• 科学家欲将白蚁变成新能源 最终目的是克隆
      新闻来源: 中国有害生物防制网     发布时间:2011-10-27

       

        把白蚁变成乙醇白蚁肠道有乾坤

        白蚁是迄今为止世界上最古老的社会性昆虫(在集群生活的昆虫中,其集群的协调性和内部分化显著),生存历史已长达两亿五千万年。到目前为止,全世界已发现白蚁2600多种,世界各地均有分布,其分布面积约占全球陆地面积的50%。我国目前已有记载的白蚁种类达470多种,除黑龙江、吉林、青海省和内蒙古、宁夏、新疆自治区外,其余省区都有分布。白蚁对建筑物,特别是对砖木结构、木质结构建筑的破坏,往往会造成房屋突然倒塌,甚至出现人员伤亡的结局。

        可是,你知道吗,“臭名昭著”的白蚁既是破坏者,也是建设者。90%以上的白蚁种类对人类不构成危害,这些种类大多分布于热带和亚热带的山林、草地,它们对加速地表有机物质分解、促进物质循环、净化地表、增加土壤肥力起着重要作用。更加值得我们关注的是白蚁在生物能源方面的利用。

       

        把白蚁变成乙醇

        在能源紧缺的今天,生物能源引起各方关注。如今,乙醇被视为石油等能源的最佳替代燃料,其高效的转换技术和洁净利用方式日益受到全世界的重视。

        在自然界中,木质纤维素是太阳能极为重要的活体贮存形式,是地球上最丰富的可再生资源。据统计,地球上每年光合作用可产生大于1000亿吨的植物干物质,其中一半以上是纤维素和半纤维素。另外,人类活动产生的废弃物如农业废物(稻草、稻壳、麦秆、花生壳、玉米芯、棉籽壳、甘蔗渣等)、食品加工废物(果皮、果渣等)、木材废物(木屑、树皮)以及城市废弃物也含有大量的纤维素。我国每年产生木质纤维素生物资源的总量约13.92亿吨,如果不对其加以利用,实在过于浪费。我国目前每年汽车年耗油约8000万吨,我们只需把每年产生的木质纤维素生物资源的一半转化为乙醇,其数量就可以超过我国汽油消费总量的2倍以上。

        但是怎么制造乙醇?西方国家正试图用玉米、小麦、食糖等粮食制造乙醇来满足日益增长的能源需求。而广东省昆虫研究所的科研人员则将目光投向白蚁,据这个项目的负责人钟俊鸿研究员介绍:“以现在的技术,酒精代替汽油是非常容易的事,关键是你用什么方式生产更多的酒精,也就是乙醇,利用白蚁可以很好地达到这个目的。”

       

        白蚁肠道有乾坤

        怎么做?

        白蚁的肚子本身就是一个小型加工厂,它能够把纤维素吃掉并消化,从而转化成能量,钟俊鸿等人打算利用它能消化纤维素酶这个功能,并把这个基因克隆出来,大量生产,从而进行新能源的开发。

        和我们人一样,白蚁将木质纤维素吃到肚子里也会消化并转化成葡萄糖,不同的是,人类膳食中的纤维素主要含于蔬菜和粗加工的谷类中,不能被消化吸收,但白蚁就能做到这一点。

        钟俊鸿说,目前直接用纤维素酶降解纤维素的效率并不高,木质纤维素通常被难以降解的木质素包裹,使纤维素酶对纤维素的可及性差,酶作用不到恰当的位置上,转化效率低,这造成木质纤维素利用的重大障碍。白蚁能先分解掉木质素,然后用酶来消化纤维素,效率就会提高很多。

        白蚁主要以纤维素类物质为食物,在木质纤维素的生物循环中发挥着重要的作用,尤其是在热带地区,成为了木质纤维素的重要降解者。在一些热带干旱地区,培菌白蚁消耗超过90%的干木;在相对湿润的热带稀树草原,它们能够矿化初级生物量的20%。在白蚁特殊食性的长期进化过程中,其消化系统内已建立了能够高效降解纤维素的肠道共生微生物群落,自身产生的纤维素酶与来自微生物的纤维素酶实现了紧密配合,高度适应了其相应的消化系统。白蚁肠道系统对植物细胞壁多糖的消化能力比大型草食动物瘤胃微生物的降解能力要高出30%至40%,它可以被看作是一种小型的生物反应器———由研磨器(即被称为咀嚼组织的下颚和前胃)、反应池(消化道)、酶和微生物区系组成。

       

        克隆白蚁纤维素酶

        专家们的最终目的是克隆。

        专家们发现自然界中好的纤维素酶存在于白蚁体内,因此希望把它克隆到微生物上,然后利用微生物大量产生纤维素酶,纤维素酶再消化纤维素。克隆技术现在已非常成功,只要把白蚁能高效消化纤维素酶的基因片段找出来,再把基因放在另外的工程菌当中,就可以将自然界中的纤维素变成单糖,再将单糖发酵,变成酒精。

        找到比较好的白蚁种类是关键,有了好的白蚁肠道纤维素酶基因,将其克隆出来的效用才高。现在广东省研究所专家们还在挑选富含纤维素酶高的白蚁种类,已挑选出四五种。

      不少人认为,这项工程前景远大。广东地处南亚热带,白蚁资源非常丰富,是我国白蚁种类分布最多的省份之一,仅次于云南,据不完全统计,广东省共有71种白蚁,这些多样性很高的白蚁是我国研究白蚁肠道纤维素酶基因的丰富资源。要知道,美国人做这个项目还要跑到非洲去采集白蚁呢。

       
      返回首页』『关闭窗口