Page 105 - 《精细化工》2021年第6期

第 6 期 刘 春，等: 菌团 HBB 降解竹纤维素纤维及微生物群落功能分析 ·1167·

期（0~7 d）BCF CrI（61.98%，为晶体区域在总区 属。所有样本的覆盖度（Coverage）指数大于 0.99，
域中的占比）较未处理样品（58.75%）增加。这可 说明测序深度足够大可以反映样本中微生物的真实
能是由于部分半纤维素、木质素、以及纤维素非结 情况。表 1 展示了降解不同时期样本 OTUs 数和多
晶区域的酶解脱除所致。随后，BCF CrI 急剧下降 样性指数。可以看出，主要降解期（7 d）的 Chao1
（22.24%，11 d），这一现象主要是前一阶段脱除易 指数和 Ace 指数大于初期和后期，说明主要降解期
降解组分，增大可及度的贡献，也进一步论证了 2.2 HBB 细菌群落更加丰富。细菌多样性指数是物种丰
节中关于干物质损失率提升的原因分析。随后，结 富度和均匀度的综合指标，一般用香浓（Shannon）
晶 区 域 的破坏 效率 明显下 降， 4 d CrI 降低 了 指数和辛普森（Simpson）指数表示，Shannon 越大，
37.86%，这可能与后期样品中结合能较强的氢键类 Simpson 指数越小，菌落物种越丰富，分布越均匀。
型和含量有关。 主要降解期细菌多样性最高，这在 Simpson 指数中
2.4 不同时期 HBB 细菌 Alpha 多样性分析 也得到证实。群落多样性不仅对木质纤维素降解起
降解过程 3 个时期（0~7、8~11、12~15 d）共 着重要作用，对维持生物降解过程的稳定性也发挥
计 9 份样本共得到有效序列 489429 条，聚类为 239 着重要作用 [28] 。降解过程中细菌多样性的变化特征
个 OTUs，隶属于 18 门，26 纲，55 目，85 科，143 与同期底物降解率增幅正相关。

表 1 样本 OTUs 及 Alpha 多样性指数
Table 1 OTUs numbers and Alpha diversity index of samples
Alpha 多样性
样本 有效序列 OTUs 数 Coverage 指数
Chao1 指数 Ace 指数 Shannon 指数 Simpson 指数
HBB0_1 51888 10 18.5 26.5 0.0056 0.9989 0.99984
HBB0_2 51437 24 23.0 25.5 0.0462 0.9879 0.99984
HBB0_3 46881 46 47.0 44.9 0.3938 0.8539 0.99992
HBB7_1 72245 171 186.5 185.5 3.2009 0.0775 0.99942
HBB7_2 55777 165 175.8 179.8 3.1276 0.0912 0.99942
HBB7_3 71635 169 180.3 178.4 3.0823 0.0914 0.99950
HBB15_1 43550 130 137 139.1 2.5625 0.1521 0.99960
HBB15_2 51397 140 145.5 146.6 2.5759 0.1579 0.99960
HBB15_3 44619 134 147.6 148.1 2.6370 0.1363 0.99947

2.5 属水平 HBB 细菌群落 PCoA 分析和聚类分析
降解过程中不同时期样本层级聚类分析如图 5a
所示。发酵启动时样本 HBB0 自成一簇，主要降解
期和降解后期样本被聚为一簇，而后被划分为两个
亚簇；采用 Anosim 分析验证的 PCoA 分析（bray_
curtis 距离算法） [29] 进一步研究不同时期细菌群落
结构的相似性或差异性，结果如图 5b 所示。可以看
出，HBB0、HBB7 和 HBB15 距离较远，说明不同
时期样本的群落组成差异较大；采用 Anosim 分析
的检验结果 R=1.000，P=0.001<0.05，进一步佐证了

3 组样本组间群落结构差异的显著性。 图 5 两典型时期属水平细菌群落 PCoA 分析和聚类分析
Fig. 5 PCoA analysis and clustering analysis of genus level
of bacterial community in two typical periods

2.6 不同时期 HBB 群落组成和功能差异
降解过程 HBB 在门水平上的细菌群落分布如
图 6a 所示。降解启动时，相对丰度>1%的主要菌落
构成有厚壁菌门（Firmicutes，占细菌纲平均相对丰
度 97.26%，下同）、Actinobacteriota（1.39%）、
Proteobacteria（1.19%）。随着发酵的启动，HBB 群