BACKGROUND Cellulosic biomass degradation still needs to be paid more attentions as bioenergy is the most likely to replace fossil energy in the future, and more evaluable cellulolytic bacteria isolation will lay a foundation for this filed. Qinling Mountains have unique biodiversity, acting as promising source of cellulose-degrading bacteria exhibiting noteworthy properties. Therefore, the aim of this work was to find potential cellulolytic bacteria and verify the possibility of the cloning of cellulases from the selected powerful bacteria. RESULTS In present study, 55 potential cellulolytic bacteria were screened and identified from the rotten wood of Qinling Mountains. Based on the investigation of cellulase activities and degradation effect on different cellulose substrates, Bacillus methylotrophicus 1EJ7, Bacillus subtilis 1AJ3 and Bacillus subtilis 3BJ4 were further applied to hydrolyze wheat straw, corn stover and switchgrass, and the results suggested that B. methylotrophicus 1EJ7 was the most preponderant bacterium, and which also indicated that Bacillus was the main cellulolytic bacteria in rotten wood. Furthermore, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction analysis of micromorphology and crystallinity of wheat straw also verified the significant hydrolyzation. With ascertaining the target sequence of cellulase β-glucosidase (243 aa) and endoglucanase (499 aa) were successfully heterogeneously cloned and expressed from B. methylotrophicus 1EJ7, and which performed a good effect on cellulose degradation with enzyme activity of 1670.15 ± 18.94 U/mL and 0.130 ± 0.002 U/mL, respectively. In addition, based on analysis of amino acid sequence, it found that β-glucosidase were belonged to GH16 family, and endoglucanase was composed of GH5 family catalytic domain and a carbohydrate-binding module of CBM3 family. CONCLUSIONS Based on the screening, identification and cellulose degradation effect evaluation of cellulolytic bacteria from rotten wood of Qinling Mountains, it found that Bacillus were the predominant species among the isolated strains, and B. methylotrophicus 1EJ7 performed best on cellulose degradation. Meanwhile, the β-glucosidase and endoglucanase were successfully cloned and expressed from B. methylotrophicus for the first time, which provided new materials of both strain and the recombinant enzymes for the study of cellulose degradation and its application in industry.

中文翻译：

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从秦岭腐烂的木材中筛选纤维素分解细菌的生物量降解和克隆甲基芽孢杆菌纤维素酶。

背景技术纤维素生物质的降解仍然需要引起更多关注，因为生物能源在将来最有可能替代化石能源，而更具可评估性的纤维素分解细菌的分离将为此奠定基础。秦岭具有独特的生物多样性，可作为纤维素降解细菌的重要来源，具有显着的特性。因此，这项工作的目的是发现潜在的纤维素分解细菌，并验证从选定的强力细菌中克隆纤维素酶的可能性。结果在本研究中，从秦岭腐烂的木材中筛选并鉴定出55种潜在的纤维素分解细菌。基于纤维素酶活性和对不同纤维素底物的降解作用的研究，甲基芽孢杆菌1EJ7，枯草芽孢杆菌1AJ3和枯草芽孢杆菌3BJ4进一步用于水解麦草，玉米秸秆和柳枝switch，结果表明，甲基营养芽孢杆菌1EJ7是最主要的细菌，也表明芽孢杆菌是腐烂木材中的主要纤维素分解细菌。此外，小麦秸秆的微观形态和结晶度的扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射分析也证实了明显的水解。通过确定纤维素酶的靶序列，成功地从甲基营养菌1EJ7异源克隆并表达了β-葡萄糖苷酶（243aa）和内切葡聚糖酶（499aa），它们对纤维素的降解具有良好的作用，酶活性为1670.15±18.94 U / mL和0.130±0.002 U / mL。此外，通过氨基酸序列分析，发现β-葡萄糖苷酶属于GH16家族，内切葡聚糖酶由GH5家族的催化结构域和CBM3家族的糖结合模块组成。结论通过对秦岭腐烂木材中纤维素分解菌的筛选，鉴定和纤维素降解效果的评价，​​发现芽孢杆菌是分离菌株中的主要菌种，而甲基芽孢杆菌1EJ7对纤维素的降解效果最好。同时，首次成功地从甲基营养芽孢杆菌中克隆并表达了β-葡萄糖苷酶和内切葡聚糖酶，为研究纤维素降解及其在工业上的应用提供了新的菌株和重组酶材料。发现β-葡萄糖苷酶属于GH16家族，内切葡聚糖酶由GH5家族的催化结构域和CBM3家族的糖结合模块组成。结论通过对秦岭腐烂木材中纤维素分解菌的筛选，鉴定和纤维素降解效果的评价，​​发现芽孢杆菌是分离菌株中的主要菌种，而甲基芽孢杆菌1EJ7对纤维素的降解效果最好。同时，首次成功地从甲基营养芽孢杆菌中克隆并表达了β-葡萄糖苷酶和内切葡聚糖酶，为研究纤维素降解及其在工业上的应用提供了新的菌株和重组酶材料。发现β-葡萄糖苷酶属于GH16家族，内切葡聚糖酶由GH5家族的催化结构域和CBM3家族的糖结合模块组成。结论通过对秦岭腐烂木材中纤维素分解细菌的筛选，鉴定和纤维素降解效果的评价，​​发现芽孢杆菌是分离菌株中的主要菌种，而甲基芽孢杆菌1EJ7对纤维素的降解效果最好。同时，首次成功地从甲基营养芽孢杆菌中克隆并表达了β-葡萄糖苷酶和内切葡聚糖酶，为研究纤维素降解及其在工业上的应用提供了新的菌株和重组酶材料。内切葡聚糖酶由GH5家族的催化结构域和CBM3家族的糖结合模块组成。结论通过对秦岭腐烂木材中纤维素分解菌的筛选，鉴定和纤维素降解效果的评价，​​发现芽孢杆菌是分离菌株中的主要菌种，而甲基芽孢杆菌1EJ7对纤维素的降解效果最好。同时，首次成功地从甲基营养芽孢杆菌中克隆并表达了β-葡萄糖苷酶和内切葡聚糖酶，为研究纤维素降解及其在工业上的应用提供了新的菌株和重组酶材料。内切葡聚糖酶由GH5家族的催化结构域和CBM3家族的糖结合模块组成。结论通过对秦岭腐烂木材中纤维素分解菌的筛选，鉴定和纤维素降解效果的评价，​​发现芽孢杆菌是分离菌株中的主要菌种，而甲基芽孢杆菌1EJ7对纤维素的降解效果最好。同时，首次成功地从甲基营养芽孢杆菌中克隆并表达了β-葡萄糖苷酶和内切葡聚糖酶，为研究纤维素降解及其在工业上的应用提供了新的菌株和重组酶材料。秦岭腐烂木材中纤维素分解细菌的鉴定和纤维素降解效果评价结果表明，分离菌株中以芽孢杆菌为主要菌种，而甲基芽孢杆菌1EJ7对纤维素的降解效果最好。同时，首次成功地从甲基营养芽孢杆菌中克隆并表达了β-葡萄糖苷酶和内切葡聚糖酶，为研究纤维素降解及其在工业上的应用提供了新的菌株和重组酶材料。通过对秦岭腐烂木材中纤维素分解细菌的鉴定和纤维素降解效果评价，发现芽孢杆菌是分离菌株中的主要菌种，而甲基芽孢杆菌1EJ7对纤维素的降解效果最好。同时，首次成功地从甲基营养芽孢杆菌中克隆并表达了β-葡萄糖苷酶和内切葡聚糖酶，为研究纤维素降解及其在工业上的应用提供了新的菌株和重组酶材料。