近暗散白蟻β-葡糖苷酶基因RpBg7的克隆及其在畢赤酵母中的表達

蘇麗娟, 肖元璽, 李 琰, 伍志偉, 趙鵬飛, 楚君鵬,魏紀珍, 安世恒, 尹新明, 宋安東,*

(1.河南農業大學生命科學學院, 鄭州 450002; 2.河南農業大學植物保護學院, 鄭州 450002)

木質纖維素是地球上最豐富和最廣泛的生物能源，其結構組分包括β鏈接的聚合纖維素(β-linked polymeric cellulose)、半纖維素、酚醛聚合物木質素和其他一些小分子組件(Ragauskasetal., 2005; Sethietal., 2013)。這些組分通過半纖維素的分子黏合，作為支撐骨架包圍并加固著纖維素和半纖維素，木質纖維素的這種復雜、致密的結構，導致其木質纖維素解聚效率低(Ragauskasetal., 2006; Lange, 2007; Anderson and Akin, 2008; Yang and Wyman, 2008)。由于白蟻可以消化攝入植物材料中高達99%的纖維素，白蟻和其腸道微生物是木質纖維素降解酶的寶貴資源，白蟻在消化木質纖維素方面受到越來越多的關注(Ohkuma, 2003; Scharf and Tartar, 2008; Scharf and Boucias, 2010; Ni and Tokuda, 2013; 曹慧芳, 2018; 杜嬌等, 2019)。迄今為止，文獻報道有110多種經過PCR擴增再經過異源重組表達的白蟻或共生的消化酶，這些酶來自于13種白蟻，主要有黃胸散白蟻Reticulitermessperatus(24%)、臺灣乳白蟻Coptotermesformosanus(17%)、北美散白蟻Reticulitermesflavipes(15%)、中脈象白蟻Nasutitermescostalis(11%)、高山象白蟻Nasutitermestakasagoensis(9%)、恒春新白蟻Neotermeskoshunensis(6%)和黃翅大白蟻Macrotermesbarneyi(2%)等(杜嬌等, 2019; 馬玉俊等, 2019)；這些重組消化酶中60%來源于細菌，29%來源于宿主白蟻，11%來源于共生原生物；這些酶的不同重組表達平臺已經應用，其中細菌和酵母應用最多(分別為47%和34%)，其次是桿狀病毒/昆蟲(11%)和真菌(8%)的表達系統。這110多種酶中，95%為糖基水解酶(glycosyl hydrolase, GH)，3%是酚氧化酶/木質素酶，2%是酯酶。GH家族有幾個關鍵家族組成，主要包括42% GHF9(內切葡聚糖酶)，28% GHF5(纖維素酶)，11% GHF7(內切葡聚糖酶/外切纖維素酶)，9% GHF45(半纖維素酶)，6% GHF1(β-葡糖苷酶)，2% GHF11(半纖維素酶)和1% GHF8和GHF10(纖維素酶)(Scharf, 2015)。

白蟻的消化道可分為前腸(foregut)、中腸(midgut)和后腸(hindgut)3部分。……