微生物学通报Jun.20,2015,42(6):1089-1100MicrobiologyChina?2015byInstituteofMicrobiology,CAStongbao@im.acDOI:10.13344/j.microbiol.china.140652专论与综述宏基因组学在纤维素酶研究中的应用进展戴利铭1熊彩云1黄遵锡1,2,3,4李俊俊1,2,3,4唐湘华1,2,3,4杨云娟1,2,3,4许波1,2,3,4*(1.云南师范大学生命科学学院云南昆明650500)(2.生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南昆明650500)(3.云南省生物质能与环境生物技术重点实验室云南昆明650500)(4.云南师范大学酶工程重点实验室云南昆明650500)摘要：纤维素酶能降解纤维素，被广泛应用于生物修复、食品加工、化工合成等领域，开发高活力、广底物、耐高温高碱等极端条件的新型纤维素酶具有重要意义。宏基因组学以特定环境样品中微生物的基因组总和为研究对象，避开传统的微生物分离培养过程，为基因资源的开发、利用提供了新技术。文中结合本课题组的研究工作，综述了利用宏基因组学获取纤维素酶的策略，同时着重介绍利用宏基因组学从动物胃肠道、土壤等环境中获取纤维素酶的研究。关键词：宏基因组学，纤维素酶，高通量筛选，未培养微生物MetagenomicsinstudyingcellulaseDAILi-Ming1XIONGCai-Yun1HUANGZun-Xi1,2,3,4LIJun-Jun1,2,3,4TANGXiang-Hua1,2,3,4YANGYun-Juan1,2,3,4XUBo1,2,3,4*(1.SchoolofLifeScience,YunnanNormalUniversity,Kunming,Yunnan650500,China)(2.EngineeringResearchCenterofSustainableDevelopmentandUtilizationofBiomassEnergy,MinistryofEducation,Kunming,Yunnan650500,China)(3.KeyLaboratoryofYunnanforBiomassEnergyandBiotechnologyofEnvironment,Kunming,Yunnan650500,China)(4.KeyLaboratoryofEnzymeEngineering,YunnanNormalUniversity,Kunming,Yunnan650500,China)Abstract:Cellulasescandegradecelluloseandwidelyappliedinbioremediation,foodprocessing,chemicalsynthesisandotherfields.Therefore,itisreallysignificanttodevelopnewtypesofcellulasesthathavehighactivity,broadsubstratespectrum,hightemperatureandalkaliresistance,andotheranti-extreme-conditionscapacity.Themetagenomictechnologyfocusesonthesumofmicrobialgenomesinenvironmentalsamples,avoidingtraditionalprocessofmicrobialisolationandculture,andprovidesanewtechnologyforthedevelopmentandutilizationofgeneticresourcesbinedwithourownfindings,thispapersummarizesthestrategiesofgainingcellulasesbyuseofmetagenomictechnology,andhighlightsadvancesinstudyingcellulasesfromanimalgastrointestinaltract,soilandotherenvironmentwithmetagenomics.Keywords:Metagenomics,Cellulases,High-throughputscreening,Unculturedmicrooganisms基金项目：国家自然科学基金项目(No.31160229，31360268)*通讯作者：Tel：86-871-65920952；：xubo128028@163收稿日期：2014-08-29；接受日期：2014-10-14；优先数字出版日期(wwcnki)：2014-10-141090微生物学通报Microbiol.China2015,Vol.42,No.6纤维素是地球上最丰富的可再生资源之一，由植物光合作用产生，在解决能源和环境危机中起到重要的作用，但纤维素需被降解为葡萄糖后才能更好的利用[1]。纤维素的降解由内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶协同作用完成，而微生物是纤维素酶的主要，因此分离微生物是获取纤维素酶的首要步骤，一直以来研究者多利用纯培养技术预先从环境样品中分离出能够利用纤维素的微生物，再从其体内提取相关的酶。由于纯培养技术的限制，自然界中大部分微生物未能获得纯培[2]养，因此从可培养微生物中筛选出的纤维素酶种类单一、重复率高、新颖性不足，严重阻碍人们对其认识及利用。近年发展起来的宏基因组学避开传统的微生物分离培养过程，直接研究特定环境中的基因组DNA，借助新一代测序技术和生物信息学平台，挖掘利用大量过去无法获得的新基因资源，如编码苯酚羟化酶、蛋白酶、木聚糖酶等活性物质的[3-5]基因。宏基因组学的出现对了解复杂环境中的微生物群落组成及其代谢功能具有重要意义，也为人类研究和开发微生...