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白蚁及其共生微生物协同降解富含木质纤维素的植物细胞壁的机理一直被世界各国科学家关注。与低等食木白蚁的主要消化场所——后肠苛刻的厌氧环境相比,培菌白蚁在对木质纤维素材料进行初步消化后能借助其外共生系统——“菌圃”在非厌氧环境下对丰富种类的木质纤维素材料进行流式处理。培菌白蚁大部分都能取食木头以及干草。但部分种类具有特定的取食偏好。本论文以中国常见的两种具有不同取食偏好的培菌白蚁:黑翅土白蚁Odontotermes formosanus和黄翅大白蚁Macrotermes barneyi,作为研究对象,从碳水化合物、蛋白质以及次生物质对培菌白蚁共生真菌生长影响,不同取食偏好白蚁菌圃微生物群落结构,不同取食偏好白蚁菌圃中木质纤维素结构及组成,培菌白蚁共生真菌的解毒功能等方面进行了研究。主要包括以下内容:
(1).通过体外培养实验,比较了葡萄糖和蛋白质这两种营养物质的比例和浓度对黑翅土白蚁和黄翅大白蚁的共生真菌在体外条件下生长的影响。结果表明,不同培菌白蚁的鸡枞菌对营养存在差异化偏好需求,共生真菌可能帮助培菌白蚁占据了不同的生态位。
(2).利用体外培养实验,初步探索了次生物质对黑翅土白蚁和黄翅大白蚁共生真菌生长的影响。结果表明,三种次生物质单宁酸,槲皮素,芸香苷在高浓度下对这两种培菌白蚁的共生真菌普遍具有生长抑制效果;同时,不同属白蚁的共生真菌对次生物质的生长响应存在差异。
(3).通过高通量测序技术,比较了黑翅土白蚁和黄翅大白蚁菌圃微生物群落组成及其随时间的变化以及食物的脱次生物质处理对其影响。结果表明,食物的脱次生物质处理对下层菌圃群落具有较大影响;同时具有降解木质纤维素能力的细菌类群在两种白蚁菌圃上也具有差异化的表现。
(4).利用热裂解-气相色谱质谱技术(Py-GC-MS)和二维液体核磁技术(Liquid-state2D NMR)解析菌圃中木质纤维素组成与结构随时间变化。结果表明,黑翅土白蚁与黄翅大白蚁对木质纤维素解聚过程有所不同,同时次生物质的存在与否对黑翅土白蚁影响较大。
(5).研究了对黑翅土白蚁菌圃微生物对氟铃脲的降解作用。结果表明,黑翅土白蚁菌圃共生真菌具有降解氟铃脲的潜力,从而在野外能够寻得多种食物时缓解氟铃脲毒饵对其影响。菌圃可能帮助培菌白蚁移除了食物中存在的一些毒素。
(1).通过体外培养实验,比较了葡萄糖和蛋白质这两种营养物质的比例和浓度对黑翅土白蚁和黄翅大白蚁的共生真菌在体外条件下生长的影响。结果表明,不同培菌白蚁的鸡枞菌对营养存在差异化偏好需求,共生真菌可能帮助培菌白蚁占据了不同的生态位。
(2).利用体外培养实验,初步探索了次生物质对黑翅土白蚁和黄翅大白蚁共生真菌生长的影响。结果表明,三种次生物质单宁酸,槲皮素,芸香苷在高浓度下对这两种培菌白蚁的共生真菌普遍具有生长抑制效果;同时,不同属白蚁的共生真菌对次生物质的生长响应存在差异。
(3).通过高通量测序技术,比较了黑翅土白蚁和黄翅大白蚁菌圃微生物群落组成及其随时间的变化以及食物的脱次生物质处理对其影响。结果表明,食物的脱次生物质处理对下层菌圃群落具有较大影响;同时具有降解木质纤维素能力的细菌类群在两种白蚁菌圃上也具有差异化的表现。
(4).利用热裂解-气相色谱质谱技术(Py-GC-MS)和二维液体核磁技术(Liquid-state2D NMR)解析菌圃中木质纤维素组成与结构随时间变化。结果表明,黑翅土白蚁与黄翅大白蚁对木质纤维素解聚过程有所不同,同时次生物质的存在与否对黑翅土白蚁影响较大。
(5).研究了对黑翅土白蚁菌圃微生物对氟铃脲的降解作用。结果表明,黑翅土白蚁菌圃共生真菌具有降解氟铃脲的潜力,从而在野外能够寻得多种食物时缓解氟铃脲毒饵对其影响。菌圃可能帮助培菌白蚁移除了食物中存在的一些毒素。