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生物乙醇作为可再生的绿色能源,是目前最有前景的液态生物燃料。酿酒酵母是当前最主要的工业乙醇生产微生物,但是它在生物乙醇生产过程中存在发酵温度低、不利于同时糖化发酵、不能利用半纤维素水解液中的戊糖和乙醇耐受性低等问题。本研究通过富集云南省元江县土壤样品,分离获得28株耐高温酵母菌株。经温度筛选发现有9株酵母菌株可以在45℃下生长良好,再根据乙醇产量进行复筛获得了一株可以耐受48℃高温且高效产乙醇的酵母菌株L27。根据JA Barnett的《酵母菌的特征与鉴定手册》,对分离菌株L27的菌落及细胞形态、生理生化特性进行鉴定,初步确定L27菌株属于克鲁维酵母属(Kluyveromyces)。结合其D1/D2+ITS区的分子系统发育分析鉴定L27菌株为克鲁维酵母属的马克思克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus),并命名为Kluyveromyces marxianus L27。菌株L27利用葡萄糖和木糖的发酵特性研究结果显示,菌株L27在45℃以10%的葡萄糖浓度为底物发酵24h时乙醇产量最高为42.32g/l。在以木糖为底物进行发酵时,菌株L27在42℃以2%木糖为底物发酵24h乙醇产量最高为4.98g/l；不同木糖浓度发酵时菌株L27以6%木糖浓度为底物时乙醇得率最高0.28g/g,转化率为27.71%。混合糖发酵时菌株L27优先利用葡萄糖,葡萄糖会对木糖的利用产生抑制作用。本研究应用分离菌株L27,进行了玉米芯水解液发酵乙醇的研究,首先通过中心组合设计(CCD)方法优化了玉米芯的稀硫酸预处理条件,以最终木糖产量为响应值,通过响应面分析确定了最佳预处理条件。玉米芯的最佳预处理条件为：用0.66%的稀硫酸在120℃下处理1.5h,此时木糖浓度最高为29.74g/l。其次进行发酵,其96h后的乙醇产量为9.73g/l,还原糖利用率84.29%。当以纤维素含量为响应值时,最佳预处理条件为：用1.0%的硫酸在125℃处理2.0h,获得玉米芯预处理固相成分中纤维素含量为72.68%,半纤维素含量为0.29%,木质素含量为11.37%,灰分为0.54g。乙醇胁迫是抑制酵母正常生长和乙醇发酵的最关键因素,海藻糖被认为与酵母的乙醇耐受性密切相关。为了研究海藻糖对酵母菌乙醇耐受性的影响,本研究过表达6-磷酸海藻糖合成酶基因提高酵母乙醇耐受性,构建6-磷酸海藻糖酶酵母表达载体pYES3-tpsl,电转化酿酒酵母Saccharomyces cererisiae INVSc细胞构建了重组菌株S. cererisiae INVSc-tps1。研究其过表达后酵母细胞内海藻糖含量变化、乙醇耐受性变化、及发酵乙醇产量变化。结果显示,随着乙醇浓度的升高重组菌株的海藻糖含量一直高于野生型菌株。重组菌株S. cererisiae INVSc-tps1可耐受乙醇浓度12%,生长OD600为0.41,而野生型菌株在12%乙醇浓度下生长完全被抑制。在以10%葡萄糖为底物进行发酵时,重组菌株乙醇产量为37.98g/l比野生型菌株乙醇产量(35.97g/l)提高了5.59%。