随着社会经济的发展,人类面临着资源匮乏的巨大挑战。从长远看,能源短缺将是困扰人类发展的重大问题。然而,地球上最为丰富的可再生资源纤维素却没有得到充分的利用。因此,纤维素资源的有效利用问题,已成为世界各国普遍重视的研究课题。由于底物结构异质性和纤维素酶系多样性及协同性的复杂关系,导致纤维素生物质转化效率提高的相关研究进展缓慢,秸秆类生物质转化成燃料乙醇仍未进入大规模工业生产。深入研究底物性质以及酶组分之间的构效关系可为生物质转化效率的提高奠定理论上的基础。黑曲霉(Aspergillus niger)遗传背景清晰,具有极高的蛋白质分泌能力,对其胞外纤维素降解相关酶系的研究将对开发新的纤维素生物降解策略以及高效利用纤维素具有重大的现实意义。本论文从秸秆类底物化学组成及超微结构分析入手,围绕A.niger在一定时间内胞外酶系组分动态变化,研究其胞外功能组分与底物聚合度及化学组成之间的相关性,并取得以下成果:通过冰冻切片和半薄切片技术,结合特征染色,显示玉米秸秆木质纤维素底物的化学组分具有分布差异性,其底物超分子结构具有层次性和异质性,同时在酶解的过程中底物结构降解表现出规律的组织特异性。通过蛋白质电泳与活性电泳,结合数字图像处理技术,建立了糖苷水解酶半定量电泳技术,这种技术可以测定纤维素内切酶、木聚糖酶、β-葡萄糖苷酶以及具有吸附碳水化合物模块的相关蛋白质等。对黑曲霉AN76的部分胞外糖苷水解酶功能进行了分析鉴定,确定其中至少具有1种β-葡萄糖苷酶,3种木聚糖酶和4种纤维素内切酶,并测定了AN76的15种胞外蛋白质肽指纹图谱。通过不同碳源培养黑曲霉AN76,利用蛋白质电泳半定量分析技术,对胞外糖苷水解酶的组成及活性变化进行了分析,其中:β-葡萄糖苷酶为组成型蛋白,木聚糖酶和纤维素内切酶为诱导型蛋白;单糖(葡萄糖,木糖)可以诱导木聚糖酶Ⅰ,Ⅱ的表达,木聚糖酶Ⅲ与纤维素内切酶Ⅱ受到木聚糖的诱导表达,而CMC却能够诱导除内切酶Ⅳ以外的六种酶组分的表达,内切酶Ⅳ只在天然碳源中表现活性,因此推测底物聚合度参与了糖苷酶的表达调控。