星天牛幼虫木聚糖的消化机制及β-1，4-木聚糖酶的纯化与酶学特性

【摘要】： 以栖居于活树木上的危害严重、分布广泛的星天牛Anoplophora chinensis幼虫为试验材料，对其消化木聚糖的机制及肠道木聚糖酶进行了 分析和研究。 野外采集的和室内灭菌饲料饲养的星天牛幼虫，其肠道木聚糖酶活性 均主要存在于中肠（占总酶活的99％以上），尤其以中肠前部酶活最高（占 总酶活的60％左右）；前肠酶活很低（仅占总酶活的0.3％）；后肠没有检测 到酶活。这说明星天牛幼虫肠道中木聚糖的消化主要在中肠特别是中肠前 部进行。 采用木聚糖培养基，从星天牛幼虫肠道中分离到一株木聚糖降解细菌 XY1。经鉴定，XY1为纤维单胞菌（Cellulomonas sp.）。该菌在肠道中的 分离率（有菌虫数/检测虫数）为56％，数量很少（每条幼虫仅含1×10~3 个以下）。该菌在除前肠外的各肠段中均有可能分离到，并且从中肠到后 肠分离机率逐步提高。从幼虫栖居的树干虫道中也可分离到木聚糖降解 菌。结合木聚精酶在幼虫肠道中的分布，可以推断星天牛幼虫肠道中的木 聚糖降解菌对其消化木聚糖的贡献很小，极有可能仅是随幼虫取食而被摄 入的过路菌。 以木聚糖、微晶纤维素（CM）、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）和稻草 粉作碳源液体培养纤维单胞菌XY1，其产生的木聚糖酶在木聚糖培养基中 酶活最高。该菌也降解CMC-Na，其产生的内切-β-1，4-葡聚糖酶（Cx 酶）活性也是在木聚糖培养基中最高。在CM、稻草粉和CMC-Na培养基 中，木聚糖酶和Cx酶酶活则显著偏低。 经丙酮沉淀、Q-Sepharose阴离子交换柱层析、制备PAGE从星天牛幼 虫肠道中纯化出一种木聚糖酶，纯化收率5.80％。该酶的分子量为25kD， 等电点约为4.0。酶学特性测定显示，该酶的比活为4.45U/mg，最适作用 温度和最适pH分别为50℃和pH5.4；酶活在pH3.0-7.8之间稳定；50℃ 处理 Zh后，该酶仍有 60％的残余酶活；该酶具有 CX N交叉活性；HgZ＼ MnO。”、SDS、Cu‘“、Zn‘”、Ag”、Urea、Ph‘”、Mn‘”强烈抑帘该酶活性； 在pH4．4、50’C条件下，以山毛择木聚糖为底物，其KmVm。值分别为 2．47mg／thl、0．6pmol／minlml． 从以上试验结果可以看出，星天牛幼虫主要利用中肠组织分泌的内源 性木聚糟酶消化利用食物中的木聚糖，外界环境中的橄生物及其产生的木 聚槽酶在星天牛幼虫肠道木聚糖消化中的作用不大。