不同成分脱除对欧洲赤松褐腐初期降解机制的影响

摘要

【目的】褐腐菌致腐机制的研究集中于其对木材细胞壁组分的降解，但木材的物理、化学特性对其初期降解的影响尚不明确。因此，本研究通过解析木材结构特征对褐腐初期降解机制的影响，深入理解褐腐菌的致腐机制，为木材防腐和生物质高效利用提供科学指导。【方法】以欧洲赤松为研究对象，采用乙醇抽提（EE）、乙醇-亚氯酸钠处理（EE-SC）和水热处理（HT），分别制备低抽提物、低木质素和低半纤维素特征的木材试件。选用密黏褶菌开展褐腐测试，结合SEM、FTIR、XRD等表征技术，研究不同腐朽阶段欧洲赤松试件外观形貌、表面菌丝生长情况、质量损失率以及主要组分（纤维素、半纤维素和木质素）含量的变化，深入解析不同特征木材褐腐初期的降解机制。【结果】通过乙醇抽提、乙醇-亚氯酸钠处理和水热处理，分别构建了具有低抽提物、低木质素及低半纤维素特征的木材试件。由质量损失率、宏微观结构、化学组分等结果可知，在褐腐测试过程中，不同处理组木材试件均发生了一定程度的降解，其中低抽提物木材试件的降解程度与对照组相近，而低木质素和低半纤维素木材试件的菌丝生长量及细胞壁降解程度显著高于对照组。在褐腐15 d时，所有处理组试件中半纤维素相对含量增加，表明此阶段半纤维素的相对保留度高于其他组分，由此推测半纤维素可能并非褐腐菌的最优碳源，其降解作用主要是破坏细胞壁结构完整性。【结论】抽提物的脱除对褐腐初期木材降解速率无显著影响，而木质素或半纤维素的选择性脱除则显著加速了木材褐腐初期降解进程。在褐腐菌降解初期，半纤维素降解破坏细胞壁结构屏障，为纤维素降解提供通道。这揭示了褐腐菌利用木材资源的策略，为理解其降解机制提供了新思路。本研究从木材结构-降解响应关联新视角，深入解析木材腐朽机制，为开发细胞壁靶向调控的绿色防腐技术和生物质高效转化提供理论依据。

关键词

木材腐朽 / 木材防腐 / 褐腐菌 / 降解 / 木材成分脱除 / 半纤维素 / 木质素

基金资助

国家自然科学基金项目（32201484）