白蚁拥有将木材分解成糖的酶

2011-7-07 09:34 来源: 中国科学院
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  白蚁能大量吞吃木头,给家具带来灾难性破坏,但美国普渡大学和佛罗里达大学的最新研究发现,它们的这种能力也可能为汽车带来清洁燃料。据美国物理学家组织网7月5日报道,研究人员在白蚁消化道发现了一种可把木头分解成糖的混合酶,有助于克服目前将木材转化为生物燃料过程中存在的障碍。

  植物中的木质素是木材分解成糖的最大障碍,而糖是生产生物燃料的基本成分。木质素是构成植物细胞壁的最坚硬的部分,封锁了生物质中的糖。“我们发现白蚁肠消耗系统中有一种混合酶,能把木头分解成糖。”领导该研究的弗罗里达大学昆虫与线虫学系麦克·斯卡福说。

  研究人员发现,不仅白蚁自身消化道能产生分解木材的酶,在白蚁肠道中还有一种微小的共生生物(一种原生动物),也能产生某种酶,协同帮助白蚁消化木材。他们分离出了白蚁的肠道,并把样本分成含有共生生物和不含共生生物的,分别放在锯末上,然后对二者的产糖量进行了检测。实验结果表明,有3种功能不同的酶,能分解不同生物质,其中两种能释放葡萄糖和戊糖,另一种能分解木质素。

  斯卡福说:“长期以来,人们认为共生生物仅仅是帮助消化,其实共生的功能还有很多。我们的实验证明,宿主产生了某种酶,与共生生物产生的酶结合起来发挥了更大作用。宿主酶加共生生物酶的效果,就好比是1+1=4。”

  来自白蚁和它们共生生物的酶能有效克服木质素转化成糖的障碍。将制造这些酶的基因插入病毒中喂给毛虫,就能产出大量的酶。实验显示,人工合成的宿主白蚁酶在分解木质释放糖分方面很有效。人们可以把宿主白蚁作为产出酶源的主要部分,用来生产生物燃料。

  斯卡福表示,下一步他们将识别共生生物产生的酶,跟宿主白蚁酶结合,让木材能产出更多的糖以提高生物燃料的产量。他的研究小组计划与马里兰州的切萨皮克·皮尔蛋白产品公司合作,生产人工合成酶。

  该研究发表在《科学公共图书馆·综合》(PLoS One)上。