长期以来,能源短缺和环境污染是世界各国所面临的重要问题,发展生物质新能源是解决上述问题的有效途径之一.近年来,仿生利用白蚁这一自然界中最为高效的木质纤维素转化系统受到了世界各国的广泛关注.白蚁科中的大白蚁亚科白蚁可特异性地在巢内建造菌圃,来培养担子真菌以协助它们消化利用木质纤维素,但两者之间协同消化利用木质纤维素的方式与机制一直不清楚.在过去的十多年里,我们以我国分布最广的培菌白蚁黑翅土白蚁(Odontotermes formosanus Shiraki)为研究对象,综合应用生物行为学、消化生理学、植物纤维化学和微生物生态学等研究手段,较为系统地对黑翅土白蚁与其共生真菌协同利用木质纤维素的方式与机制进行了大量研究.利用构建的黑翅土白蚁可视化人工饲养系统,在室内对取自野外的黑翅土白蚁巢群进行的长期人工饲养和录像观测结果表明,巢内不同年龄的工蚁在木质纤维素食物的利用过程中有着显著的社会分工行为.年老的成年工蚁离巢外出觅食并将木质纤维素食物带回蚁巢内,巢内年轻的成年工蚁摄入年老的成年工蚁搜集的植物材料以及菌圃上含无性分生孢子的小白球,然后排出初级粪便建立新的真菌菌圃；待新菌圃发酵成熟后,年老的成年工蚁取食发酵成熟的菌圃作为食物.进一步的研究发现,外出觅食的年老工蚁排出的木质纤维素颗粒在物理形态上无显著的变化,但堆放在菌圃上后,在菌圃共生微生物特别是共生真菌鸡枞菌的帮助下,木质纤维素颗粒表现出显著的时空分步降解过程.首先是木质素聚合物发生了S型木素的侧链氧化,导致木质素解聚合；然后木素单体发生开环等反应,大量木素单体基团消失；最后木质纤维素基质中产生大量的多糖组分.显微技术研究表明,黑翅土白蚁的肠道系统呈现出从0到8.6千帕的相对较低的氧分压范围；除了直肠区域,不同肠段的pH值均呈中性(pH值6.1-7.4)；平均氧化还原电位在每个肠段区域的中心(除直肠)普遍较高,介于70至310毫伏之间.同时,后肠庞大部位的氢气分压则高达10.4千帕.此外,在黑翅土白蚁主要的消化道区域内,13种金属离子(钾、镁、铁、锌、铜、锰、镍、铝、钡、硒、钼、钙和钠)中的6种金属离子(钾、镁、锰、钡、硒和钼)在空间分布上具有显著的差异.在直肠、真菌菌圃和巢土壤样品中也观察到了些金属离子的显著富集.说明这些金属离子在白蚁和共生真菌协同利用木质纤维素的过程中发挥了某些迄今未知的作用.