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随着全球化石能源枯竭及燃煤造成的环境污染,清洁能源成为节能减排能源发展的战略选择。本文以增产煤层气(甲烷)与产氢气为目标,筛选出了分别降解煤和木聚糖的微生物菌群,采用16S rRNA分析了降解前后产甲烷菌群的结构变化,采用宏基因组学研究了高效降解木聚糖产氢微生物基因组,同时揭示了其降解木聚糖与产氢的机理。论文首先以泥炭、褐煤和焦煤为碳源,从潮虫肠道、红树林沉积物及油层水中筛选出具有降解有机物产甲烷能力的微生物种群,结果首次发现潮虫Porcellio scaber肠道微生物种群能够降解泥炭,150天产甲烷22μmol/g,16S rRNA分析结果显示Porcellio scaber肠道优势古菌为产甲烷短杆菌Methanobrevibacter sp.。红树林沉积物菌群LM1分别降解褐煤、焦煤49天产甲烷89μmol/g、108μmol/g,氢营养型产甲烷杆菌Methanobacterium和混合营养型八叠产甲烷球菌Methanosarcina为LMl菌群主导产甲烷菌。油层水富集菌群LSP降解泥炭和焦煤,150天分别产甲烷2.1μmol/g、3.5μmol/g,与接种源LSP相比,氢营养型产甲烷杆菌数量Methanobacterium sp.明显增加。研究发现,以褐煤为底物,煤层水MP02为本源菌群,添加产甲烷气体能力最强的红树林沉积物菌群LMl后,甲烷净产量增加36μmol/g,同时产期延滞期缩短20d。16S rRNA分析结果表明,混合接种源中硫单胞菌属Desulfuromonas与沃廉菌属Wolinella利用溶液中腐殖质为电子穿梭体,加速乙酸氧化产生C02,同时发酵细菌Clostridium数量的增加加速产生氢气,从而为产甲烷菌提供大量可利用能源物质,由此增加了甲烷产量。论文最后以木聚糖为唯一碳源,发现澳桉象白蚁TNE肠道微生物33℃条件下30天产氢可达260μmol/g。宏基因组分析结果显示,TNE主要由三个基因组组成：Nel为Clostridium beijerinckii、Ne2为novel taxon(相似于Clostridium magnum)和Ne3为Ruminiclostridium species*Ne3含有能够降解木聚糖类半纤维素的葡萄糖苷水解酶家族、糖原脱支酶家族以及低聚糖分解酶家族,是降解木聚糖的主导力量：Ne2可能协助Ne3进行降解活动,当能源物质耗尽时,以消耗氢气为自身体提供能量的同型产乙酸生理机能模式：Nel缺乏木聚糖碳水化合物活性基因,推测主要负责切割木聚糖结构侧分支。[FeFe]和[NiFe]氢化酶基因的发现表明Ne1、Ne2、Ne3均具有产氢能力。