位于波多黎各島東北地區(qū)的云蓋國家森林，是美國森林體系中唯一的熱帶雨林。在森林土壤中發(fā)現有微生物腸桿菌木質纖維素分解菌株，可以耐受離子液體的毒性，這種液體在生物燃料生產中用于溶解纖維素生物質。
　　
　　據報道，近日美國聯合生物能源研究所（JBEI）通過新的實驗方法和基因測序分析，破解了在熱帶雨林土壤中發(fā)現的細菌結構，發(fā)現了細菌耐受有毒含鹽溶劑的生理機制。這一發(fā)現有望提高微生物對生物燃料生產過程中所使用的含鹽溶劑毒性的抵抗能力，有助于提高生物燃料的生產效率。
　　
　　利用植物生物能量生產液體燃料，是未來能源技術的發(fā)展方向。這不僅可以減少溫室氣體的排放，還可以緩解全球對化石燃料的依賴。
　　
　　在植物細胞壁內儲存有非常豐富的糖類，我們稱之為木質纖維素。利用該物質生產的生物燃料足以滿足地球上大部分的能源需求。在通常情況下，木質纖維素的提取非常困難，需要進行化學預處理，然后使用微生物酶進行分解。目前，普遍使用一種離子液體，即“含鹽溶劑”來促進纖維素的分解，但是這種溶劑是有毒的。在燃料生產隨后的轉換步驟中將利用大量細菌，含鹽溶劑對于這些細菌有著致命影響。
　　
　　JBEI研究小組使用新的實驗方法和基因測序分析發(fā)現，某些細菌可以存活于制造生物燃料的有毒化學品中。研究小組的領導者，勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的邁克爾·泰倫說：“我們發(fā)現，一些微生物具有耐受含鹽溶劑的天然特性，通過了解它們的耐受機制，可以顯著地提高生物燃料的產量�！�
　　
　　研究小組于5月14日在《美國國家科學院院刊》上深入地描述了這種來自熱帶雨林土壤的腸桿菌，以及其耐受含鹽溶劑的毒性作用，并用于生物燃料的生產。
　　
　　在自然環(huán)境中發(fā)現的微生物，比如森林土壤中腐敗物分解后產生的細菌，能產生高效的酶用來降解纖維素，而且能夠適應環(huán)境的壓力變化。利用這些原生細菌的有益特性，通過基因工程對現有的實驗室菌種進行改造，可以提高它們在生物燃料生產過程中對有毒含鹽溶劑的耐受性，從而提高生產效率。
　　
　　泰倫和他的研究小組分離出腸桿菌木質纖維素分解菌株SCF1，這種細菌可以降解植物的生物質纖維素。它們發(fā)現，在用于預處理木質纖維素的高濃度含鹽溶劑中，SCF1可以保持良好的生長狀態(tài)。而這種化學物質，對于其他的細菌菌種來說是劇毒物質。
　　
　　泰倫表示：“在研究SCF1對高濃度含鹽溶劑的耐受機制時，我們使用高通量生長化驗，并對細菌細胞膜進行成分分析，測定它的所有變異基因。然后對SCF1的基因組進行測序，發(fā)現多種代謝反應，并將這些反應繪成圖譜。”結果表明，SCF1之所以可以抵抗含鹽溶劑的毒性是因為其自身可以調節(jié)細胞膜的成分，降低細胞滲透性，并增加一種轉運蛋白質，在有毒化學物質侵害細胞之前，將毒素泵出細胞。
　　
　　泰倫認為，應該加大對微生物發(fā)現和分析的力度，那些性質類似SCF1的微生物，將為生物燃料工業(yè)帶來極大利益。并且，這些研究成果可以作為耐受離子液微生物基因工程的基礎，在未來設計出離子溶劑耐受性更強的微生物，從而創(chuàng)造更高效的生物燃料生產工藝。
　　
　　
　　來源：中國能源報