随着我国农村生活能源结构的变化，秸秆成为"废弃物"，就地焚烧，污染环境。秸秆富含木质纤维素，是地球上最丰富的生物质。如果能将其转化成可再生的能源，则可缓解全球能源短缺，环境污染等重大问题。木质素纤维素结构复杂，难以被使用。因此，其高值化利用一直是发展木质纤维素产能工艺的关键瓶颈。木质纤维素由纤维素、半纤维素和木质素组成。本研究中，首先利用嗜热厌氧菌对(半)纤维素进行生物乙醇转化。通过系统生物学研究方法，分别重构了其碳源代谢网络以及其乙醇耐受微进化模型，解析其五碳糖和六碳糖共代谢和获得乙醇耐受的分子机制。并基于此提出了同时提高乙醇产量和乙醇耐受的发酵策略和遗传改造策略。其次，利用假单胞菌对木质素进行生物塑料(PHA)转化。通过对其功能基因组的研究系统解析出其转化机理，以此为基础，分别构建了三种功能模块，并将以整合，使其木质素制PHA的产量得到明显提高。本研究系统阐述了不同微生物利用木质纤维素相应组分产能的分子机制，提出了经过验证的可提高产量的遗传改造策略。这些工作为建立木质纤维素统合加工工艺奠定了坚实基础，为废弃物资源化利用提供新的视角。