粘滑白蚁球菌TSB47、木聚糖酶TmXyn1及其编码基因和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物技术领域，具体设及粘滑白蚁球菌TSB47、木聚糖酶TmXynl及其 编码基因和应用。
【背景技术】
[0002] 木质纤维素是自然界最丰富的生物质资源，对其进行综合利用对人类社会的可持 续发展具有重要意义。在自然界能降解木质纤维素的微生物主要是一些真菌和细菌，对运 些微生物资源的挖掘将有助于对生物质的开发与利用。木质纤维素由纤维素、半纤维素和 木质素运Ξ种高分子化合物组成，在自然界能稳定存在。降解木质纤维素需要一系列复杂 酶系中多种酶的相互作用。能降解木质纤维素的微生物均含有丰富的纤维素酶、半纤维素 酶等，因此，从自然环境中筛选纤维素降解菌，将具有良好的开发与应用前景。
[0003] 木聚糖在半纤维素中含量丰富，结构要比纤维素复杂，完全降解木聚糖需要多种 水解酶（即木聚糖降解酶系统）的协同作用。木聚糖酶巧.C3. 2. 1. 8)是一类W内切方式 降解木聚糖分子中β-1，4-木糖巧键的酶系。内切-β-1，4-木聚糖酶是木聚糖降解的主要 作用酶，它与β-木糖巧酶共同作用可W使木聚糖降解为木糖或者木聚寡糖。近年来，木聚 糖酶在食品、纺织、饲料、能源工业中都显示了广阔的应用前景。在仔猪饲料中添加含有木 聚糖酶的复合酶制剂能够提高干物质、粗蛋白质粗纤维等的表观消化率W及降低粪便中大 肠杆菌数和腹泻率。在造纸工业中，应用半纤维素酶进行预漂、助漂，可W降低化学药品的 使用量，已经成为一种较为成熟的工艺技术。在果汁生产过程中，采用木聚糖酶、纤维素酶 和果胶酶共同处理能够降低提取液的粘度，有利于过滤和浓缩。但在实际的生产W及应用 过程中，需要一些在中溫和低溫条件下稳定并且能够较好地发挥酶活作用的木聚糖酶。因 此，获得活性高且在中溫和低溫稳定的木聚糖酶对于木聚糖酶的工业应用具有重要的实践 价值。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于提供一株粘滑白蚁球菌，该粘滑白蚁球菌的基因组中含有多个纤 维素酶基因和半纤维素酶基因。 阳〇化]本发明的第二个目的在于提供一种在低溫和中溫条件下酶活活性高且稳定的木 聚糖酶。
[0006] 本发明的另一个目的在于提供一种编码所述木聚糖酶的基因。
[0007] 本发明的又一个目的在于提供一种包含所述编码木聚糖酶的基因的重组载体、转 化子、重组病毒、重组菌和转基因细胞系。
[0008] 本发明的再一个目的在于提供所述木聚糖酶在降解木聚糖方面的应用。
[0009] 为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
[0010] 一株粘滑白蚁球菌，该菌株命名为粘滑白蚁球菌TSB47灯ermitidicoccus mucosusTSB47)，已于2015年7月15日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生 物中屯、，保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号为CGMCC1. 12901。
