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저자정보
Wang Yi (Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear Agriculture Technology Research Hubei Aca) Wang Chen (Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear Agriculture Technology Research Hubei Aca) Chen Yonglun (Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear Agriculture Technology Research Hubei Aca) Chen Beibei (Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear Agriculture Technology Research Hubei Aca) Guo Peng (Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear Agriculture Technology Research Hubei Aca) Cui Zongjun (College of Agronomy and Biotechnology China Agricultural University Beijing 100193 P. R. China)
저널정보
한국미생물생명공학회 Journal of Microbiology and Biotechnology Journal of Microbiology and Biotechnology 제31권 제8호
발행연도
2021.8
수록면
1,123 - 1,133 (11page)
DOI
10.4014/jmb.2106.06015

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Biodegradation is the key process involved in natural lignocellulose biotransformation and utilization. Microbial consortia represent promising candidates for applications in lignocellulose conversion strategies for biofuel production; however, cooperation among the enzymes and the labor division of microbes in the microbial consortia remains unclear. In this study, metagenomic analysis was performed to reveal the community structure and extremozyme systems of a lignocellulolytic microbial consortium, TMC7. The taxonomic affiliation of TMC7 metagenome included members of the genera Ruminiclostridium (42.85%), Thermoanaerobacterium (18.41%), Geobacillus (10.44%), unclassified_f__Bacillaceae (7.48%), Aeribacillus (2.65%), Symbiobacterium (2.47%), Desulfotomaculum (2.33%), Caldibacillus (1.56%), Clostridium (1.26%), and others (10.55%). The carbohydrate-active enzyme annotation revealed that TMC7 encoded a broad array of enzymes responsible for cellulose and hemicellulose degradation. Ten glycoside hydrolases (GHs) endoglucanase, 4 GHs exoglucanase, and 6 GHs β-glucosidase were identified for cellulose degradation; 6 GHs endo-β-1,4-xylanase, 9 GHs β-xylosidase, and 3 GHs β-mannanase were identified for degradation of the hemicellulose main chain; 6 GHs arabinofuranosidase, 2 GHs α- mannosidase, 11 GHs galactosidase, 3 GHs α-rhamnosidase, and 4 GHs α-fucosidase were identified as xylan debranching enzymes. Furthermore, by introducing a factor named as the contribution coefficient, we found that Ruminiclostridium and Thermoanaerobacterium may be the dominant contributors, whereas Symbiobacterium and Desulfotomaculum may serve as “sugar cheaters” in lignocellulose degradation by TMC7. Our findings provide mechanistic profiles of an array of enzymes that degrade complex lignocellulosic biomass in the microbial consortium TMC7 and provide a promising approach for studying the potential contribution of microbes in microbial consortia.
#Llignocellulose degradation #microbial consortium #metagenomics #CAZymes #sugar cheater

목차

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참고문헌 (16)

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Dongdong Zhang / 2018 / Characterization of a Thermophilic Lignocellulose-Degrading Microbial Consortium with High Extracellular Xylanase Activity / Journal of Microbiology and Biotechnology 28(2):305~313 dbpia 오한나 / 2017 / Metagenomic SMRT Sequencing-Based Exploration of Novel Lignocellulose-Degrading Capability in Wood Detritus from Torreya nucifera in Bija Forest on Jeju Island / Journal of Microbiology and Biotechnology 27(9):1670~1680 dbpia Peng Guo / 2010 / Functional Characteristics and Diversity of a Novel Lignocelluloses Degrading Composite Microbial System with High Xylanase Activity / Journal of Microbiology and Biotechnology 20(2):254~264 dbpia Lombard V / 2014 / The carbohydrate-active enzymes database(CAZy)in 2013 / Nucleic Acids Res 42:D490 google schola Huang L / 2018 / Dbcan-seq : a database of carbohydrate-active enzyme(cazyme)sequence and annotation / Nucleic Acids Res 46:D516~D521 google schola

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