法的深入研究提供参考。关键词木质素生物降解木质素降解酶营养调控ThenearestresearchadvancesinBiodegradationofLigninPanMingfenga,JiangManb,ZhouZuowanb(aCollegeofLifeScieneeandEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031;bKeyLaboratoryofAdvancedMaterialsTechnology,MinistryofEducation,Chen

3、gdu610031;CollegeofMaterialsScienceandEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031)AbstractLignin,aresistantcell-wallconstituentofallvascularplants,isthesecondmostabundantorganicsubstanceonearth.Biodegradationoflignincouldnotonlyalleviatepollutionbutalsocanturn“waste”intowe

4、althaswellasrealizeresourcerecycling.Researchadvancesinbiodegradationoflignin,including:microorganisms,physicalandchemicalcharacteristicsofthelignin-degradingenzymes，degradationmechanismandthenutritionregulationshavebeenreviewedinthispaperforpurposeofdevelopmentandapplicationofligni

5、nbiodegradation．Keywordslignin;Biodegradation;Lignin-degradingenzymes;nutritionregulations0前言木质素广泛存在于几乎所有的植物类生物质材料中，是植物细胞壁的重要组成部分，在自然界中的产量仅次于纤维素是一种极具潜力的可再生资源[1,2]。同时，其分子量大、结构复杂，自然降解速度缓慢，成为地球生物圈中碳循环的主要障碍之一。木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的聚酚类三维网状高分子化合物，研究证实共有三种基本结构单元(非缩合型结构)，即愈创木基结构、紫丁香基结构和对羟苯

6、基结构。从20世纪开始，国内外学者一直在寻找降解木质纤维素的最佳途径，涉及的研究主要包括[3]：物理法、化学法、物理化学法、生物降解法。而利用微生物降解木质素不仅可以缓解环境污染，还可以变废为宝，实现资源再利用，已引起了国内外学者的关注[4-7]11。鉴于可再生资源循环利用的重大现实意义，我们就微生物降解木质素的最新研究进展进行综述，特别关注了降解木质素的微生物种类、木质素降解酶系的理化性质和作用机理、木质素降解酶的活性调控等热点学术问题。1可降解木质素的微生物种类自然界中，木质素的完全降解是真菌、细菌、放线菌及相应微生物群落共同作用的结果，其中真菌起着主导作

7、用，放线菌降解能力次之，细菌降解能力最弱。降解木质素的真菌主要分为三类：白腐菌、褐腐菌、软腐菌。其中白腐真菌的降解能力最强,并且分泌胞外酶对木质素降解过程中不会产生色素,开发利用前景较好，被认为是目前最为理想的一类降解木质素的真菌[8,9]。其主要分布在革盖菌属(Coriolus)、烟管菌属(Sjekandera)、平革菌属(Phanerochaete)、侧耳属(Pleurotus)及卧孔菌属(Poria)等[10]。目前，用于木质素降解研究的白腐菌主要有黄孢原毛平革菌(Phanerochetechrysosporium)[11,12]、杂色云芝(Coridu

8、sversicolor)[13-15]