[0011] 上述粘滑白蚁球菌TSB47的菌落形态及生理生化特性为：菌落呈白色、圆形、边 缘整齐、湿润、有光泽、不透明，菌细胞为大小约0. 5~0. 8μπι的球菌，有一个至多个痛 突，革兰氏染色阴性，不产抱，无鞭毛或周毛，不具有运动性（图1);该菌生长溫度范围为 20°C-35°C，生长抑范围为5. 5-9. 0,生长盐度范围为0%-2. 0%，能利用k阿拉伯糖、D-核 糖、D-木糖、D-半乳糖、果糖、D-甘露糖、山梨醇等为碳源生长，能同化精氨酸、尿素、屯叶 灵、对硝基-β-D-甲基半乳糖，具有碱性憐酸盐酶、酸性憐酸酶、糞酪-AS-BI-憐酸水解酶 等酶的活性；该菌不能水解酪素，氧化酶、触酶、醋酶、纤维素酶和淀粉水解酶均为阴性；细 胞壁氨基酸主要成分为：组氨酸、甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸和高丝氨酸等。
[0012] 上述粘滑白蚁球菌TSB47的基因序列特征为：粘滑白蚁球菌TSB47基因组大小 约为7. 29Mb，具有5520个编码基因；该菌基因组中含有多个纤维素酶基因，包括3个内切 葡聚糖酶基因，14个葡萄糖巧酶基因；还含有多种多样的半纤维素酶基因，其中木聚糖酶 基因有4个，β-木糖巧酶基因有3个，半乳糖巧酶基因有41个。采用BLAST分析法将 16SrRNA基因序列与GenBank数据库进行比对分析，发现该菌株与化itutaceae科内细菌 OpitutaceaebacteriumTAV1的亲缘关系最接近，但同源性也仅达98%，与Opitutaceae 科内其他已描述菌株的同源性均低于92. 5 %。但是迄今为止未见对化itutaceae bacteriumTAV1菌株的特征描述，而本发明所述菌株的生理生化等特征与除化itutaceae bacteriumTAVlW外的其它菌株有明显差异，本发明中，将该菌命名为Termitidicoccus mucosusTSB47 (粘滑白蚁球菌TSB47)，该菌与化itutaceae科其它属细菌的系统发育关系 详见图2。
[0013] 一种来自于粘滑白蚁球菌TSB47的木聚糖酶，命名为木聚糖酶TmXynl，其特征在 于，所述木聚糖酶TmXynl的氨基酸序列如SEQIDNO. 2所示。
[0014] 一种编码上述木聚糖酶TmXynl的基因。所述编码基因，为任何编码上述木聚糖酶 TmXynl的DNA序列。
[0015] 上述方案中，所述编码木聚糖酶TmXynl的基因的核巧酸序列如SEQIDNO. 1所 /J、- 〇
[0016] 一种包含上述编码木聚糖酶的基因的重组载体、转化子、重组病毒、重组菌和转基 因细胞系。 阳017] 上述木聚糖酶TmXynl在降解木聚糖方面的应用。
[0018] 本发明的有益效果如下：本发明筛选获得了一株具有多种纤维素降解酶的粘滑白 蚁球菌TSB47,从粘滑白蚁球菌TSB47的基因中筛选获得了木聚糖酶TmXynl的编码基因，通 过构建重组质粒获得重组菌、编码基因表达后获得了木聚糖酶TmXynl;本发明所述木聚糖 酶TmXynl在低溫和中溫条件下具有酶活活性高且稳定的优点，在木聚糖酶的工业应用具 有重要的实践价值，在食品、饲料等行业中具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0019] 图1为粘滑白蚁球菌TSB47的扫描电镜图片。
[0020] 图2为粘滑白蚁球菌TSB47的系统发育分析图
[0021] 图3为木聚糖酶TmXynl最适反应溫度的测定结果。
[0022] 图4为木聚糖酶TmXynl溫度稳定性的测定结果。
【具体实施方式】
[0023]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的 内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0024] 实施例1粘滑白蚁球菌TSB47的研究
