[发明专利]一株高纤维降解率的枯草芽孢杆菌及其应用

说明书

本发明属于细菌突变育种领域，具体涉及一株高纤维降解率的枯草芽孢杆菌及其应用。本发明通过重离子诱变获得枯草芽孢杆菌的突变菌株40‑1，经过诱变后，纤维素降解率提高了17.75％，酶活力提高了23.08％。经过12代传代培养，菌株具有良好的纤维降解稳定性。对其进行单因素优化试验后，最终得到突变菌株Bacillus subtilis 40‑1的培养时间为72h，温度为45℃，初始pH值为6.5。纤维素降解率为(67.79±0.49)％，较未优化时提高27.74％。与同类产纤维素酶的芽孢杆菌相比，突变菌株Bacillus subtilis 40‑1对纤维素有良好的降解能力，纤维素酶活力高，具有相当广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于细菌突变育种领域，具体涉及一株高纤维降解率的枯草芽孢杆菌及其应用。

背景技术

纤维素是植物细胞壁的主要成分，也是地球上最丰富的碳水化合物和可再生资源。由于纤维素β-糖苷键的结构特点，使其难于被降解和利用，大部分纤维素材料都作为废物丢弃，这不仅造成极大的资源浪费，而且导致环境污染。因此，如何将纤维素转化为可溶性糖并进而被利用，一直是中外学者关注的热点，但目前尚缺乏低成本且高效的纤维素降解方式，而纤维素降解方式又会影响后续降解产物的利用。在目前强酸、强碱和生物降解等方式中，生物降解存在污染小、副产物少和降解产物易利用等优点，是纤维素降解的主要方式。细菌和真菌均具有纤维降解能力，细菌纤维降解效率一般低于真菌，但后者种类少、生长速度较慢、对氧的需求较高、耗能多、生产成本高。相比之下，细菌具有来源广、种类多、生长快、耐受性强且环境适应力好等优势，故来源于细菌的纤维素酶在一些场合更具有应用意义。目前，国内外主要的研究方向是选育可以高效降解纤维素的菌种。自20世纪60年代以来,国内外共报道数千个具有纤维素降解能力的菌株，其中细菌主要有假单胞菌属和芽孢杆菌属。研究表示，产纤维素酶菌种若是筛选于自然界中，则其多存在产量小、活力低等缺点，难以满足实际生产的需求，因此需要通过人工方式对其进行诱变育种或基因工程改造，通过基因突变提高产量和生产性能，并筛选出与工业生产要求相符的菌株。相关学者利用多种诱变方法对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、地衣芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和放线菌等菌株进行高纤维素降解能力的诱变选育工作。在诱变选育的纤维素降解菌细菌中，芽孢杆菌属占有一定比例，其中的枯草芽孢杆菌作为重要的工业菌种，具有耐受不利条件能力强、耐高温、耐酸碱、培养周期短、安全性好等优势，且酶系丰富，可以产生多种水解酶，尤其是产生的纤维素酶系中内切葡聚糖苷酶活性较高，因此，在纤维降解尤其是用于饲料的纤维原料降解中具有一定的应用前景。然而，枯草芽孢杆菌产纤维素酶量较少，导致纤维素降解率相对不高，限制了其在有关纤维素降解工业中产业化的应用。为解决这一问题，需要选育一株具有高纤维素降解率的枯草芽孢杆菌。目前，国内外常用的育种的方法有诱变育种和基因工程育种等。与基因工程等方法相比，诱变育种具有安全性高、突变率高和操作简便等优势，因而诱变育种是目前工业常用的菌种性能改良的主要手段，但是由于紫外线、中子、γ射线和激光等传统诱变源的反复利用，导致许多工业菌株经诱变育种后产生了耐受性。重离子诱变作为一种新的诱变方法，具有突变率高、突变谱广、不易回复突变等优势。本研究采用传能线密度大的¹²C⁶⁺重离子束流对枯草芽孢杆菌进行诱变选育，通过初筛和复筛获得纤维素降解率较高的枯草芽孢杆菌，该菌株对纤维素资源化利用尤其是纤维素资源饲料化利用具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何提高纤维素的降解率。

为解决上述技术问题，第一个方面本发明提供枯草芽孢杆菌，所述枯草芽孢杆菌为Bacillus subtilis，其菌株编号为40-1，其在广东省微生物菌种保藏中心的保藏号为GDMCC No.61840。

为解决上述技术问题，第二个方面本发明提供上述的枯草芽孢杆菌在降解纤维素的应用。

为解决上述技术问题，第三个方面本发明提供上述的枯草芽孢杆菌在制备降解纤维素的产品中的应用。