分享甲烷菌对厌氧真菌代谢的影响

探讨碳源和甲烷菌对厌氧真菌碳代谢的影响。利用体外批次厌氧发酵法，比较厌氧真菌纯培养（Orpinomyces sp.和Neocallimastix sp.）及其与甲烷菌共培养（F1：Orpinomyces sp.+Methanobrevibacter sp.和N3：Neocallimastix sp.+Methanobrevibacter sp.）发酵不同类型碳水化合物代谢产物的差异。
对厌氧真菌和甲烷菌共培养F1和N3的研究显示，F1发酵木薯粉[（26.44±0.22）mmol/L]的乳酸产量是发酵玉米芯[（1.31±0.04）mmol/L]的20.18倍，是N3发酵木薯粉[（1.59±0.03）mmol/L]的16.63倍，玉米芯[（0.79±0.08）mmol/L]的33.47倍。当F1和N3中的厌氧真菌纯培养时，各组乳酸产量均 < 1.90 mmol/L。对F1进一步研究，结果显示发酵体系中木薯粉添加量在0.8%-2.0%之间时，乳酸产量随木薯粉添加量增加而增加。
当含量在1.0%-2.4%之间时，随木薯粉添加量增加，甲烷和乙酸产量逐渐降低。比较F1发酵大米粉、木薯粉、玉米粉、小麦粉和土豆粉的发酵结果，发现乳酸产量与底物中支链淀粉的含量成正相关（R2=0.9554）。当F1发酵葡萄糖和麦芽糖时，乳酸产量 < 5.00 mmol/L。当以麦芽糊精为底物时，乳酸产量高达（28.00±0.95）mmol/L。本文次报道碳源和甲烷菌能够增强厌氧真菌的乳酸代谢途径并且这种增强存在种属特异性。
在瘤胃中，厌氧真菌是先定殖到植物纤维组织上的微生物之一，它能够分泌一系列的水解酶并降解植物细胞壁成分。厌氧真菌在瘤胃代谢过程中起着至关重要的作用，但大多数研究都集中于其水解酶系统，鲜有关于其代谢机制及影响因素方面的研究报道。厌氧真菌没有线粒体，利用“氢体”产生ATP。在厌氧真菌的代谢途径中，存在2个关键酶丙酮酸甲酸裂解酶(同时存在于细胞质和氢体中)和乙醇脱氢酶E (位于细胞质中)，这是它与其他真核微生物显著不同之处。
厌氧真菌的代谢产物主要有甲酸、乙酸、乳酸、乙醇、琥珀酸、H2和CO2。其中H2、甲酸和乙酸在氢体中生成，甲酸、乳酸、乙醇和少量琥珀酸在细胞质中生成。厌氧真菌的代谢受底物类型影响。虽然厌氧真菌利用不同碳源的代谢产物基本相同，但各产物的比例会发生变化。碳源对厌氧真菌代谢的影响机制目前还不清楚。
厌氧真菌的代谢产物甲酸、H2和CO2是瘤胃甲烷菌的主要底物，这两类微生物之间存在着紧密的种间氢转移关系。厌氧真菌与甲烷短杆菌共培养时，终产物主要有乙酸、甲烷和CO2，还有少量的乙醇和乳酸，氢气和甲酸几乎没有。甲烷菌改变厌氧真菌的代谢途径，与甲烷菌清除厌氧真菌代谢产物H2、解除产物反馈抑制、促进厌氧真菌细胞内碳源流向氢体、增强能量代谢有关。本文通过研究厌氧真菌及厌氧真菌和甲烷菌共培养发酵不同碳水化合物的代谢特点，探讨了影响厌氧真菌碳代谢的因素。
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