蟋蟀细菌分解木质素，突出生态学在应用研发中的作用

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罗伯•邓恩 rrdunn@ncsu.edu

斯蒂芬妮·马修斯 910-814-4910 mathews@campbell.edu

马特·希普曼 919-515-6386 matt_shipman@ncsu.edu

研究人员发现，在骆驼蟋蟀体内发现的一种细菌能够分解木质素——使木材坚硬的物质——这为生物燃料和化学制造的发展开辟了新的研究途径。这项研究还强调了利用生态系统分析作为一种工具，以确定具有工业应用价值的微生物为目标进行研究的内在潜力。

斯蒂芬妮·马修斯说:“这项工作告诉我们的一件事是，利用我们对生态学的了解，以及生物体在环境中的行为，来进行旨在识别有用微生物物种的研究，似乎具有真正的价值。”该研究论文的第一作者，坎贝尔大学的助理教授。

马修斯说:“例如，正如我们了解到的，如果你在寻找可以帮助分解木质纤维素的微生物，那么观察动物体内发现的微生物物种是有意义的，这些动物能够吃含有大量木质纤维素的植物。”他在北卡罗莱纳州立大学做博士后研究员时就开始了这项研究。

这项研究源于2014年公民科学研究在研究中，参与者询问研究人员骆驼蟋蟀可能有什么价值。

“我们知道骆驼蟋蟀几乎可以吃任何东西，所以我们开始想知道骆驼蟋蟀的微生物生态系统中可能有什么细菌可以让它们这样做，”北卡罗来纳州应用生态学教授罗布·邓恩(Rob Dunn)说，他是这篇论文的通信作者。

“我们确定并测试了一系列与骆驼蟋蟀有关的微生物，但最终确定了一种名为Cedecea lapagei特别有趣，”马修斯说。

c . lapagei已经为科学界所知，但还没有得到很好的研究。研究人员发现，它能够分解木质素——在植物细胞中发现的一种化学聚合物，这种聚合物能使木材变得坚韧。

Mathews说:“木质素是出了名的难以分解，而生物燃料的研究人员有兴趣找到新的工具来分解木质素，从而使植物中的糖分子可用于生物燃料的制造过程。””c . lapagei对这些研究人员来说可能是一种有价值的新资源，因为它能够在广泛的条件下生存，这意味着它可能在一系列工业环境中有用。

“这一发现还可能有助于研究如何利用木质纤维素或木材作为原料，制造目前使用石油生产的化学产品。”

然而，研究人员指出，这项研究的真正价值可能在于它如何为未来寻找有商业价值的微生物提供信息。

Mathews说:“这个项目强调了工作流程的价值，这种工作流程从研究一个生态系统开始，然后评估生物在该生态系统中的作用，然后变得越来越具体，直至每个生物的微生物组水平。”“在每一步中，你都在收集信息，这使你能够做出越来越明智的决定，去哪里寻找可能有实际应用的微生物资源。”

纸”,公众的质疑促使人们发现了与工业废料的木质素生物转化有关的新细菌物种发表在杂志上英国皇家学会开放科学．这篇论文的合著者是玛丽·简·埃普斯，她来自玛丽·鲍德温大学;北卡罗来纳州立大学的实验室经理凯文·布莱克本(Kevin Blackburn);北卡罗来纳州立大学分子与结构生物化学副教授Michael Goshe;以及北卡罗来纳州立大学微生物学教授艾米·格伦登。

这项工作得到了国家科学基金会的支持，资助项目分别是1559771、0953390和1126244;以及北卡罗来纳农业研究中心。

希普曼-

编辑:研究摘要如下。

“公共问题促使发现了与工业废物的木质素生物转化有关的新细菌物种”

作者: Stephanie L. Mathews，坎贝尔大学;玛丽·简·埃普斯，玛丽·鲍德温大学;R. Kevin Blackburn, Michael B. Goshe, Amy M. Grunden和Robert R. Dunn，北卡罗莱纳州立大学

发表: 3月20日,英国皇家学会开放科学

文摘:一个公民科学项目发现温室骆驼蟋蟀(Diestrammena asynamora)在北美家庭中很常见。公众的反应是想知道“他们到底有什么好处?”生态学和进化指导了对潜在利益的探索。我们预测，骆驼蟋蟀和类似的家庭物种很可能成为具有降解难降解碳化合物能力的细菌的宿主。木质纤维素尤其相关，因为它很难降解，但却是纸浆和造纸、化学和生物燃料工业的重要原料。我们筛选了温室骆驼蟋蟀和另一种家庭昆虫皮甲虫(Dermestes maculatus)的生长和降解木质纤维素成分以及木质纤维素衍生的工业废液的能力。从三种温室骆驼蟋蟀和三种皮甲虫中，鉴定出14种细菌菌株能够在包括木质素在内的木质纤维素成分上生长。Cedecea lapagei由于在大多数木质纤维素组分上的生长，被选择作进一步的研究。的c . lapagei采用LC/MS/MS分析。这项工作证明了木质纤维素降解细菌的新来源，并引入了一个有效的工作流程，以识别细菌酶，将工业废物转化为增值产品。更普遍地说，我们的研究表明了生态引导发现新生物的价值。