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對食木白蟻和食土白蟻的區化的腸道系統的原位條件下的氫,值和氧化還原電位的軸向和徑向的動(dòng)力學(xué)變化的研究很多。根據報告的這些理化參數,提出了一些重要的代謝過(guò)程,以及在這些白蟻腸道中食物消化的機理,并且巳經(jīng)反過(guò)來(lái)被應用到提高我們對食物消化,腸道共生微生物群落結構和他們在白蟻腸道環(huán)境中相應的功能的認識。然而關(guān)于培菌白蟻腸道的理化條件和金屬離子特性的信息仍然是有限的和罕見(jiàn)的。因此,了解培菌白蟻腸道中物理化學(xué)條件和相關(guān)的金屬離子分布對了解其有效的食物消化功能是很重要。本論文主要是關(guān)于利用微電極技術(shù)來(lái)測量培菌白蟻黑翅土白蟻主要腸道區段的軸向和徑向分布的、氧分壓、還原電勢和復分壓。此外,利用電感補合等離子體質(zhì)譜(對腸道系統的各個(gè)區域內的金屬離子濃度進(jìn)行了測定。
Unisense微電極系統的應用
應用丹麥unisense公司氧氣微電極(OX-25)、氧化還原電位微電極(RD-25),端部直徑大約為10微米。PH微電極(尖端直徑大約10-20微米)。尖長(cháng)100-150微米。使用手動(dòng)微操縱系統定位微傳感器,尖端位置與腸的位置利用水平安裝的顯徵鏡進(jìn)行目視控制,并且用微電極系統測量白蟻腸道在緊接著(zhù)微載坡片上的瓊脂糖凝固后進(jìn)行。用微電極的外周端的測量動(dòng)作從黑翅土白蟻的五個(gè)主要腸段,包括前腸,中腸,后腸囊狀胃,盲胎和直腸,腸壁到中心的不同的點(diǎn)之間。
實(shí)驗結果
本論文通過(guò)使用微電極系統,對培菌白蟻黑翅土白蟻的消化道的主要物理化學(xué)條件進(jìn)行了系統的研究,尤其是對于氧氣、值、氧化還原電勢和氫的軸向徑向分布形狀。結果表明,黑翅土白蟻有一個(gè)由低氧氣濃度,中性值,相對較高的氧化還原電位,及高氫積累等獨特特征構成的腸道微環(huán)境,這是為了更好地適應高效降解木質(zhì)材料以及其腸道系統內其它重要代謝的需求。另外,通過(guò)ICP-MS分析了黑翅土白蟻的木質(zhì)纖維素降解系統,包括外共生真菌菌圃和相關(guān)巢土壤樣品中,13種不同的金屬離子的概況。
圖1、黑翅土白蟻腸道系統的軸向氧分壓特性,本圖中的氧濃度用氧分壓來(lái)表示。從圖中可以看出前腸中,氧的濃度記錄為3.8±1.1千帕,是相對較低的氧氣水平。對于加長(cháng)的中腸,氧濃度在前,中和后部,分別加至7.3±1.9、4.7±2.0和7.2±3.3千帕。但是,從中腸到前腹的氧濃度水平急劇下降,這就造成了黑翅土白蟻后腸中部龐大部位的一個(gè)完全缺氧的環(huán)境。
圖2、黑翅土白蟻主要腸腔室的氧分壓的徑向分布。圖A表示的是黑翅土白蟻腸道系統從腸壁到腸隔室中心的徑向氧含量分布。圖B表示的是黑翅土白蟻中腸中間的氧濃度從腸壁到內腔中心的變化情況?!瘢ㄇ澳c)△(中腸)○(中腸的后半部分)圖C表示的是腹和結腸(后腸)區域內的氧分壓分布情況?!瘢ㄇ案梗鳎ê笪福穑ê竽c)。
圖3、黑翅土白蟻腸道系統的軸向分布。沿腸道可檢測到一個(gè)狹窄的值范圍。前腸的為6.3±0.1;黑翅土白蟻中腸的前,中和后區,PH值依次略有下降。黑翅土白蟻后腸的囊狀胃,腸腸的連接區域幾乎增長(cháng)了1個(gè)PH單位;后腸龐大區的前部和中位分別顯著(zhù)增加到7.0±0.0和6.7±0.0。pH高值分別為在后腸龐大區后部,其值高達7.3±0.0。但是在直腸區域,它急劇下降了1-1.5個(gè)pH單位。
圖4、黑翅土白蟻腸道系統的軸向氧化還原電勢分布。黑翅土白蟻每個(gè)腸區域的中心的氧化還原電位,介于310亳伏到70±30毫伏(位于前腹)之間。這表明在腸道系統各個(gè)位置的氧化還原電位呈高度動(dòng)態(tài)。前腸有最高的氧化還原電勢。中腸輕微下降,后腸的前,中和后區顯示波動(dòng)。最低的氧化還原電位被觀(guān)測在腸道龐大區的前部。
圖5、黑翅土白蟻腸道系統的氫分壓分布情況。圖A表示的是氫氣微電極測量顯示在各腸腔中心的氫分壓分布廣泛,直腸顯示有一定氫氣積聚和相對較高的氧氣分壓約2.5±0.1千帕。圖B表示的是黑翅土白蟻后腸龐大區前部的氧分壓呈典型的徑向分布。最高的氧氣分壓(10.4千帕)被記錄在腸腔中心,而值越朝腸壁越?。?.2千帕)。
總結
本論文通過(guò)使用unisense微電極系統,對培菌白蟻黑翅土白蟻的消化道的主要物理化學(xué)條件進(jìn)行了系統的研究。本文中很好的運用微電極、ICP-MS技術(shù)探明了黑翅土白蟻消化系統中包括氧氣、值、氧化還原電位、氫氣和金屬離子濃度等理化微環(huán)境概況。擴大了對于培菌白蟻黑翅土白蟻特異的腸道微環(huán)境的認識,同時(shí)有助于在有共生真菌特異性幫助的培菌白蟻共生系統中木質(zhì)纖維素降解的機制的理解??梢钥闯鑫㈦姌O在研究動(dòng)物腸道微環(huán)境方面具有很好的應用。