報告題目：從腐朽生境白腐菌到白腐菌木質素講解組學

報  告 人：張曉昱🧐🧘🏽‍♀️，華中科技大學教授，博士生導師

報告時間🧙🏿‍♀️：10月17日☝🏻，9:00-10:00

報告地點：閔行校區木蘭樓A109

邀  請 人🪇💇‍♂️：王風平 fengpingw@sjtu.edu.cn

摘要：

木質纖維素是最豐富的可再生資源之一。其中由木質素及其復合超分子構成木質纖維素生物降解的抗性屏障，限製了碳素釋放及利用。白腐真菌能通過分泌 木質素降解酶系對木質素進行降解，這類降解酶系也能對多種難降解芳香族汙染 物進行降解。基於此，本研究在獲得不同有效降解木質素的白腐菌株及其木質素 降解功能基因的基礎上，從木質素分子結構表征🚵‍♀️、木質素生物降解酶系統、木質 素—芳烴汙染物共基質降解組學等方面深入研究並揭示了木質素生物降解❎、木質 素—汙染物共基質降解的分子機製。

采用 FTIR💆‍♂️、1H NMR、13C NMR、2D NMR、Py-GC-MS 等技術對白腐真菌 降解前後的木質素結構進行表征，結果顯示：生物降解後的木質素分子中的 β-5’、 5-5’、β-O-4 等關鍵連鍵斷裂，紫丁香基/愈創木基比例顯著降低🏄🏽‍♀️，木質素與半纖 維素之間的阿魏酸酯鍵顯著減少🏃🏻‍♂️‍➡️，苯環結構破壞🛳，纖維素酶可及性及碳素釋放增 強。結合基因組🐉、轉錄組和蛋白組技術研究了白腐真菌 Irpex lacteus CD2 降解木 質素的機製 ， 發 現 其依賴於 木 質 素 降 解 酶 系 統 DyP/MnP 、 輔助酶 系統 AOX/GLOX/AAO 和自由基系統實現對木質素的高效降解🤏🏼。自由基系統由 Fenton 反應產生的羥自由基和有機酸衍生的超氧陰離子自由基組成。在木質纖維素體系 下，MnP  通過形成三價錳降解酚型木質素🎖，同時三價錳與有機酸反應生成超氧 陰離子自由基實現非酚型木質素的解構；在木質素體系下則由 DyP 降解木質素 酚型和非酚型結構，添加介體可提升非酚型木質素的降解率🐎。利用分泌蛋白組學 研究了 Pleurotus ostreatus BP2 對不同木質纖維素基質的降解機製👼🏿，發現高木質 素含量基質誘導錳酶分泌。木質素和半纖維素的降解效率與木質素降解酶和半纖 維素降解酶的分泌豐度呈正相關⚒。說明木質素酶降解🦼、半纖維素酶降解系統對於 木質纖維素生物降解與碳素釋放至關重要。

利用特色白腐菌及其酶固定化技術實現了對多種難降解芳烴汙染物的有效降解，建立了高效降解染料的木質素共基質體系並采用轉錄組學及蛋白質組學研 究了木質素共基質體系下促進 Irpex lacteus CD2 降解 DR5B 染料的機製。發現 木質素與染料共基質體系顯著上調了錳過氧化物酶🚵🏼‍♂️、多功能過氧化物酶以及與金 屬結合👨🏿‍🌾、鐵轉運相關的蛋白🙎🏻、胞外產過氧化氫相關氧化還原酶，胞內尿黑酸 1,2- 雙加氧酶等芳香化合物開環代謝酶等🍵。揭示了木質素通過多種氧化還原酶系以及 輔助因子系統協同作用促進乳白耙菌 CD2 對 DR5B 染料降解的分子機製。相關 研究對於解除碳循環限速步驟、木質纖維素高效轉化和環境汙染物生物修復具有 重要理論意義與實踐價值。

報告人簡介：

張曉昱😉：博士🚔，教授🐠，博士生導師 華中科技大學環境資源微生物技術研究所所長 華中科技大學華中學者中國菌物學會理事 中國微生物學會環境微生物專業委員會委員👰🏿‍♂️， 湖北微生物學會常務理事

華中農業大學微生物專業學士🤙🏻、碩士，華中科技大學生物醫學工程博士， 美國華盛頓州立大學訪問學者。長期以與纖維質能源🧐、環境生物處理與修復、生 物活性物質等相關的農林廢棄物白腐菌等微生物降解與轉化為研究特色，從基 因🧚🏽‍♀️、蛋白質、物質代謝、分子生態等不同水平，重點突破木質纖維素超分子在生 物煉製、生物材料🫴🏻、生物活性物質等高效轉化及芳烴類汙染物生物降解中的理論 與技術瓶頸🫄🏿。率團隊先後承擔、參加了與承擔了國家在環境🤛🏽、能源、活性物質等 重大需求密切相關的木質纖維素類廢棄物及環境汙染物生物降解與轉化研究課 題😮，其中包括國家 973 課題 2 項、國家自然基金 6 項，863 子課題 5 項及省、部🕜、 市委，企業合作項目等。其中 5 項研究成果達到國際先進水平。發表 SCI 論文 50 余篇🙇🏻‍♂️，其中 A 類 40 余篇🔑。授權技術發明專利 8 項。