[00巧]本实验室从黑胸散白蚁肠道分离培养获得了一株粘滑白蚁球菌，命名为粘滑白蚁 球菌TSB47。 阳0%]( -）、对粘滑白蚁球菌TSB47的形态学特征和生长特性作如下研究：
[0027] 粘滑白蚁球菌TSB47在1/3BHI培养基（配方：蛋白腺3. 3g/l，脱水小牛脑浸粉 4. 2g/l，脱水牛屯、浸粉1. 7g/l，氯化钢1. 7g/l，葡萄糖0. 7g/l，憐酸氨二钢0. 8g/l，抑值 7. 4)中30°C恒溫培养。将粘滑白蚁球菌TSB47接种到1/3BHI固体培养基培养五天，在平板 上形成白色、圆形、边缘整齐、湿润、有光泽、不透明的菌落，菌细胞为大小约0. 5~0. 8μπι 的球菌（扫描电镜图片见图1)，有一个至多个痛突，革兰氏染色阴性，不产抱，无鞭毛或周 毛，不具有运动性。将粘滑白蚁球菌TSB47W5%的接种量接种到1/3ΒΗΙ液体培养基培养， 测得该菌生长溫度范围为20°C-35°C，最适生长溫度为25°C左右；生长抑范围为5. 5-9. 0， 最适生长抑为7.5;在0% -2.0%盐度范围内可W生长，最适生长盐度为0.5%。
[0028](二）、对粘滑白蚁球菌TSB47的生理生化特性作如下研究：
[0029] (1)碳源利用：应用API50CH试剂条研究粘滑白蚁球菌TSB47对碳源利用的特 性，结果表明，该菌可W利用k阿拉伯糖、D-核糖、D-木糖、D-半乳糖、D-果糖、D-甘露糖、 山梨醇、屯叶灵等底物代谢产酸。
[0030] 似细胞内酶活性与同化作用：应用APIZYM和API20肥试剂条研究粘滑白蚁球 菌TSB47的细胞内酶活性和同化作用，结果表明，该菌具有碱性憐酸盐酶、酸性憐酸酶、糞 酪-AS-BI-憐酸水解酶等酶的活性；能够同化精氨酸、尿素、屯叶灵、对硝基-β-D-甲基半 乳糖等，具有精氨酸双水解酶、脈酶、β-葡萄糖巧酶、β-半乳糖巧酶等酶的活性。
[0031] (3)氧化酶、触酶等其它酶活性粘滑白蚁球菌TSB47菌细胞作用等体积的 Iwt% (质量浓度）对-氨基二甲基苯胺盐酸盐水溶液和Ivt% (体积浓度）α-奈酪乙醇 溶液，根据颜色反应说明该菌氧化酶为阴性；W菌细胞作用5vt%&〇2未产生气泡，说明其 触酶为阴性；粘滑白蚁球菌TSB47能将硫代硫酸钢还原为亚硫酸盐并释放出HzS;此外，该 菌不能水解酪素，醋酶、纤维素酶和淀粉水解酶均为阴性。
[0032] (4)细胞壁氨基酸组分分析：收集粘滑白蚁球菌TSB47菌细胞，制成全细胞水解 液，用薄层分析的方法进行测试，结果表明，该菌细胞壁氨基酸组分主要为：组氨酸化is)、 甘氨酸（Gly)、丝氨酸（Ser)、丙氨酸（Ala)、高丝氨酸化om)等。
[0033](Ξ)、对粘滑白蚁球菌TSB47基因组的研究
[0034]W1/3BHI液体培养基培养粘滑白蚁球菌TSB47,收集菌细胞，利用细菌基因组 DNA提取试剂盒提取粘滑白蚁球菌TSB-47的基因组DNA。使用化seq(大片段文库）或 Miseq(小片段文库）测序平台对样品进行测序。对测序结果进行分析，结果表明，粘滑白蚁 球菌TSB47基因组大小约为7. 29Mb，具有5520个编码基因；该菌基因组中含有多个纤维素 酶基因，包括3个内切葡聚糖酶基因，14个葡萄糖巧酶基因；还含有多种多样的半纤维素酶 基因，其中木聚糖酶基因有4个，β-木糖巧酶基因有3个，半乳糖巧酶基因有41个；此外， 该菌基因组还含有一些与氮代谢相关的基因。
[0035] 采用BLAST分析法将粘滑白蚁球菌TSB47的1