高寒草地耐低温产漆酶真菌对珠芽蓼（Polygonum viviparum）多酚类化合物降解作用的研究

Polygonum viviparum,a kind of cold-resistanct plant,is dominant and constructive species of alpine meadows that has wide distribution in Qinghai-Tibet plateau,which not only forage value due to the rich nutrient, but also high medicinal value.However,The plant polyphenolic compounds content is higher to affect livestock to absorb and utilize the nutrients.Laccase can effectively degrade or removal of plant polyphenolic compounds.So,This study was designed to screen and look for cold-adapted producing-laccase fungi strains,which has strong resistance against enviornment conditions especially temperature,meanwhile to build combinations strains and multi-enzymes fungi system that could degrade the plant polyphenolic compounds,combined with the related physical and chemical technology to explore to break the polyphenolic compounds by new means of biotechnology,physical and chemical.And to clarify the following scientific questions: (1) How plant polyphenolic compounds are resistant to biodegradable? (2) How do producing-laccase fungi degrade the polyphenolic compounds？ (3) Which are possible ways for degradation of polyphenolic compounds and to improve the conversion efficiency of the plant cell wall matter? The results not only can enrich cold-adapted producing-laccase fungi of alpine meadow on the Qinghai-Tibet plateau,but also provide a theoretical basis for improving the bioavailability and activity of Polygonum viviparum,and help to carry out biodiversity conservation on cold-adapted microorganisms in the future.

耐寒植物珠芽蓼（Polygonum viviparum）是高寒草甸的优势种和建群种，分布范围广，营养丰富，具有较高的饲用价值和药用价值。但植株体内多酚类化合物含量较高，影响了家畜对营养物质的吸收和利用的有效性。漆酶可以有效降解植物多酚类化合物。本项目拟筛选高效且耐逆性强的产漆酶真菌，构建低成本且高效降解多酚类化合物的混合菌群和复合酶系，结合相关物理和化学技术，探讨利用微生物技术和物理、化学手段破解珠芽蓼植株体内多酚类化合物的新途径。并阐明以下几个科学问题：1）植物多酚类化合物是如何抗生物降解的？2）产漆酶微生物是如何降解植物多酚类化合物的？3）降解多酚类化合物和提高植物细胞壁物质转化效率的可能途径有哪些？研究结果不仅可以丰富青藏高原高寒草地耐低温产漆酶真菌资源的认识，而且为提高珠芽蓼多酚类化合物的生物利用度和活性提供理论依据，同时也有助于为将来开展高寒草地耐低温微生物多样性的保育。

[背景] 漆酶是一种含铜多酚氧化酶，就功能而言，漆酶是木质素降解酶之一，与木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶共同构成木质素降解酶系，对有机芳香化合物（尤其酚类）及衍生物具有良好的降解效果，同时，漆酶适用于研究在生态或环境变量的影响下与生态系统地球化学循环有关的土壤真菌的结构和功能多样性的土壤分子生态学研究。. [研究内容及方法] 本项目围绕青藏高原高寒草地生态系统产漆酶真菌及其生态功能，主要研究高寒草地产漆酶真菌资源、特性以及生物学功能，筛选高效且耐逆性强的产漆酶真菌，构建高效降解高寒环境植物体内多酚类化合物的混合菌群和复合酶系，探索高寒环境植物体内多酚类化合物的降解途径，利用搭建的模拟增温和氮素添加试验平台，对高寒草地植被-土壤环境-土壤微生物的变化进行了研究。. [结果] 通过底物显色法筛选了9株产漆酶真菌，确定了系统发育地位，其中菌株Marasmius tricolor310b具有较稳定的产漆酶性能，掌握了菌株Marasmius tricolor310b在不同温度、碳源、氮源、复合碳、氮源pH以及NaCl浓度下的生长情况， 明确了菌株Marasmius tricolor310b在不同温度、碳源、氮源、初始pH 、Cu2+浓度、底物类型、底物浓度以及转速产漆酶条件；菌株Marasmius tricolor310b产漆酶对蒽醒染料、偶氮染料和三芳基甲烷染料5种染料的具有脱色效果，并且在珠芽蓼介导的土壤有机质矿化过程中，具有较好的效果。 . [意义] 探索和大量发现高寒草地土壤耐低温产漆酶真菌资源，深入认识产漆酶微生物来源对高寒草地土壤有机质转化的作用，提升在全球气候变化和人类活动背景下漆酶在高寒草地生态系统生物地球化学循环过程和机制的认识。. [成果] 撰写论著2部，其中一部已经出版；科技论文17篇（已发表15篇，标注基金编号的有8篇，其中CSCD 5篇，SCI1篇，公开发表论文9篇）；申报科技成果3项（2项国内领先水平；1项国际先进水平）；获奖2次。会议论文3篇，参加国内学术交流8次。项目执行期共培养本科生9人次，硕士研究生5人。合作取得专利授权1项。