基于元基因组的云南特有独龙牛瘤胃厌氧真菌纤维素酶研究

独龙牛是我国云南特有的半野生珍稀牛种资源，其采食竹子等高纤维物质仍能获得良好的生长和增重。前期研究发现独龙牛瘤胃微生物、瘤胃发酵、活菌数等方面与云南黄牛、水牛和牦牛等存在明显差异。这些现象提示独龙牛瘤胃微生物活性可能有别于其他牛种。因此，本项目针对独龙牛瘤胃厌氧真菌纤维素酶开展相关研究，构建原生态条件下独龙牛瘤胃厌氧真菌元基因组文库，筛选纤维素酶活性功能基因，对纤维素酶基因的序列进行分析及酶学特性研究，研究结果可为反刍动物高效利用粗饲料和生物能源开发提供有效途径，对开发我省生物多样性资源具有重要意义。

本项目构建了独龙牛瘤胃厌氧真菌元基因组和瘤胃细菌元基因组BAC文库各一个，对文库进行了容量和稳定性分析。在真菌文库中筛选出表达纤维素酶活性的克隆2个，命名为F1和F2，经验证测序显示F1纤维素酶编码基因903bp，编码300个氨基酸，F2纤维素酶编码的基因共计1995bp，编码664个氨基酸。在细菌文库中筛选出表达纤维素酶活性的克隆2个，命名为B1和B2，经验证测序后显示B1纤维素酶编码基因1230bp，编码409个氨基酸，B2纤维素酶编码的基因共计1002bp，编码333个氨基酸，对4个纤维素酶基因的分子特征及系统进化进行了分析。分别构建了真核和原核表达体系进行重组表达，结果显示表达的蛋白具有较高活性，并分析了其酶学特性。此外，对独龙牛瘤胃厌氧真菌的多样性与怒江黄牛、牦牛和藏黄牛开展对比研究，发现瘤胃厌氧真菌在独龙牛、怒江黄牛、牦牛和藏黄牛中的分布具有种的特异性和共通性，独龙牛中的瘤胃厌氧真菌种类较其他牛种丰富。本项目对特殊生境下独龙牛瘤胃微生物资源进行研究，顺利超额完成任务，研究成果对开发云南省生物多样性资源、粗饲料的高效利用和促进新型酶制剂的开发提供了新的解决思路和有效途径。通过项目实施，共发表学术论文7篇，其中SCI收录2篇，获专利授权1项，培养硕士研究生2名；3人晋升职称，主持人入选云南省中青年学术技术带头人后备人才，2人入选云南农业大学“百名”青年学术技术带头。