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随着能源及环境问题日益突出,开发可再生能源已经成为人类的共识。其中以生物质为原料制取的工业乙醇,作为一种清洁可再生能源,是替代石油等化石燃料的必然趋势。以纤维素和半纤维素为主要成分的植物生物质是地球上含量最丰富的可再生资源,因此,利用微生物对其进行转化生产乙醇具有重要的意义。嗜热厌氧菌具有木质纤维素降解能力,能够代谢生物质中大部分的糖产乙醇,但是其乙醇耐受性一般较低,限制了工业化的应用,同时,其全局性的乙醇耐受性机理研究较少。本文主要通过全基因组测序、转录组测序分析、代谢工程改造嗜热厌氧杆菌Thermoanaerobacterium aotearoense△ldh,从基因遗传、乙醇胁迫的瞬时响应及长时间适应过程三个方面研究嗜热厌氧杆菌的乙醇耐受性机制。经过410次的外源高浓度乙醇胁迫驯化嗜热厌氧杆菌T.aotearoense△ldh,获得了能够耐受6%（v/v）乙醇浓度的突变株T.aotearoense ET7,相比起始菌株乙醇耐受性提高了100%。对突变株ET7进行基因组重测序,通过与参考序列T.aotearoense SCUT27进行比对,样品ET7基因组共发现113个单核苷酸多态性（SNP）突变,20个插入或缺失（InDel）突变。其中蛋白质编码区（CDS区）共发现111个突变位点,分布在100个基因上,总的突变率为3.73%,有氨基酸突变的基因总共有83个,含多个突变位点的基因5个。以T.aotearoense△ldh为出发菌株,在其生长到对数期前期(OD600=1),分别加入0%、2%、3%浓度的乙醇,分别在乙醇胁迫后的10min、45 min、120 min取样,提取RNA进行转录组测序。发现△ldh随着乙醇胁迫时间的延长,差异表达基因（DEGs）数目逐渐减少,差异倍数逐渐增大;与2%乙醇浓度下的样品相比,在3%的乙醇胁迫下DEGs数目更多,差异倍数更大。通过三种乙醇浓度下△ldh的DEGs两两比对,发现三个取样时间点分别有1214,1021,669个DEGs。再对这三个取样时间点综合分析共发现1516个乙醇耐受相关的DEGs,进一步聚类分析得到50个基因,对乙醇的胁迫做出了较大的响应。其中包括13个显著下调的基因,15个显著上调的基因,5个高表达量的生长必须基因,17个表达量较低,但与乙醇浓度呈正相关的基因。综合△ldh的三种乙醇浓度及三个取样时间点,共发现76个DEGs对低浓度或高浓度乙醇的瞬时刺激或长时间胁迫做出了较大的响应,再结合聚类分析得到的50个基因,获得22个最为关键的基因。进一步结合基因的功能及文献报道重点研究了8个乙醇耐受的关键基因。通过对转录组分析得到的8个关键基因进行代谢工程改造T.aotearoense△ldh,成功获得了5个工程菌株。以20 g/L的葡萄糖为碳源,工程菌△ldh/adhE乙醇产量及得率分别为7.27 g/L和0.45 g/g,相比原始菌分别提高了18.8%和12.5%。工程菌△ldh/△pflA的最大细胞密度、乙酸产量及得率显著下降,乙醇产量及得率显著提高,分别为6.49 g/L和0.50 g/g,相比原始菌分别提高了6.1%和25%,其得率接近理论得率0.51 g/g。工程菌△ldh/△APS的细胞密度提高了24%,乙酸产量显著提高,达到2.73g/L。以20 g/L的葡萄糖作为碳源,在OD600达到1时分别加入3.5%,4.0%,4.5%的乙醇,发现工程菌耐受乙醇的能力为△ldh/SH>△ldh/△APS>△ldh/adhE>△ldh。其中工程菌△ldh/SH在高浓度乙醇下的最大OD值及维持高细胞密度的时长显著高于其它菌。通过和接种前加入乙醇的耐受性情况相比,推测可能的原因是SH、adhE基因发挥乙醇耐受性效果需要发酵后期其它基因的协同作用。