木質纖維素是地球上最豐富的可再生生物質資源，微生物可以通過酶解將其轉化為可供發(fā)酵的糖。之前關于微生物群落將木質纖維素有效地轉化為生物燃料的研究由于群落結構過于復雜而很難了解微生物之間的協(xié)同合作機制。
近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所微生物資源團隊張坤迪等通過以木質纖維素為底物，加入生長支持因子，獲得難培養(yǎng)纖維素降解菌，并共培養(yǎng)兩株分離自同一環(huán)境樣品的菌株C. stercorarium CS-3-2 和 C. cellulosi CS-4-4，構建了一個最簡單的研究木質纖維素降解菌株協(xié)同作用的模式體系。
共培養(yǎng)體系糖苷水解酶酶活與純培養(yǎng)菌株或人工混合的體系相比，提高2-6倍，表明這兩株菌在生長過程中形成了水解木質纖維素的最佳酶配比。定量檢測各個生長時期兩菌株的細胞數(shù)目發(fā)現(xiàn)，在指數(shù)生長早期和中期菌株CS-3-2占優(yōu)勢，到指數(shù)生長末期菌株CS-4-4的細胞數(shù)目才超過菌株CS-3-2，而共培養(yǎng)體系的最佳酶活也在這個時期檢測到。活性染色圖譜（圖1）表明菌株CS-4-4的譜圖與共培養(yǎng)體系譜圖相似，但酶活顯著提高。在這些譜帶中，有兩個含量最豐富的水解酶ORF3880和ORF3883。其中，ORF3880含多達5個CBM（Carbohydrate-Binding Module，碳水化合物底物結合模塊），對底物吸附能力幾乎不受溫度影響（圖2），揭示了高溫微生物獲取不溶碳源底物——纖維素的特殊機制。
上述成果已發(fā)表在最新一期的Appl Environ Microbiol。該研究由李福利研究員主持完成，獲得了科技部“973”項目“木質纖維素高效降解轉化中的生物科學技術問題”（No. 2011CB707404）和科技部支撐計劃項目“生物液體燃料科技工程”（2011BAD22B02-01）支持。
論文信息：Zhang K, Chen X, Schwarz W, Li F*. Synergism of glycoside hydrolase secretomes from two thermophilic bacteria co-cultivated on lignocellulose. Appl Environ Microbiol, doi:10.1128/AEM.00295-14, 2014.
圖1 木聚糖酶（右）和內(nèi)切纖維素酶（左）活性染色圖譜。1.菌株CS-3-2上清；2.菌株CS-4-4上清；3.共培養(yǎng)體系上清；4.量菌株上清的混合（1:1）。
圖2 ORF3880和 ORF3883 
在4°C, 25°C and 60°C下與微晶纖維素的等溫吸附線
