物理科技生物学-PHYICA

开创性攘美月的研究:白腐真菌可以利用从木质素中捕获的碳作为碳源

生物 2022-12-12 00:03:00

国家可再生能源实验室 大卫尼亚·萨尔瓦多·罗德里格斯拿着一个盛有白腐真菌的培养皿

她是一项研究的资深作者,该研究表明白腐真菌消耗和使用分解木质素产生的产物,木质素是自然界中螯合碳的途径

荣誉:沃纳·斯洛克姆,NREL 国家可再生能源实验室(NREL)的科学家进行的一项基础研究首次表明,白腐真菌能够利用从木质素中捕获的碳作为碳源

这项研究证实了一篇新发表论文的资深作者大卫尼亚·萨尔瓦多·罗德里格斯的假设

到目前为止,科学家们还不确定白腐真菌——自然界中最高效的木质素降解生物——是否真的会消耗木质素分解产生的产物

“我们在这里展示的是白腐真菌实际上可以利用木质素衍生的芳香化合物作为碳源,这意味着它们可以吃它们并利用它们来生长,”萨尔瓦楚阿说

“这是另一种自然碳封存策略,以前没有报道过

" 这篇题为“白腐真菌木质素分解代谢的细胞内途径”的论文发表在《美国国家科学院院刊》上

她在NREL的合著者有卡洛斯·德尔·塞罗、艾丽卡·埃里克森、陶冬、凯尔西·拉米雷斯、文卡塔拉马南·苏布拉曼尼安、鲁伊·卡塔希拉、杰弗里·林格、熊玮和迈克尔·希梅尔

其他合著者来自太平洋西北国家实验室的环境分子科学实验室和劳伦斯·伯克利国家实验室的联合基因组研究所

萨尔瓦多是NREL可再生资源和赋能科学中心的研究科学家,他花了十多年时间研究白腐真菌

白腐真菌进化来降解木质素,萨尔瓦多称其为“地球上最难降解的生物聚合物”

“木质素有助于使植物的细胞壁更加坚硬

植物的其他部分,如纤维素,也是难降解的,但可以完全解聚为单体物种,用作生物燃料和生化前体,例如

但是木质素的难处理性和缺乏将木质素分解和转化为单体化合物的有效方法阻碍了基于植物的生物炼制的生存能力

Salvachúa的工作为基于白腐真菌分解木质素的新研究领域奠定了基础,该领域可进一步开发,以同时将生物聚合物转化为增值化合物

研究人员检测了两种白腐真菌:云芝和胶孢菌

通过使用基因组分析、同位素标记和系统生物学方法,研究人员确定了这些生物体将木质素衍生的芳香族化合物中的碳纳入中枢代谢的能力,并能够为该转化过程绘制出潜在的芳香族分解代谢途径

此外,体外酶分析能够验证一些建议的步骤

研究人员还强调,这项工作只是一个广泛领域的开始,旨在发现新的酶和途径,并更好地理解这些生物体中的碳通量

木质素约占生物圈中有机碳的30%

对气候变化的担忧引发了人们对碳循环问题越来越大的兴趣,在碳循环中,碳被大气中的自然储库(如植物)吸收,然后分解并返回大气或其他自然储库

因为储存在土壤中的碳比储存在大气或植物中的碳多,白腐真菌现在被定位为土壤中木质素衍生碳螯合的关键角色

科学家已经证明了一些细菌菌株也能分解木质素,但不如白腐真菌有效

萨尔瓦楚阿说,细菌比真菌更容易工作,因为它们生长得更快,而且许多细菌在基因上易于处理,这与白腐真菌相反

“对于真菌,一个实验可能长达两个月,”她说

“我们在计划实验时会尽量小心,因为那是很长的时间

如果你想取得进展,一年要做六个实验

有了细菌,你可以每周做一次

"

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