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烟曲霉是自然界中广泛分布的人类条件致病菌,是导致侵染性曲霉病的主要原因。由于腐生型生长,烟曲霉在自然界中广泛分布,其中天然生物质堆肥是烟曲霉的主要环境来源。与专性寄生的人类致病菌相比,营腐生生长的烟曲霉在防控上更加困难,因而潜在的危害更大。因此,从源头控制烟曲霉数量,尤其在广泛分布的木质生物质原料、农作物废弃物等堆积的环境中,有效控制烟曲霉的生长是控制相关疾病需要重点解决的问题。微生物多样性调研显示,烟曲霉在自然环境中的分布存在着明显的差异,推测原料与环境因素对烟曲霉的生长起到了重要的影响作用。因此,深入分析烟曲霉胞外功能蛋白质组动态变化,对研究菌株生长偏好性与环境适应性,为源头有效控制烟曲霉提供理论依据。论文取得的相关研究进展如下:1.秸秆堆肥环境中烟曲霉的分离及鉴定以玉米秸秆为原料进行了小型发酵罐堆肥(直径和高度均为lm),堆肥发酵温度在34℃-50℃时,连续发酵5天,烟曲霉就会形成优势菌群,可占真菌含量的30%以上。从堆肥生境中分离得到一株烟益霉AF14,进化分析显示,烟盐霉与黑曲霉是近缘种,具有高效快速的植物生物质降解能力。不同温度培养发现该烟曲霉生长具有耐热的特性,这是烟曲霉在中高温堆肥中容易形成优势菌的重要原因。2.底物种类等影响烟曲霉胞外蛋白质组的组成与数量相比于黑曲霉等丝状真菌,烟曲霉基因组中包含更大量的糖苷水解酶和蛋白酶编码基因,这显示了烟盐霉更强大的碳源和氮源获取潜力。天然秸秆等培养下,烟曲霉能够分泌大量的胞外蛋白,其中分别检测到了56.4%糖苷水解酶基因和74.2%蛋白酶基因的表达相关蛋白。烟曲霉具有广泛的pH和湿度适应范围,并且能够根据培养底物成分灵活调整胞外蛋白分泌的数量,相关蛋白质组学的分析表明通过改变pH、湿度和底物等方式很难实现对烟曲霉生长的有效控制。3.不同培养温度对烟曲霉胞外蛋白质组的影响温度是影响烟曲霉生长的关键因素,结果显示55℃高温下,胞外蛋白种类至少减少了55%,分泌量至少下降了85%,60℃时几乎检测不到胞外蛋白分泌;并且功能酶谱显示,60℃处理2h,p-葡糖苷酶酶活残留35.8%,蛋白酶酶活仅残留约24%。因此,环境温度升高至60℃时,由于胞外功能蛋白分泌量的持续降低与胞外主要功能酶组分的快速失活,烟曲霉获得可溶性碳源与氮源的能力显著下降,使得菌体生长受到明显抑制,甚至死亡,因此,封闭的高温腐熟环境是从源头控制营腐生生活的烟曲霉生长的重要方式。4.烟曲霉重要酶组分的生物信息学分析和异源表达的初探烟曲霉能够适应广泛的环境条件快速生长,蛋白质组分析显示,EndoglucanaseEG25 (Q4WP32)和Endo-1,4-p-Xylanase xyn11A (V5R355)都持续性表达,推测这两种酶组分在烟曲霉生长过程中发挥着重要的功能。生物信息学分析显示,这两种酶分子在结构上与同家族的其他酶组分具有高度的相似性,为典型的p-果冻卷结构,对这两种酶组分进行了异源表达初探,为以后酶分子性质研究和推广应用奠定了技术基础。