木质素是由苯丙烷单元通过不同类型芳醚键和碳碳键连接构成的高分子聚合物,其储量仅次于纤维素是世界第二大生物质资源。自然界中存在多种生物可以高效降解木质素,如真菌、细菌等。细菌具有良好的环境适应能力,能够耐受极端环境和较易基因工程改造等特点,在木质素生物降解方面起着重要作用。近年来有研究表明,部分细菌体内拥有“生物漏斗”代谢途径即可以通过多条木质素代谢途径将不同的木质素解聚酚类化合物汇集到一个共同的中间代谢产物,从而实现从木质素到单一化合物的高效转化。迄今为止,仅有少数几株细菌的生物漏斗代谢途径初步阐明。因此,阐明细菌解聚木质素代谢途径将会为生物高效降解木质素实现高值化应用提供重要的理论基础。本论文以一株能够降解木质素并获得大量香草酸（香草酸占单环芳香化合物总量的40%以上）的Bacillus ligniniphilus L1为研究对象,通过生物信息学分析、分子克隆、酶活检测、代谢产物的高效液相色谱（HPLC）、气相色谱/质谱联用（GC-MS）等研究手段,对木质素及其衍生芳香化合物代谢途径关键酶基因进行挖掘,并且对关键酶基因进行异源表达和对酶学性质的研究。最终阐明了Bacillus ligniniphilus L1中解聚木质素生成中间代谢产物香草酸的代谢途径。主要研究成果如下:（1）根据Bacillus ligniniphilus L1的转录组和基因组数据,共鉴定出76个木质素降解途径相关酶的编码基因,主要包括脱氢酶、脱羧酶、单加氧酶、加氧酶、双加氧酶等,其中30个重要酶编码基因成功在大肠杆菌异源表达。（2）阐明了Bacillus ligniniphilus L1中存在以β-芳基醚、联苯（5-5）、对羟基苯甲酸和丁香醛四条以香草酸为中间产物的木质素降解的“生物漏斗”代谢途径。（3）阐明了香草醛转化为香草酸的关键酶-香草醛脱氢酶的酶学性质。香草醛脱氢酶的最适反应条件为p H为7.5,最适反应温度为37℃。并且最适温度下表现出较好的热稳定性。