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在对于新能源的需求日益增长的当今社会,尤其是对于石油能源的替代品的研究迫在眉睫。生物乙醇作为一种新型的绿色能源,以农副作物废弃物等天然的生物质原料为原料,通过糖化和发酵的过程生成生物乙醇,进而可以用作更广泛的能源使用。如何将纤维素高效、经济、环境友好的转化为可利用的还原糖一直是需要解决的问题。生物法是基于微生物（真菌或细菌）和酶而展开的对纤维素水解的方法,又因细菌具有比真菌生长更快速、来源广泛、适应性强、易于基因操作等优点而成为近几年研究关注的热点,但其降解体系尚不完善,更多细菌及其纤维素酶系有待深入研究。本研究以秦岭朽木为细菌菌株筛选原料,探索可以降解纤维素细菌的种类并筛选具有潜力的细菌,研究其降解生物质纤维素的能力;通过克隆和异源表达从菌株中获得三个不同种类的重组纤维素酶,对其酶学特性、降解机理及三种纤维素酶的协同作用进行研究。具体研究内容和主要结果如下:（1）从秦岭朽木中成功筛得可以降解纤维素的细菌。利用刚果红平板法从秦岭朽木中筛得的55株细菌,以枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis为主,同时包括Bacillus sp.、Pseudomonas aeruginosa、Bacillus licheniformis、Bacillus methylotrophicus和Bacillus megaterium等种属。结合降解纤维素的底物广泛性、降解后底物中总还原糖含量和纤维素酶活力挑选出三株细菌B.subtilis 1AJ3、B.methylotrophicus 1EJ7和B.subtilis 3BJ4,并初步证明菌株对天然的未经过预处理的木质纤维素（小麦秸秆、玉米秸秆和柳枝稷）具有降解能力。（2）细菌B.subtilis 1AJ3具有柳枝稷木质纤维素降解能力。将菌株B.subtilis1AJ3应用于柳枝稷中,在37℃、150 r/min条件下,5 d内对纤维素、木聚糖和酸不溶木质素的降解率分别为16.13%、14.24%和13.91%。通过GC-MS测定芳香族化合物的含量辅助证明其对木质素的降解能力,扫描电镜观察到柳枝稷表面的结构变化,证明了菌株对柳枝稷的降解作用。菌株1AJ3具有耐酸耐热能力,并且酸热条件利于菌株对柳枝稷、玉米芯和咖啡渣等生物质原料的降解,表明该菌具有工业应用潜力。（3）从细菌B.subtilis 1AJ3中获得重组内切纤维素酶。通过克隆和异源表达获得了含His标签的重组内切纤维素酶Cel-A。该酶含有GH5家族的催化结构域和CBM3家族的碳水化合物结合结构域,表现出与其单个结构域单一表达时不同的酶学性质。重组酶Cel-A在p H 4.5、50℃条件下可以获得最高酶活力,在p H 4.5-9、30-60℃条件下具有较高的酶活力。金属离子Co2+可以促进酶活力。可以高效降解CMC-Na和大麦葡聚糖底物,主要作用于β-1,3-1,4糖苷键,对α-糖苷键无作用。（4）从细菌B.subtilis 1AJ3中获得重组外切纤维素酶。通过克隆和异源表达获得重组外切纤维素酶Cbh-A,该酶包含两个结构域:具有催化功能的结构域Flg J和具有碳水化合物结合功能的结构域SH3＿8。其中Flg J结构域首次作为外切纤维素酶进行研究,并以Avicel为底物进行了酶学性质的研究。Cbh-A最适温度和p H分别为50℃和6.4。在50℃条件下预热4小时可以使Cbh-A酶活力达到最高并保持稳定。Mn2+可以增强重组酶Cbh-A的活力,5 m M或10 m M的Cu2+和化学试剂EDTA可以抑制酶的活力。Cbh-A可以有效地水解β-1,3-1,4/β-1,3/β-1,4糖苷键和α-1,4糖苷键,但对α-1,6糖苷键没有作用。（5）从细菌B.subtilis 1AJ3中获得重组β-葡萄糖苷酶。通过克隆和异源表达得到的β-葡萄糖苷酶Bgl-A,属于GH16家族。Bgl-A在50℃、p H 8.6条件下具有最高酶活力。在温度范围0-50℃,p H 6.4-9.0范围内酶活力均达80%以上。金属离子和SDS对其影响较小,EDTA在高浓度条件下对酶有抑制作用;其对于4-硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷底物无作用。（6）来自细菌B.subtilis 1AJ3的三种纤维素酶具有协同作用。不同类型的纤维素酶（内切酶Cel-A、外切酶Cbh-A和β-葡萄糖苷酶Bgl-A）,在简单纤维素底物（CMC-Na、Avicel和滤纸）中具有良好的协同作用,且推测外切酶可以作用于纤维素的结晶区使该区域结构变的松散,为内切酶水解提供更多作用位点。β-葡萄糖苷酶和外切酶在不同的纤维素底物中表现出相似的协同作用,且β-葡萄糖苷酶的水解速度受到外切酶的活力的限制。柳枝稷、玉米芯是很好的生物乙醇的原料,在纤维素酶水解下均具有较高的糖化率。三种酶在玉米秸秆、小麦秸秆、水稻稻壳、甘蔗秸秆和咖啡渣中可以展现出很好的协同降解效果。