随着全球能源需求增强,化石燃料燃烧造成的气候恶化及环境污染加剧,开发可再生能源迫在眉睫。木质纤维素是地球上最丰富的生物聚合物,主要由纤维素和半纤维素组成,可作为合成生物燃料的良好原料。C.thermocellum由于具有独特的降解纤维素的能力,被视作纤维素原料转化乙醇等能源物质的理想微生物。T.aotearoense能分解半纤维素,由两者建立的共培养体系对于实现CBP途径具有很大的潜力。为监测发酵过程中各菌种的生物量变化和菌群结构组成,本论文建立了一种新的直接表征嗜热厌氧菌在固形物底物木质纤维素中生长的测定方法——实时荧光定量PCR方法。分别以C.thermocellum和T.aotearoense为研究对象,设计针对初级脚手架蛋白cip A和木糖异构酶xyl A基因的引物。由于cip A和xyl A基因分别在C.thermocellum和T.aotearoense基因组中只有一个拷贝,且不存在于共培养体系中其他菌种基因组中,很好地避免了检测过程中的相互干扰。分别构建含有cip A和xyl A基因重组质粒为标准品,建立以不同模板拷贝数的对数为横坐标,以荧光定量PCR反应出现荧光信号的循环阙值为纵坐标的标准曲线。对该方法进行灵敏度、重复性和特异性评价,并将其应用于实际样品的检测。结果显示,该方法具有良好的重复性和特异性,反应检测限能够达到10 cfu/reaction。通过将比浊法与实时荧光定量PCR方法测定菌体在可溶性底物培养过程中细胞数量变化趋势进行比较,发现两者趋势基本一致,说明荧光定量PCR法在判断细菌生长趋势的基础上,能在反应检测限范围内提供C.thermocellum和T.aotearoense菌体的数量,确定实时荧光定量PCR测定方法的可行性。黄色物质检测方法及以发酵产物的产量来表征细胞量的方法不如建立的荧光定量PCR方法准确性高。造纸污泥中存在着大量的碳酸钙填料,有较好的缓冲能力,对发酵法生物制氢具有明显的促进作用。C.thermocellum直接利用造纸污泥进行发酵产氢,接种量7%,尿素浓度15 g/L,酵母提取物浓度5 g/L,底物浓度2%为发酵的最佳条件,最终氢气产量为110.61 mmol/L。木质纤维素降解过程中共培养体系的菌群结构组成检测结果显示,在整个发酵过程中C.thermocellum和T.aotearoense的生长模式有一定的差异,但两种菌都能在以木质纤维素为底物的发酵过程中共存。其中,C.thermocellum稳定期的细胞量达到109 cell/m L以上,为优势菌种,比T.aotearoense多出约两个数量级的细胞量。同时,产物(乙醇和乙酸)的积累趋势与优势菌种的生长趋势基本一致。T.aotearoense发酵木质纤维素时的生长状况不佳,但其在共培养时的生长速率明显高于单培养,说明C.thermocellum和T.aotearoense降解木质纤维素过程中具有良好的协同作用。本论文成功建立了一种快速、特异、灵敏、可重复的固形物底物木质纤维素中嗜热厌氧菌荧光定量PCR检测方法,同时将该方法应用于检测C.thermocellum和T.ao-tearoense共培养体系在甘蔗渣和造纸污泥降解过程的菌群结构组成,为进一步探索共培养体系的协同机制提供了参考。